WYBRANE ASPEKTY UTYLIZACJI ODPADÓW POLI(CHLORKU WINYLU)

Streszczenie
Odpady wszystkich tworzyw sztucznych można wykorzystać do produkcji surowców chemicznych. Opracowana metoda takiego recyklingu mieszaniny two¬rzyw, w szczególności ich odpadów komunalnych, polega na:
– podziale odpadów na dwie frakcje różniące się gęstością, której granicę stanowi wartość 1190 kg/m3,
– termicznej dekompozycji PVC zawartego we frakcji o gęstości większej niż 1109 kg/m3 (frakcji PVC),
– pirolizie lub zgazowaniu stałej pozostałości (karbonizatu PD) uzyskanej w wy¬niku dekompozycji.
Metodą GC-MS zidentyfikowano związki chloroorganiczne, które tworzą się w procesie pirolizy karbonizatu PD z produktów reakcji HCl z wybranymi polime¬rami frakcji PVC. Zaproponowano metodę usuwania chloru z oleju pirolitycznego, polegającą na chemisorpcji związków chloroorganicznych na srebrze, które to adsorbent może następnie regenerować. Ponadto opisano metody obliczeń składu gazu ze zgazowania karbonizatu PD w złożu fluidalnym ze szczególnym uwzględ¬nieniem zanieczyszczeń tego gazu.
SELECTED ASPECTS OF WASTE RECYCLING
OF POLY(VINYL CHLORIDE)

Summary
Wastes of all plastics can be used for production of chemical feedstock. The handled recycling method of polymer mixtures (e.g. municipal plastic) waste reported in this paper is based on:
– segregation of the plastic wastes into two fractions with different density. As the boundary value of density, the density 1190 kg/m3 was assumed,
– thermal decomposition of PVC, which is a part of the plastic waste fraction with density higher then 1190 kg/m3 (PVC fraction),
– pyrolysis or gasification of the solid residue (so called AD carbonizate), derived from PVC fraction after PVC decomposition.
In the paper GC-MS results of identification of organochlorine compounds, which are formed during pyrolysis of AD carbonizate from products of reactions of HCl evolved from PVC with other polymers from PVC fraction. A new method for purification of the pyrolysis oil from chlorine compounds is proposed. The method is based on chemisorption process using silver as the adsorbent, which can be further regenerated. Moreover there are mathematical procedures for calculation of the composition of gas obtained from AD carbonizate gasification in fluidized bed, with particular emphasis on the gas impurities.
AUSGEWÄHLTE ASPEKTE DES RECYCLINGS
VON POLY(VINYL CHLORIDE) ABFÄLLEN

Zusammenfassung
Abfälle aller Polymere kann man zur Produktion von chemischen Rohstoffen ausnutzen. In dieser Arbeit vorgestellte Methode des Recyclings von Kunststoffen (besonders von kommunalen Abfällen) beruht auf:
– einer Trennung von Kunststoffen in zwei Fraktionen auf Grund von Dichteunterschieden. Der Dichtegrenzwert dieser Trennung wurde auf 1190 kg/m3 bestimmt,
– thermischer Dekomposition (Dehydrochlorierung) von PVC. Abfälle dieses Polymers befinden sich in der Fraktion mit einer Dichte größer als 1190 kg/m3 (kurz benannt als PVC – Fraktion),
– Pyrolyse oder Vergasung des festen Rückstandes aus der Dehydrochlorierung von PVC (kurz benannt als Karbonisat PD).
Mit Hilfe der GC-MS Methode wurden im Pyrolyseöl chlororganische Verbindungen identifiziert, die sich wahrend der Pyrolyse bilden, von den Reaktionsprodukten zwischen HCl und ausgewählten Polymeren der PVC – Fraktion. Zur Chemiesorption solcher organischen Chlorverbindungen aus dem Pyrolyseöl wurde Silber ausgenutzt. Es wurde festgestellt, daß man diesen Adsorbenten mehrmals regenerieren kann. Außerdem wurden mathematische Methoden zur Berechnung der Gaszusammensetzung von der Karbonisat PD –Vergasung im Wirbelbett beschrieben, mit besonderem Acht auf Verunreinigungen dieses Gases.

Spis treści:

Oznaczenia   5
1. Wprowadzenie   9
 1.1. Tworzywa PVC 14
 1.2. Założenia technologiczne 22
 1.3. Cel pracy 24
2. Dehydrochlorowanie frakcji PVC 26
 2.1. Dekompozycja PVC 26
 2.1.1. Dekompozycja PVC w mieszaninie odpadów 29
 2.2. Część eksperymentalna 33
 2.2.1. Materiały i metodyka badań 33
 2.2.2. Analiza uzyskanych wyników 35
 2.3. Chlor w oleju pirolitycznym otrzymanym z karbonizatów PD 37
 2.4. Podsumowanie 48
3. Utylizacja karbonizatu PD 51
 3.1. Wstęp 51
 3.2. Odchlorowanie oleju pirolitycznego otrzymanego z karbonizatu PD 53
 3.2.1. Część eksperymentalna 55
 3.2.1.1. Materiały i metodyka badań 55
 3.2.1.2. Wyniki badań i dyskusja 56
 3.3. Założenia ideowe procesu zgazowania karbonizatu PD 62
 3.3.1. Algorytmy obliczeń termodynamicznych 64
 3.4. Wyniki obliczeń modelowych 70
 3.4.1. Skład gazu ze zgazowania karbonizatów PD 72
4. Wybrane zagadnienia kinetyki procesu zgazowania karbonizatów
 mieszaniną tlenu i pary wodnej 76
 4.1. Reaktywność karbonizatów PD 76
 4.1.1. Wyniki eksperymentów i dyskusja 77
 4.2. Reakcje procesu zgazowania 79
 4.2.1. Wpływ chloru i jego związków na proces zgazowania 79
 4.3. Wybór reakcji modelowych 82
5. Wyniki obliczeń kinetycznych zgazowania karbonizatów PD 86
 5.1. Pęcherzykowy reaktor fluidalny 86
 5.1.1. Bilans masowy złoża pęcherzykowego 87
 5.2. Założenia upraszczające obliczenia kinetyczne 89
  5.3. Strefa zgazowania 91
 5.3.1. Wpływ temperatury i reaktywności na szybkość przemiany
 karbonizatów 93
 5.3.2. Wpływ katalizatora na szybkość przemiany karbonizatów PD 94
6. Podsumowanie i wnioski 96
Literatura 100
Streszczenia 10