РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОГО СПОСОБА ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИПРОПИЛЕНА В КОМПОНЕНТЫ МОТОРНЫХ МАСЕЛ

DEVELOPMENT OF AN EFFECTIVE METHOD OF POLYPROPYLENE IN THE COMPONENTS OF MOTOR OILS

Tikotina Alena Alexandrovna

Magistrate Student of Togliatti state University,

Russia, Togliatti

Kravtsova Marianna Viktorovna

scientific advisor, candidate of pedagogical sciences, associate professor, head of the department "Environmental management and resource conservation", Tolyatti State University,

Russia, Tolyatti

АННОТАЦИЯ

Предложенная в работе переработка вторичного полипропилена в компоненты моторных масел при помощи технологического процесса  деструкции высокомолекулярных соединений непрерывным способом, даёт возможность: реализации процесса разложения отходов полимерных материалов непрерывным способ;  использования дешевого, доступного и легко регенерируемого катализатора, являющегося отходом производств; работы с умеренными температурами и атмосферным давлением; высокий выход жидких углеводородов.

ABSTRACT

The proposed processing of secondary polypropylene into components of motor oils by means of technological process of destruction of high-molecular compounds in a continuous way, makes it possible: the implementation of the process of decomposition of waste polymer materials in a continuous way; the use of cheap, affordable and easily regenerated catalyst, which is a waste production; work with moderate temperatures and atmospheric pressure; high yield of liquid hydrocarbons.

Ключевые слова: полимеры; полипропилен; утилизация; компоненты моторного масла; термокаталитическая деструкция.

Keywords: polymers; polypropylene; utilization; engine oil components; thermocatalytic destruction.

На сегодняшний день остро стоит проблема загрязнения окружающей среды отходами полимерных материалов, в частности, пластмасс на основе полиэтилена, полипропилена, полистирола, при этом традиционным и самым распространенным методом утилизации для России, остается размещение на полигонах. А так как микроорганизмы не могут их превращать в безопасные для окружающей среды вещества, то в целом их размещают на неограниченный срок, что оказывает негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Если использовать процесс термической утилизации отходов полимерных материалов, то при их сжигании, образуется существенной количество газообразных и твердых отходов, которые необходимо утилизировать. В связи с этим разработка эффективных способов утилизации отходов полимерных материалов является одной из весомых задач современного производства.

В ближайшие десятилетие производство и потребление полимерных материалов в России будет неуклонно расти опережающими темпами по сравнению с темпами роста промышленного производства. Это приведет к дальнейшему обострению экологических и экономических проблем, обусловленных ростом количества полимерных отходов.

Оценочные цифры объемов отходов производства и потребления, скопленных в России на начало 2018 г., опираясь на данные Росприроднадзора, превысил цифру в 40 млрд. тонн. В стране за 2017 г. образовались 5 млрд. 898 млн. тонн бытового и промышленного мусора, из них повторно использованы 3,500 млрд. тонн. Из них 461 тыс. тонн составляют пластиковые отходы, 350 тыс. тонн которых были утилизированы. Коэффициент извлечения полимерных отходов составляет 13 %. Полимерные отходы образуются в значительном количестве – около 3,3 миллиона тонн. На территории Самарской области за 2017 г. образованно 3800,1 тыс. тонн отходов. Исходя из данных Росприроднадзора по Самарской области в 2017 г. на полигонах были размещены 1,3 млн. тонн отходов. За 2017г. ООО «ЭкоРесурсПоволжье» переработал 137 744 млн. тонн отходов, из них 798,5 тыс. тонн составили полимерные отходы. Ежегодно это количество увеличивается примерно на 5 %.

Рынок сырья вторичного полимера формируется из твердых коммунальных отходов. Около 60 % пластиковых отходов образуются в жилом секторе - этот участок потребления является наиболее затруднительным для вторичной переработки из- за проблем со сбором и сортировкой отхода. Остальные 40 % приходятся на отходы промышленных и строительных секторов.

Рисунок 1. Структура образующихся полимерных отходов по оценке НИЦПУРО

Утилизация полимерных отходов традиционными методами, такими как сжигание и захоронения, влечет за собой антропогенное воздействие. При их сжигании образуются опасные для здоровья человека и окружающей среды соединения, которые не могут быть полностью удалены или нейтрализованы имеющимися технологиями. Решением проблемы не является и захоронение отходов пластмасс в землю, не только по причине сроков их разложения длительностью до 100 и более лет, в зависимости от вида полимера, но и по причине значительных объемов. Следовательно, наиболее перспективным направлением утилизации полимерных отходов является их переработка во вторичное сырье. Использование вторичных пластмасс в качестве новой ресурсной базы – одно из наиболее активно развивающихся направлений переработки полимерных материалов в мире. Для России оно является достаточно новым. Однако интерес к получению более дешевых ресурсов, которыми являются вторичные полимеры, весьма ощутим, поэтому мировой опыт их вторичной переработки успешно востребуется.

Современные исследования в области переработки полимерных материалов предлагают использовать способы переработки отходов их в ценные органические вещества, к ним относятся термическая и термокаталитическая деструкции в углеводородные фракции, которые после соответствующей обработки могут быть использованы в качестве высококачественного моторного топлива.

Рисунок 2. Схема технологического процесса переработки вторичного полимерного сырья

Количество ежегодно образующихся отходов полимерных материалов огромно (более 200 млн. тонн), поэтому разработка высокоэффективной технологии их переработки в углеводородные топливные фракции позволит создать дополнительный источник производства моторного топлива.

Одним из видов технологий переработки являются процессы деструкции высокомолекулярных соединений, которые достаточно хорошо изученными процессами и широко используются в настоящее время. Однако, несмотря на это, до настоящего момента в мире так и не было предложено эффективного и экологически приемлемого процесса переработки таких высокомолекулярных соединений как отходы пластических масс. Это в первую очередь объясняется тем, что большинство отходов содержат в своем составе значительное количество веществ и компонентов – неорганических и металлических наполнителей, сшивающих агентов, пластификаторов, стабилизаторов и т.п., которые существенно затрудняют проведение непосредственно самого химического процесса деструкции, а также существенно усложняют технологию в целом. Кроме того, большинство технологий ориентировано на использование достаточно дорогих каталитических систем, и, в то же время, практически не рассматривают (не освещают) процессы их регенерации и их повторного использования. Также, большинство технологий практические не рассматривают такие аспекты технологии как качество получаемых продуктов.

Процесс термокаталитической деструкции вторичного полипропилена в присутствии аморфных алюмосиликатов с различным содержанием алюминия, который был проведен в установке с использованием реактора проточного типа с неподвижным слоем катализатора и реагента. Массовое соотношение полимер: катализатор в реакционной смеси составляло 3:1. Процесс осуществляется в атмосфере аргона при постепенном подъеме температуры в интервале 300 – 450°С. Результаты хроматографического анализа продуктов деструкции показали, что основными компонентами жидкой фракции для всех исследуемых катализаторов являются углеводороды со става С8 – С10.

Таким образом, главным преимуществом технологии термокаталитической деструкции вторичного полипропилена по сравнению с известными отечественными и зарубежными технологиями является:

 - возможность реализации процесса разложения отходов полимерных материалов непрерывным способом;

- умеренные температуры и атмосферное давление;

- использование дешевого, доступного и легко регенерируемого катализатора, являющегося отходом производства;

 - высокий выход жидких углеводородов.

К недостаткам следует отнести достаточно высокое содержание соединений серы в жидких продуктах реакции, снижающие эксплуатационные и экологические характеристики конечного продукта. Однако эта проблема может быть устранена методом гидроочистки или, как это делают в случае с «биодизелем» и биоэтанолом, разбавлением нефтяными топливами.

Список литературы:

1. Белоконь Т.Д., Шитов А.О., Курганова Ю.А. Вторичная Переработкой Полипропилена И Анализ Полученных Свойств // Проблемы и перспективы развития науки в России и мире. – 2016. – С. 6 – 9.
2. Вторичная переработка и использование отходов полипропилена / Кончев Д.Ю., Васильев А.В. // Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов ELPIT 2011 Международный инновационный форум молодых ученых «YOUNG ELPIT» в рамках III международного экологического конгресса (V международной научно-технической конференции) «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» ELPIT 2011. Научный редактор сборника: Васильев А.В. – 2011. – С. 204-208.
3. Вторичная переработка отходов из полипропилена / Ткач Т.С., Чесноков Р.А. / Новые технологии в науке, образовании, производстве Международный сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции. Ответственный редактор Горохова Марина Николаевна. – 2014. – С. 477-484.
4. Переработка полимерных композитов на основе вторичного полипропилена методом литья под давлением /Фахретдинов Р.К., Галиев Л.Р., Мингазова А.Р., Захаров В.П. /Конструкции из композиционных материалов. – 2017. – № 3 (147). – С. 14-18.
5. Переработка вторичного полипропилена в компоненты моторных топлив / Титов Е.Н., Фурда Л.В., Лебедева О.Е. / Фундаментальные и прикладные исследования в области химии и экологии - 2018 Материалы международной научно-практической конференции. Ответственный редактор Л.М. Миронович. – 2018. – С. 24-25.