Máquina de extrusão: Como otimizar a emissão de COVs na indústria de plásticos?

Máquina de extrusão de plástico modificada

A industrialização impulsionou a sociedade humana, e enquanto desfrutávamos dos benefícios que ela trouxe, o incidente de smog em Londres, em 1952, nos trouxe de volta à realidade.
Com o passar do tempo, consumidores, trabalhadores e políticos estão se tornando cada vez mais...
Consciente dos gases residuais industriais.

A introdução de novas políticas também levou a indústria de plásticos modificados a fazer a transição para a proteção ambiental.
Mas como podemos otimizar de forma eficiente a emissão de COVs na indústria de plásticos modificados?
Agora, siga os meus passos para analisar os principais métodos de tratamento de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) utilizados na indústria, bem como os processos biológicos.

Linha de extrusão de plástico PP/PE/PVC: Análise da emissão de COVs

Os COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) são gerados principalmente durante o processo de fusão e resfriamento da extrusora no processo de modificação por co-mistura, sendo o principal local de geração de poluentes próximo à cabeça da extrusora. A composição dos gases residuais gerados no processo de modificação varia de acordo com o material base.
polietileno(PE) O escapamento da produção é dominado por material particulado (fumaça), hidrocarbonetos e hidrocarbonetos pesados ​​(petróleo);
polipropileno(PP) Os gases de escape da produção são dominados por hidrocarbonetos totais não metânicos, hidrocarbonetos pesados, propileno, formaldeído, ácido acrílico, acetaldeído e acetona;
Cloreto de polivinilaOs gases de escape da produção de PVC são dominados pelo cloreto de metileno;
As concentrações de vários poluentes nos gases de escape da produção de poliestireno (HIPS) e ABS são muito baixas (a temperatura também tem um grande impacto no tipo e na quantidade total de gases de escape produzidos durante o processo de produção. Um estudo mencionou que, para o processamento de homopolímero de polipropileno, com temperaturas de produção de 205 °C e 319 °C, respectivamente, a última produziu oito vezes mais hidrocarbonetos não metânicos totais do que a 205 °C, com 7.4 vezes mais hidrocarbonetos pesados ​​e 66.2 vezes mais propileno do que a primeira).

Processos comuns de tratamento de gases residuais

1. Utilize resina com baixo resíduo de monômero.
Na medida do possível, escolha uma resina com um teor relativamente baixo de monômeros residuais. Por exemplo, o teor de monômero de VC na resina de PVC para uso médico é muito baixo, podendo chegar a 1 ppm (mg/kg) (o valor normal é 5); para o PP usado em painéis internos de automóveis, certifique-se de escolher uma resina com baixo teor de voláteis de pequenas moléculas.
2. Utilização de aditivos com maior peso molecular
Na medida do possível, utilize aditivos com alto peso molecular, preferencialmente aditivos poliméricos, para garantir que não volatilizem na temperatura de processamento, bem como não sofram migração externa.
(1) Se o agente de acoplamento for alterado para um compatibilizante, especificamente um polímero enxertado ou um polímero enxertado, mas a parte enxertada de anidrido maleico tiver um certo odor.
(2) Lubrificante com estearato de poli pentaeritritol (PETS), etc.; seleção de dispersante de peso molecular superior a 5000 cera de polietileno (PE-WAX).
(3) Sempre que possível, utilize retardante de chama do tipo polímero, especificamente poliestireno bromado, resina epóxi bromada, etc.
3. Adição de adsorvente
Refere-se ao uso de adsorventes para capturar ou adsorver pequenas moléculas orgânicas residuais na matriz da resina, visando atender à exigência de controle do teor de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis). O método de adsorção divide-se em duas categorias: adsorção por reação química e adsorção física. Materiais comuns para adsorção física são materiais porosos, como zeólita, carvão ativado, peneira molecular, diatomita, etc.
A adsorção por reação química é um método de eliminação de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) de materiais através da adição de aditivos que reagem com os COVs para produzir um composto com uma massa molecular relativa maior, que não volatiliza em condições normais de uso (por exemplo, abaixo de 100 °C), ou pela produção de um gás mais volátil.
4. Controle das condições de processamento
(1) Produção a baixa temperatura: Sob a premissa de garantir a plastificação completa dos produtos, a temperatura de processamento é mais baixa, reduzindo assim a geração de substâncias de decomposição de pequenas moléculas.
(2) Evacuação em múltiplos estágios: aumentar o número de evacuações, que podem chegar a 3 ou até 4 estágios, para remover os voláteis de pequenas moléculas gerados a tempo.

5. Reduzir o uso de materiais à base de solventes orgânicos.
(1) Revestimentos à base de água: água como meio de dispersão em vez de solventes orgânicos voláteis, a tecnologia atual ainda precisa conter cerca de 20% de solventes de éter e álcool, podendo ser considerados apenas revestimentos de baixo VOC, não revestimentos isentos de VOC.
(2) Revestimento em pó sólido: sem qualquer solvente orgânico, emissão zero de COV.
(3) revestimentos fotocuráveis: materiais formadores de película que dependem da moldagem por reação de fotocuragem, podem reduzir o uso de solventes orgânicos, mas muitas vezes precisam conter cerca de 30% de solventes orgânicos.
(4) Adesivos à base de água e agentes desmoldantes à base de água: atualmente disponíveis são produtos com baixo teor de solventes orgânicos.
6. Cozimento a vapor seco em alta temperatura
Após a matriz plástica passar pela extrusora de dupla rosca e pela granuladora, ela é transportada para o sistema de tratamento de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis), onde é aquecida a 80-120°C para remover ao máximo as substâncias COVs (benzeno, tolueno, etilbenzeno e outros hidrocarbonetos) adsorvidas pelas partículas de plástico. O tempo de remoção a vapor varia de acordo com a temperatura, podendo ser de cerca de 3 horas em temperaturas mais altas ou mais baixas. Atualmente, as grandes empresas de modificação utilizam principalmente esse método.

Processo de tratamento biológico de gases residuais

A abordagem biológica é viável por dois motivos:
① A concentração do gás de escape é muito baixa e a concentração do odor selecionado é bastante reduzida após o método biológico remover os poluentes com alta biodegradabilidade do gás de escape, de modo que o padrão de emissão possa ser atendido;
②Pequenas quantidades de hidrocarbonetos de cadeia curta e cloreto de metileno serão adsorvidas por materiais como o carvão de bambu no enchimento, podendo ser degradadas parcial ou completamente por microrganismos de forma lenta.

Coleta de gases de escape → torre de pulverização → desengorduramento eletrostático → ventilador → filtração biológica/carvão ativado → atende aos padrões de emissões

Após a coleta do gás residual orgânico pelo sistema de coleta, ele entra na torre de lavagem, onde sua temperatura é reduzida pela circulação de água pulverizada, removendo a maior parte das partículas e poluentes de alto ponto de ebulição (como hidrocarbonetos pesados). Ao sair da torre de lavagem, o gás residual segue para o equipamento de remoção eletrostática de óleo, que remove ainda mais as partículas e os hidrocarbonetos pesados ​​(óleo) presentes, criando as condições ideais para o processo subsequente.
O gás de escape é então enviado para a unidade biológica, onde entra no biofiltro após um tanque de pré-lavagem, resfriamento e umidificação adicionais, e passa por uma camada filtrante umedecida, porosa e preenchida com microrganismos ativos, onde estes adsorvem, absorvem e degradam os poluentes presentes no gás de escape orgânico, decompondo-os em dióxido de carbono, água e outras substâncias inorgânicas.
(1) Torre de resfriamento
O principal objetivo do processo de pulverização é reduzir a temperatura do gás residual, de modo que, por um lado, a temperatura do gás atenda aos requisitos de entrada do tratamento biológico; por outro lado, à medida que a temperatura diminui, a maioria dos hidrocarbonetos pesados, ácido acrílico, acetona, cloreto de metileno e outras substâncias presentes na fase gasosa são convertidas em forma líquida, reduzindo assim a carga poluente.



(2)Dispositivo eletrostático de remoção de óleo
O gás de descarga da torre de pulverização precisa ter o máximo de umidade possível removida antes de entrar na unidade de desoleamento. O processo de remoção de óleo consiste principalmente na eliminação de gotículas de óleo residuais no gás de exaustão, utilizando principalmente a remoção eletrostática de óleo. O princípio de funcionamento baseia-se na introdução do gás de exaustão em um campo elétrico de alta tensão, o que faz com que as gotículas de óleo presentes no gás sejam carregadas eletricamente. As gotículas de óleo carregadas movem-se em direção ao polo de coleta de poeira sob a ação do campo elétrico e são depositadas, removendo assim o óleo do gás de exaustão. A remoção eletrostática de óleo apresenta as vantagens de alta eficiência de purificação, baixa perda por resistência e ampla faixa de tratamento de gases.

(3) Dispositivo de biofiltração
A filtração biológica é um método de tratamento seguro, confiável e ecologicamente correto, cujo princípio consiste em coletar os gases residuais de diversas fontes de poluição e enviá-los para um biofiltro centralizado. Após a umidificação e remoção de poeira, o gás residual passa por uma camada de enchimento microbiano úmida, porosa e ativa. Primeiramente, o enchimento e o biofilme adsorvem os poluentes. Em seguida, os microrganismos especializados aderidos à parte interna e externa do enchimento absorvem e degradam os poluentes, decompondo-os em CO₂, H₂O, SO₂, NO e outras substâncias inorgânicas simples, não tóxicas e inofensivas, além de SO₄²⁻, NO₃⁻ e outras substâncias inorgânicas simples, não tóxicas e inofensivas.
Baixos níveis de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) não são apenas uma proteção para a saúde dos trabalhadores, mas também um dos critérios para uma boa fábrica.
“Água verde e montanha verde são a montanha de prata do ouro”, e com a crescente conscientização sobre a proteção ambiental, acredito que a indústria de plásticos modificados continuará a fazer a transição para práticas sustentáveis.