Tham khảo tài liệu 'công nghệ tái sử dụng chai pet part 2', kỹ thuật - công nghệ, hoá học - dầu khí phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: CÔNG NGHỆ TÁI SỬ DỤNG CHAI PET PART 2
- Công nghệ tái sử dụng chai PET
Phản ứng khử trùng hợp PET bằng ethylene glycol
Một số nước đang áp dụng phương pháp này : Mỹ, Úc, Canada.
Trong cả ba phương pháp trên thì phương pháp glycol phân là được sử dụng phổ biến.
3. Tái sử dụng bằng phương pháp cơ – lý : hiện có 2 công nghệ, các công nghệ này khác nhau
cơ bản ở cách xử lý phế liệu để tăng độ bền cơ lý, phù hợp cho mục đích sản xuất chai.
a. Công nghệ SSP
Chi phí đầu tư và vận hành cao. Sản phẩm của quá trình được chứng nhận FDA và phù hợp
cho sản xuất các loại chai (với chai màu sử dụng được ở mức 100%, chai trong nhỏ hơn 50%),
so với công nghệ biến tính PET thì công nghệ này loại bỏ được triệt để hơn các tạp chất nhờ có
thêm quá trình xử lý bằng thiết bị SSP (thiết bị trùng ngưng trạng thái rắn).
Việc xử lý phế liệu bằng thiết bị SSP lại chia ra 2 phương pháp : dùng phương pháp chân
không và dùng khí trơ (N2).
Công nghệ SSP dùng khí trơ N2 làm chất tải nhiệt
Một quy trình công nghệ SSP dùng khí trơ N2 làm chất tải nhiệt
Các điểm chính :
- Phế liệu PET dạng mảnh sạch (thu được sau quá trình rửa và sấy) được nạp liệu liên tục cho
máy đùn hai trục vít, nhờ các vùng tách khí mà các chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ được tách khỏi
vật liệu, lưới lọc tự làm sạch sẽ loại bỏ những chất rắn không nóng chảy khỏi dòng vật liệu.
vitaminmylove@yahoo.com 10
- Công nghệ tái sử dụng chai PET
- Hạt R-PET từ máy đùn được xử lý trong thiết bị kết tinh hoá để tăng độ kết tinh nhằm tránh
sự tạo thành các kết tụ khi xử lý bằng thiết bị SSP. Thiết bị kết tinh hoá có thể là thiết bị sấy
được trang bị cánh khuấy hoặc thiết bị sấy tầng sôi.
- Thiết bị SSP: nguyên lý cơ bản của quá trình SSP là xử lý R-PET ở nhiệt độ cao (200 –
2500C) ở điều kiện không có oxy và hơi ẩm trong khoảng thời gian xác định (thường 10 – 12
giờ) nhằm đạt được I.V mong muốn đồng thời loại bỏ sản phẩm của phản ứng (nước, ethylene
glycol, acetaldehyde) cũng như các tạp chất dễ bay hơi (dung môi, chất tẩy rửa, mực in, etc.)
được khuyếch tán từ vật liệu ra. Khí Nitơ sạch và khô được dùng làm môi trường tải nhiệt.
Thông số cài đặt của quá trình là vận tốc dòng khí, nhiệt độ, thời gian lưu trú.
Quá trình xử lý là một quá trình không liên tục và lợi điểm của nó là tạo ra được các mẻ có I.V
khác nhau tuỳ theo nhu cầu sử dụng.
- Thiết bị làm lạnh tầng sôi (fluidised bed cooler) : R-PET sau khi ra khỏi thiết bị SSP được
làm lạnh xuống dưới nhiệt độ chuyển thuỷ tinh để dừng phản ứng.
Công nghệ SSP dùng phương pháp chân không
Điểm khác biệt cơ bản của phương pháp này so với phương pháp trên là thiết bị phản ứng
được giữ ở điều kiện chân không cao, sử dụng cánh khuấy để tạo ma sát nhiệt. Do môi trường
có áp suất rất thấp nên nhiệt độ sẽ rất cao (nguyên lý PV/T = const).
So sánh giữa hai phương pháp
- Tăng I.V theo thời gian
Sự tăng I.V theo thời gian xử lý bằng chân không và bằng N2
(From Post Polymerization of Polyester for Fiber Formation by Yunqian Ma)
vitaminmylove@yahoo.com 11
- Công nghệ tái sử dụng chai PET
Như vậy quá trình SSP sẽ xảy ra nhanh hơn khi dùng phương pháp chân không, nguyên nhân
là do hiệu quả loại bỏ nước và ethylene glycol (sản phẩm phụ của phản ứng) tốt hơn. Hiệu quả
loại bỏ tạp chất dễ bay hơi khác của phương pháp chân không cũng cao hơn.
- Nồng độ nhóm cuối mạch (OH và COOH)
Sự giảm nồng độ nhóm cuối mạch theo sự tăng I.V
(From Post Polymerization of Polyester for Fiber Formation by Yunqian Ma)
Ta nhận thấy không có sự khác nhau nhiều giữa hai phương pháp.
- Vận hành và bảo trì : Phương pháp dùng khí N2 vận hành và bảo trì dễ hơn.
- Chi phí vận hành : Phương pháp chân không có chi phí thấp hơn.
Một số công nghệ SSP sẽ được giới thiệu sau.
b. Công nghệ biến tính PET phế liệu (sản phẩm được viết tắt là M-PET, modified PET)
Là công nghệ có chi phí đầu tư, năng lượng tiêu thụ thấp hơn so với công nghệ SSP, sản
phẩm của công nghệ này đạt các tính năng cơ lý cho sản xuất các loại chai, có chứng nhận
FDA. Chi phí cho sản xuất 1 tấn M-PET ở dạng hạt kết tinh từ chai phế liệu khoảng 500 EUR.
Quá trình được bắt đầu từ PET-F đã qua quá trình rửa. PET-F được trộn với chất biến tính
(modifier) silicone lỏng (hexamethyldisilazane và tetraethyl orthosilicate) trong thiết bị trộn (tỷ
lệ sử dụng 2,5%), nhiệt độ xử lý 140 – 1500C trong thời gian khoảng 90 phút. Khi đó bề mặt
của PET-F sẽ mềm ra và chất biến tính sẽ bám lên bề mặt của PET-F đồng thời ẩm cũng sẽ
được lấy đi. Nguyên liệu này được nạp liệu cho máy đùn hai trục vít. Ở nhiệt độ cao (>2600C)
chất biến tính silicone sẽ phản ứng tạo ra các cầu nối silane với những mạch PET ngắn và
oligomer tạo thành một phân tử PET phân nhánh có khối lượng phân tử lớn hơn nhiều. Với
lưới lọc mịn (kích thước khoảng 58µm) có thể loại bỏ hết những tạp chất rắn không nóng chảy.
Độ nhớt đặc trưng của M-PET có thể không cao sau quá trình biến tính tuy nhiên độ bền cơ
tính thì tương đương với nhựa PET chính phẩm V-PET. Theo PTP (công ty phát minh ra công
vitaminmylove@yahoo.com 12
- Công nghệ tái sử dụng chai PET
nghệ này, Hà Lan) thì M-PET có độ đàn hồi cao hơn và tính chống thấm khi tốt hơn các loại
R-PET khác. Độ trong kém hơn V-PET, sử dụng 100% cho sản xuất các chai màu và 20 - 40%
cho chai trong.
Công ty PTP đảm bảo cung cấp đủ chất biến tính và giá sẽ cố định trong 3 năm đầu, những
năm tiếp theo tùy thuộc vào thị trường giá có thể sẽ biến động.
IV. GIỚI THIỆU MỘT SỐ CÔNG NGHỆ CHÍNH
1. Công nghệ BEPEX (USA)
- Phân loại (sorting) : tách lon kim loại, chai PVC, chai PET màu, chai thủy tinh. Quá trình
được thực hiện bằng tay hoặc bằng thiết bị cảm ứng (ứng dụng nguyên lý các vật liệu khác
nhau sẽ có phổ hấp thu khác nhau khi được chiếu cùng một nguồn bức xạ)
- Quá trình nghiền và phân tách nhãn (grinding to flakes and label separation) : chai được
nghiền đạt kích thước mảnh 8 – 10 mm, nhãn được tách ra bằng thiết bị phân tách khí.
- Rửa : phế liệu được rửa bằng dung dịch kiềm loãng. Các tạp chất dính trên bề mặt (keo dán,
tạp chất hữu cơ, các tạp chất khác) được loại bỏ.
Quy trình công nghệ Bepex
- Phân loại bằng phương pháp tỷ trọng và sấy PET-F: polyolefin (nắp, nhãn) sẽ được phân tách
dựa trên nguyên lý chênh lệch tỷ trọng với nước, phế liệu sau đó sẽ được sấy bằng thiết bị sấy
spin.
vitaminmylove@yahoo.com 13
- Công nghệ tái sử dụng chai PET
- Kết tinh hóa PET-F : trước khi đùn hoặc xử lý bằng thiết bị SSP, PET-F cần được xử lý nhiệt
để tăng độ kết tinh (tránh xảy ra sự tạo thành các kết tụ) và giảm lượng ẩm đến mức chấp nhận
được.
- Quá trình đùn tạo hạt : PET-F đã được xử lý kết tinh được nạp liệu cho máy đùn có các vùng
tách khí để loại bỏ các hợp chất dễ bay hơi, lưới lọc được lắp đặt trước đầu tạo hình để loại bỏ
những tạp chất rắn không nóng chảy.
- Trùng ngưng trạng thái rắn : tăng khối lượng phân tử của R-PET lên mức yêu cầu và loại bỏ
những hợp chất dễ bay hơi còn xót lại trong vật liệu (theo cơ chế khuyếch tán). Sử dụng khí
Nitơ làm chất tải nhiệt.
Các hệ phụ trợ : xử lý nước thải để hoàn lưu, hệ làm sạch khí Nitơ
Bảng định mức tiêu thụ năng lượng của các quá trình
STT Dạng năng lượng Quá trình Lượng tiêu thụ
1 Điện năng Từ chai phế liệu đến PET-F sạch 354 KWh/tấn chai
2 Điện năng Xử lý nước thải 30 KWh/tấn chai
3 Điện năng Tạo hạt 480 KWh/tấn chai
4 Điện năng SSP 248 KWh/tấn chai
2.1 m3/tấn chai
5 Nước sử dụng Từ chai phế liệu đến PET-F sạch
2.0 m3/tấn chai
6 Nước sử dụng Tạo hạt
0.8 m3/tấn chai
7 Nước sử dụng SSP
Làm sạch chai
8 Dầu FO (loại A) 20.0 kg/tấn chai
Tạo hạt
9 Dầu FO (loại A) SSP 17.8 kg/tấn chai
10 NaOH (rắn) Tẩy rửa phế liệu 4 kg/tấn chai
11 H2SO4 (đậm đặc) Trung hòa 5 kg/tấn chai
48.0 m3/tấn chai
12 N2 (sạch 99.99%) SSP
2. Công nghệ Viscostar SSP của Starlinger (Áo)
Hệ tái sử dụng Viscostar bắt đầu từ PET-F sạch. Viscostar SSP gồm 5 phần : thiết bị kết tinh
hóa, thiết bị gia nhiệt sơ bộ (pre-heater), thiết bị chân không, thiết bị phản ứng pha rắn và
buồng làm lạnh (cooling chamber).
- Thiết bị kết tinh hóa : xử lý nhiệt phế liệu bằng dòng khí nóng, nhiệt độ khoảng 1600C, có sự
khuấy trộn để tránh sự tạo thành các kết tụ. Độ kết tinh sẽ đạt 15% trong thời gian 90 phút.
vitaminmylove@yahoo.com 14
- Công nghệ tái sử dụng chai PET
- Thiết bị gia nhiệt sơ bộ : gia nhiệt sơ bộ phế liệu PET đến nhiệt độ 1600C trước khi nạp liệu
cho thiết bị SSP, thời gian khoảng 10 phút.
- Thiết bị phản ứng pha rắn : phế liệu được giữ ở nhiệt độ khoảng 2160C dưới điều kiện chân
không cao để loại bỏ acetaldehyde và những chất dễ bay hơi khác, tốc độ tăng I.V là : 0,01 –
0,02 dl/g/giờ. Sau một khoảng thời gian xác định (I.V đạt mức yêu cầu) phế liệu đi vào buồng
làm lạnh để ngừng phản ứng.
3. Công nghệ Supercycle (công ty Buhler Group Thụy Sĩ, có văn phòng ở Thái Lan, Trung
Quốc, Singapore)
Lưu đồ dòng vật liệu trong công nghệ Buhler Bottle to Bottle
Quá trình chuyển PET-F sạch thành R-PET dạng hạt, thích hợp cho sản xuất chai và được
chứng nhận FDA.
Quy trình công nghệ Supercycle
vitaminmylove@yahoo.com 15
- Công nghệ tái sử dụng chai PET
Công nghệ này có điểm đặc biệt là sử dụng máy đùn RingExtruder cho hiệu quả loại bỏ tạp
chất cao hơn máy đùn hai trục vít, bao gồm vùng tách khí trạng thái rắn (solid state degassing)
và vùng tách khí trạng thái nóng chảy (melt phase degassing), ngoài ra năng suất cũng cao hơn
và thời gian lưu trú thấp hơn, nguyên liệu không cần phải sấy trước khi nạp liệu cho máy đùn
RingExtruder.
Máy đùn RingExtruder có 12 trục vít được bố trí theo vòng tròn, quay cùng chiều và ăn khớp
với nhau.
Máy đùn RingExtruder
vitaminmylove@yahoo.com 16
- Công nghệ tái sử dụng chai PET
Sau quá trình tạo hạt vật liệu được chuyển vào thiết bị sấy tầng sôi để thực hiện quá trình kết
tinh hóa. Sau đó vật liệu được xử lý bằng thiết bị SSP để tăng I.V và loại bỏ những tạp chất
còn lại cùng những sản phẩm phụ của phản ứng. Ra khỏi thiết bị SSP vật liệu được làm lạnh và
tồn trữ.
4. Công nghệ Stehning (công ty OHL Đức), Visy (Công ty Visy Beverage Úc) cũng có quy
trình công nghệ tương tự như Bepex.
5. Công nghệ Erema’s Vacurema
Nguyên liệu đầu vào là PET-F sạch, được đưa vào thiết bị kết tinh hóa, sau đó qua thiết bị
chứa trung gian (silo), vào thiết bị xử lý nhiệt (nhiệt độ cao, chân không cao) để tách tạp chất
dễ bay hơi, khử ẩm đến mức thấp nhất và tăng I.V lên mức cần thiết. Sau khi xử lý nhiệt PET-
F được nạp liệu liên tục cho máy đùn trục vít ở đó sẽ xảy ra các quá trình : nhựa hóa, đồng
nhất, khử khí và loại bỏ tạp chất rắn nhờ hệ lưới lọc tự làm sạch. Quá trình đùn sẽ tạo ra các
strand (dây) bán kết tinh và được cắt. Sản phẩm thu được là R-PET ở dạng hạt, bán kết tinh,
tiếp xúc được với thực phẩm và phù hợp cho sản xuất chai. Toàn bộ quá trình được thể hiện ở
hình dưới.
1 : Băng tải 2 : Thiết bị kết tinh hóa 3 : Ống dẫn
4 : Thiết bị chứa trung gian 5 : Vít tải 6 : Khóa chân không
7 : Tấm trượt 8 : Thiết bị xử lý nhiệt 9 : Cửa nạp liệu
10 : Bộ khuấy trộn 11 : Máy đùn một trục vít (đã hiệu chỉnh cấu trúc trục vít)
12 : Vùng tách khí 13 : Lưới lọc
Hiện tại Erema có 3 thiết kế công nghệ cho khách hàng lựa chọn
Vacurema Basic
Sự giảm I.V của quá trình xử lý từ nguyên liệu đầu vào (PET-F) đến R-PET (dạng hạt) là
nhỏ, khoảng 0 – 3%, năng lượng tiêu thụ : 0,25 – 0,28 KWh/kg.
vitaminmylove@yahoo.com 17
- Công nghệ tái sử dụng chai PET
Đặc điểm :
- Chi phí đầu tư và vận hành thấp, chi phí gia công khoảng 0,1 Euro/kg, thiết bị gọn nhẹ.
- Yêu cầu nguyên liệu đầu vào phải có độ sạch cao, vì máy đùn không có vùng tách khí nên
hiệu quả loại bỏ những hợp chất dễ bay hơi thấp (chỉ loại bỏ một phần ở thiết bị chân không).
- Có chứng nhận FDA.
Mô hình Vacurema Basic
Thiết bị thực tế
Vacurema Advanced
- Là hệ mở rộng thêm so với Vacurema Basic, có thêm thiết bị sấy kết tinh hóa chân không,
tăng hiệu quả sấy và tách tạp chất.
- Sau khi xử lý I.V tăng 2 – 6 %, chi phí năng lượng 0,28 – 0,31 KWh/kg.
- Có chứng nhận của FDA, PepsiCo.
vitaminmylove@yahoo.com 18
- Công nghệ tái sử dụng chai PET
Mô hình Vacurema Advanced
Thiết bị thực tế
Vacurema Prime
- Là công nghệ có tính năng và hiệu quả xử lý cao nhất..
- Sau khi xử lý I.V tăng 6 –10 % (bằng với V-PET), chi phí năng lượng 0,30 – 0,36 KWh/kg.
- Có chứng nhận tiêu chuẩn Châu Âu (European ILSI – international life sciences institute)
dùng cho tiếp xúc thực phẩm, PepsiCo.
vitaminmylove@yahoo.com 19
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
