Công nghệ tái sử dụng chai PET - Phần 3

Công nghệ tái sử dụng chai PET vitaminmylove@yahoo.com 20 Mô hình Vacurema Prime Thiết bị thực tế Đánh giá chung : tùy thuộc vào chất lượng phế liệu đầu vào (PET-F) và yêu cầu chất lượng sản phẩm sau khi xử lý (I.V, độ sạch) mà sẽ chọn thiết kế phù hợp. Hình sau sẽ thể hiện rõ nhất về đặc điểm của các thiết kế công nghệ. Công nghệ tái sử dụng chai PET vitaminmylove@yahoo.com 21 So sánh giữa các thiết kế công nghệ, sự phụ thuộc lẫn nhau của I.V và năng suất Như vậy khi năng suất tăng, I.V của R-PET sẽ giảm, nguyên nhân là khi tăng năng suất thời gian lưu trú của PET-F trong thiết bị xử lý chân không (thời gian trùng ngưng trạng thái rắn) sẽ giảm xuống. So sánh chi phí khi sử dụng công nghệ Vacurema và các công nghệ SSP thông thường Một số model của Erema Họ khuyến cáo rằng với năng suất lớn (≥1000 kg/h) hiệu quả đầu tư sẽ tốt hơn. Công nghệ tái sử dụng chai PET vitaminmylove@yahoo.com 22 ” Nếu để ý chúng ta sẽ thấy rằng có sự thay đổi thứ tự trong quá trình xử lý phế liệu của các công nghệ SSP : - Với công nghệ Bepex, Viscostar, Visy, Superstar : thiết bị SSP đặt sau máy đùn. - Công nghệ Vacurema thiết bị SSP lại đặt trước máy đùn ) Vậy có gì khác nhau và ý đồ công nghệ ở đây là gì, chúng ta sẽ làm rõ điều đó bằng một số kết luận sau : - Khi thiết bị SSP đặt trước máy đùn nhờ khả năng loại bỏ ẩm khá triệt để (đặc biệt khi sử dụng phương pháp chân không) nó sẽ hạn chế đến mức thấp nhất sự giảm cấp của mạch phân tử PET khi vật liệu lưu trú trong máy đùn. - Khi thiết bị SSP được bố trí trước, phế liệu mà nó xử lý ở dạng mảnh có diện tích bề mặt so với thể tích lớn hơn nhiều so với dạng hạt, bề dày nhỏ, độ tơi xốp cao làm cho quá trình xử lý nhanh hơn và hiệu quả hơn (do đó tiết kiệm năng lượng hơn). So sánh giữa phế liệu dạng mảnh và dạng hạt - Tuy nhiên hạn chế khi bố trí thiết bị SSP trước là việc kiểm soát vật liệu khi xử lý kém hơn vì chúng không đồng nhất về bản chất (chỉ số I.V) và kích thước hình học. Ngoài ra thiết bị SSP cũng cần lớn hơn (do mật độ của PET-F thấp). 4. Công nghệ Ledarecycling (Công ty Ledarecycling,Ý) Công nghệ này dựa trên công nghệ biến tính PET (sử dụng chất biến tính silicol lỏng mà chúng ta đã nói khá kỹ ở mục IV). Ở đây chúng ta sẽ nói kỹ về quá trình xử lý bước đầu để tạo ra PET-F sạch. Để đạt được PET-F có chất lượng cao không phải là điều đơn giản, nếu phế liệu chai đầu vào bao gồm tất cả các chai PET với các mục đích sử dụng trước đó khác nhau. Vì vậy dây chuyền để tạo ra PET-F sạch hết sức phức tạp và có rất nhiều máy móc thiết bị. Dây chuyền được chia thành các công đoạn chính như sau: Công nghệ tái sử dụng chai PET vitaminmylove@yahoo.com 23 a. Phân loại Để dễ dàng cho quá trình vận chuyển đến nơi tái sử dụng chai phế liệu thường được ép thành kiện (bale), chúng ta sẽ có những chai PET không màu, màu xanh dương, xanh lá và một số màu khác, một số chai PVC trong, chai HDPE, lon nhôm, ngoài ra còn có thể có những chai thủy tinh, khay, ly bằng polystyrene. Phế liệu được đóng thành kiện Phế liệu khi đến công đoạn nghiền của quá trình yêu cầu chỉ là chai PET, ngoài ra các chai PET có màu khác nhau cũng phải được phân loại (nếu không sẽ không sản xuất được chai trong), vì vậy một hệ thống phân loại khá phức tạp nên được lắp đặt. - Máy đầu tiên của dây chuyền là máy mở kiện (bale breaker), nhiệm vụ của nó là tách các chai ép thành kiện thành những chai riêng rẽ. Cấu tạo của nó khá đơn giản và được thể hiện ở hình sau: Máy mở kiện Máy được thiết kế theo nhu cầu của khách hàng, phụ thuộc vào kích cỡ kiện, năng suất và không gian có sẵn. Để đạt hiệu quả kinh tế thì chỉ nên trang bị máy này khi năng suất lớn hơn 500 kg/h hoặc kiện rất nặng và được nén chặt. Công nghệ tái sử dụng chai PET vitaminmylove@yahoo.com 24 - Trống sàng (trommel) : có dạng lưới hình trụ rỗng, khi hoạt động nó quay tròn giúp loại bỏ sơ bộ những tạp chất như thủy tinh, cát đá, nắp, etc, ngoài ra nó còn giúp phân tách những chai vẫn còn dính với nhau. Cấu tạo của trống sàng được thể hiện như hình dưới Trống sàng Cấu hình và kích thước tùy thuộc vào yêu cầu của khách hàng. - Băng tải nguyên liệu dùng để phân loại : việc phân loại có thể được thực hiện bằng tay hoặc bằng thiết bị chuyên dụng (detector) hoặc áp dụng cả hai. Giá thành của thiết bị phân loại chuyên dụng rất cao (lên đến cả triệu USD, bao gồm phân loại tự động các vật liệu, phân loại theo màu sắc), ở những nước phát triển do giá nhân công cao nên họ thường trang bị hệ thống phân loại tự động sử dụng bức xạ hồng ngoại hoặc kết hợp tay và tự động.Với điều kiện nước ta thì có lẽ phân loại bằng tay là tốt nhất. Do đó ở đây sẽ giới thiệu cách phân loại bằng tay, có hai cách bố trí băng tải. - Bố trí ngược (negative) : người công nhân sẽ đứng cạnh băng tải và loại bỏ những vật không phải PET khỏi dòng nguyên liệu Phương pháp bố trí ngược băng tải phân loại Chú ý : Chai PVC khi được ép thành kiện sẽ bị biến dạng và xuất hiện màu trắng sữa ở các góc trong khi chai PET thì không và đây là cách để nhận biết chai PVC (trên thực tế chai PVC chỉ sản xuất ở dạng trong suốt không màu) Công nghệ tái sử dụng chai PET vitaminmylove@yahoo.com 25 Cách phân loại này chỉ được chọn khi công suất dây chuyền nhỏ hơn 500 kg/h.Với phương pháp này một người công nhân có thể thực hiện trung bình 150 kg/h. Nhược điểm của phương pháp này là có thể bỏ sót chai khác loại. - Bố trí thuận (positive) : người công nhân sẽ lấy chai PET từ băng tải nguyên liệu và bỏ chúng sang băng tải đi đến máy nghiền. Phương pháp này cho việc phân loại chính xác hơn, đặc biệt khi phân loại chai màu. Nhưng công suất của công nhân sẽ thấp, chỉ đạt 80 – 100 kg/h. Phương pháp bố trí thuận băng tải phân loại Với giá nhân công thấp, cách tốt nhất và an toàn để loại bỏ chai PVC là kết hợp băng tải với việc dùng ánh sáng phân cực (polarized light). Các bóng đèn phát ra ánh sáng trắng được đặt dưới băng tải, người công nhân nhìn qua một kính lọc phân cực sẽ nhìn thấy chai PVC có màu đen trong khi chai PET vẫn trong suốt. Các tạp chất kim loại cần phải được loại bỏ để vật liệu không làm hỏng dao nghiền, máy đùn. Băng tải phân loại bằng tay Vào thời điểm này chúng ta đã có những chai PET được phân loại để sẵn sàng đến công đoạn nghiền. Công nghệ tái sử dụng chai PET vitaminmylove@yahoo.com 26 b. Nghiền (granulation) Có hai cách để nghiền, bao gồm : - Nghiền ướt với lưới tiêu chuẩn (12 mm), phế liệu được rửa sơ bộ. Tuổi thọ của dao nghiền cao hơn nghiền khô nhưng năng suất thấp. - Nghiền khô với lưới tiêu chuẩn, tuy tuổi thọ của dao nghiền thấp hơn nghiền ướt nhưng năng suất nghiền cao và đặc biệt nhãn, giấy, nhựa khác loại có thể được loại bỏ sơ bộ nhờ thiết bị phân tách bằng khí khá đơn giản đặt sau máy nghiền. Điều này làm cho những công đoạn còn lại của quá trình làm sạch dễ hơn. Để đạt hiệu quả cao nên đầu tư hai máy nghiền khô, chúng sẽ thay nhau làm việc khi máy khác phải thay dao nghiền giúp quá trình được liên tục. Một máy nghiền nhỏ cũng nên được lắp đặt để nghiền những chai màu. Máy nghiền Trong quá trình nghiền, dưới tác động của ma sát, một số nhãn sẽ được phân tách khỏi bề mặt phế liệu PET. Vì vậy sản phẩm thu được sau quá trình nghiền là hỗn hợp bao gồm : PET-F có dính nhãn hoặc không, nhãn (giấy, LDPE, PP). c. Thiết bị phân tách nhãn (label saparator) cho công nghệ nghiền khô: hỗn hợp phế liệu khô sau nghiền sẽ được phân tách nhãn sơ bộ bằng thiết bị phân tách khí khá đơn giản. Dòng khí được thổi ngược vào dòng phế liệu sẽ mang theo những vật nhẹ (nhãn), trong khi đó phần nặng (PET-F) sẽ rơi xuống. Phế liệu sau khi được tách nhãn sơ bộ sẽ được trữ trong thùng chứa trung gian (buffer tank). Công nghệ tái sử dụng chai PET vitaminmylove@yahoo.com 27 d. Dây chuyền rửa (the washing line) Chất lượng của PET-F sau quá trình rửa sẽ tỷ lệ thuận với chi phí dành cho nó. PET-F từ thùng chứa trung gian được chuyển đến thiết bị rửa sơ bộ (pre – washing) bằng thiết bị tải trục vít (tạo lượng phế liệu cung cấp sẽ không đổi, tạo ma sát nhằm phân tách tạp chất) để loại bỏ chất bẩn bám trên bề mặt, nước nóng được sử dụng để tăng hiệu quả của quá trình. Sử dụng thiết bị rửa Turbo. Bên trong thiết bị rửa tuabin (turbo washer) Sau đó PET-F được đưa cưỡng bức (nhằm loại bỏ sức căng bề mặt của nước) vào bể tuyển nổi thứ nhất Bể tuyển nổi Công nghệ tái sử dụng chai PET vitaminmylove@yahoo.com 28 Tại đây hầu hết các nhãn sẽ được loại bỏ, để cải thiện hiệu quả phân tách nên bổ sung một hydrocyclone (cyclone nước, cấu tạo như một cyclone khí thông thường), dòng nguyên liệu (nước và PET-F) được đưa vào trong hydrocyclone nhờ bơm tốc độ cao. Dưới tác động của lực ly tâm, những vật liệu nhẹ hơn (nhãn) sẽ được phân tách khỏi những vật liệu nặng hơn (PET- F). Trong hydrocyclone nhờ ma sát tạo ra mà vật liệu sẽ được thêm một lần rửa. Hydrocyclone Ra khỏi hydrocyclone chúng ta sẽ nhận được PET-F với hàm lượng polyolefin ở mức ppm (part per million, tỷ lệ tính bằng phần triệu). Để loại bỏ keo dán trên bề mặt PET-F chúng ta sử dụng thiết bị rửa ma sát (friction washer) trong đó có sử dụng dung dịch NaOH (nồng độ khoảng 3%) hoặc một chất tẩy rửa thích hợp để hoà tan keo. Nên kết hợp với một chất hoạt động bề mặt để giữ keo và tạp chất, ngăn chúng bám trở lại. Nhiệt độ nước rửa khoảng 65 – 750C. Cần chú ý là ở đây chúng ta đang nói đến một dây chuyền rửa hoàn chỉnh nghĩa là tất cả các tạp chất có thể đều có mặt. Việc trung hòa NaOH và loại bỏ các tạp chất khác sau quá trình này không phải là một vấn đề dễ dàng, chi phí xử lý cao. Tuy nhiên việc sử dụng hóa chất là bắt buộc khi R-PET được dùng cho những ứng dụng tiếp xúc thực phẩm. Thiết bị rửa ma sát của Neue Herbold Công nghệ tái sử dụng chai PET vitaminmylove@yahoo.com 29 Một số chú ý : Dưới điều kiện khuấy trộn mạnh, nhiệt độ cao, keo dán sẽ bắt đầu quá trình xà phòng hoá (saponification). Thời gian rửa phải được tính toán vì nếu quá ngắn sẽ không loại bỏ hết tạp chất keo, nếu quá dài polymer sẽ bị phân huỷ. Thành phần tạp chất keo dán không ảnh hưởng lên tính chất cơ lý của PET-F nhưng lại ảnh hưởng lên ngoại quan sản phẩm của quá trình tái sử dụng, tạo màu sắc từ vàng đến nâu. Những PET-F có cạnh sắc sẽ giúp cho quá trình rửa dễ dàng hơn những PET-F có cạnh được cắt lởm chởm. Vì lý do đó dao nghiền phải luôn trong tình trạng tốt. Trong quá trình rửa, nước phải được xử lý để hoàn lưu. Hệ thống xử lý nước rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của quá trình rửa. - Quá trình xúc rửa (rinsing) : nhằm loại bỏ môi trường đã sử dụng để tách tạp chất (ở đây chính là dung dịch NaOH). Nếu NaOH không được loại bỏ hoàn toàn, trong quá trình xử lý tiếp theo ở nhiệt độ cao (đùn tạo hạt) nó sẽ gây phân huỷ oxy hoá PET và làm cho hạt bị biến vàng, hoặc đen. Sử dụng thiết bị rửa cao tốc (intensive washer). Thiết bị rửa cao tốc e.Quá trình sấy : PET-F được sấy trong thiết bị sấy spin (sau khi đã được ly tâm tách nước) đến mức ẩm nhỏ hơn 0,7% sau đó được tồn trữ trong Silo. Thiết bị sấy spin