24 利用 CO2 替代 HFCs 发泡生产挤塑板技术
一、技术名称:利用 CO2 替代 HFCs 发泡生产挤塑板技术
二、技术类别:减碳技术
三、所属领域及适用范围:建材行业 挤塑板生产
四、该技术应用现状及产业化情况
挤塑板通常采用氟利昂(HFCs)系列化合物作为发泡剂,将聚苯 乙烯经高温混炼制成的发泡材料,具有强度高、保温性能好、吸水率 低等优点,就主要的建筑保温材料,广泛用于冷库、机场跑道、高铁 路基、高寒公路、水利工程等领域。目前,我国挤塑板生产线已超过1000 条,95%以上使用氟利昂进行发泡。由于氟利昂类物质的温室效 应潜值是 CO2 的数百倍到上万倍,会对环境造成较大影响。该技术采 用二氧化碳替代 HFCs 作为发泡剂,可实现无氟生产,达到淘汰氟利 昂的目的。目前已使用该技术成功建设和改造 3 条氟利昂发泡生产挤塑板的生产线,另有一项年产 100 套二氧化碳发泡挤塑板设备生产线 项目已开工建设。
五、技术内容
1. 技术原理
该技术采用二氧化碳发泡挤塑板专用设备,通过恒压泵将二氧化碳稳定在超临界状态。在第一静态混合器中将二氧化碳与促进剂充分 混合,用高压计量泵配合质量流量计将二氧化碳稳定注入第一阶螺杆, 通过第二静态混合器、第三静态混合器与聚苯乙烯塑料(PS)实现分级充分混合,达到二氧化碳稳定注入和顺利发泡的目的。由于使用二氧化碳替代氟利昂作为发泡剂,避免高潜值温室气体的排放,从而实 现碳减排。
2. 关键技术
(1)二氧化碳改性技术
使用酒精、烷基磷酸酯、蒸馏水充分混合后生成的促进剂与二氧化碳协同发泡,显著提高二氧化碳与 PS 塑料的相容性和发泡倍率。
(2)高压混合技术
在 20MPa 高压作用下,二氧化碳与促进剂在高压混合器中,经分 流→合流→旋转→再分流→再合流,反复作用,使二氧化碳和促进剂(气、液)充分混合。
(3)超临界控制技术
由二氧化碳恒压恒温装置、二氧化碳稳压注入装置组成二氧化碳恒压系统,使二氧化碳在注入过程中长期稳定地保持在超临界状态下,其溶解力是液体和气态的 100 倍。
(4)熔体静态混合技术
为了防止混炼料在输送和挤出过程中发生二氧化碳逃逸现象,研制出两级静态混合器安装在螺杆上,使物料始终保持充分的混合状态。
3. 工艺流程
二氧化碳发泡挤塑板专用设备,包括二氧化碳前端恒压泵、二氧化碳供应装置、促进剂供应装置、物料输送装置、第一静态混合器、第 一阶熔炼螺杆、第二静态混合器、第二阶挤出螺杆、第三静态混合器 和成型模头。其生产工艺流程图见图1。
六、主要技术指标
1. 压缩强度:Æ200kPa;
2. 抗拉强度:Æ0.15kPa;
3. 尺寸稳定性:Ç0.16;
4. 导热系数:Ç0.030;
5. 燃烧性能:B1级。
七、技术鉴定情况
该技术于 2013 年获得宁夏回族自治区科技厅组织的科技成果鉴 定,并获得国家实用新型专利 4 项。
八、典型用户及投资效益
典型用户:石家庄工美新型建材厂、烟台德赛机械制造有限公司、 宁夏鼎盛阳光保温材料有限公司等。
典型案例 1
案例名称:石家庄工美新型建材厂挤塑板设备改造项目
建设规模:改造年产 10 万 m3 二氧化碳发泡挤塑板生产线。建设条件:对原有 HFCs 发泡挤塑板生产线进行改造。主要建设内容:新 增二氧化碳注入系统一套;改造二级螺杆一条;加装静态混合器两台; 更换二氧化碳专用模具一台。主要设备为:75 平双/200 型挤出机 1 套、 二氧化碳注入系统 1 套、静态混合器 2 台、专用模具 1 台、挤塑板设 备相关辅机及回收造粒设备。项目总投资 80 万元,建设期为 3 个月。 项目年减排量约 90 万 tCO2,产生经济效益 600 万元,投资回收期约 2 个月。碳减排成本-10~0 元/tCO2。
典型案例 2
案例名称:烟台德赛机械制造有限公司新增挤塑板生产线项目
建设规模:新建年产 5 万 m3 二氧化碳挤塑板项目。建设条件:替代原有氟利昂发泡挤塑板生产线。主要建设内容:建设厂房 1200 m2, 配电 250kW,安装二氧化碳发泡挤塑板专业设备一套。主要设备:130/150 型挤出机 1 套、二氧化碳注入系统 1 套、整平机 1 台、牵引机2 台、纵切机 1 套、横切机 1 台、回收造粒机 1 台、自动上料机 2 台。 项目总投资 160 万元,建设期为 6 个月。项目年减排量约 45 万 tCO2, 产生经济效益 300 万元,投资回收期约 7 个月。碳减排成本为-10~0 元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
随着我国淘汰氟利昂进程的加快,使用 CO2 发泡生产挤塑板技术 具有广阔的发展前景。预计未来 5 年,该技术在挤塑板生产行业推广比例可达5%,项目总投资约1.5 亿元,可形成的年碳减排能力为3000万吨CO2。
由武汉节能协会办公室整理