1. Technologia procesu wytwarzania profili okiennych z polichlorku winylu (PCW).

Polichlorek winylu zajmuje drugie miejsce (za polietylenem) pod względem wielkości spożycia na świecie wśród tworzyw sztucznych. Znajduje szerokie zastosowanie w transporcie, budownictwie, opakowaniach, energetyce i elektronice oraz w ochronie zdrowia. PCW jest polimerem syntetycznym powstającym przez polimeryzację chlorku winylu (CW). W produkcji stosowane są procesu: głównie polimeryzacja suspensyjna, a w mniejszym stopniu polimeryzacja emulsyjna i polimeryzacja w masie. Rozróżnia się PCW twarde i elastyczne. Wyroby z twardego PWC o długim okresie życia zajmują coraz więcej miejsca wśród wyrobów z polichlorku winylu, w Europie Zachodniej udział tych wyrobów stanowi około 70 %. Największy obszar zastosowania twardego PCW stanowią rury i kształtki oraz profile okienne.

Profile okienne z polichlorku winylu są produktem wymagającym zastosowania procesów chemicznych prowadzących do wytworzenia polichlorku winylu i niezbędnych substancji pomocniczych, tj. stabilizatorów (produkcja profili okiennych z PCW wymaga stosowania oprócz polichlorku winylu, m.in. substancji stabilizujących; do używanych stabilizatorów należą stabilizatory - barowe (Cd/Ba), kadmowo - ołowiowe (Cd/Ba/Pb), ołowiowe (Pb) i wapniowo - cynkowe (Ca/Zn); dominujące znaczenie mają stabilizatory ołowiowe (Pb); dla zastąpienia ołowiu opracowywane są układy Ca/Zn oraz związków organicznych), modyfikatorów, substancji smarujących i innych, wytwarzania mieszanki profilowej i wytłaczania profili okiennych. W przeważającej części substancje pomocnicze są importowane.

Produkcja profili okiennych z polichlorku winylu rozpoczyna się produkcją chlorku winylu (CW). Surowcami podstawowymi do produkcji CW jest acetylen i chlorowodór. Acetylen otrzymuje się metodą tlenowej pirolizy metanu. Źródłem metanu jest gaz ziemny. Oczyszczony i podgrzany metan wraz z tlenem kierowany jest do palnika krakingowego, w którym następuje częściowe spalenie metanu, pirolityczny rozkład metanu wraz z syntezą acetylenu oraz dalsze przemiany acetylenu i powstałych jego homologów. Reakcja jest przerywana przez gaszenie palnika wodą. Gaz krakingowy pozbawiony sadzy jest poddawany procesowi dwuetapowego mycia metanolem. Po oczyszczeniu z węglowodorów aromatycznych i diacetylenu gaz krakingowy jest sprężany i kierowany do kolumny absorpcyjnej, w której z gazu pokriakingowego wymywany jest acetylen metanolem. Po oddzieleniu metanolu acetylen poddawany jest dalszemu oczyszczaniu w filtrach węglowych. Czysty acetylen kierowany jest do produkcji chlorku winylu. Produkcja chlorowodoru jest prowadzona w piecach chlorowodorowych, gdzie ma miejsce bezpośrednia reakcja chloru gazowego i wodoru. Gazowy chlor i wodór są wytwarzane w procesie rtęciowej solanki. Solanka powstaje poprzez rozpuszczenie soli kamiennej w wodzie. W procesie elektrolizy wydziela się na anodach tytanowych chlor gazowy, a na katodzie rtęciowej tworzy się amalgamat sodowy. Chlor gazowy po ochłodzeniu i suszeniu kierowany jest do produkcji chlorowodoru. Amalgamat sodowy przechodzi z wanny elektrolizera do rozkładnika, gdzie w rusztach grafitowych rozkłada się pod wpływem uzdatnionej wody na ług sodowy, wodór i rtęć. Wodór po oczyszczeniu z rtęci na węglu aktywnym kierowany jest do gazometru i do produkcji chlorowodoru. Rtęć wraca do wanny elektrolitycznej, a ług sodowy jest wykorzystywany do innych procesów oraz sprzedawany.

Mieszanina acetylenu i chlorowodoru kierowana jest do procesu syntezy chlorku winylu. Syntezę prowadzi się w reaktorach wypełnionych katalizatorem rtęciowym, gdzie następuje konwersja acetylenu i chlorowodoru do chlorku winylu. Gazowy chlorek winylu poddawany jest rektyfikacji niskotemperaturowej. Po skropleniu kierowany jest do procesu polimeryzacji. Proces polimeryzacji chlorku winylu (CW) prowadzi się autoklawach. Polimeryzacja zachodzi w środowisku wodnej zawiesiny środków pomocniczych (inicjatory reakcji, stabilizatory, modyfikatory). Śladowe ilość CW z suspensji PCW (czyli wodnej zawiesiny cząstek PCW) usuwa się w procesie demonomeryzacyjnej powietrzem technologicznym i parą wodną. CW jest zawracany do procesu, a zdemonomeryzowana suspensja z kolumny kierowana jest do instalacji odwodnienia i suszenia PCW. Odwodnienie następuje w wirówkach sedymentacyjno-filtracyjnych, a suszenie prowadzone jest strumieniem ciepłego powietrza. Suchy polichlorek winylu jest przesiewany i magazynowany, a następnie transportowany do produkcji mieszanek na profile okienne.

Mieszanka profilowa wytwarzana jest z odważonych porcji. PCW po odważeniu mieszany jest w odpowiednich porcjach z modyfikatorami, kompozycjami stabilizująco-smarującymi, wypełniaczami i pigmentami. Produkcja mieszanki odbywa się w mieszalniku gorąco zimnym. Następnie mieszanka profilowa kierowana jest do instalacji wytłaczania. Materiał na poszczególne stanowiska cięcia zostaje dostarczany w paletach przy pomocy suwnicy słupowej z wózkiem przesuwnym. Dostarczony materiał jest cięty przy pomocy pił dwugłowicowych. Przemieszczanie materiału pomiędzy poszczególnymi stanowiskami roboczymi odbywa się przy pomocy podwieszanego systemu wózków transportowych (tzw. karuzelowy obieg materiałów). Następna operacją jest zgrzewanie profili. Ten element procesu produkcji jest realizowany przy pomocy stanowiska zgrzewarek. Po zgrzaniu poszczególne naroża ram i skrzydeł okiennych czyszczone są na oczyszczarkach. Następnie okna są szklone i zamykane listwami przyszybowymi na stołach z hydraulicznie podnoszonymi i opuszczanymi blatami, gdzie rolki oporowe zostały zastąpione łożyskowanymi rolkami do transportu, stwarzając w ten sposób specyficzny rolotok do transportu okien na stanowisko kalibracji, gdzie gotowe okna poddawane są ostatecznej regulacji i kontroli jakościowej.

2. Identyfikacja aspektów proekologicznych w technologii wytwarzania profili okiennych z PCW.

Procesy technologiczne prowadzące do otrzymania produktu końcowego - profili okiennych z polichlorku winylu są źródłem emisji gazowej i pyłowej z poszczególnych węzłów technologicznych oraz z procesu spalania gazów odpadowych wykorzystywanych do tych procesów, jak i wielu innych szkodliwych dla środowiska czynników:

a) gazy:

- emisja chlorowodoru, benzopirenu, ditlenku azotu, ditlenku siarki, tlenku węgla otrzymywanych w wyniku spalania m.in. gazów i produktów odpadowych z procesu syntezy i polimeryzacji chlorku winylu oraz innych produktów odpadowych do produkcji ciepła w zakładowej ciepłowni,

- emisja acetylenu, węglowodorów aromatycznych i alifatycznych oraz sadzy w wyniku produkcji acetylenu,

- emisja chloru i oparów rtęci w wyniku elektrolizy rtęciowej,

b) pyły:

- emisja pyłu zawieszonego w wyniku spalania m.in. gazów i produktów odpadowych,

- emisja sadzy w wyniku w wyniku produkcji acetylenu,

- emisja pyłu PCW i stosowanych dodatków z instalacji magazynowania i pakowania PCW oraz z produkcji mieszanek profilowych,

c) substancje toksyczne:

- tworzywo zawiera domieszki szkodliwych pierwiastków, takich jak ołów czy kadm, oraz dużą ilość związków chloru, w tym wyjątkowo toksycznych i rakotwórczych dioksyn,

d) ścieki komunalne:

- procesy wytwarzania acetylenu, chloru i wodoru oraz synteza CW obciążają dodatkowo środowisko poprzez zrzut ścieków, które częściowo po oczyszczeniu w oczyszczalni ścieków są zwracana do systemów chłodzących instalacje,

e) oddziaływanie na pracownika:

- pracownik przy produkcji profili okiennych narażony jest na różne oddziaływania szkodliwe, do których zaliczamy: zagrożenia mechaniczne, termiczne, chemiczne, biologiczne bądź wywołane przez szkodliwe promieniowanie substancji; w zależności, na której linii produkcyjnej pracownikowi dane będzie pracować musi być wyposażony w odpowiednie wyposażenie takie jak: środki ochrony słuchu, wzroku, twarzy, środki chroniące układ oddechowy, kończyny dolne i górne, a co za tym idzie pogarsza się dyskomfort pracownika,

f) energia elektryczna:

- energia elektryczna, pobierana przez maszyny transportowe wewnątrz zakładowe (suwnice, ciągniki elektryczne), piły dwugłowicowe, zgrzewarki, maszyny do przeróbki plastycznej oraz energia elektryczna służąca do oświetlenia zakładu - a co za tym idzie, wyprodukowanie energii elektrycznej potrzebnej do zasilania wyżej wymienionych maszyn, ciągnie za sobą zanieczyszczenie środowiska - w Polsce 90 % energii elektrycznej pochodzi z elektrowni węglowych,

g) transport:

- w zależności, w jaki sposób gotowy produkt będzie transportowany, można wyróżnić wiele czynników szkodliwych dla środowiska, tj. przy transporcie lądowym (kołowym) szkodliwe spaliny, oleje itp., przy transporcie wodnym zanieczyszczenie wód morskich itp.,

- składowanie gotowych wyrobów,

h) substancje szkodliwe stosowane przy konserwacji maszyny:

- zarówno w tej technologii jak i każdej innej do prawidłowego działania maszyn zakładowych potrzebne są specjalne oleje przekładniowe, smary, czyściwa które bez wątpienia po zużyciu mają negatywny wpływ na środowisko, przede wszystkim dzięki niewłaściwemu składowaniu,

i) hałas i wibracje:

- jak w każdym zakładzie tak i w tym hałas i wibracje są nieodzownym elementem produkcji; są zanieczyszczeniami środowiska przyrodniczego charakteryzującymi się mnogością źródeł i powszechnością występowania; hałas i wibracje w miejscu pracy kojarzą się zazwyczaj z określonymi czynnościami, maszynami lub procesami technologicznymi a co za tym idzie na dłuższą metę skutkuje utratą sprawności narządu słuchu a w konsekwencji stwierdzeniem choroby zawodowej obustronnego trwałego ubytku słuchu spowodowanego hałasem,

j) substancje szkodliwe pochodzące z konserwacji i sprzątania zakładu:

- wszystkie środki służące do dezynfekcji, mycia, polerowania maszyn, odtłuszczania wyrobów metalowych, szkła, emalii i tworzyw sztucznych czy też służące do inhibicji korozji mają negatywny wpływ na środowisko naturalne.

3. Metody ograniczania/likwidacji zanieczyszczeń do środowiska w technologii wytwarzania profili okiennych z PCW.

Odpady produkcyjne występujące w omówionych aspektach o ile to możliwe, są zawracane do procesu, pozostałe odpady są składowane bądź sprzedawane.

Zmniejszenie oddziaływania na środowisko produkcji profili okiennych, obejmującej elektrolizę rtęciową solanki, syntezę chlorowodoru, syntezę i polimeryzację CW, wytwarzanie mieszanek profilowych oraz wytłaczanie profili, osiąga się poprzez:

- zastosowanie recyklingu półproduktów,

- wykorzystanie gazów odpadowych do celów grzewczych,

- stosowanie adsorpcji na węglu aktywnym do oczyszczania gazów z procesu elektrolizy rtęciowej,

- zmianę technologii produkcji z elektrolizy rtęciowej na technologię membranową,

- stosowanie wysoko sprawnych filtrów tkaninowych,

- usuwanie CW z gazów odlotowych metodami biologicznymi z wykorzystaniem mikroorganizmów

- polimeryzację importowanego monomeru CW,

- oczyszczanie cieków,

- umiejscawianie węzła oczyszczania bezpośrednio przy źródle,

- likwidację technologii wytwarzających cieki na rzecz technologii bezodpadowych i małoodpadowych,

- stosowanie recyklingu mechanicznego, surowcowego i procesów spalania w odniesieniu do odpadów PCW.

---