通过溶解聚合物和通过吸附纯化来处理废塑料的方法与流程

本发明涉及处理废塑料以获得可用作例如新塑料物品的纯化塑料物流的方法。更特别地，本发明涉及处理塑料原料的方法，所述塑料原料尤其由塑料废物获得，特别是包含热塑性塑料，例如聚烯烃，所述方法包括吸附步骤以便至少部分地移除杂质，尤其是在基于塑料的材料中常规使用的添加剂(例如染料、颜料、有机填料和无机填料)，以便能够通过分离出所述原料含有的聚合物(特别是热塑性塑料)而将塑料原料提质，从而能够回收它们和再使用它们。

背景技术：

0、现有技术

1、从收集和分选渠道获得的塑料可以根据各种渠道进行提质。

2、“机械”再循环使得可以部分再使用一些废物，或者直接再使用于新的物品中，或者通过将机械分选的塑料废物物流与原生聚合物(virgin polymers)物流混合而再使用。这种类型的提质是有限的，因为机械分选使得可以改善给定类型的聚合物物流的纯度，但是通常不能充分地移除至少部分地被截留在聚合物基质中的杂质，例如添加剂，如填料、染料、颜料和金属。

3、“化学”再循环涉及经由通常复杂的一系列步骤至少部分重整单体。例如，塑料废物可以经历热解步骤，并且(通常在纯化之后)回收的热解油可以至少部分地例如通过蒸汽裂化转化成烯烃。然后可以将这些烯烃聚合。这种类型的顺序可以适用于几乎没有经历分选的原料或适用于分选中心垃圾，但其通常需要大量能量消耗，尤其是由于高温处理。

4、再循环塑料废物的另一种途径包括至少部分溶解塑料，特别是热塑性塑料，目的是通过移除原料中除(一种或多种)目标聚合物以外的聚合物和/或杂质，例如添加剂，如填料、染料、颜料和金属来纯化它们。

5、因此，几项研究提出了通过溶解和纯化处理塑料废物的各种方法。us 2017/002110描述了通过在特定的温度和压力条件下将聚合物溶解在溶剂中，然后将得到的聚合物溶液与固体接触而纯化聚合物原料(尤其是从塑料废物中得到的聚合物原料)的特定方法。

6、wo 2018/114047就其本身而言提出了一种在接近溶剂沸点的溶解温度下将塑料溶解在溶剂中的方法。然而，wo 2018/114047的方法不能有效地处理除聚合物以外的杂质。

7、us 2018/0208736提出了一种通过在溶剂中液化热塑性塑料，随后分离出不溶性物质和/或气体的处理方法。us 2018/0208736的方法不能有效地处理可溶于溶剂中的杂质。

8、本发明旨在克服这些缺点并参与塑料(特别是热塑性塑料)的再循环。更特别地，本发明旨在提出一种处理塑料原料(尤其是由塑料废物获得的塑料原料)的方法，以便有效地移除至少部分杂质，尤其是常规添加到塑料材料中的添加剂，更特别是显著可溶于有机溶剂中的杂质，以便能够通过分离和回收聚合物(特别是热塑性塑料)来将塑料原料和更特别地塑料废物提质，从而能够使用它们，例如作为新塑料物品的聚合物基料。

技术实现思路

1、本发明涉及一种处理塑料原料的方法，包括：

2、a)溶解步骤，其涉及使所述塑料原料与溶解溶剂在100℃至300℃的溶解温度和1.0至20.0mpa绝压的溶解压力下接触，以获得至少一种粗制聚合物溶液，所述溶解溶剂选自至少一种沸点为-50℃至250℃的有机溶剂；

3、b)吸附步骤，其通过使从步骤a)获得的粗制聚合物溶液与至少一种吸附剂在100至300℃的温度和1.0至20.0mpa绝压的压力下接触来进行，以获得至少一种精制的聚合物溶液；和随后

4、c)回收聚合物的步骤，以获得至少一种溶剂级分和至少一种经纯化的聚合物级分。

5、本发明方法的优点是提出了一种方法，用于有效处理包含塑料，特别是塑料废物，尤其是从收集和分选渠道获得的塑料废物的原料，以便回收所述塑料废物包含的能够将它们再循环到任何类型的应用中的聚合物，更特别是热塑性塑料。根据本发明的方法确实使得可以获得纯化的聚合物的物流，更特别是纯化的热塑性塑料的物流，尤其是纯化的聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯的物流，有利地包含可忽略不计的或至少足够小的杂质含量，以使所述纯化的聚合物的物流，更特别是纯化的热塑性塑料的物流能够代替原生聚合物树脂被引入到任何塑料配制物中。例如，在根据本发明的方法结束时获得的纯化的聚合物的物流，更特别是纯化的热塑性塑料的物流，尤其是纯化的聚烯烃的物流有利地包含小于5重量％的杂质，非常有利地包含小于1重量％的杂质。

6、因此，根据本发明的方法提出了一系列操作，用于移除塑料废物的至少一部分杂质，尤其是添加剂，和用于回收纯化的聚合物，以便能够通过再循环所述纯化的聚合物来将塑料废物提质。有利地，取决于在该方法的步骤中使用的条件，存在于塑料原料中的化合物可能可溶于或不溶于在根据本发明的整个方法中使用的(一种或多种)溶剂中，从而允许聚合物的有效纯化。

7、本发明的进一步优点是通过使塑料废物提质而参与塑料的再循环和化石资源的节约。特别地，它使得塑料废物能够纯化以获得具有降低的杂质含量的经纯化的聚合物级分，其显著地脱色和脱臭，其可以被再使用以形成新的塑料物品。因此，为了获得具有美学、机械或流变加工性质的塑料产品，所得的经纯化的聚合物级分可以直接用于配制物中，作为与添加剂例如染料、颜料或其它聚合物的混合物，代替原生聚合物树脂或作为与原生聚合物树脂的混合物，所述美学、机械或流变加工性质有利于它们的再使用和它们的提质。

8、本发明还使得可以回收该方法的用于处理塑料原料的(一种或多种)溶剂，并在该方法中纯化后将其再循环，这避免了(一种或多种)溶剂的过度消耗。

9、因此，本发明涉及纯化塑料原料，特别是塑料废物，以获得聚合物，特别是热塑性塑料，更特别是聚烯烃如聚乙烯和聚丙烯，将其纯化以便能够将它们用于任何应用中，尤其是代替原生聚合物。因此，本发明提出了一种通过溶解目标聚合物，即分离出它们并纯化它们的纯化方法。更特别地，本发明涉及提出一种方法，其包括溶解步骤，接着至少一个特定的纯化步骤，吸附步骤b)，任选地与其它中间纯化步骤组合，以获得纯化的聚合物溶液，从该纯化的聚合物溶液中可以回收纯化的聚合物。

技术特征：

1.处理塑料原料的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶解溶剂选自沸点为75℃至250℃，优选80℃至220℃，优选80℃至180℃的有机溶剂。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述溶解溶剂具有90至400℃，优选200至390℃，优选250至350℃的临界温度，以及1.5至5.0mpa绝压，优选2.0至4.3mpa绝压，优选2.4至4.2mpa绝压的临界压力。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a)中的所述溶解温度为150至250℃。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a)中的所述溶解压力为1.5至15.0mpa绝压，非常优选2.0至10.0mpa绝压。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤a)中的所述溶解压力为1.5至2.4mpa绝压，优选1.7至2.2mpa绝压。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述吸附步骤b)在步骤a)的所述溶解温度和所述溶解压力下进行。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述吸附步骤b)在至少一种吸附剂存在下进行，所述吸附剂优选为固体，特别地为固定床形式、夹带床或沸腾床形式，优选地为固定床或夹带床形式。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述吸附剂是氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、活性炭、脱色土或其混合物，优选活性炭、脱色土或其混合物。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物回收步骤c)包括在0至350℃，优选5至300℃，优选10至250℃的温度下和在0.1至20.0mpa绝压，优选0.1至15.0mpa绝压，非常优选0.1至10.0mpa绝压的压力下的溶剂回收区段。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物回收步骤c)包括在经调节以便处于所述溶解溶剂的超临界条件下的温度和压力条件下的至少一个溶剂回收区段。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在100℃至300℃的温度下和在1.0至20.0mpa绝压的压力下通过固-液分离来进行的分离出不溶性物质的步骤e1)，其位于所述溶解步骤a)与所述聚合物回收步骤c)之间，并且位于所述吸附步骤b)的上游或下游，优选位于所述吸附步骤b)的上游，并且其中所述分离出不溶性物质的步骤e1)优选包括静电分离器和/或过滤器和/或砂滤器。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在100℃至300℃的温度下和在1.0至20.0mpa绝压的压力下，用高密度溶液洗涤的步骤e2)，其位于所述溶解步骤a)与所述聚合物回收步骤c)之间，并且位于所述吸附步骤b)的上游或下游，优选位于所述吸附步骤b)的上游，所述高密度溶液具有大于或等于0.85，优选大于或等于0.9，优选大于或等于1.0的密度，所述高密度溶液非常优选是水溶液。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括萃取步骤e3)，其通过在100℃至300℃的温度、1.0至20.0mpa绝压的压力下与萃取溶剂接触来进行，以获得至少一种经萃取的聚合物溶液和至少一种废溶剂，其中所述萃取溶剂优选为具有90至400℃，优选200至390℃，优选250至350℃的临界温度，和1.5至5.0mpa绝压，优选2.0至4.3mpa绝压，优选2.4至4.2mpa绝压的临界压力的有机溶剂。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：

技术总结
本发明涉及一种处理包含聚合物的塑料原料的方法，包括：a)溶解步骤，其涉及使原料与溶解溶剂在100℃至300℃的溶解温度和1至20.0MPa绝压的溶解压力下接触，以获得粗制聚合物溶液，所述溶解溶剂的沸点为‑50℃至250℃；b)吸附步骤，其通过使粗制聚合物溶液与吸附剂在100至300℃的温度和1.0至20.0MPa绝压的压力下接触来进行，以获得精制的聚合物溶液；和随后c)回收聚合物的步骤，以获得至少一种溶剂级分和至少一种经纯化的聚合物级分。

技术研发人员：W·维斯,D·莱内库格尔勒科克,M·希博,A·H·阿玛蒂-莫特拉格
受保护的技术使用者：IFP 新能源公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14