ES2790377T3 - Método y aparato para el reciclaje de materiales poliméricos a través del proceso de despolimerización - Google Patents

Método y aparato para el reciclaje de materiales poliméricos a través del proceso de despolimerización Download PDF

Info

Publication number
ES2790377T3
ES2790377T3 ES12759250T ES12759250T ES2790377T3 ES 2790377 T3 ES2790377 T3 ES 2790377T3 ES 12759250 T ES12759250 T ES 12759250T ES 12759250 T ES12759250 T ES 12759250T ES 2790377 T3 ES2790377 T3 ES 2790377T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
reactor
depolymerization
reaction
axis
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES12759250T
Other languages
English (en)
Inventor
Matteo Parravicini
Maurizio Crippa
Matteo Vittorio Bertelè
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gr3n Sagl
Original Assignee
Gr3n Sagl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gr3n Sagl filed Critical Gr3n Sagl
Application granted granted Critical
Publication of ES2790377T3 publication Critical patent/ES2790377T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/34—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122—Incoherent waves
    • B01J19/126—Microwaves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/20—Stationary reactors having moving elements inside in the form of helices, e.g. screw reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/09—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides from carboxylic acid esters or lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00—Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04—Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/10—Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/12—Processes employing electromagnetic waves
    • B01J2219/1203—Incoherent waves
    • B01J2219/1206—Microwaves
    • B01J2219/1209—Features relating to the reactor or vessel
    • B01J2219/1221—Features relating to the reactor or vessel the reactor per se
    • B01J2219/1224—Form of the reactor
    • B01J2219/1227—Reactors comprising tubes with open ends
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/12—Processes employing electromagnetic waves
    • B01J2219/1203—Incoherent waves
    • B01J2219/1206—Microwaves
    • B01J2219/1248—Features relating to the microwave cavity
    • B01J2219/1272—Materials of construction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/12—Processes employing electromagnetic waves
    • B01J2219/1203—Incoherent waves
    • B01J2219/1206—Microwaves
    • B01J2219/1275—Controlling the microwave irradiation variables
    • B01J2219/1281—Frequency
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Un método para el reciclaje de poliésteres y/o poliamidas a través del proceso de despolimerización, que comprende una reacción de despolimerización del material que se va a tratar con una mezcla solvolítica; estando el método caracterizado por que la reacción de despolimerización comprende las etapas de: proporcionar un reactor de despolimerización por microondas (6) que se extiende esencialmente a lo largo de un eje (A); suministrar el material que se va a tratar y la mezcla solvolítica, definiendo los reactivos de la reacción de despolimerización, y constituyendo una fase sólida y una fase líquida respectivamente, al reactor (6) a través de las respectivas líneas de alimentación (9, 10); mover los reactivos de la reacción de despolimerización por el reactor (6) a través de un sistema de movimiento de tornillo de Arquímedes (7) que mueve los reactivos esencialmente a lo largo del eje (A) y mezcla los reactivos entre sí para formar una mezcla de reacción heterogénea; irradiar los reactivos, mientras pasan a través de una cámara de reacción (15) del reactor (6), con radiación de microondas para llevar a cabo la reacción de despolimerización; estando definida la cámara de reacción (15) dentro de una carcasa tubular (14) del reactor (6) que tiene una pared lateral (20) transparente a la radiación de microondas y que está alojada dentro de una cámara de microondas (16), que está dispuesta coaxial y radialmente exterior a y alrededor de la carcasa (14) para rodear la cámara de reacción (15); siendo los reactivos movidos por medio de un tornillo sin fin (22) que se extiende a lo largo del eje (A) a través de la cámara de reacción (15) y que gira alrededor del eje (A).

Description

DESCRIPCIÓN
Método y aparato para el reciclaje de materiales poliméricos a través del proceso de despolimerización
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método y a un aparato para el reciclaje de materiales poliméricos, específicamente, poliésteres y poliamidas, a través del proceso de despolimerización.
Antecedentes de la técnica
Tal como se sabe, diferentes materiales poliméricos, ampliamente usados para fabricar diversos productos, pueden recuperarse y reutilizarse al final de la vida laboral del producto, en lugar de enviarse al vertedero.
En particular, algunos materiales poliméricos, por ejemplo, poliésteres y poliamidas, se pueden despolimerizar, es decir, reducirse a la forma de monómeros (u oligómeros), y luego volverse a polimerizar para crear nuevos productos.
En general, estos materiales primero se muelen y se reducen a gránulos, tras lo que se someten a reacciones de despolimerización en condiciones de proceso apropiadas.
Aunque se conocen diferentes reacciones de despolimerización, en particular, de poliésteres y poliamidas, por el momento, no se parece disponer de procesos industriales que sean completamente satisfactorios, sobre todo en términos de simplicidad, rendimiento, eficacia y velocidad de proceso.
Una reacción descrita a nivel experimental o de laboratorio no siempre es adecuada para la explotación industrial en términos concretos; en determinados casos, una reacción dada solo puede explotarse recurriendo a plantas relativamente complicadas y/o costosas y/o mediante procesos que, en su conjunto, no son particularmente ventajosos o, en cualquier caso, que son susceptibles de mejora.
Por ejemplo, se describen reacciones de despolimerización para el PET (tereftalato de polietileno), en términos generales, pero sin detalles operativos que permitan implementarlas ventajosamente a escala industrial, en las siguientes publicaciones.
El artículo "Microwave-assisted depolimerization of Poly(ethylene-terephtalate) PET at atmospheric pressure", publicado en "Advances in Polymer Technology", Vol. 25, n.° 4, pág. 242-246 (2006), propone el uso de una reacción de despolimerización de PET en presencia de alcoholes (pentanol) que no pueden implementarse fácilmente en una planta industrial; la reacción es genéricamente asistida por microondas, pero no se proporcionan detalles sobre una posible planta industrial.
Otra reacción de despolimerización de PET se describe en "Alkali decomposition of Poly(ethylene-terephatalate) with sodium Hydroxide in nonaqueous ethylene glycol: A study on recycling of terephthalic acid and Ethylene glycol", Journal of Applied Polymer Science, 1997, Vol.63; n.° 5, 595-601; además, esta publicación no proporciona indicaciones sobre la posible explotación industrial de la reacción.
El documento EP1964877 ("Method of depolymerizing polyester and unsaturated polyester and method of recovering polyester monomer with the depolymerization method") describe una reacción de despolimerización para poliésteres basada en una hidrólisis básica, asistida por microondas; no se describen detalles de construcción de una planta industrial o parámetros operativos de un proceso industrial.
El documento EP2176327 ("Method for the chemical depolymerization of waste polyethylene terepthalate") describe un proceso en dos etapas (fusión con catalizadores que activan la reacción y posterior despolimerización) que requiere el uso de catalizadores.
El artículo "Rapid microwave induced depolymerization of polyamide-6", Polymer 41 (2000), 4361-4365 describe una reacción de despolimerización basada en una mezcla de agua/H3PO4 que implica una reacción incompleta, con la presencia de oligómeros.
Divulgación de la invención
Es un objeto de la presente invención proporcionar un aparato y un método para el reciclaje de poliésteres y poliamidas mediante la despolimerización que esté libre de los inconvenientes de la técnica conocida que se señalan en el presente documento; en particular, es un objeto de la invención proporcionar un aparato y un método que permitan la recuperación de dichos materiales a escala industrial de una manera simple, de manera eficaz y económica.
De acuerdo con dichos objetos, la presente invención se refiere a un método y a un aparato para el reciclaje de materiales poliméricos, específicamente, poliésteres y poliamidas, mediante la despolimerización como se define en términos esenciales en las reivindicaciones 1 y 8 adjuntas, respectivamente, y para las características adicionales preferidas, en las reivindicaciones dependientes.
El método y el aparato de acuerdo con la invención permiten la recuperación eficaz de los monómeros que constituyen los polímeros tratados (poliésteres y poliamidas) y la reintroducción de los polímeros correspondientes en el ciclo de producción, también a escala industrial, de manera simple, eficaz y económica.
Se usa un reactor de despolimerización por microondas que funciona de manera continua, que tiene una determinada configuración que permite un rendimiento óptimo de las reacciones de despolimerización.
Otras ventajas de la invención son las siguientes:
- el reactor funciona de manera continua, eliminando consecuentemente el tiempo muerto típico de los procesos discontinuos;
- la división del aparato en dos unidades funcionales permite la creación de un sistema global versátil, pues la primera unidad permite la despolimerización de diferentes polímeros, con la misma configuración general; la segunda unidad puede modificarse de acuerdo con el material tratado;
- el método de la invención es esencialmente auto-consistente en términos de los reactivos usados, para que no haya residuos de reacción aparte de los contaminantes poliméricos;
- el método no requiere la fusión de los polímeros que se van a reciclar antes de la despolimerización;
- la reacción de despolimerización realizada mediante microondas, gracias a la eficacia de la reacción, permite la reducción de los costes energéticos con respecto al mismo proceso realizado a través de otros métodos, por ejemplo, mediante glucólisis, transesterificación básica/ácida o metanolisis, usando el calentamiento tradicional.
Breve descripción de los dibujos
Otras características y ventajas de la presente invención aparecerán claras a partir de la descripción de los siguientes ejemplos de implementación no limitantes, haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las que:
- la Figura 1 es el diagrama de un aparato para el reciclaje de materiales poliméricos por medio de la despolimerización de acuerdo con la invención;
- la Figura 2 es una vista esquemática de una parte del aparato de la Figura 1, en particular, de un reactor de despolimerización con un sistema de movimiento de reactivos asociado;
- la Figura 3 muestra esquemáticamente una posible configuración de una pluralidad de reactores de despolimerización del tipo mostrado en la Figura 2;
- las Figuras 4-6 muestran esquemáticamente un detalle del reactor de la Figura 2, en particular, una válvula dosificadora, en diferentes posiciones operativas.
Mejor modo de llevar a cabo la invención
En la Figura 1, el número 1 indica, en su conjunto, un aparato industrial que funciona de manera continua para el reciclaje de materiales poliméricos, en particular, de poliésteres (y, específicamente, de tereftalato de polietileno y sus isómeros, PET) o poliamidas (nylon 6, nylon 6,6), mediante despolimerización.
El aparato 1 comprende dos unidades funcionales 2, 3: una unidad de despolimerización 2 y una unidad de tratamiento 3.
La unidad de despolimerización 2 comprende una unidad de molienda 4 para el tratamiento mecánico preliminar de los materiales que se van a reciclar, una unidad de mezcla 5, en la que se prepara una mezcla solvolítica, al menos un reactor de despolimerización por microondas 6 dotado de un sistema 7 para el movimiento de los reactivos que permite que el reactor 6 funcione de manera continua, y una unidad de filtración 8 que actúa sobre los productos de reacción que salen del reactor 6.
En la unidad de molienda 4, los materiales que se van a tratar, por ejemplo, materiales de desecho poliméricos, puros o junto con otros materiales que no pueden separarse de ellos por acción mecánica, se someten a un tratamiento de molienda mecánica que reduce el material en gránulos, para aumentar la superficie específica del material y, por lo tanto, la superficie de contacto con la mezcla solvolítica.
En general, los materiales tratados por el aparato 1 son PET u otros poliésteres, o poliamidas, o materiales compuestos que contienen dichos polímeros. En la siguiente descripción se hará particular referencia, a modo de ejemplo, al tratamiento del PET o de compuestos que contienen PET.
La mezcla solvolítica se prepara en la unidad de mezcla 5; si el material que se va a reciclar es PET u otro poliéster, o también poliamida, la mezcla solvolítica consiste, por ejemplo, en un hidróxido alcalino, tal como NaOH, KOH, LiOH, en etilenglicol (EG).
El material molido procedente de la unidad de molienda 4, que constituye una fase sólida, y la mezcla solvolítica preparada en la unidad de mezcla 5, que constituye una fase líquida, se suministran, a través de las respectivas líneas de alimentación 9, 10, al reactor 6, donde se mezclan para formar una mezcla de reacción heterogénea, y se dejan reaccionar.
Tal y como se ilustra en la Figura 2, el reactor 6 comprende una carcasa tubular 14, que define internamente una cámara de reacción 15 y se encuentra alojada dentro de una cámara de microondas 16 dotada de un dispositivo generador de microondas.
La carcasa 14 se extiende esencialmente a lo largo y alrededor de un eje rectilíneo A (por ejemplo, pero no necesariamente, esencialmente horizontal) entre dos extremos axiales opuestos 18, 19 y tiene una pared lateral 20, por ejemplo, esencialmente cilíndrica con sección transversal circular, transparente a la radiación de microondas y que delimita la cámara de reacción 15.
Por ejemplo, la pared lateral 20 está hecha de PTFE o cerámica transparente a la radiación de microondas, o vidrio cubierto internamente por un recubrimiento anticorrosivo transparente a la radiación de microondas. Dicho recubrimiento anticorrosivo se puede producir, por ejemplo, con óxidos, nitruros, carburos o siliciuros de metales, metales de transición, lantánidos, actínidos, además de compuestos mixtos; meramente a modo de ejemplo, se pueden usar lo siguiente: TiSi2, TiO2 , ZrC, ZrO2, ZrSi2, ZrN, Y2O3 , SiC, BN.
La cámara de microondas 16 está dispuesta coaxial y radialmente exterior a y alrededor de la carcasa 14, para rodear la cámara de reacción 15.
Las microondas con frecuencia de entre 300 MHz y 300 GHz y densidad de potencia de entre 1 W/l y 1.000 W/l se envían a la cámara de microondas 16 a través del dispositivo 17.
El sistema de movimiento 7 es un sistema de tornillo de Arquímedes que mueve la mezcla de reacción (formada por material que se va a despolimerizar y mezcla solvolítica) esencialmente a lo largo del eje A (y en espiral alrededor del eje A) a través del reactor 6 en una dirección predeterminada de movimiento hacia adelante (en el ejemplo, del extremo 18 al extremo 19).
En particular, el sistema 7 comprende un conducto de alimentación tubular 21, coaxial y esencialmente alineado con la carcasa 14 a lo largo del eje A, y un tornillo sin fin 22 alojado dentro del conducto 21 y de la carcasa 14.
El conducto 21, delimitado por una pared lateral esencialmente cilíndrica 23 con sección circular, está dispuesto aguas arriba de la carcasa 14 en la dirección del movimiento hacia delante de la mezcla de reacción y se extiende a lo largo del eje A entre dos extremos longitudinales opuestos 24, 25.
El extremo 24 está dotado de dos entradas separadas 26, 27 para la fase sólida (material polimérico en gránulos) y la fase líquida (mezcla solvolítica), fluyendo ambas hacia el conducto 21 y mezclándose entre sí para formar la mezcla de reacción; estando el extremo opuesto 25 conectado al extremo 18 de la carcasa 14 y comunicado con la cámara de reacción 15. En la Figura 2, la entrada 26 para la fase sólida se sitúa aguas arriba (antes) de la entrada 27 para la fase líquida a lo largo del conducto 21, pero la posición de las entradas 26, 27 y, por lo tanto, el orden de suministro de las dos fases dentro del conducto 21 puede invertirse con respecto al ejemplo ilustrativo.
Preferentemente, las paredes laterales 20, 23 del conducto 21 y la carcasa 14 están alineadas y tienen las respectivas superficies laterales interiores que son continuas y están al ras entre sí.
El sistema de movimiento 7 también comprende un conducto de descarga tubular 28, coaxial y esencialmente alineado con la carcasa 14 a lo largo del eje A y dispuesto aguas abajo de la carcasa 14 en la dirección del movimiento hacia adelante.
También el conducto 28 se extiende a lo largo del eje A entre dos extremos longitudinales opuestos 29, 30: el extremo 29 está conectado al extremo 19 de la carcasa 14 y se comunica con la cámara de reacción 15, mientras que el extremo opuesto 30 está dotado de una salida 31, a través de la que se descargan los productos de reacción y los materiales no reaccionados desde el reactor 6.
Ventajosamente, también el conducto de descarga 28 está delimitado por una pared lateral esencialmente cilíndrica 32 con sección circular, alineada con la pared lateral 20 de la carcasa 14 y que tiene una superficie lateral interior al ras de la superficie lateral interior de la carcasa 14.
El conducto de alimentación 21, la carcasa 14 y el conducto de descarga 28 constituyen un canal continuo 33 del que la cámara de reacción 15 constituye una parte intermedia.
El tornillo sin fin 22 se extiende a lo largo del eje A y gira alrededor del eje A, accionado por un motor (conocido y no ilustrado). El tornillo sin fin 22 se extiende esencialmente a lo largo de todo el canal 33 y, por lo tanto, a través del conducto de alimentación 21, la carcasa 14 y el conducto de descarga 28.
El tornillo sin fin 22 está hecho preferentemente de un material metálico y puede estar recubierto de un material con baja permitividad dieléctrica, por ejemplo, PTFE o un material cerámico.
La velocidad de rotación del tornillo sin fin 22 se establece de acuerdo con la cantidad y las dimensiones del material que se vaya a despolimerizar, la longitud de la cámara de reacción 15 y la cámara de microondas 16, la concentración y naturaleza de la mezcla solvolítica, el tiempo de contacto requerido entre los reactivos y las microondas, y el diámetro del reactor 6.
La reacción de despolimerización tiene lugar en la cámara de reacción 15 por medio de la mezcla solvolítica ya descrita y potenciada/asistida por las microondas.
En el caso del PET, por ejemplo, la reacción con la mezcla solvolítica de NaOH (o KOH u otro hidróxido alcalino) en etilenglicol produce una solución de ácido tereftálico (TA) y/o sus sales (por ejemplo, sal sódica o potásica) en etilenglicol.
Ventajosamente, la temperatura de reacción está entre aproximadamente 150 y aproximadamente 350 °C y la presión entre aproximadamente 101,325 kPa (1 atm) y aproximadamente 2026,5 kPa (20 atm).
También se puede usar la misma mezcla solvolítica descrita para el PET para la despolimerización de la poliamida, realizada en condiciones análogas; como alternativa, para la poliamida, la reacción se lleva a cabo en condiciones ácidas, usando una mezcla solvolítica ácida formada, por ejemplo, a partir de ácidos minerales tales como H3PO4 , HCl, H2SO4 , en agua, mono y/o polihidroxialcoholes, etilenglicol.
De acuerdo con una realización preferida de la invención (pero no necesariamente), el aparato 1 comprende una pluralidad de reactores 6 del tipo que se acaba de describir, funcionando en paralelo. Por ejemplo, como se ilustra esquemáticamente en la Figura 3, los reactores 6 están dispuestos radialmente alrededor de un cabezal común 36; en particular, los reactores 6 se extienden a lo largo de los respectivos ejes A que se alejan radialmente del cabezal 36, espaciados en un ángulo entre sí.
El cabezal 36 recoge los materiales no reaccionados y los productos de reacción procedentes de los distintos reactores 6 para transportarlos a la unidad de filtración 8 y luego a la unidad de tratamiento posterior 3.
Haciendo de nuevo referencia a la Figura 1, la salida 31 del reactor 6 está conectada, a través de una línea de salida 37, a la unidad de filtración 8, configurada para separar los productos de reacción (en general, monómeros y cualquier oligómero) que se vayan a recuperar, que se envían a la unidad de tratamiento 3, de los materiales no reaccionados. La unidad de tratamiento 3 se sitúa aguas arriba del reactor 6 y la unidad de filtración 8, y sirve para realizar operaciones de recuperación y purificación, y cualquier reconversión de los productos y subproductos de reacción, como, por ejemplo, filtración, precipitación, neutralización, centrifugación, diálisis, destilación, electrolisis y reacciones fotoquímicas.
Por ejemplo, en la realización de la Figura 1, la unidad de tratamiento 3 comprende: una unidad de destilación 38, una unidad de precipitación 39, una unidad de filtración y/o centrifugación 40, una unidad de lavado 41, una unidad de secado 42, una unidad de neutralización 43 y una unidad de electrolisis 44.
La unidad de destilación 38 recibe los productos de reacción procedentes de la unidad de filtración 8 (que comprende principalmente una solución de ácido tereftálico y/o sus sales en etilenglicol) y produce etilenglicol, una solución de ácido tereftálico y/o sales relativas, y productos de desecho; la unidad de filtración 8 está conectada por medio de una línea de recirculación 45 a la unidad de mezcla 5, para reutilizar, al menos parcialmente, el etilenglicol como disolvente en la mezcla solvolítica.
La unidad de precipitación 39 recibe una solución que contiene ácido tereftálico que se va a recuperar, obtenido de la unidad de destilación 38, a la que se añade agua. La solución se trata en la unidad de precipitación 39 con ácidos minerales (por ejemplo, HCl) hasta alcanzar un pH de aproximadamente 2-3, obteniéndose así la precipitación del ácido tereftálico; se elimina el ácido tereftálico, en la unidad de filtración y/o centrifugación 40, de la solución acuosa ácida, y luego se envía a la unidad de lavado 41 y a la unidad de secado 42. El ácido tereftálico se obtiene con un nivel de pureza suficiente para experimentar una nueva reacción de polimerización.
La solución acuosa de ácido resultante de la eliminación del ácido tereftálico se neutraliza en la unidad de neutralización 43, por ejemplo, con bases alcalinas tales como NaOH o KOH, hasta un pH neutro; las sales resultantes, NaCl o KCl, se usan en la unidad de electrolisis 44 para un proceso cloroalcalino electrolítico.
En la salida de la unidad de electrolisis 44, se obtienen NaOH o KOH y, por separado, cloro e hidrógeno; se envían NaOH o KOH, a través de las respectivas líneas de recirculación 46, 47, en parte a la unidad de mezcla 5, para su reutilización para la preparación de la mezcla solvolítica, y en parte, para la unidad de neutralización 43; el cloro y el hidrógeno se recogen en una cámara de reacción 48 donde forman HCl que se recircula, por medio de una línea de recirculación 49, a la unidad de precipitación 39 para su reutilización en la reacción de precipitación del ácido tereftálico a partir de la sal correspondiente.
Las mismas operaciones se realizan esencialmente también en el caso del tratamiento de poliamidas.
De acuerdo con un aspecto de la invención, el reactor 6 está dotado de dos válvulas de medición 51 (solo indicadas esquemáticamente en la Figura 2), ubicadas aguas arriba y aguas abajo respectivamente de la cámara de reacción 15, en la entrada 26 y en la salida 31. Las válvulas 51 permiten el paso de material desde el exterior hacia el interior del reactor 6 (válvula de entrada 51, situada en la entrada 26) y viceversa desde el interior hacia el exterior del reactor 6 (válvula de salida 51, ubicada en la salida 31). Las válvulas 51 están configuradas para transferir material desde el exterior al reactor 6 o desde el reactor 6 al exterior sin que los dos medios (interior y exterior) estén nunca en comunicación directa y, por lo tanto, garantizando que la cámara de reacción 15 permanezca a una presión controlada.
En particular, como se muestra en detalle en las Figuras 4-6, cada válvula 51 comprende un cuerpo de válvula giratorio 52, que tiene, por ejemplo, una forma esencialmente cilíndrica o esférica y que gira alrededor de un eje de rotación dentro de un asiento 53, formado en una carcasa fija 54 y delimitado por una pared 55.
El cuerpo de válvula 52 presenta dos cavidades 56 opuestas, divididas por una partición 57 y que tienen respectivas aberturas de acceso 58 diametralmente opuestas formadas en la pared 55, y un pistón móvil 60, por ejemplo, dispuesto a través de la partición 57 y que se desliza a lo largo de un eje perpendicular al eje de rotación y se controla desde el exterior conforme a la posición; el pistón 60 tiene dos cabezales 61 axialmente opuestos, alojados en las respectivas cavidades 56; cada cabezal 61 está conformado para cerrar una respectiva abertura 58 y, por lo tanto, una cavidad 56, y se mueve entre una posición retraída, en la que el cabezas 61 se sitúa en el fondo de la cavidad 56, y una posición extendida, en la que el cabezal 61 ocupa la cavidad 56 y cierra la abertura 58; cuando un cabezal 61 está en la posición extendida, el cabezal opuesto 61 está en la posición retraída y viceversa. Cada cavidad 56 se llena alternativamente del material que se va a transferir (dentro o fuera del reactor 6), cuando el respectivo cabezal 61 del pistón móvil 60 está en la posición retraída, y con el mismo cabezal 60 que se lleva a la posición extendida. Durante la rotación del cuerpo de válvula 52 en el asiento 53, el cuerpo de válvula 52 y el cabezal 60 que está en la posición extendida están esencialmente en contacto con la pared 55 y se deslizan contra la pared 55.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un método para el reciclaje de poliésteres y/o poliamidas a través del proceso de despolimerización, que comprende una reacción de despolimerización del material que se va a tratar con una mezcla solvolítica; estando el método caracterizado por que la reacción de despolimerización comprende las etapas de: proporcionar un reactor de despolimerización por microondas (6) que se extiende esencialmente a lo largo de un eje (A); suministrar el material que se va a tratar y la mezcla solvolítica, definiendo los reactivos de la reacción de despolimerización, y constituyendo una fase sólida y una fase líquida respectivamente, al reactor (6) a través de las respectivas líneas de alimentación (9, 10); mover los reactivos de la reacción de despolimerización por el reactor (6) a través de un sistema de movimiento de tornillo de Arquímedes (7) que mueve los reactivos esencialmente a lo largo del eje (A) y mezcla los reactivos entre sí para formar una mezcla de reacción heterogénea; irradiar los reactivos, mientras pasan a través de una cámara de reacción (15) del reactor (6), con radiación de microondas para llevar a cabo la reacción de despolimerización; estando definida la cámara de reacción (15) dentro de una carcasa tubular (14) del reactor (6) que tiene una pared lateral (20) transparente a la radiación de microondas y que está alojada dentro de una cámara de microondas (16), que está dispuesta coaxial y radialmente exterior a y alrededor de la carcasa (14) para rodear la cámara de reacción (15); siendo los reactivos movidos por medio de un tornillo sin fin (22) que se extiende a lo largo del eje (A) a través de la cámara de reacción (15) y que gira alrededor del eje (A).
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el tornillo sin fin (22) está hecho de material metálico y está recubierto con un material de baja permitividad dieléctrica, o PTFE o material cerámico.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la pared lateral (20) de la carcasa (14) está hecha de PTFE, o material cerámico transparente a la radiación de microondas, o vidrio recubierto internamente por un recubrimiento anticorrosivo transparente a la radiación de microondas.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el recubrimiento anticorrosivo está hecho de óxidos, nitruros, carburos o siliciuros de metales, metales de transición, lantánidos, actínidos o compuestos mixtos de los mismos.
5. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la mezcla solvolítica comprende etilenglicol y al menos un hidróxido alcalino, por ejemplo, NaOH, KOH, LiOH.
6. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un proceso cloroalcalino electrolítico para recuperar sosa cáustica o potasa cáustica.
7. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende las etapas de suministrar al reactor (6) el material polimérico que se va a tratar y retirar del reactor (6) los productos de reacción y los materiales no reaccionados, por medio de las respectivas válvulas dosificadoras (5) para transferir material desde el exterior al reactor (6) y desde el reactor (6) al exterior sin que el interior y el exterior del reactor (6) estén en comunicación directa.
8. Un aparato (1) para el reciclaje de poliésteres y/o poliamidas a través del proceso de despolimerización, que comprende una unidad de despolimerización (2) que tiene al menos un reactor de despolimerización (6), en el que se produce una reacción de despolimerización del material que se va a tratar con una mezcla solvolítica, y una unidad de tratamiento (3) para tratar productos que salen de la unidad de despolimerización (2); comprendiendo el aparato las respectivas líneas de alimentación (9, 10) conectadas al reactor (6) para suministrar al reactor (6) el material que se va a tratar y la mezcla solvolítica, definir los reactivos de la reacción de despolimerización, y constituir una fase sólida y una fase líquida respectivamente; estando el aparato (1) caracterizado por que el reactor (6) es un reactor de despolimerización por microondas que se extiende esencialmente a lo largo de un eje (A) y que está dotado de un sistema móvil (7) de los reactivos que permite que el reactor (6) funcione de manera continua; siendo el sistema móvil (7) un sistema de tornillo de Arquímedes que mueve los reactivos esencialmente a lo largo del eje (A) a través del reactor (6) y que mezcla los reactivos para formar una mezcla de reacción heterogénea; comprendiendo el reactor (6) una carcasa tubular (14), que se extiende a lo largo y alrededor del eje (A) y que tiene una pared lateral (20) transparente a la radiación de microondas y que define internamente una cámara de reacción (15); estando la carcasa (14) alojada dentro de una cámara de microondas (16) que está dispuesta coaxial y radialmente exterior a y alrededor de la carcasa (14), para rodear la cámara de reacción (15), y que está dotada de un dispositivo generador de microondas (17); comprendiendo el sistema móvil (7) un conducto de suministro tubular (21), coaxial y esencialmente alineado con la carcasa (14) a lo largo del eje (A), y un tornillo sin fin (22) que se extiende a lo largo del eje (A) dentro del conducto de suministro (21) y la carcasa (14), y que gira alrededor del eje (A).
9. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el tornillo sin fin (22) está hecho de material metálico y está recubierto con un material de baja permitividad dieléctrica, o PTFE o material cerámico.
10. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, en donde la pared lateral (20) de la carcasa (14) está hecha de PTFE, o material cerámico transparente a la radiación de microondas, o vidrio recubierto internamente por un recubrimiento anticorrosivo transparente a la radiación de microondas.
11. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 10, en donde el recubrimiento anticorrosivo está hecho de óxidos, nitruros, carburos o siliciuros de metales, metales de transición, lantánidos, actínidos o compuestos mixtos de los mismos.
12. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11, en donde la mezcla solvolítica comprende etilenglicol y al menos un hidróxido alcalino, por ejemplo, NaOH, KOH, LiOH.
13. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 12, y que comprende una pluralidad de reactores (6) que funcionan en paralelo y que están dispuestos radialmente alrededor de un cabezal común (36).
14. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 13, en donde la unidad de tratamiento (3) comprende una unidad de electrolisis (44) para realizar un proceso cloroalcalino electrolítico para recuperar sosa cáustica o potasa cáustica.
15. Aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 14, que comprende dos válvulas dosificadoras (51), situadas aguas arriba y aguas abajo de la cámara de reacción (15) y configuradas para transferir material desde el exterior al reactor (6) o desde el reactor (6) al exterior, sin que el interior y el exterior del reactor (6) estén en comunicación directa.
ES12759250T 2011-07-27 2012-07-27 Método y aparato para el reciclaje de materiales poliméricos a través del proceso de despolimerización Active ES2790377T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT001411A ITMI20111411A1 (it) 2011-07-27 2011-07-27 Metodo ed apparato per il riciclaggio mediante depolimerizzazione di materiali polimerici
PCT/IB2012/053867 WO2013014650A1 (en) 2011-07-27 2012-07-27 Method and apparatus for the recycling of polymeric materials via depolymerization process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2790377T3 true ES2790377T3 (es) 2020-10-27

Family

ID=44584342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES12759250T Active ES2790377T3 (es) 2011-07-27 2012-07-27 Método y aparato para el reciclaje de materiales poliméricos a través del proceso de despolimerización

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP2736968B1 (es)
CN (1) CN103827186B (es)
DK (1) DK2736968T3 (es)
ES (1) ES2790377T3 (es)
HR (1) HRP20200795T1 (es)
IT (1) ITMI20111411A1 (es)
LT (1) LT2736968T (es)
PL (1) PL2736968T3 (es)
PT (1) PT2736968T (es)
SI (1) SI2736968T1 (es)
WO (1) WO2013014650A1 (es)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104140411B (zh) * 2014-07-24 2016-01-20 江苏红太阳新材料有限公司 一种聚己内酯多元醇的微波辅助解聚方法
CN104878598B (zh) * 2015-06-11 2017-07-14 中原工学院 一种表面亲水涤纶的微波辅助氨解方法
CN112940344A (zh) 2015-11-20 2021-06-11 北卡罗来纳大学教堂山分校 采用微波辐射化学回收聚对苯二甲酸乙二醇酯
DE102018122210B4 (de) * 2018-09-12 2023-06-29 Rittec Umwelttechnik Gmbh Verfahren und Verwendung einer Vorrichtung zur Wiederaufarbeitung von Polyalkylenterephthalat enthaltenden Abfällen
IT201900020784A1 (it) 2019-11-11 2021-05-11 Gr3N Sagl Apparato e metodo di depolimerizzazione di polimeri
DE102019135578A1 (de) 2019-12-20 2021-06-24 Rittec Umwelttechnik Gmbh Verfahren, Vorrichtung und Verwendung zur Wiederaufarbeitung
DE102020106457A1 (de) * 2020-03-10 2021-09-16 Rittec Umwelttechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Wiederaufarbeitung Polykondensat-haltiger Abfälle
EP3910000A1 (en) 2020-05-12 2021-11-17 SHPP Global Technologies B.V. Sustainable pbt compositions with improved color capability using the purified terephthalic acid process
US20240025085A1 (en) * 2020-11-09 2024-01-25 Washington State University Conversion of co-mingled waste plastics to monomers and fuels in sequential catalytic process
JP7014284B1 (ja) 2020-12-07 2022-02-01 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 積層体の処理装置、および、これを用いた樹脂基材の回収方法
IT202100006077A1 (it) * 2021-03-15 2022-09-15 gr3n SA Metodo per il riciclaggio di uno scarto tessile comprendente una componente cellulosica ed una componente in poliestere
EP4363495A1 (en) * 2021-07-02 2024-05-08 Katholieke Universiteit Leuven Depolymerization
EP4194490A1 (en) 2021-12-09 2023-06-14 University College Cork-National University of Ireland Cork A method of recycling plastic waste
WO2024013254A1 (de) 2022-07-14 2024-01-18 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen Verfahren zum erzeugen eines monomers aus dem das monomer umfassenden polymer
EP4353774B1 (en) 2022-10-10 2025-09-10 Polykey Polymers, S.L. Low-temperature organocatalyzed depolymerization of poly(ethylene terephthalate)
WO2025051714A2 (en) 2023-09-06 2025-03-13 Solvay Specialty Polymers Usa, Llc Method for recycling an aromatic monomer from a polyamide
WO2025134129A1 (en) * 2023-12-22 2025-06-26 Krishnanayaka Purandar Method of processing solid waste mixture, and apparatus thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4425241A (en) 1981-02-18 1984-01-10 Phillips Petroleum Company Drilling fluids
US6184427B1 (en) * 1999-03-19 2001-02-06 Invitri, Inc. Process and reactor for microwave cracking of plastic materials
JP2003292594A (ja) * 2002-02-01 2003-10-15 Kubota Corp ポリエステル樹脂の製造方法
CN1617904A (zh) * 2002-02-01 2005-05-18 株式会社久保田 聚对苯二甲酸乙二醇酯的解聚方法与聚酯树脂的制造方法
US7163655B2 (en) * 2002-03-28 2007-01-16 Scimed Life Systems, Inc. Method and apparatus for extruding polymers employing microwave energy
BRPI0403740A (pt) * 2004-08-25 2006-05-02 Luiz Alberto Jermolovicius processo para reciclagem quìmica de poli (tereftalato de etileno) pós-consumo e equipamento para realizar reciclagem quìmica de poli (tereftalato de etileno) pós-consumo
EP1964877A1 (en) * 2005-12-09 2008-09-03 Kumamoto Technology & Industry Foundation Method of depolymerizing polyester and unsaturated polyester and method of recovering polyester monomer with the depolymerization method

Also Published As

Publication number Publication date
PT2736968T (pt) 2020-05-04
EP2736968B1 (en) 2020-03-11
CN103827186B (zh) 2017-12-12
WO2013014650A1 (en) 2013-01-31
DK2736968T3 (da) 2020-05-11
SI2736968T1 (sl) 2020-07-31
CN103827186A (zh) 2014-05-28
ITMI20111411A1 (it) 2013-01-28
LT2736968T (lt) 2020-08-10
EP2736968A1 (en) 2014-06-04
HRP20200795T1 (hr) 2020-10-02
PL2736968T3 (pl) 2020-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2790377T3 (es) Método y aparato para el reciclaje de materiales poliméricos a través del proceso de despolimerización
Chen et al. Cost-effective, high-yield production of biotemplated catalytic tubular micromotors as self-propelled microcleaners for water treatment
Wang et al. Removal of carbamazepine from aqueous solution using sono-activated persulfate process
Martina et al. Combined microwaves/ultrasound, a hybrid technology
KR101573358B1 (ko) 쿠에트-테일러 반응기를 이용한 친환경 산화 그래핀 제조 시스템
Ha et al. Photocatalytic degradation of tetracycline using hybrid Ag/Ag2S@ BiOI nanowires: Degradation mechanism and toxicity evaluation
FI83426C (fi) Foerfarande foer kontinuerlig framstaellning av mikrokristallin kitosan.
CN1041515C (zh) 用聚对苯二甲酸亚烷基酯回收相应盐和二醇的方法及产品
MX2014001835A (es) Procedimiento para fabricar beta-hidroxi-beta-metilbutirato y sales del mismo.
CN101381094A (zh) 一种制备纳米镁铝水滑石的方法及其设备
Singh et al. Continuous flow synthesis of visible light-active conjugated porous polymer for pollutant degradation and plastic waste photoreforming
CN102633735B (zh) 一种氰尿酸的生产工艺
CN106397325B (zh) 一种咪唑型离子液体及其在降解聚甲醛中的应用
Ramos et al. Micro-structured packed bed reactors for solar photocatalysis: impacts of packing size and material on light harnessing
Yue et al. Reuse emerging pollutants towards the circular economy
CN102126966B (zh) 一种n,n-二乙基乙醇胺的合成方法
US20110078948A1 (en) Ash removal from coal: process to avoid large quantities of hydrogen fluoride on-site
WO2024086871A1 (en) Novel regeneration of mixed bed ion exchange resins for seawater desalination
CN102247789B (zh) 一种2-氯-3，3，3-三氟丙烯的合成装置及方法
Tahir et al. Metal-organic frameworks: Nanomachines for efficient water purification
Ma et al. From waste to resource: upcycling PET into high-performance MOFs for advanced applications
CN202621158U (zh) 一种氯化反应装置
KR102731241B1 (ko) 해수 담수화 농축수를 이용한 대용량 마그네슘 탄산염 제조방법
de Souza et al. Screening techniques as a preliminary diagnostic tool for advanced oxidative processes on a laboratory scale
CN207210049U (zh) 湿式催化氧化治理含盐酸有机废水的装置