ES3056595T3 - System and method for recycling contaminated polyolefins - Google Patents

System and method for recycling contaminated polyolefins

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ES3056595T3
ES3056595T3 ES17800801T ES17800801T ES3056595T3 ES 3056595 T3 ES3056595 T3 ES 3056595T3 ES 17800801 T ES17800801 T ES 17800801T ES 17800801 T ES17800801 T ES 17800801T ES 3056595 T3 ES3056595 T3 ES 3056595T3
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Robert Siegl
Andreas Weber
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Abstract

La invención se refiere a un proceso de reciclaje de poliolefinas contaminadas, en particular HDPE, en el que la poliolefina contaminada se hincha utilizando un disolvente de tal manera que los contaminantes en la poliolefina se disuelven en el disolvente, y el disolvente así como los contaminantes disueltos en el disolvente se eliminan de la poliolefina. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Instalación y procedimiento para el reciclaje de poliolefinas contaminadas
[0003] Campo de la técnica
[0004] La invención, se refiere, además de a una instalación de reciclaje, a un procedimiento de reciclaje para poliolefinas contaminadas, en particular para HDPE procedente de material de envasado tal como, por ejemplo, recipientes para bebidas.
[0005] Estado de la técnica
[0006] Con el consumo de recursos que aumenta con la población, cobran importancia los procedimientos de reciclaje, en particular para polímeros que se emplean en el sector del envasado. Sin embargo, en el caso de envases para alimentos, esta reutilización está muy limitada, ya que los materiales reciclados deberían ser nuevamente adecuados para el contacto directo con alimentos, lo que supone que las posibles impurezas en el material no se transfieran a los alimentos en cantidades inadmisibles. Los requisitos legales cada vez más estrictos en el sector alimentario limitan el uso de material reciclado y conducen, dependiendo del tipo de polímero, a tasas de reciclaje muy escasas, especialmente en el sector del envasado. Mientras que los envases de PET, en este sentido, son relativamente poco problemáticos, y el material de botellas de PET (en cantidades limitadas) puede usarse de nuevo para la producción de botellas de PET, existe una demanda acumulada de poliolefinas tal como HDPE. Por un lado, la pluralidad de materiales de envasado de HDPE diferentes dificulta el reciclaje y, por otro lado, la eliminación de impurezas del material de botellas de HDPE es un problema aún no resuelto satisfactoriamente.
[0007] La reducción gradual de una supuesta contaminación máxima posible (concentración de “prueba de desafío”) a una concentración residual se considera una medida del rendimiento de purificación de un proceso de reciclaje, mediante el cual se pueden evaluar y comparar distintos procesos de reciclaje. Algunos de los procedimientos evaluados hasta el momento son muy adecuados para purificar un material de HDPE, sin embargo, necesitan tanto tiempo para ello que su uso rentable no es posible.
[0008] En el documento DE 4207370 A1 se divulga un procedimiento con el que es posible la eliminación de productos fitosanitarios de recipientes de plástico, en particular los de polietileno contaminados con productos fitosanitarios. De este modo pueden reciclarse los recipientes de plástico. Para ello, el plástico se tritura en tiras y se mezcla con un disolvente, mediante lo cual el plástico puede hincharse y se extrae el producto fitosanitario. El disolvente contaminado con producto fitosanitario se separa del plástico mediante tamizado. Después del tamizado se desgasifican las tiras de plástico. Para ello tiene que calentarse el disolvente. Este calentamiento tiene lugar mediante aporte de calor. El documento US 5,368,796 divulga un procedimiento para la purificación de láminas de polietileno. Las láminas se trituran y se transfieren a un baño de disolvente con un disolvente orgánico. La limpieza adicional tiene lugar por fricción, por ejemplo mediante agitación intensiva en el baño. El disolvente se separa de la lámina triturada por ebullición.
[0009] Por el documento DE 102004002159 A1 se conoce un procedimiento en el que se liberan de impurezas polímeros poniéndose en contacto los polímeros con un gas licuado o un fluido supercrítico que sirven como disolvente para las impurezas. Al reducir la presión, el disolvente puede separarse del polímero. Solo después de la separación se descomprime el disolvente por completo, mediante lo cual el gas se vuelve gaseoso o el fluido subcrítico. De este modo pueden separarse del disolvente las impurezas.
[0010] En el documento US 2002/0128394 A1 se describe un procedimiento para la producción de una mezcla de polipropileno. Para ello se ponen en contacto polímeros con un peso molecular elevado con un primer disolvente y polímeros con un peso molecular bajo se ponen en contacto con un segundo disolvente. De este modo se forman dos fases líquidas.
[0011] A partir de una de las fases líquidas puede separarse una fracción de polipropileno. Por desgasificación se obtiene una mezcla de polipropileno.
[0012] En el documento DE 4233740 A1 se muestra un procedimiento que permite la separación de polietileno reticulado a partir de partes compuestas que contienen metal mediante hinchamiento del polietileno. El hinchamiento conduce a una separación de unión.
[0013] En el documento WO 03/106546 A1 se muestra una instalación que muestra un tanque agitado y un tanque de filtro conectado al mismo. En el tanque agitado se disuelve en un disolvente un plástico contaminado con metales pesados, y en el tanque de filtro se filtran los metales pesados desde la solución.
[0014] Objeto de la invención
[0015] Un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de reciclaje alternativo para poliolefinas contaminadas, en donde el material de poliolefina purificado obtenido mediante el procedimiento es adecuado preferiblemente para su uso en envases para alimentos. Además, el procedimiento podrá llevarse a cabo de manera rentable. Otras ventajas de la presente invención se desprenden de la siguiente descripción.
[0016] Representación de la invención
[0017] El objetivo mencionado anteriormente se consigue mediante un procedimiento según la reivindicación 1, así como una instalación de reciclaje según la reivindicación 9.
[0018] Se divulga, entre otras cosas, un procedimiento de reciclaje para poliolefinas contaminadas, en donde un material de poliolefina contaminado se hincha en presencia de un disolvente, en donde impurezas presentes en el material de poliolefina se disuelven en el disolvente, y el disolvente y las impurezas disueltas en el disolvente se eliminan del material de poliolefina.
[0019] Se divulga además una instalación de reciclaje para el reciclaje de poliolefinas contaminadas con un reactor de hinchamiento, por ejemplo, en forma de un tanque agitado o de una cascada de tanques agitados o de un reactor de tubo, que contiene un disolvente, en donde el disolvente es un disolvente con polaridad más baja que el agua, en donde el reactor de hinchamiento está diseñado para hinchar un material de poliolefina contaminado en presencia del disolvente, para disolver
[0020] en el disolvente impurezas presentes en el material de poliolefina. Aguas abajo del reactor de hinchamiento (o como parte del reactor de hinchamiento), la instalación de reciclaje contiene una parte de instalación para eliminar del material de poliolefina el disolvente y las impurezas disueltas en el disolvente, con el fin de obtener un material de poliolefina purificado.
[0021] A continuación se describen las características que deben considerarse (individualmente) como características preferidas, aunque no se designen explícitamente como tales. Las características se divulgan por separado (como parte de cualquier procedimiento y/o cualquier instalación) y, en la medida en que no sean mutuamente excluyentes, en cualquier combinación. Esto incluye la posibilidad de realizar simultáneamente todas las características descritas. De especial interés es HDPE (“polietileno de alta densidad”), como poliolefina que puede purificarse con ayuda del procedimiento que se enseña en este documento, y/o con la instalación de reciclaje que se enseña también en este documento. Por lo tanto, en adelante, este polímero se usa a modo de ejemplo para explicar la invención. Lo que se divulga sobre HDPE se puede divulgar alternativamente para poliolefinas en general y, en particular, para las poliolefinas preferidas mencionadas en este documento.
[0022] Las impurezas, en particular aquellas moléculas de moléculas no polares (apolares), pueden migrar a la matriz de HDPE y acumularse allí en concentraciones muy altas. Se liberan de nuevo de la matriz de HDPE muy lentamente, incluso si se utilizan temperaturas altas (100-300 °C) y un gradiente de concentración alto para la eliminación de estas impurezas en el proceso de reciclaje.
[0023] Con la presente invención, el HDPE se modificará de modo que libere de nuevo impurezas más fácilmente y con menos esfuerzo técnico. Para ello, aprovecha la capacidad de hinchamiento de las poliolefinas: por regla general, un polímero hinchado es más voluminoso, en donde las distancias moleculares son mayores y la densidad es menor. Por lo tanto, las impurezas se difunden mucho más rápidamente hacia el exterior que en un polímero no hinchado con gradientes de concentración de impurezas que, por lo demás, son iguales. Además, dos efectos adicionales pueden amplificar claramente la acción de purificación. Por un lado, un polímero hinchado puede exprimirse mecánicamente como una esponja, lo que hace que se eliminen muchas de las impurezas presentes en el mismo. Por otro lado, al eliminar el disolvente utilizado para el hinchamiento, las impurezas se eliminan también.
[0024] Por lo tanto, se describe un procedimiento de reciclaje para poliolefinas contaminadas, que puede llevarse a cabo, por ejemplo, en una instalación descrita en este documento.
[0025] El procedimiento de reciclaje incluye la eliminación de impurezas de un material de poliolefina contaminado, en particular de zonas del material de poliolefina contaminado distantes de la interfase.
[0026] La eliminación de impurezas del material de poliolefina contaminado incluye que el material de poliolefina contaminado se hincha en presencia de un disolvente y/o mediante un disolvente. A este respecto, impurezas presentes en el material de poliolefina pueden disolverse en el disolvente que se encuentra en el material de poliolefina. El disolvente y las impurezas disueltas en el disolvente pueden eliminarse después juntos y/o simultáneamente del material de poliolefina.
[0027] Con esto, el procedimiento de reciclaje puede cumplir con todos los criterios de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) de acuerdo con el Reglamento de la EU EC282/2008 y el Reglamento de la EU 1935/2004, así como sus suplementos.
[0028] El Panel CEF (EFSA Panel on Food Contact Materials, Enzymes, Flavourings and Processing Aids) puede hacer una evaluación del rendimiento del procedimiento de reciclaje mediante una denominada Prueba de Desafío, en la que el material de poliolefina se contaminado por contaminantes preestablecidos, a concentraciones preestablecidas, y las concentraciones de las impurezas se miden después de realizar el procedimiento de reciclaje. Mediante el procedimiento de reciclaje, pueden reducirse considerablemente en sus concentraciones las impurezas generales mediante benceno, tolueno y/o xileno, o incluso eliminarse por completo. Mediante el procedimiento de reciclaje, impurezas especiales tal como di-terc-butil-hidroxitolueno (BHT), fenilciclohexano, estearato de metilo, estearato de zinc, tricloroetano, salicilato de butilo, palmitato de metilo, lindano y/o benzofenona pueden reducirse en gran medida en su concentración o incluso eliminarse por completo. Naturalmente, también esos contaminantes que se encuentran en el disolvente usado pueden reducirse en gran medida o incluso pueden ser eliminados por completo.
[0029] Mediante el procedimiento de reciclaje, puede proporcionarse material de poliolefina purificado que, al menos en parte, es adecuado para el contacto con alimentos. Con ello, el material de poliolefina purificado puede usarse para envases que son adecuados para envasar alimentos.
[0030] El material de poliolefina contaminado puede producirse a partir de una o varias poliolefinas, y/o contener una proporción de poliolefinas de un total de al menos 60, 80 о 90 por ciento en peso.
[0031] Una o varias de las poliolefinas pueden ser ventajosamente PP (polipropileno) y/o PE (polietileno), en particular PEBD (polietileno de baja densidad) y/o LLDPЕ (polietileno lineal de baja densidad) y/o HDPE (polietileno de alta densidad) y/o UHMWPE (polietileno de ultra alto peso molecular), prefiriéndose HDPE.
[0032] Como alternativa o adicionalmente, una o varias de las poliolefinas pueden ser un elastómero termoplástico o un plastómero.
[0033] Preferiblemente, el material de poliolefina contiene menos de 20 o 10 por ciento en peso de polímeros extraños, tal como, por ejemplo, capas de barrera.
[0034] El material de poliolefina contaminado está presente convenientemente en forma sólida, en particular cuando se hincha.
[0035] Antes del hinchamiento, el material de poliolefina contaminado puede procesarse en piezas (“escamas”, por ejemplo) y/o durante el hinchamiento ya está en forma de piezas, las piezas presentan preferiblemente un diámetro máximo (distancia de los puntos más distantes uno del otro) de como máximo 40, 30 o 25 milímetros y/o al menos 0,25, 0,5 o 1 milímetro. Esto facilita el hinchamiento y, debido a la gran superficie, promueve el intercambio de sustancias y, con ello, la purificación. Preferiblemente, al menos 90 o 95 por ciento en peso del material de poliolefina contaminado presenta esta forma.
[0036] Antes del hinchamiento, el material de poliolefina contaminado puede separarse de sustancias extrañas, tal como cola o papel, y dado el caso, clasificarse por color.
[0037] El material de poliolefina contaminado procede ventajosamente de envases de alimentos, en particular botellas. Según una variante, las impurezas presentes en el material de poliolefina contaminado son las denominadas NIAS (“sustancias añadidas no intencionalmente”).
[0038] Las impurezas presentes en el material de poliolefina contaminado (en particular en la mayoría y/o en una proporción conjunta de al menos 40, 60 u 80 por ciento en peso de impurezas) pueden comprender moléculas que son no polares o esencialmente no polares y/o presentan al menos 5, 8 o 10 y/o como máximo 70, 50 o 40 átomos de carbono, y/o un peso molecular de al menos 20 dalton y como máximo 1000 dalton.
[0039] Como alternativa o adicionalmente, las impurezas presentes en el material de poliolefina contaminado (en particular en la mayoría y/o en una proporción conjunta de al menos 40, 60 u 80 por ciento en peso de impurezas) pueden comprender sustancias de uno o varios de los siguientes grupos de sustancias: hidrocarburos alifáticos saturados, hidrocarburos alifáticos insaturados, hidrocarburos alifáticos con grupos funcionales, hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos aromáticos con grupos funcionales, aromas (en particular terpenos tal como limonenos) y sustancias saborizantes.
[0040] Las impurezas presentes en el material de poliolefina contaminado pueden comprender moléculas (en particular en la mayoría y/o en una proporción conjunta de al menos 40, 60 u 80 por ciento en peso de impurezas), que se entran bajo el término MOSH (hidrocarburos saturados de aceite mineral) y/o bajo el término MOAH (hidrocarburos aromáticos de aceite mineral).
[0041] Por hinchamiento del material de poliolefina contaminado en presencia del disolvente, se obtiene un material de poliolefina hinchado.
[0042] El hinchamiento se lleva a cabo preferiblemente hasta que el volumen del material de poliolefina contaminado haya aumentado al menos 0,3, 0,5 o 0,8, y/o como máximo 40, 20 o 7 por ciento, en donde se prefiere especialmente un aumento de volumen de 1 a 5 por ciento.
[0043] Preferiblemente, el material de poliolefina contaminado se hincha a una temperatura de al menos 0, 100 o 150 grados Celsius y/o como máximo aproximadamente 10 °C por debajo de la temperatura de fusión de la poliolefina respectiva. Además, es ventajoso cuando el material de poliolefina contaminado se hincha en el caso de sobrepresión, en particular a una presión de al menos 1, 50 o 100 bar y/o como máximo 1000, 500 o 250 bar.
[0044] Como alternativa o adicionalmente, puede estar previsto que el material de poliolefina contaminado se hinche en presencia de un disolvente, en donde el disolvente se encuentra en estado líquido o en estado supercrítico.
[0045] El material de poliolefina contaminado puede, por ejemplo, hincharse durante al menos 0,5, 1 o 2 horas, y/o como máximo 10, 5 o 3 horas.
[0046] Es ventajoso cuando el material de poliolefina y/o el disolvente se mueven durante el hinchamiento (en particular uno con respecto a otro). Por ejemplo, el material de poliolefina y/o el disolvente pueden agitarse.
[0047] Según una variante, el material de poliolefina contaminado puede hincharse mediante un procedimiento de percolación (régimen continuo). A este respecto, el disolvente fluye más allá del material de poliolefina contaminado, y el material de poliolefina contaminado absorbe el disolvente. Al hacer que el disolvente fluya más allá del material de poliolefina, se asegura que el disolvente cargado localmente con impurezas fluya hacia fuera, y se reemplace por el que está menos cargado.
[0048] Según otra variante, el material de poliolefina contaminado se hincha mediante un procedimiento de inmersión. A este respecto, el material de poliolefina contaminado se sumerge en el disolvente, y el material de poliolefina y el disolvente se agitan preferiblemente. De este modo, se facilita una igualación de la concentración de impurezas en el disolvente. Según otra variante, el material de poliolefina se hincha mientras que el material de poliolefina y el disolvente se conducen en contracorriente. Preferiblemente en cada momento del intercambio de sustancias, el disolvente muestra una concentración más baja de impurezas que el material de poliolefina contaminado con el cual está en contacto, mediante lo cual el gradiente de concentración siempre cae desde la fase de poliolefina en la dirección de la fase de disolvente. Para ello, el disolvente no contaminado o solo ligeramente contaminado no se alimenta allí donde el material de poliolefina contaminado “lixiviado” se extrae por succión. De forma inversa, donde se agrega el material de poliolefina contaminado, se retira el disolvente ahora cargado de impurezas. Esto ocurre en los aparatos de técnicos de procedimiento, preferiblemente reactores de tubo o cascadas de tanques agitados, los cuales son conocidos por un experto en la materia.
[0049] El disolvente, con las impurezas disueltas en el mimo, se designa en este documento como “disolvente contaminado”. El disolvente contaminado puede purificarse y usarse nuevamente como disolvente en el procedimiento, en particular para el hinchamiento del material de poliolefina contaminado, en donde la purificación puede tener lugar, por ejemplo, por medio de una destilación o rectificación.
[0050] El disolvente puede ser un disolvente de baja polaridad o un disolvente no polar. Por un lado, el disolvente es preferiblemente menos polar que el agua, preferiblemente igual de o menos polar que la acetona. Por otro lado, el disolvente puede tener una polaridad igual o mayor que el n-hexano.
[0051] Según una variante, el disolvente puede ser un alcano, en particular n-hexano o n-heptano.
[0052] Preferiblemente, el disolvente y el material de poliolefina contaminado pueden tener una RED (diferencia de energía relativa, (“relative energy difference”)) según Hansen (fuente: Charles M. Hansen: Hansen Solubility Parameters: A User's Handbook, 2ª edición, CRC Press, Boca Raton, 2007, ISBN 0-8493-7248-8) de como máximo 3, 2 o 1.
[0053] El disolvente usado para el presente procedimiento puede consistir en un solo tipo de disolvente, o en múltiples tipos de disolventes, es decir, una mezcla de disolventes. Preferiblemente, el disolvente se compone en al menos 80, 90 o 95 por ciento en peso de un tipo de disolvente, por ejemplo, de n-hexano, dado que es más fácil de purificar.
[0054] Cuando el disolvente contiene más de un tipo de disolvente, entonces se prefiere que los puntos de ebullición de dos de los tipos usados de disolventes difieran en al menos 2, 5 о 10 grados Celsius y/o como máximo en 100, 50 o 30 grados Celsius, para que puedan separarse fácilmente por medio de destilación. Se prefiere además que los disolventes no formen azeótropos.
[0055] La eliminación del disolvente y/o de las impurezas disueltas en el disolvente del material de poliolefina puede incluir convenientemente una compresión mecánica del material de poliolefina hinchado, mediante lo cual se obtiene un material de poliolefina exprimido. Se pueden usar una prensa de filtro de paso de banda, por ejemplo, para la compresión mecánica del material de poliolefina hinchado.
[0056] Mediante la compresión mecánica, puede eliminarse del material de poliolefina ventajosamente al menos 60, 80 o 90 por ciento del disolvente, y/o de las impurezas disueltas en el disolvente.
[0057] El material de poliolefina hinchado preferiblemente tiene un volumen que es de al menos 0,3, 0,5 o 0,8 y/o como máximo 40, 20 o 7 por ciento mayor que el material de poliolefina no hinchado y/o que el material de poliolefina exprimido.
[0058] Según una variante, la etapa de procedimiento en la que se hincha el material de poliolefina, y la etapa de procedimiento en la que el material de poliolefina hinchado se somete a una compresión mecánica, pueden llevarse a cabo en cada caso una vez. Como alternativa, las etapas de procedimiento mencionadas pueden llevarse a cabo varias veces (por ejemplo, dos, tres o más veces) durante el procedimiento, y/o con el mismo material de poliolefina. Es decir, por ejemplo, puede estar previsto que el material de poliolefina hinchado se someta a compresión mecánica, en donde una parte (en particular al menos 30, 20 о 10 por ciento) del disolvente (contaminado) presente en el material de poliolefina hinchado que se retira del material de poliolefina. A continuación, el material de poliolefina exprimido obtenido puede hincharse a su vez en presencia de un disolvente (es decir, el mismo u otro, o un disolvente purificado), disolviéndose las impurezas (restante) presentes en el material de poliolefina en el disolvente. Después, el material de poliolefina hinchado obtenido se somete nuevamente a compresión mecánica. Según una variante, el disolvente, después de una, o de cada compresión mecánica puede purificarse antes de usarse de nuevo para hincharse. Según otra variante, se puede prescindir de esta purificación.
[0059] El procedimiento de reciclaje y/o la eliminación del disolvente (preferiblemente con impurezas disueltas en el disolvente) del material de poliolefina puede comprender un (primer) secado del material de poliolefina (en particular del material de poliolefina exprimido) en un secador, en donde disolvente que queda en el material de poliolefina que se evapora, mediante lo cual se obtiene un material de poliolefina secado.
[0060] Aunque este no tiene que ser el primer secado del material de poliolefina, este secado se denomina “(primer) secado”, (únicamente) para diferenciarlo del “segundo secado” descrito anteriormente.
[0061] Ventajosamente, el material de poliolefina se somete al (primer) secado con un gas, en particular un gas inerte tal como, por ejemplo, nitrógeno. El disolvente evaporado puede recuperarse, por ejemplo, mediante una trampa de frío a partir del gas.
[0062] También es concebible que el (primer) secado se lleve a cabo en vacío y/o en un secador de vacío, y/o que se lleve a cabo a presión negativa, en particular a una presión absoluta inferior a 1 (vacío medio), 300 (bajo vacío), o 1013 (presión negativa) mbar.
[0063] El (primer) secado se lleva a cabo convenientemente a una temperatura que se encuentra (preferiblemente al menos 5 o 10 grados Celsius y/o como máximo 50, 30 o 20 grados Celsius) por debajo de la temperatura de fusión (temperatura máxima según la norma ISO11357-3-2013) del material de poliolefina, y/o el gas, con el que se somete el material de poliolefina al (primer) secado, tiene tal temperatura.
[0064] De manera útil, el (primer) secado se lleva a cabo a una temperatura que está por encima de la temperatura de ebullición del disolvente y/o de las impurezas que quedan en el material de poliolefina.
[0065] El (primer) secado se lleva a cabo preferiblemente a una presión de al menos 1, 300 o 1013 mbar de presión absoluta, y/o como máximo a la presión de vapor del disolvente a la temperatura de secado correspondiente.
[0066] El (primer) secado se lleva a cabo preferiblemente durante una duración de al menos 60, 30 o 10 minutos, y/o como máximo de 30, 20 o 10 horas.
[0067] El secador usado en el (primer) secado del material de poliolefina puede ser, por ejemplo, un secador de tambor o un secador de lecho fluidizado.
[0068] El procedimiento de reciclaje y/o la eliminación de impurezas del material de poliolefina contaminado puede comprender una fusión y extrusión del material de poliolefina (en particular del material de poliolefina secado). A continuación, la poliolefina puede granularse, mediante lo cual se obtiene un granulado de poliolefina.
[0069] Para la extrusión, se utiliza preferiblemente una extrusora con una zona de desgasificación. De este modo, puede eliminarse disolvente que queda en el material de poliolefina.
[0070] Además, puede estar previsto que el material de poliolefina se someta a una filtración por fusión.
[0071] Con la eliminación del disolvente y/o de las impurezas del material de polímero, también se pueden eliminar del material polimérico aditivos útiles. Por consiguiente, puede estar previsto que uno o varios aditivos (en particular esencialmente los mismos aditivos que previamente se retiraron) se agregan al material de poliolefina en estado fundido. El uno o los varios aditivos pueden ser, por ejemplo, uno o varios estabilizadores de proceso, tal como antioxidantes.
[0072] El procedimiento de reciclaje y/o la eliminación de impurezas del material de poliolefina contaminado puede comprender un (segundo) secado, en particular un secado al vacío del material de poliolefina (en particular del granulado de poliolefina). El secado puede llevarse a cabo, por ejemplo, en un reactor de policondensación en fase sólida (o “reactor SSP” (“Solid State Polycondensation”)).
[0073] Aunque este no tiene que ser el segundo secado del material de poliolefina, este secado se denomina “(segundo) secado”, (únicamente) para diferenciarlo del “primer secado” descrito anteriormente.
[0074] Preferiblemente, el (segundo) secado se lleva a cabo a presión negativa (en particular a una presión por debajo de 1013 mbar (presión atmosférica en condiciones normales)) y/o al vacío por debajo de 50 mbar. Como alternativa, el (segundo) secado se puede llevar a cabo a sobrepresión, en particular a una presión hasta la presión de vapor del disolvente respectivo a la temperatura de secado correspondiente, y/o el material de poliolefina puede someterse al secado con un gas, en particular un gas inerte tal como, por ejemplo, nitrógeno.
[0075] El (segundo) secado se lleva a cabo convenientemente a una temperatura que se encuentra (preferiblemente al menos 5 o 10 grados Celsius y/o como máximo 50, 30 o 20 grados Celsius) por debajo de la temperatura de fusión (temperatura máxima según la norma ISO11357-3-2013) del material de poliolefina, y/o el gas, con el que se somete el material de poliolefina al secado opcional, tiene tal temperatura.
[0076] El (segundo) secado se lleva a cabo preferiblemente a una presión de al menos 1 mbar, 5 mbar o 50 mbar, y/o como máximo 1 bar, 10 bar o 100 bar.
[0077] El (segundo) secado se lleva a cabo preferiblemente durante una duración de al menos 1 min, 5 min o 10 min, y/o como máximo 30 horas, 20 horas o 10 horas.
[0078] Además, el secado puede tener lugar en una atmósfera que consiste en nitrógeno en al menos 99, 98, 98 o 90 por ciento en volumen.
[0079] Además, se divulga una instalación de reciclaje para el reciclaje de poliolefinas contaminadas, en particular para llevar a cabo el procedimiento de reciclaje divulgado en este documento, y/o para la eliminación de impurezas de un material de poliolefina contaminado. El material de poliolefina en particular puede ser el material de poliolefina descrito anteriormente en relación con el procedimiento de reciclaje.
[0080] Según una variante, la instalación de reciclaje puede ser una instalación de reciclaje de PET equipada o renovada, es decir, una instalación para el reciclaje de poli(tereftalato de etileno).
[0081] La instalación de reciclaje presenta un reactor de hinchamiento, por ejemplo, en forma de un tanque agitado o de una cascada de tanques agitados o de un reactor de tubo. El reactor de hinchamiento contiene un disolvente, en donde el disolvente es un disolvente con una polaridad menor que el agua y/o el disolvente descrito anteriormente en relación con el procedimiento de reciclaje. El reactor de hinchamiento está diseñado para hinchar el material de poliolefina contaminado en presencia del disolvente, para disolver o enjuagar las impurezas presentes en el material de poliolefina en el disolvente.
[0082] El reactor de hinchamiento está diseñado para hinchar el material de poliolefina contaminado a temperatura y/o presión y/o durante el tiempo descritos más adelante en relación con el procedimiento, en presencia del disolvente. El reactor de hinchamiento se caracteriza por que está diseñado para hinchar el material de poliolefina contaminado a una presión entre 1 y 1000 mbar y preferiblemente entre 1 y 250 mbar por medio del disolvente. En particular, el reactor de hinchamiento puede estar diseñado para hinchar el material de poliolefina contaminado a una temperatura aproximadamente 10 °C por debajo del punto de fusión del material de poliolefina respectivo.
[0083] Además, el reactor de hinchamiento está diseñado para mover el material de poliolefina durante el hinchamiento, en particular mediante agitación. Para este fin, el reactor de hinchamiento puede presentar, por ejemplo, agitador. Puede estar previsto que el reactor de hinchamiento esté diseñado para hinchar el material de poliolefina por medio de un procedimiento de percolación, un procedimiento de inmersión, para realizar de este modo que el material de poliolefina y el disolvente se conduzcan uno hacia otro en contracorriente, en particular como se describió anteriormente en relación con el procedimiento de reciclaje.
[0084] La instalación de reciclaje presenta una parte de instalación aguas abajo del reactor de hinchamiento (es decir, dispuesto de aguas abajo del mismo), para eliminar del material de poliolefina el disolvente y las impurezas disueltas en el disolvente.
[0085] En particular una parte de instalación de este tipo puede presentar un filtro para separar por filtración el disolvente y/o medios para exprimir el material de poliolefina hinchado.
[0086] Convenientemente, la instalación de reciclaje tiene uno o varios pasos de separación y/o pasos de lavado aguas arriba del reactor de hinchamiento (es decir, dispuestos aguas arriba del mismo).
[0087] Estos pueden estar diseñados para separar materiales extraños, tal como, por ejemplo, etiquetas de papel, del material de poliolefina.
[0088] Ventajosamente, la instalación de reciclaje puede presentar uno o varios de los siguientes pasos de separación (en particular aguas arriba del reactor de hinchamiento en la secuencia indicada): un separador de metal (para la separación de metales magnéticos y/o no magnéticos); un retirador de etiquetas (para retirar etiquetas); un clasificador balístico (para retirar láminas); un clasificador de botellas (para clasificar por color); una paso de clasificación manual; un separador por aire (por ejemplo, para retirar etiquetas y fundas); un paso de separación por sumersión-flotación (separación al bajar en el agua); un paso de clasificación por medio de NIR (espectroscopía de infrarrojo cercano; para separar plásticos extraños y/o polvo).
[0089] Ventajosamente, la instalación de reciclaje puede presentar uno o varios de los siguientes pasos de lavado (en particular aguas arriba del reactor de hinchamiento en la secuencia indicada): un paso de lavado con agua y, dado el caso, una o varias sustancias de acción de lavado tal como, por ejemplo, una lejía; un paso de lavado con agua caliente (por ejemplo, para retirar papel y cartulina); un paso de lavado para el lavado posterior con agua y/o para la neutralización de la lejía.
[0090] Después de separar y/o lavar, el material de polímero puede secarse, antes de alimentarse al reactor de hinchamiento. Por lo tanto, preferiblemente, está dispuesto un secador entre los pasos de separación y/o de lavado aguas arriba del reactor de hinchamiento, y el reactor de hinchamiento.
[0091] La instalación de reciclaje puede presentar un molino para triturar productos producidos a partir del material de poliolefina, tal como, por ejemplo, recipientes y tapones. Los tamaños de fragmento preferidos se indicaron anteriormente en relación con el procedimiento, en donde se prefiere especialmente un procesamiento en escamas. El molino puede, por ejemplo, estar aguas abajo de uno o varios de los pasos de separación mencionados anteriormente y/o aguas arriba de uno o varios de los pasos de lavado mencionados anteriormente. En particular, el material polimérico se puede lavar después de la trituración.
[0092] Además, la instalación de reciclaje puede presentar un secador aguas abajo del reactor de hinchamiento, tal como ha descrito, por ejemplo, anteriormente en relación con el (primer) secado.
[0093] También está previsto preferiblemente una parte de instalación aguas abajo del reactor de hinchamiento para la purificación del disolvente, en particular por medio de destilación o rectificación, para recircular el disolvente purificado al reactor de hinchamiento.
[0094] Por último, se divulgará un material de poliolefina purificado, producido mediante un procedimiento descrito en este documento y/o por medio de una instalación de reciclaje descrita en este documento, en donde el material de poliolefina purificado se encuentra preferiblemente en forma de granulado.
[0095] Preferiblemente, los términos en este documento se entenderán tal como los entendería un experto en la materia en este campo. Si son posibles múltiples interpretaciones en el contexto dado, entonces preferiblemente cada interpretación se divulga individualmente. En particular en los casos en que puede haber elementos que carecen de claridad, de manera alternativa o complementaria, se aplican las definiciones preferentes presentadas en este documento.
[0096] Cuando en este documento se menciona la eliminación de impurezas disueltas en el disolvente de la poliolefina, se divulgará en cada caso, como alternativa, una eliminación de impurezas presentes en la poliolefina. Esto se debe a que etapas de purificación, tal como, por ejemplo, SSP, no solo son capaces de eliminar de la poliolefina impurezas disueltas en el disolvente, sino también las que no están disueltas en la poliolefina.
[0097] Además, las siguientes reivindicaciones de patente se describen adicionalmente haciendo referencia en cada caso a cualquiera de las reivindicaciones de patente anteriores (“según una de las reivindicaciones anteriores”), aunque no se reivindique de esa forma.
[0098] Breve descripción de las figuras
[0099] Muestran:
[0100] Fig.1 a-d un procedimiento de reciclaje (diagrama de flujo en 4 partes en el orden 1a, 1b, 1c, 1d)
[0101] Realización de la invención
[0102] A continuación, la invención se explica a modo de ejemplo con referencia a los dibujos.
[0103] En las Fig. 1a a 1d está representada la secuencia de un procedimiento de reciclaje para poliolefinas contaminadas. El procedimiento se compone esencialmente de 4 partes:
[0104] En una primera parte (representada en la Fig.1a), el material de poliolefina se clasifica y, a continuación, se tritura. En una segunda parte (representada en la Fig.1b), el material de poliolefina triturado se lava, se seca y, dado el caso, se clasifica de nuevo.
[0105] En una tercera parte (representada en la Fig. 1c), se eliminan impurezas del material de poliolefina lavado y secado, hinchándose por medio de un disolvente, en donde las impurezas presentes en el material de poliolefina se disuelven en el disolvente. A continuación, el disolvente y las impurezas disueltas en el mismo se separan del material de poliolefina, primero mecánicamente, y a continuación se eliminan los restos de disolvente en un secador.
[0106] En una cuarta parte (representada en la Fig. 1d), el material de poliolefina, después de pasar por una etapa de clasificación adicional opcional se funde, se extruye, se granula y se alimenta a un reactor SSP, donde se somete a un tratamiento de vacío.
[0107] Fig. 1a: el material de poliolefina que se va a purificar procede, por ejemplo, de recipientes, en particular botellas y tapones, y puede entregarse en forma de balas a la instalación de reciclaje. Las balas se deshacen (11) en la instalación de reciclaje. Los recipientes se alimentan a un primer separador (12) de metal, que separa el metal magnético (12a). A continuación, los recipientes atraviesan un paso de separación para separar etiquetas, es decir, un “retirador (13) de etiquetas”, antes de ser alimentados a un clasificador balístico (14), que retira láminas (14a). En un segundo separador (15) de metal, se separan metales no magnéticos (15a), en donde, después, tiene lugar una clasificación por color en un clasificador (16) de botellas (por color), que clasifica (16a) los recipientes con un color diferente al deseado y los recoge en una fracción mixta (16b). Finalmente, los recipientes clasificados se cortan en un molino (18) en escamas, que se separan de etiquetas y fundas (19a) restantes en un separador (19) por aire.
[0108] Fig.1b: Las escamas se lavan (21) con agua y sustancias de acción de lavado tal como, por ejemplo, lejía, se separan (22) por densidad en un paso de separación, en donde polímeros extraños, tal como PET, PC y/o PVC (22a) se clasifican. Un lavado posterior en agua caliente (23) sirve para eliminar papel y fibras de cartón (23a), que están presenten en forma de lodo. Un lavado posterior, si se usó previamente una lejía, también puede servir para la neutralización (24) de la lejía, en donde las escamas, después de pasar por los pasos de lavado, se secan y alimentan a un separador (25) por aire. Por medio de un espectrómetro NIR (26), pueden identificarse plásticos (26a) extraños residuales, lo que hace posible la separación por clasificación de los mismos. Las escamas finalmente se retiran (27) y se someten a prueba (28). Si no pasan la prueba, las escamas se clasifican como mercancía retenida (28a). Si las escamas pasan la prueba, se someten a un procesamiento adicional (29).
[0109] Fig. 1c: Se agrega un disolvente a las escamas (en el presente ejemplo n-heptano) y tiene lugar un primer mezclado de las escamas con el disolvente mediante agitación (31). A mayor presión y mayor temperatura, las escamas absorben el disolvente, es decir, se hinchan (32). El disolvente no absorbido por las escamas se elimina a través de un filtro y las escamas se exprimen (33) a continuación, mediante lo cual el disolvente presente en las escamas e impurezas (33a) disueltas en este, se eliminan de las escamas. Las etapas mencionadas anteriormente, se repiten una vez (o también varias veces) (34, 35, 36) para eliminar impurezas (36a) que quedan en las escamas. Las escamas exprimidas finalmente se secan (37), en donde el disolvente que queda en y sobre las escamas se evapora junto con impurezas (37a) volátiles restantes. El disolvente y las impurezas pueden separarse por medio de una trampa de frío, en donde las impurezas pueden someterse a combustión en un quemador (37). Las escamas secadas se someten a prueba nuevamente (38). Solo aquellas escamas que pasan la prueba están sujetas a un procesamiento adicional (33), y el resto se separa por clasificación como mercancía retenida (38a).
[0110] Fig.1d: Las escamas (41) que se recogieron en un silo (42) se llevan opcionalmente a un (tercer) separador de metal (43) en el que las escamas se retiran del metal (43a). Además, las escamas se funden, extruyen y granulan (44), en donde la extrusión puede comprender una desgasificación (44a) por fusión, a través de la cual se pueden eliminar el disolvente restante y/o impurezas volátiles.
[0111] El granulado (44c) de poliolefina generado mediante la granulación se puede recoger y extraer (44b). Este granulado (44c) que, dado el caso, aún no es apto para su uso en el sector alimentario, puede someterse a prueba (44d), en donde, si supera la prueba, se autoriza (50) su uso para envases para alimentos y, si no pasa la prueba, se descarta (mercancía retenida, 49a). Como alternativa, después de la granulación, se puede someter a prueba (45) el material de poliolefina. Si el color del granulado no se ajusta a los requisitos, pueden añadirse aditivos (45b), en donde el material de poliolefina modificado de este modo puede recircularse al silo (42). Si el granulado pasa la prueba (45) puede emplearse directamente para aplicaciones fuera del sector alimentario (45a), o puede alimentarse a un reactor SSP (46) en el que se somete a un tratamiento de vacío. El granulado así tratado se recoge (47) y se proporciona (48) para su uso en el sector alimentario, en donde, antes de la autorización (50) se somete a prueba (49) para este fin. Si pasa la prueba, tiene lugar la autorización (50), si no pasa la prueba, se clasifica como mercancía retenida (49a).

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de reciclaje para poliolefinas contaminadas, que incluye la eliminación de impurezas en un material (11) de poliolefina contaminado, en donde
- un material (11) de poliolefina contaminado se hincha (31, 34) por medio de un disolvente para disolver en el disolvente impurezas presentes en el material de poliolefina, y
- el disolvente y las impurezas disueltas en el disolvente se eliminan (33a, 36a) del material de poliolefina,caracterizado
por quela eliminación de las impurezas disueltas en el disolvente a partir del material de poliolefina incluye (33,36) una compresión del material de poliolefina hinchado, mediante lo cual una gran parte del disolvente se expulsa por compresión del material de poliolefina hinchado, en donde el material de poliolefina exprimido se seca (37) preferiblemente después en un secador, mediante lo cual se evapora (37a) disolvente que queda en el material de poliolefina exprimido.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,caracterizado por queel material de poliolefina se compone esencialmente de polietileno o polipropileno.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel material de poliolefina se funde y se extruye (44), en donde para ello se utiliza (44a) preferiblemente una extrusora con zona de desgasificación para eliminar disolvente restante del material de poliolefina, en donde el material de poliolefina se granula (44) a continuación de la extrusión, mediante lo cual se obtiene un granulado de poliolefina.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,caracterizado por queel granulado de poliolefina se calienta (46) en un reactor de policondensación en fase sólida (reactor SSP), en donde esto tiene lugar preferiblemente en vacío.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel material de poliolefina contaminado preferiblemente presente en forma de recipientes, antes de hincharse en presencia del disolvente, se tritura (18) en escamas y materiales extraños, tal como, por ejemplo, papel o metal, se separan del material de poliolefina mediante uno o varios procesos de clasificación en estado seco (19) y/o mediante uno o varios procesos de lavado en agua (21).
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel material de poliolefina contaminado se hincha (32) por medio del disolvente a una temperatura de aproximadamente 10 °C por debajo de la temperatura de fusión del material de poliolefina respectivo, y a una presión entre 1 y 1000 bar, durante al menos 5 minutos, en donde, entretanto, el material de poliolefina se mueve, en particular se agita.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel material de poliolefina contaminado se hincha (32) por medio del disolvente, en donde el volumen del material de poliolefina contaminado aumenta al menos un 1 por ciento mediante el hinchamiento.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel disolvente es un disolvente que es menos polar que el agua, en donde el disolvente es preferiblemente un alcano, en particular n-hexano o n-heptano.
9. Instalación de reciclaje para el reciclaje de poliolefinas contaminadas, que presenta:
- un reactor de hinchamiento, por ejemplo, en forma de un tanque agitado (32,35), de una cascada de tanques agitados o de un reactor de tubo, que contiene un disolvente, en donde el disolvente es un disolvente con polaridad más baja que el agua, en donde el reactor de hinchamiento está diseñado para hinchar (32,35) un material de poliolefina contaminado en presencia del disolvente, para disolver en el disolvente impurezas presentes en el material de poliolefina, y
- una parte (33) de instalación conectada aguas abajo del reactor de hinchamiento para eliminar del material de poliolefina el disolvente y las impurezas disueltas en el disolvente,
caracterizada
por queel reactor de hinchamiento (32,35) está diseñado para hinchar el material de poliolefina contaminado por medio del disolvente a una presión entre 1 y 1000 bar y preferiblemente entre 1 y 250 bar, y para mover entretanto, en particular mediante agitación, el material de poliolefina, y por que la parte (33) de instalación conectada aguas abajo del reactor de hinchamiento, para eliminar del material de poliolefina el disolvente y
las impurezas disueltas en el disolvente, comprende medios para la compresión del material de poliolefina hinchado y un secador.
10. Instalación de reciclaje según la reivindicación 9,caracterizada por que
- es una instalación de reciclaje de PET equipada o renovada, y/o
- la instalación de reciclaje presenta pasos (19,22,23) de separación y de lavado aguas arriba del reactor de hinchamiento (32,35) para separar materiales extraños, tal como, por ejemplo, etiquetas de papel, del material de poliolefina, así como un secador (37) aguas abajo del reactor de hinchamiento.
11. Instalación de reciclaje según una de las reivindicaciones 9 o 10,caracterizada poruna extrusora, aguas abajo del reactor (32,35) de hinchamiento con granulador (44) para fundir, extruir y granular el material de poliolefina, así como un reactor SSP (46) aguas abajo del granulador.
12. Instalación de reciclaje según una de las reivindicaciones 9 a 11,caracterizada poruna parte de instalación, aguas abajo del reactor (32,35) de hinchamiento, para la purificación del disolvente, en particular por medio de destilación o rectificación, y para la recirculación del disolvente purificado al reactor de hinchamiento.
13. Instalación de reciclaje según una de las reivindicaciones 9 a 12,caracterizada por queel reactor (32,35) de hinchamiento está diseñado para hinchar por medio del disolvente el material de poliolefina contaminado a una temperatura de aproximadamente 10 °C por debajo de la temperatura de fusión del material de poliolefina respectivo y para mover entretanto, en particular mediante agitación, el material de poliolefina.
14. Instalación de reciclaje según una de las reivindicaciones 9 a 13, para llevar a cabo el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8.
ES17800801T 2016-11-17 2017-11-09 System and method for recycling contaminated polyolefins Active ES3056595T3 (en)

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