RS63239B1

RS63239B1 - Postupak, uređaj i upotreba za ponovnu obradu suštinskog polialkilen tereftalata

Info

Publication number: RS63239B1
Application number: RS20220469A
Authority: RS
Inventors: Carsten Eichert; Esther Brepohl; Stephan Scholl; Lars Biermann
Original assignee: Rittec Umwelttechnik Gmbh
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2022-06-30
Also published as: AU2019340817B2; DK3790927T3; US12071521B2; KR20210043018A; DE102018122210A1; WO2020053051A1; ES2844624T1; SI3790927T1; JP2023512607A; CN112703221A; PT3790927T; LT3790927T; TWI770416B; PL3790927T3; MY190222A; BR112021004694A2; EP3790927B1; AU2019340817A1; EP3790927A1; DE102018122210B4

Description

Opis

Pronalazak se odnosi na postupak za ponovnu obradu suštinskog polialkilen tereftalata, naročito otpada koji sadrži polialkilen tereftalat i/ili polialkilen tereftalat, u kontinuiranom procesu putem depolimerizacije, pri čemu se za dobijanje reakcione smeše u otpad dodaje poželjno čvrsti alkalni i/ili zemnoalkalni hidroksid, naročito natrijum hidroksid.

Isto tako, predmetni pronalazak se odnosi na uređaj za sprovođenje takvog postupka.

Konačno, predmetni pronalazak se odnosi i na upotrebu ovakvog uređaja za sprovođenje takvog postupka.

Pronalazak se naročito odnosi na kontinuirani postupak recikliranja otpada koji sadrže polialkilen tereftalat, kod koga se otpad, prethodno pripremljen na odgovarajući način, meša i zagreva u nekom ekstruderu ili reaktoru za gnječenje sa hidroksidom alkalnog ili zemnoalkalnog metala.

Glavna prednost postupka prema predmetnom pronalasku ogleda se u tome što se njime omogućuje kontinuirana obrada otpada koji sadrži polialkilen tereftalat, kao i otpada koji sadrži višeslojni polialkilen tereftalat. Kontinuirana obrada omogućuje kontinuirano dobijanje toka materijala koji sadrži tereftalat alkalnog ili zemnoalkalnog metala, kao i odvajanje i dobijanje obrazovanog i upotrebljenog alkilen glikola. Tok materijala koji sadrži tereftalat alkalnog ili zemnoalkalnog metala može se zatim rastvoriti u pogodnom rastvaraču, na primer u vodi, očistiti i po potrebi pretvoriti u tereftalnu kiselinu (TPA).

Kako bi se proizvela TPA ili neki međuproizvod TPA-e od polialkilen tereftalata, a naročito polietilen tereftalata (PET) u vidu otpada, poznato je nekoliko postupaka. Njima se, međutim, ne prerađuju otpadi koji sadrže višeslojni PET, a ne odlikuju se niti efikasnošću, niti ekonomičnošću. Ovo će se u nastavku ukratko obrazložiti.

U patentu US 4542239 opisuje se postupak za dobijanje TPA-e iz otpada koji sadrži PET sa vodenim amonijum hidroksidom. Za sprovođenje ovog postupka neophodni su kako povišeni pritisak, tako i povišena temperatura. Osim toga, kada se koristi amonijum hidroksid, neophodno je ispuniti mnogobrojne sigurnosne kriterijume.

U US patentima 3120561 i 4578502, depolimerizacija PET-a realizuje se u prisustvu vode i metanola putem hidrolize. Pritom je, takođe, više sati potrebna visoka temperatura i visok pritisak kako bi se zatim hlađenjem dobila TPA.

U US patentu 4355175 hidroliza otpada koji sadrži PET vrši se sa razblaženom sumpornom kiselinom. Zatim se u rastvor dodaje alkalni rastvor da bi se filtriranjem mogle izdvojiti nataložene nečistoće. Dodavanjem sumporne kiseline dobija se TPA.

U US patentu 3952053 opisuje se postupak za obradu otpada iz proizvodnje poliestera. Pritom se najpre vrši dodavanje sumporne kiseline kako bi se nakon toga uklonile boje i aditivi. Ovaj se očišćen međuproizvod meša sa kaustičnom sodom kako bi se izdvojila TPA. Sadržani monoetilen glikol (MEG) ponovo se dobija destilacijom.

U nemačkom patentu 69714614, koristi se vodeni, blago alkalni rastvor za depolimerizaciju PET-a pri povišenoj temperaturi i povišenom pritisku. Za alkalni rastvor koriste se reagensi iz grupe bikarbonata amonijaka i alkalnih metala, amonijum karbamata i karbamida. Oslobođeni ugljen dioksid se reciklira.

U nemačkom patentu 69522479, depolimerizacija se vrši rastvaračem (na primer vodom) i sredstvom za ovlaživanje u prisustvu hidroksida alkalnog ili zemnoalkalnog metala pri povišenoj temperaturi i povišenom pritisku. Nakon filtracije rastvorenog tereftalata alkalnog ili zemnoalkalnog metala i izdvajanja TPA-e pomoću kiseline, sprovodi se postupak kristalizacije kako bi se povećale TPA čestice.

U US patentu 5395858, otpad koji sadrži PET i PET otpad koji sadrži srebro (fotografije i rentgen snimci) depolimerizuju se rastvorom natrijum hidroksida. Isparavanjem rastvora koje sledi, preostaje dinatrijum tereftalat koji se rastvara u vodi i pomoću kiseline se pretvara u TPA.

U US patentu 3544622 opisuje se saponifikacija PET-a sa kaustičnom sodom i etilen glikolom pri atmosferskom pritisku i na barem 150°C. Ova depolimerizacija se odvija sukcesivno u rezervoaru za mešanje pri istovremenom isparavanju etilen glikola. Dinatrijum tereftalat koji pritom nastaje takođe se pretvara u TPA pomoću neke kiseline.

U US patentu 6720448 B2 PET na primer u etilen glikol pretvara se, bez vode, pri visokoj temperaturi, pomoću soli koja je slabija kiselina poput TPA. Pritom se koriste različite baze i njihove smeše. Nakon toga se međuproizvod rastvara u vodi i filtrira, a TPA se dobija dodavanjem neke jake kiseline.

U US patentu 2017/0152203 A1 opisuje se depolimerizacija PET-a na temperaturama između 20 i 60° u smešama dihlormetana/metanola. Zatim je navedena i upotreba različitih drugih sredstava za rastvaranje kako bi se zatim dobila TPA i etilen glikol. Osim toga, opisano je bubrenje polimera pomoću na primer nepolarnih rastvarača. Sprovođenje depolimerizacije se vrši sukcesivno, delimično više sati.

U nemačkom patentu 69316545 T2 opisan je postupak za depolimerizaciju neobloženog PET-a pomoću nekog hidroksida alkalnog ili zemnoalkalnog metala u ekstruderu za gnječenje. Pritom se ne dodaje rastvarač. Smeša se zatim zagreva u ektruderu za gnječenje i barem delimično topi. Zatim se dobijeni tereftalat alkalnog ili zemnoalkalnog metala rastvara u vodi i filtrira kako bi se pomoću sumporne kiseline dobila TPA.

Bergmann et al. u „On-Line Monitoring of Molecular Weight Using NIR Spectroscopy in Reactive Extrusion Process“ u Macromolecular Symposia 2013 opisuju glikolizu PET-a u ekstruderu pri temperaturi od 320°. Pritom se koristi etilen glikol za depolimerizaciju PET-a. Međutim, ne dobija se TPA.

Kod prethodno opisanog postupka, pretvaranje PET-a vrši se pretežno na visokim temperaturama i pri visokom pritisku. Ovo ima taj nedostatak što su troškovi opreme i energije veoma visoki, pa je prema tome umanjena ekonomičnost postupka. Takođe, većina opisanih postupaka odvija se samo sukcesivno. Zbog visokih vrednosti temperature i pritiska, sukcesivna obrada, predviđena u tehničkoj praksi, uvećava znatno troškove grejanja i razgradnje pritiska što je negativna strana.

Naročito recikliranje višeslojnih kompozitnih materijala na bazi polimera zahtevalo je visoke kriterijume u vezi sa postupkom zbog hemijskog spoja različitih materijala. Ovakvi kompozitni materijali koriste se naročito kao višeslojna pakovanja za životne namirnice kako bi se, s jedne strane, dobili mehanički stabilna pakovanja, a s druge strane, ispunile neophodne zaštitne funkcije za životnu namirnicu koju treba prihvatiti. Kako bi se ispunili ovi kriterijumi pakovanja, poseže se za dvoslojnim i višeslojnim pakovanjima. Ova pakovanja se sastoje od više slojeva od različitih polimera ili materijala i/ili anorganskih premaza koji po pravilu, svaki za sebe, sadrže barem jednu funkciju. Na primer, etilen vinil acetat kopolimer u pakovanjima životnih namirnica koristi se kao barijera za kiseonik. Građa višeslojnih pakovanja (multi layer pakovanja) opisuje se na primer u patentima US9475251B2, US6610392B1 i EP1036813A1. Jedno široko rasprostranjeno pakovanje za životne namirnice sastoji se na primer od PET omotača koji je premazan tankim slojem polietilena (PE) ili poliamida (PA). Kod ovih i drugih višeslojnih pakovanja prisutan je čvrst materijalni kompozit različitih polimera ili materijala. U današnjoj tehničkoj praksi, višeslojni materijali jedva se mogu reciklirati ili se uopšte ne mogu reciklirati. U patentu WO2003104315A1 opisana je ideja koja opisuje postupak za odvajanje višeslojnih sistema kod koga ne dolazi do depolimerizacije, rastvaranja ili oksidacije upotrebljenog materijala. Međutim, postupak se služi rastvaračima koji ugrožavaju životnu sredinu i prema saznanjima autora još nije ekonomično sproveden. Idejom, opisanom u patentu WO2003070376A1, upotrebom vode moguće je odvojiti premazana plastična oblikovana tela od PET oblikovanog tela, sloja barijere od polivinil alkohola i prekrivnog sloja. Ovde se rastvara sloj barijere ili međusloj od polivinil alkohola, pa se tako oblikovano telo može odvojiti od prekrivnog sloja. Mana ovog postupka je dakle to što je ograničen na specifične troslojne sisteme. Usled poteškoća pri međusobnom razdvajanju različitih slojeva, ovakvi se višeslojni sistemi odnosno multilayer materijali nakon upotrebe, prema sadašnjoj tehničkoj praksi, uglavnom samo termički recikliraju ili odnose na deponiju. Kako pri termičkoj reciklaži, tako i pri odnošenju otpada na deponiju, gubi se supstanca iz cirkulacije materijala. Pregled različitih pakovanja koja se koriste u industriji životnih namirnica, pruža Kaiser et al. „Recycling of Polymer-Based Multilayer Packaging: A Review“ u recycling-u 2018.

U nemačkom patentu DE 100 58 773 opisuje se postupak za ponovno dobijanje tereftalne kiseline iz proizvoda u prahu potrošenog polietilen tereftalata, kao i sistem za upotrebu u ovom postupku. Patent DE 100 58 773 predstavlja, doduše, na slikama 1 i 2 ekstruder 1 sa jednostavnim pužnim transporterom 2. Međutim, niti na slikama 1 i 2, niti na nekoj od drugih slika, nije predstavljen dvopužni ekstruder.

Imajući u vidu opisanu pozadinu, u osnovi ovog pronalaska se nalazi zadatak da predstavi postupak, uređaj, kao i upotrebu tipa, navedenog na početku, za ponovnu obradu otpada koji sadrži suštinski polialkilen tereftalat, naročito polietilen tereftalat i/ili polibutil tereftalat u kontinuiranom procesu putem depolimerizacije koji je pogodan da sa visokom stopom protoka gotovo potpuno hemijski reciklira i višeslojne sisteme i materijale u boji u izlazne materijale visokog kvaliteta, kako bi iz recikliranih proizvoda mogli neograničeno da se proizvode novi proizvodi polialkilen tereftalata.

Prema predmetnom pronalasku, zadatak se rešava kombinacijom odlika navedenih u nezavisnim patentnim zahtevima.

Zadatak koji je naročito posvećen postupku kod postupka tipa navedenog na početku rešava se time što se reakcionoj smeši kao edukt dopunski dodaje alkilen glikol, pri čemu je alkilen glikol onaj alkilen glikol koji se može proizvesti kao proizvod ciljane depolimerizacije, naročito MEG, i pri čemu se reakcionoj smeši ne dodaju drugi reakcioni sastojci. U okviru ovog pronalaska pokazalo se da dodavanje alkilen glikola, koji nastaje prilikom kasnije depolimerizacije, u vidu eduta, omogućuje optimizovano vođenje postupka u pogledu stope recikliranja i reciklažnog kvaliteta. Prema predmetnom pronalasku, osim na primer natrijum hidroksida, pri ponovnoj obradi otpada koji sadrži PET, dodaje se naročito i MEG.

Prema daljoj realizaciji postupka prema predmetnom pronalasku, otpad se, pre pripreme reaktivne smeše, usitnjava, poželjno na komade maksimalne veličine od 3 mm. Ovom merom se već pri pripremi reaktivne smeše, dakle još pre sprovođenja suštinske depolimerizacije, postiže da se otpad, naročito višeslojni sistemi, mehanički melje i kida kako bi se obezbedila što veća površina za reakciju saponifikacije. Mehaničkim usitnjavanjem se oštećuje kompozitni materijal između različitih slojeva, kao i sami slojevi, tako da se prema predmetnom pronalasku može sprovesti reakcija sa svih tj. različitih strana na otpadu, naročito na PET-u.

Prema poželjnoj realizaciji postupka prema predmetnom pronalasku, alkilen glikol se dodaje sa protokom mase, koji se određuje tako da je odnos otpada u protoku mase i alkilen glikola barem 3, naročito 3,3. Ovaj odnos se pokazao kao pogodan u okviru ovog pronalaska za postizanje visoke stope protoka i visokog kvaliteta dobijenih recikliranih proizvoda.

Prema narednoj poželjnoj realizaciji postupka prema predmetnom pronalasku, u protok mase se dodaje hidroksid alkalnog i/ili zemnoalkalnog metala, tako da je stehiometrijski odnos alkalnog i/ili zemnoalkalnog hidroksida i polialkilen tereftalata na osnovu jedinice koja se ponavlja barem 2, naročito oko 2,4. Za obradu protoka mase od 6,66 kg/h otpada koji sadrži PET može se naročito upotrebiti protok mase od 3,33 kg/h natrijum hidroksida.

Prema narednoj poželjnoj realizaciji postupka prema predmetnom pronalasku, reaktivna smeša se kontinuirano transportuje kroz rezervoar reaktora. Kontinuiranim pogonom može se na poželjan način postići visoka stopa protoka. Osim toga, kontinuirana stopa protoka kroz rezervoar reaktora omogućuje energetski efikasnu proceduru, budući da se rezervoar reaktora može podesiti na konstantne temperaturne vrednosti.

U okviru ovog pronalaska je pogodno ako se za transportovanje koristi dvopužni ekstruder pri čemu je poželjno da se puževi okreću u istom smeru. Upotreba korotirajućeg ekstrudera sa dva puža sa pužnim elementima na međusobnom bliskom odstojanju obezbeđuje na poželjan način dobro mešanje reaktivne smeše, naročito ako se koristi alkalni odnosno zemnoalkalni hidroksid, recimo u obliku kuglica. Ovde se teži visokom mehaničkom naprezanju čvrstih materijala.

Prema poželjnoj realizaciji postupka prema predmetnom pronalasku, nadalje je pogodno ako se depolimerizacija sprovodi na temperaturi ispod tačke razlaganja polialkilen tereftalata i/ili iznad tačke ključanja MEG-a, naročito na 160°C. Za razliku od uobičajenih postupaka koji se vrše na temperaturama između 180°C -250°C i iznad tačke ključanja alkilen glikola koji nastaje, dakle u slučaju otpada koji sadrži PET iznad temperatura od 197°C, nije moguć postupak koji štedi energiju. Budući da su, prema tome, neophodan samo neznatan pritisak, za sprovođenje postupka prema predmetnom pronalasku ne moraju se upotrebljavati rezervoari reaktora koji podnose visoke pritiske. Prema predmetnom pronalasku naročito je moguće koristiti ekstruder u svojstvu rezervoara reaktora. Prema predmetnom pronalasku, glavna prednost ekstrudera je kontinuiran postupak i dobra izmešanost proizvoda.

U okviru ovog pronalaska je pogodno ako se u rezervoar reaktora uvede neki inertni gas, poželjno azot. U okviru ovog pronalaska, umesto azota, može se uvesti neki plemeniti gas ili smeša plemenitih gasova i/ili azota. Ovom merom se sprečava uticanje kiseonika ili vlažnosti iz vazduha u rezervoar reaktora kako bi se osiguralo konstantno doziranje. Osim toga, pokrivač inertnog gasa prema predmetnom pronalasku na poželjan način sprečava da se izrazito hidroskopni natrijum hidroksid zalepi i dovede reakcioni proces do zastoja usled blokiranja.

Kako bi se osigurale visoke reciklažne stope pri visokom protoku, prema predmetnom pronalasku, reakciona smeša se za vreme depolimerizacije gnječi i/ili meša i/ili transportuje i/ili vraća nazad. Niz različitih tretmana gnječenja, mešanja, transporta i vraćanja može se naročito izvesti u vremenskom i/ili prostornom nizu kako bi se obezbedila homogena izmešanost čvrstih materijala, a PET materijal i višeslojni materijali se mehanički samleli i pokidali, kako bi se s druge strane omogućila što veća površina za reakciju saponifikacije. Mehaničkim opterećenjem oštećuje se kompozitni materijal između različitih slojeva kao i sami slojevi, tako da se na poželjan način ovim postupkom može sprovesti reakcija sa različitih strana na PET-u. Osim toga, pogodnim izborom niza tretmana reakcione smeše može se podesiti željeno srednje vreme zadržavanja otpada u rezervoaru reaktora, na primer 2 minuta.

Prema poželjnoj realizaciji postupka prema predmetnom pronalasku, iz rezultata reakcije uklanja se alkilen glikol, poželjno isparavanjem. Prema predmetnom pronalasku, moguće je doduše da se kondenzacijom ponovo dobije kako alkilen glikol, upotrebljen kao edut, na primer MEG, tako i alkilen glikol koji se obrazuje. Ovim se omogućuje naročito efikasno vođenje postupka.

Za ponovnu obradu rezultata reakcije dobijenog nakon depolimerizacije, prema poželjnoj realizaciji postupka prema predmetnom pronalasku, rezultatu reakcije se dodaje voda kako bi se rastvorili čvrsti sastavni delovi. Ovo se može izvršiti u rezervoaru za mešanje ili u pužu za mešanje. Pritom se postiže razlaganje TPA soli dobijene prilikom depolimerizacije. Pri obradi otpada koji sadrže PET usled dodavanja natrijum hidroksida, dodavanjem vode rastvara se dinatrijum tereftalat dobijen pri depolimerizaciji.

Prema narednoj poželjnoj realizaciji postupka prema predmetnom pronalasku, čvrsti materijali se filtriraju iz rezultata reakcije. To su pre svega nerastvorljivi ostaci, kao na primer ostaci PET-a, polietilen, polipropilen, metali, karton ili polistirol.

Zatim se u daljoj poželjnoj realizaciji postupka prema predmetnom pronalasku, rezultatu reakcije dodaje kiselina, kako bi se karboksilat joni, dobijeni u rezultatu reakcije pri depolimerizaciji pretvorili u soli. Kako bi se to ostvarilo, kiselina prema predmetnom pronalasku mora biti jača od obrazovane TPA-e. U tom kontekstu, prema predmetnom pronalasku, naročito pogoduje sumporna kiselina sa koncentracijom od 25 % (w/w).

Zadatak koji se nalazi u osnovi ovog pronalaska isto tako se rešava pomoću uređaja tipa koji je naveden na početku, za sprovođenje postupka za ponovno dobijanje prema nekom od patentnih zahteva od 1 do 13, sa rezervoarom reaktora koji obuhvata transportno sredstvo, kao i sredstva za dopremanje nekog poželjno čvrstog alkalnog i/ili zemnoalkalnog hidroksida, kao i sa sredstvima za dopremanje alkilen glikola u rezervoar reaktora. Time što uređaj prema predmetnom pronalasku obuhvata rezervoar reaktora sa transportnim sredstvima, moguće je kontinuirano vođenje postupka.

Ako se u realizaciji pronalaska kontroliše temperatura rezervoara reaktora, transportnim sredstvima se omogućuje željeno vreme zadržavanja u rezervoaru reaktora koje omogućuje visoku stopu protoka pri visokoj reciklabilnosti.

Mera prema predmetnom pronalasku kojom se predviđaju sredstva za dopremanje alkilen glikola, na primer MEG-a, omogućuje sprovođenje postupka prema predmetnom pronalasku, koja se pokazala kao naročito pogodna za ponovnu obradu višeslojnih otpada.

Sredstva za dopremanje alkalnog hidroksida mogu obuhvatati gravimetrijski uređaj za doziranje sa prinudnim transporterom kako bi se dodao na primer natrijum hidroksid u obliku kuglica. Sredstva za dopremanje hidroksida mogu biti realizovana kao dozeri čvrstih materijala. Sredstva za dopremanje alkilen glikola, na primer MEG-a, mogu nadalje da obuhvataju gravimetrijsku jedinicu za doziranje.

Prema realizaciji uređaja prema predmetnom pronalasku, rezervoar reaktora je izrađen kao ekstruder sa dva puža koja se poželjno rotiraju u istom smeru. Time se prilikom sprovođenja postupka može obezbediti homogena izmešanost čvrstih materijala, pa se materijal koji je potrebno ponovo obraditi, naročito onaj sa višeslojnim sistemima, može mehanički samleti i pokidati, kako bi se obezbedila što veća površina za reakciju saponifikacije.

Prema poželjnoj realizaciji uređaja prema predmetnom pronalasku, transportna sredstva obuhvataju barem jednu postavku puževa sa barem jednim pužnim elementom čiji se spoljašnji prečnik prema unutrašnjem prečniku nalazi u odnosu od otprilike 1,7, naročito 1,66. U pogledu kvaliteta ponovne obrade s jedne strane i protoka s druge strane, ovaj se odnos u okviru ovog pronalaska pokazao kao pogodan.

Nadalje se kao pogodno pokazalo i to ako se u realizaciji uređaja prema predmetnom pronalasku, kod postavke puževa, dužina ka spoljašnjem prečniku nalazi u odnosu od otprilike 60. Ovim putem se periodi zadržavanja mogu podesiti na samo 2 minuta tokom kojih se, međutim, postiže izrazito visoka stopa pretvaranja.

Prema daljoj realizaciji uređaja prema predmetnom pronalasku, transportna sredstva naročito mogu da obuhvataju pužne elemente poređane jedne iza drugih koji su transportni, neutralno transportni i/ili recirkulacijski kako bi se reakciona smeša u reaktoru sukcesivno transportovala, gnječila i vraćala. Odgovarajućim nizom različitih elemenata za gnječenje, mešanje, transportovanje i vraćanje obezbeđuje se prema predmetnom pronalasku homogena izmešanost čvrstih materijala, a materijal polialkilen tereftalata koji je potrebno obraditi i višeslojni sistemi se mehanički melju i kidaju. Ovim se omogućuje što veća površina za reakciju saponifikacije. Pritom se mehaničkim opterećenjem šteti kompozitni materijal između različitih slojeva, kao i sami slojevi, tako da se reakcija može vršiti sa svih strana na polietilen tereftalatu. Prema predmetnom pronalasku se pogodnom kombinacijom pužnih elemenata može podesiti srednje vreme zadržavanja otpada u ekstruderu na samo 2 minuta pri čemu se u ovom kratkom periodu reakcije postiže opseg depolimerizacije od 92-97%. U okviru ovog pronalaska, pužni elementi mogu obuhvatati otprilike jedan ili dupli prečnik.

Prema predmetnom pronalasku, upotrebljeni pužni elementi mogu da se navuku na vratilo u željenom redosledu. Odstojnici ili prelazni elementi mogu se upotrebiti u slučaju promene broja brzine pužnih elemenata. Da bi se postiglo najveće moguće mehaničko naprezanje i obezbedilo srednje vreme zadržavanja od otprilike 2 minuta, mogu se pritom upotrebiti transportni ili transportno neutralni elementi za gnječenje. Upotrebom elemenata za gnječenje energija se na poželjan način unosi u reakcionu smešu čime se može ubrzati reakcija. Osim toga, prema predmetnom pronalasku, elementi za gnječenje zaduženi su za dobru disperziju baze u reakcionoj smeši. Upotrebom povratnih elemenata izaziva se zaustavljanje reakcione smeše. Uski procep između povratnih elemenata nužno utiče prema predmetnom pronalasku na zadržavanje reakcione smeše dok se ostaci otpada ne protisnu kroz procep između elemenata i zida cilindra. Ako su prema predmetnom pronalasku neku pužni elementi realizovani kao

1

transportni elementi za mešanje, onda se postiže dobra izmešanost uz malo smicanje koje vrši manje mehaničko opterećenje na proizvod reakcije nego elementi za gnječenje.

Prema poželjnoj daljoj realizaciji uređaja prema predmetnom pronalasku, rezervoar reaktora opremljen je sredstvima za stepenasto kontrolisanje temperature, prilagođeno pužnim elementima. Ovom merom se u okviru ovog pronalaska na poželjan način omogućuje izbor vođenja temperature prilagođen odgovarajućem mehaničkom opterećenju. U tom cilju, pojedini odeljci kućišta rezervoara reaktora mogu se prema predmetnom pronalasku opremiti po jednim električnim grejačem, kojim se može individualno upravljati, i rashlađivačem vode.

Konačno, zadatak koji se nalazi u osnovi ovog pronalaska rešava se i upotrebom uređaja prema jednom od patentnih zahteva 14 do 19 za sprovođenje postupka prema jednom od patentnih zahteva 1 do 13.

Poželjno je da se postupkom prema predmetnom pronalasku iskoristi otpad od polialkilen tereftalata u vidu dvoslojnih i/ili višeslojnih sistema sa jednim polimerom ili sa više različitih polimera i/ili prirodnih vlakana i/ili metalnih premaza. Poželjno je da otpad koji sadrži polialkilen tereftalat obuhvata jedan sloj od polietilen tereftalata. Takve su na primer PET flaše, uobičajene na tržištu, kao i ambalaže životnih namirnica.

Za razliku od prerade otpada koji sadrži čiste polialkilen tereftalate ili mešane sa drugim polimerima, u kojoj se ne koriste rastvarači, prema patentu DE 69316545 T2, u postupku prema predmetnom pronalasku moguća je prerada premazanih otpada koji sadrži polialkilen tereftalat ili višeslojnih sistema koji sadrže polialkilen tereftalat. Kod određenih primena, u okviru ovog pronalaska je pogodno ako se u ekstruder ili reaktor za gnječenje doda neki rastvarač ili smeša rastvarača. Pritom se prednost daje rastvaraču iz grupe alkohola.

Tretiranjem materijala rastvaračem i dodavanjem rastvarača u proces depolimerizacije u ekstruderu ili reaktoru za gnječenje, obezbeđuje se bolji fazni kontakt, kao i povećan prenos mase, a efekat depolimerizacije se povišava.

Otpad koji sadrži polialkilen tereftalat, koji se na primer sastoji od otpada boca, filmova, vlakana, omotača, obloga za unutrašnji prostor automobila i drugih ambalaža, usitnjava se prema predmetnom pronalasku pre same obrade, i kontinuirano meša u reaktoru sa hidroksidom alkalnog ili zemnoalkalnog metala. Reagensi se dodaju tako da je hidroksid alkalnog ili zemnoalkalnog metala prisutan u stehiometrijskom ili u blagom stehiometrijskom višku u odnosu na sastavnu jedinicu ponavljanja polialkilen tereftalata. Kad je reč o upotrebi reaktora, to prema predmetnom pronalasku može biti ekstruder ili reaktor za gnječenje koji rade u kontinuitetu.

Kod postupka prema predmetnom pronalasku može biti pogodno da se svi dopremljeni reagensi i usitnjen otpad koji sadrži polialkilen tereftalat, pre i za vreme prerade, u ekstruderu ili reaktoru za gnječenje prekrije ili prelije atmosferom inertnog gasa. Ovu atmosferu inertnog gasa mogu činiti azot, plemeniti gasovi ili njihove smeše, a kod posebnih postupka čini je suvi ili sintetički vazduh.

Kako bi se materijali dobro izmešali, kod realizacije ovog pronalaska može se koristiti korotirajući ili suprotno rotirajući, blisko međusobno povezan puž sa dvostrukim vratilom ili ekstruder sa više vratila, kao i reaktor za gnječenje sa lopaticama koje se poželjno same čiste. Poželjno je da je postavka ekstruzionih pužnih elemenata, kao i postavka lopatica, realizovana tako da se sama od sebe čisti, i da se može prilagoditi samom procesu upotrebom različitih elemenata za mešanje, transportovanje, vraćanje i gnječenje.

Ekstruzioni pužni elementi mogu u postupku prema realizaciji ovog pronalaska biti postavljeni tako da se alkilen glikol koji nastaje može ukloniti pri sniženom pritisku ili prožimanjem inertnim gasom. Isparavanja rastvarača i alkilen glikola mogu se prema poželjnoj realizaciji ovog pronalaska dobiti izvan reaktora odgovarajućim postupcima npr. kondenzacijama.

Kod druge varijante postupka prema predmetnom pronalasku, lopatice mešalice za gnječenje mogu biti postavljane tako da homogenizuju smešu čisteći je same, a da se saponifikacija polialkilen tereftalata u otpadu može sprovesti u roku od 1-60 min. I kod ove varijante prema predmetnom pronalasku, reaktor se može prožeti inertnim gasom koji izvlači isparavanje alkilen glikola iz reaktora. Ova isparavanja ponovo se mogu, u okviru ovog pronalaska, dobiti izvan reaktora pomoću odgovarajuće opreme.

Kao rezultat reakcije, nakon postupka prema predmetnom pronalasku dobijaju se tereftalat alkalnog ili zemnoalkalnog metala, alkilen glikol, kao i opciono primenjen rastvarač. Tereftalat alkalnog ili zemnoalkalnog metala se zatim u narednom koraku postupka rastvara u odgovarajućem rastvaraču, poželjno u vodi, filtrira i čisti. Prilikom filtracije moguće je tako na jednostavan način iz višeslojnih sistema ponovo dobiti premaze koji za vreme postupka delimično ostaju nepromenjeni. Na konkretnom primeru prema predmetnom pronalasku to mogu biti udeli PE-a ili drugi udeli poliolefina koji su, kao deo PE/PET ili PP/PET višeslojnog sistema, kao što su pakovanja životnih namirnica, dospeli u otpad.

Za razliku od postupka iz tehničke prakse kojima se izaziva formiranje tereftalata alkalnog ili zemnoalkalnog metala iz PET otpada bez premaza, postupak prema predmetnom pronalasku omogućuje i obradu premazanog i višeslojnog otpada koji sadrži polialkilen tereftalat, i smeša različitih polimera i polialkilen tereftalata i otpada, kao i proizvodnju dragocenih tereftalata alkalnih ili zemnoalkalnih metala. Iz dobijenih tereftalata alkalnih ili zemnoalkalnih metala može se ponovo dobiti TPA u vodenom rastvoru dodavanjem neke jače kiseline od TPA.

Razvoj u poslednjoj deceniji pokazao je da se hitno mora pronaći mogućnost reciklaže velikih količina materijala od pakovanja. Postupak prema predmetnom pronalasku može ponuditi rešenje za suštinski deo ovog problema jer se prema postupku prema predmetnom pronalasku mogu reciklirati jednoslojne ili višeslojne flaše i druge ambalaže za tečnosti, omoti pakovanja i folije, koje sadrže polietilen tereftalat, što prema sadašnjoj tehničkoj praksi nije moguće u slučaju da se nađe makar i jedan direktan kompozitni materijal između dva ili više različitih materijala.

Osim direktnog materijalnog kompozita, postupak prema predmetnom pronalasku kod otpada koji sadrži polialkilen tereftalat podnosi na poželjan način takođe i nečistoće kao što su na primer aditivi, punila, boje, pigmenti, omoti, etikete, metali i metalni premazi i tome slično. U okviru ovog pronalaska, ove nečistoće mogu se izdvojiti filtracijom i/ili nekim drugim koracima postupka, nakon što se rezultat reakcije, tereftalati alkalnog i/ili zemnoalkalnog metala rastvore u vodi. Ciljni proizvod, TPA, se dobija nakon koraka čišćenja pomoću jače kiseline od TPA spuštanjem pH vrednosti. Kako bi se bliže objasnio postupak reciklaže, u nastavku će se opisati primeri primene na koje se pronalazak ne ograničava.

Primer 1

U dvopužni ekstruder, sa kretanjem u istom smeru i prečnikom puža od 18 mm stavlja se kontinuirano, pod atmosferom inertnog gasa, 0,8 kg/h PE izdrobljeni PET sa premazom i 0,4

1

kg/h natrijum hidroksida pomoću dva uređaja za doziranje. Ove struje dopremanja omogućuju održavanje konstantnog odnosa težine PET/natrijum hidroksida od otprilike 2, u odnosu na sastavnu jedinicu ponavljanja PET-a. Temperatura kućišta ekstrudera podešava se između 160-180°. Broj obrtaja dvostrukog puža iznosi 150 U/min. Uzimanje uzorka proizvoda pokazuje PET stupanj saponifikacije od ˃80%. U dvopužnom ekstruderu se destilacijom uklanja MEG koji nastaje. Ovako dobijeni čvrsti materijal suštinski se sastoji od mono- i dinatrijum tereftalata kao i nereaktivnih udela PE. Rezultat ekstruzije se rastvara u vodi, pa se zatim podvrgava razdvajanju na čvrsto i tečno, pre nego što se rastvor očisti i što se dobije TPA pomoću neke jake kiseline.

Primer 2

U istom uređaju kao i u primeru 1, primenjujući sličan postupak, tretira se heterogeni ulazni dotok otpada u kome su, između ostalog, sadržani PET premazan PE-om, kao i drugi polimeri, naročito poliolefini kao PP. U ovom ulaznom dotoku u ekstruder se dodaju, odvojeno dozirani, recimo 0,8 kg/h PP/PE premazani izdrobljeni PET, 0,4 kg/h natrijum hidroksid, uz dodavanje 0,9 kg/h MEG-a. Ove struje dopremanja omogućuju održavanje konstantnog odnosa težine PET/NaOH od otprilike 2. Pritom se čitava aparatura prekriva inertnim gasom. Temperatura kućišta ekstrudera podešava se između 140-160°. Broj obrtaja dvostrukog puža iznosi 400 U/min. Uzimanje uzorka proizvoda pokazuje PET stupanj saponifikacije od ˃90%. U dvopužnom ekstruderu se pri smanjenom pritisku uklanja upotrebljeni MEG i onaj koji nastaje. Ovako dobijeni čvrsti materijal suštinski se sastoji od mono- i dinatrijum tereftalata kao i nereaktivnih udela poliolefina, naročito udela PP i PE.

Primer 3

U sličnom uređaju kao i u primeru 1, sa prečnikom puža od 27 mm, primenjujući sličan postupak, tretira se 5 kg/h PE premazani izdrobljeni PET, sa 2,5 kg/h natrijum hidroksida, uz dodavanje 5,7 kg/h MEG-a. Ove struje dopremanja omogućuju održavanje konstantnog odnosa težine PET/NaOH od otprilike 2. Temperatura kućišta ekstrudera podešava se između 140-160°. Broj obrtaja dvostrukog puža iznosi 270 U/min. Uzimanje uzorka proizvoda pokazuje PET stupanj saponifikacije od ˃90%. U dvopužnom ekstruderu se destilacijom uklanja upotrebljeni MEG i onaj koji nastaje. Ovako dobijeni čvrsti materijal suštinski se sastoji od mono- i dinatrijum tereftalata kao i nereaktivnih udela PE.

Primer 4

U reaktor za gnječenje sa dva vratila stavlja se kontinuirano 0,8 kg/h PE izdrobljeni PET sa premazom i 0,4 kg/h natrijum hidroksida, uz dodavanje 0,9 kg/h MEG-a, pri čemu se količine koje se dodaju odvojeno doziraju u reaktor za gnječenje sa dva vratila i omogućuju konstantno održavanje stehiometrijskog odnosa NaOH/PET od otprilike 2,4 u odnosu na sastavnu jedinicu ponavljanja PET-a. Temperatura kućišta ekstrudera podešava se između 160-180°. Broj obrtaja vratila za gnječenje iznosi 500 U/min. Uzimanje uzorka proizvoda pokazuje PET stupanj saponifikacije od ˃80%. U reaktoru za gnječenje sa dva vratila se destilacijom uklanja upotrebljeni MEG i onaj koji nastaje. Ovako dobijeni čvrsti materijal suštinski se sastoji od mono- i dinatrijum tereftalata kao i nereaktivnih udela PE.

U nastavku su navedene ostale karakteristike ovog pronalaska.

Karakteristika 1. Postupak za reciklažu otpada koji sadrži polialkilen tereftalat sa koracima:

- usitnjavanje otpada,

- dopremanje usitnjenog otpada kao i hidroksida alkalnog metala ili zemnoalkalnog metala u ekstruder ili reaktor za gnječenje,

- mešanje i zagrevanje usitnjenog otpada sa hidroksidom alkalnog metala ili zemnoalkalnog metala u ekstruderu ili reaktoru za gnječenje kako bi se izazvala saponifikacija i

- dobijanje međuproizvoda koji pritom nastaje i sadrži tereftalat alkalnog ili zemnoalkalnog metala.

Karakteristika 2. Postupak prema karakteristici 1, naznačen time, što otpad koji sadrži polialkilen tereftalat predstavljaju duo i/ili višeslojni sistemi sa jednim polimerom ili više različitih polimera.

Karakteristika 3. Postupak prema karakteristici 1 ili 2, naznačen time, što otpadi koji sadrže polialkilen tereftalat sadrže druge polimere i/ili smeše drugih polimera i/ili prirodne materijale i/ili metale.

1

Karakteristika 4. Postupak prema karakteristici 1, 2 ili 3, naznačen time, što otpadi koji sadrže polialkilen tereftalat sadrže jedan ili više slojeva od etilen-vinil alkohol-kopolimera (EVOH), karton, etilen-vinil-acetat-kopolimer (EVA), polivinil alkohol (PVOH), poliamid (PA), polietilen (PE), polipropilen (PP), polistirol (PS) ili njihove kopolimere kao i metale, kao i njihove smeše.

Karakteristika 5. Postupak prema nekoj od prethodnih karakteristika 1 do 4, naznačen time, što otpad koji sadrži polialkilen tereftalat sadrži jedan sloj polietilen tereftalata.

Karakteristika 6. Postupak prema nekoj od prethodnih karakteristika, naznačen time, što se u ekstruder ili reaktor za gnječenje dodaje rastvarač ili smeša rastvarača.

Karakteristika 7. Postupak prema karakteristici 6, naznačen time, što je taj rastvarač iz grupe alkohola ili što je rastvarač nepolarni halogenovani rastvarač, naročito dihlor metan, hloroform, tetrahlor metan, 1,2 dihlor etan, ili što je rastvarač nehalogenovan rastvarač, naročito dimetil sulfoksid, ili što je rastvarač 1,4 dioksan ili tetrahidrofuran.

Karakteristika 8. Postupak prema nekoj od prethodnih karakteristika, naznačen time, što se kao katalizatori za saponifikaciju dodaju cink acetat, natrijum karbonat, natrijum hidrogen karbonat, cink hlorid i/ili olovo acetat.

Karakteristika 9. Postupak prema nekoj od prethodnih karakteristika, naznačen time, što se reakciona ekstruzija ili reakcija gnječenja sprovodi

na temperaturi od 100° C do 180° C, a poželjno od 140° C do 160° C.

Karakteristika 10. Postupak prema nekoj od prethodnih karakteristika, naznačen time, što se reakciona ekstruzija ili reakcija gnječenja sprovodi u kontinuitetu i to prekrivena atmosferom inertnog gasa, naročito argona / azota, suvom i lišenom kiseonika.

Karakteristika 11. Postupak prema nekoj od prethodnih karakteristika, naznačen time, što se alkilen glikol koji nastaje pri saponifikaciji izdvaja destilacijom.

1

Pronalazak će se egzemplarno opisati na jednom poželjnom primeru realizacije uz osvrtanje na crtež, pri čemu se drugi korisni detalji mogu preuzeti sa slika na crtežu.

Kada je reč o funkciji, isti delovi su označeni istim referentnim znakovima.

Jedina slika ovog crteža prikazuje pojedinačno:

Slika 1: blok dijagram toka koji ilustruje korake postupka jedne realizacije postupka prema predmetnom pronalasku.

Poželjan način realizacije postupka prema predmetnom pronalasku, opisan uz osvrtanje na sl.

1, omogućuje reciklažu otpada koji sadrže polietilen tereftalat (PET) a koji su se do sada samo termički reciklirali ili se uopšte nisu mogli reciklirati. Postupak se takođe može koristiti za recikliranje drugih polialkilen tereftalata kao npr. polibutil tereftalata.

Otpadi koji sadrže PET, kao i višeslojni sistemi, kao npr. flaše za pića, flaše sredstava za pranje (neprozirno, prozirno ili crne boje) ili pakovanja životnih namirnica drugog tipa npr. omoti za salatu, pakovanja suhomesnatih proizvoda i sira ili otpadi proizvoda koji sadrže PET, u prvom koraku 1 se peru i usitnjavaju na komade manje od 3 mm. Zatim se opciono otpadi u drugom koraku 2 pripremno suše, kako bi se smanjio sadržaj vode u PET materijalu. Materijal koji je potrebno preraditi može se alternativno prethodno osušiti prema postupku prema predmetnom pronalasku. U tom slučaju moguće je izostaviti korak 2 sušenja nakon koraka 1 usitnjavanja. Kod određenih slučajeva primene prema predmetnom pronalasku može biti od prednosti još jedno, intenzivnije sušenje 2.

U narednom procesnom koraku „depolimerizacija“ 3 otpad se ubacuje u dvopužni ekstruder sa rotacijom u istom smeru sa pužnim elementima na uskom odstojanju. U ekstruderu se kontinuirano sprovodi proces saponifikacije tj. depolimerizacije PET-a. Na uređaju, egzemplarno opisanom uz osvrtanje na sliku 1, prerađuju se 6,66 kg/h otpada koji sadrži PET, 3,33 kg/h natrijum hidroksida i 2 kg/h MEG-a u ekstruderu. Odnos natrijum hidroksida i otpada koji sadrži PET podešava se tokom procesa, prema predmetnom pronalasku, tako da se održava konstantan stehiometrijski odnos od recimo 2,4 u odnosu na sastavnu jedinicu ponavljanja PET-a. Reaktivni rezultat ekstrudera se sastoji od dimatrijum tereftalata, MEG-a i nereaktivnih udela

1

natrijum hidroksida i otpada koji sadrži PET, kao npr. ostaci PET-a, boje, proizvodi razgradnje PA-a i boja, drugih polimera kao što su npr. PE, PP i PS.

Dvopužni ekstruder je modularne građe i sastoji se od 14 temperaturnih zona. Kućišta su opremljena sa po jednim električnim grejačem kojim se može individualno upravljati i po jednim rashlađivačem vode. Odnos spoljašnjeg prečnika Da puža prema unutrašnjem prečniku Di puža je parametar za moguću, slobodnu zapreminu puža. Kod ekstrudera koji se primenjuje ovde Da/Di pužnih elemenata iznosi 1,66. Odnos dužine L puža i prečnika puža D opisuje dužinu postupka ekstrudera i kod ovog ekstrudera iznosi 60. Geometrijski oblik puža je modularne građe i može se prilagodititi samom procesu i PET materijalu. Ekstruder se sastoji od sledećih cilindara čija se temperatura može individualno kontrolisati:

cilindar 1: glavni ulaz, cilindar 2: mlaznica za ubrizgavanje gore, cilindar 3: bočno odvođenje gasa sa recirkulacijom, cilindar 4: bočni dotok natrijum hidroksida, cilindar 5: mlaznica za ubrizgavanje gore, cilindar 6: ventilacioni priključak gore, cilindar 7: zatvoren, cilindar 8: mlaznica za ubrizgavanje gore, cilindar 9: bočno odvođenje gasa sa recirkulacijom, cilindar 10: zatvoren, cilindar 11: odvođenje gasa, cilindar 12: zatvoren, cilindar 13: odvođenje gasa, cilindar 14: mlaznica za ubrizgavanje, cilindar 15: transport, izbacivanje iza cilindra 15. Dakle, u cilindrima 1 do 15 edukti se najpre uvlače u ekstruder, pa se u uređaju mehanički prerađuju prolaskom kroz sve zone. U poslednjem, dakle petnaestom cilindru, proizvod se izbacuje iz ekstrudera. Izlaz je realizovan kao otvor kroz koji se proizvod izbacuje iz uređaja.

Uređaj je opremljen sa do tri senzora za pritisak koji su umetnuti u otvor cilindra mlaznice za ubrizgavanje. Kućišta/cilindri 2 do 15 imaju kontrolisanu temperaturu od 160°C. U cilindru 1 se temperatura nije kontrolisana. Broj obrtaja dvostrukog puža koja se rotiraju u istom smeru se podešava na 100 U/min.

Konfiguracija puža određena je tako da se u procesu može obezbediti dobra izmešanost obeju čvrstih materija. Upotrebljeni pužni elementi mogu se navući na vratilo u bilo kojem redosledu. Prilikom promene broja brzine pužnih elemenata umeću se odstojnici ili prelazni elementi. Kako bi se postigla najveća moguća deformacija / mehaničko naprezanje i relativno visoko

1

srednje vreme zadržavanja višeslojnog PET otpada od otprilike 2 minuta, kod konstrukcije konfiguracije puževa koriste se transportni i transportno neutralni elementi za gnječenje. Nadalje se, pod dejstvom elemenata za gnječenje, uvodi energija u reakcionu smešu, koja time može ubrzati reakciju. Nadalje su elementi za gnječenje zaduženi za dobru disperziju baze u reakcionoj smeši. Upotrebom elementa za recirkulaciju izaziva se zaustavljanje reakcione smeše. Uski procep između elemenata za recirkulaciju uslovljava zastoj reakcione smeše, sve dok se ostaci otpada koji sadrži PET ne protisnu kroz prorez između elemenata i zida cilindra. U predelu odvođenja gasa i atmosferskih otvora koriste se pužni elementi sa visokom slobodnom zapreminom puža. Time se omogućuje kontinuirano uklanjanje rastvarača iz reakcione smeše. Nadalje, u konfiguraciju puža ugrađen je niz transportnih mešovitih elemenata koji zbog neznatnog smicanja vrše slabije mehaničko opterećenje na reakcioni proizvod nego elementi za gnječenje, ali koji zato obezbeđuju veoma dobru izmešanost.

U predelu cilindra 1, PET se gravimetrijski dozira preko dozera za čvrsti materijal. Preko ulaza i pužnih elemenata sa visokom slobodnom zapreminom, materijal se transportuje u ekstruder i tamo se zagreva. S druge strane, u cilindru 1 vrši se samo transport, ali ne i temperaturno tretiranje. U cilindar 2 se preko otvora za punjenje sa gornje strane ubacuje MEG pomoću gravimetrijskog doziranja. Bočnim doziranjem u cilindar 4 gravimetrijski se ubacuje čvrsti natrijum hidroksid u obliku kuglica, preko uređaja za doziranje pomoću prinudnog transportera. Osim toga, cilindar 4 obuhvata atmosferski otvor. Kako dozer čvrstog materijala za PET, tako i dozer čvrstog materijala za natrijum hidroksid prekriveni su inertnim gasom, kako bi se sprečilo uticanje kiseonika i vlage (iz vazduha) i obezbedilo konstantno doziranje. Bez prekrivanja inertnim gasom, izrazito hidroskopni natrijum hidroksid bi se veoma brzo ulepio i blokirao što bi dovelo do zastoja procesa. Preko atmosferskog otvora na cilindru 6, kao i na cilindru 10 moguće je putem kondenzacije ponovo dobiti upotrebljeni MEG i onaj koji nastaje.

Konfiguracija puža predstavljana je u tabeli 1. Navedene vrednosti uglova u stepenima, označavaju odgovarajući ugao između podloški i elemenata za gnječenje. Koristi se niz različitih elemenata za gnječenje, mešanje, transportovanje i vraćanje, kojima se obezbeđuje homogena izmešanost čvrstih materijala, dok se PET materijali i višeslojni sistemi drobe i kidaju, kako bi se obezbedila što veća površina za reakciju saponifikacije. Mehaničkim naprezanjem oštećuje se kompozitni materijal između različitih slojeva, kao i sami slojevi, tako da se ovim postupkom može izvršiti reakcija sa svih/različitih strana na PET-u. Za razliku od ovog postupka, bez mehaničkog naprezanja jednoslojnog ili višeslojnog zdrobljenog PET-a sa

1

premazom, baza bi napala samo slobodne PET površine i PET ivice. Izborom predstavljene konfiguracije puža, srednje vreme zadržavanja PET otpada u ekstruderu se podešava na otprilike 2 min. U ovom periodu reakcije, udeli PET-a u otpadu koji sadrži PET rastvaraju se u opsegu od 92-97%.

Tabela 1: konfiguracija puža za depolimerizaciju PET-a

U sledećem koraku „naknadna obrada“ 4 granulira se rezultat reakcije u vidu paste, usitnjava se i ispušta na transportnu traku čija se temperatura kontroliše, sa usisom. Isparavanja MEG-a se kondenzuju na rashlađivaču i hvataju.

U narednom koraku postupka „rastvaranje“ 5, rezultat reakcije se rastvara u vodi u rezervoaru za mešanje ili u pužu za mešanje (55 kg/h, 133 g/L rastvorljivost dinatrijum tereftalata). Nerastvorljivi ostaci (ostaci PET-a, PE, PP, metali, PS, karton) izdvajaju se filtracijom 6.

Nakon filtracije 6, u koraku postupka „čišćenje“ 11 izdvajaju se iz postupka nečistoće i sporedni proizvodi. U okviru ovog pronalaska zamislivi su različiti postupci koji su sami po sebi poznati stručnjacima.

U narednom koraku postupka „izdvajanje TPA-e“ 7, rastvor se meša sa sumpornom kiselinom (9,6 kg/h, 25% (w/w)). Izdvojena TPA se dobija filtracijom 8 i ispira se vodom 9 i filtrira. TPA se ispira vodom kako bi se uklonili ostaci sumporne kiseline i natrijum sulfata koji se obrazuje pri izdvajanju.

Nakon pranja 10 sledi razdvajanje čvrstog tela i tečnosti 10, kako bi iz vode za pranje izdvojila čvrsta TPA koja se ne rastvara u vodi.

2

Pomoću postupka prema predmetnom pronalasku, uređaja prema predmetnom pronalasku i isto tako upotrebe prema predmetnom pronalasku, otpadi koji sadrže naročito višeslojni PET mogu se sa visokom stopom protoka i sa visokim kvalitetom na efikasan način pretvoriti u izlazne proizvode depolimerizacije koji bez ograničenja stoje na raspolaganju za reciklažu, dakle za proizvodnju polialkilen tereftalata. Deo alkilen glikola koji pritom nastaje, može se pritom kod postupka prema predmetnom pronalasku recirkulacijom iskoristiti za depolimerizaciju.

Claims

Patentni zahtevi

1. Postupak za ponovnu obradu otpada koji sadrži suštinski polialkilen tereftalat, naročito polietilen tereftalat i/ili polibutilen tereftalat, u kontinuiranom procesu putem depolimerizacije, pri čemu se u cilju dobijanja reakcione smeše, otpadu dodaje poželjno čvrsti hidroksid alkalnog i/ili zemnoalkalnog metala, naročito natrijum hidroksid, naznačen time, što se reakcionoj smeši kao edukt dodaje osim toga i alkilen glikol, pri čemu je alkilen glikol onaj alkilen glikol koji se može dobiti kao proizvod ciljane depolimerizacije, naročito monoetilen glikol i pri čemu se reakcionoj smeši više ne dodaju nikakvi dodatni reaktivni sastojci, pri čemu se za transport koristi dvopužni ekstruder, pri čemu je poželjno da se puževi okreću u istom smeru.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što se otpad usitnjava, poželjno do veličine od najviše 3 mm, pre nego što se dobije reakciona smeša.

3. Postupak prema zahtevu 1 ili 2, naznačen time, što se alkilen glikol dodaje pri masenom protoku koji je odabran tako da je odnos masenog protoka otpada prema alkilen glikolu najmanje 3, posebno približno 3,3.

4. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se hidroksid alkalnog i/ili zemnoalkalnog metala dodaje sa protokom mase tako da je odnos hidroksida alkalnog i/ili zemnoalkalnog metala prema polialkilen tereftalatu, na osnovu sastavne jedinice koja se ponavlja, otprilike stehiometrijski, naročito otprilike 2,4.

5. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se reakciona smeša za depolimerizaciju kontinuirano transportuje kroz rezervoar reaktora, pri čemu je poželjno da se reakciona smeša gnječi i/ili meša i/ili transportuje i/ili vraća tokom depolimerizacije.

6. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se depolimerizacija izvodi na temperaturi ispod tačke ključanja polialkilen tereftalata i/ili ispod tačke ključanja monoetilen glikola, posebno na 160°C.

7. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se inertni gas, poželjno azot, uvodi u rezervoar reaktora.

8. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se iz reakcije uklanja alkilen glikol, poželjno isparavanjem.

9. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se rezultatu reakcije dodaje voda da bi se rastvorili čvrsti sastojci, pri čemu se čvrste materije poželjno filtriraju iz rezultata reakcije.

10. Postupak prema jednom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se rezultatu reakcije dodaje kiselina da bi se kabroksilatni joni, sadržani u rezultatu reakcije i formirani tokom depolimerizacije, pretvorili u kiselinu.

11. Uređaj za sprovođenje postupka za ponovnu obradu prema jednom od zahteva 1 do 10, sa rezervoarom reaktora koji obuhvata sredstva za transport i sredstva za dopremanje, poželjno čvrstog, hidroksida alkalnog i/ili zemnoalkalnog metala i sredstva za dovod alkilen glikola u rezervoar reaktora, pri čemu je rezervoar reaktora dizajniran kao ekstruder sa dva puža, poželjno da se rotira u istom smeru.

12. Uređaj prema zahtevu 11, naznačen time, što ekstruder ima najmanje jedan pužni element, čiji spoljašnji prečnik ima odnos prema unutrašnjem prečniku od približno 1,7 i/ili što dužina pužnog elementa ima odnos prema spoljašnjem prečniku od približno 60.

13. Uređaj prema jednom od zahteva 11 ili 12, naznačen time, što transportna sredstva, imaju transportne, neutralne i/ili recirkulacijske pužne elemente raspoređene jedan iza drugog, kako bi se reakciona smeša prenosila, gnječila i/ili vraćala, u porcijama, u reaktor.

14. Uređaj prema zahtevu 13, naznačen time, što je rezervoar reaktora opremljen sredstvima za kontrolu temperature, u porcijama, koja su prilagođena pužnim elementima.

15. Upotreba uređaja prema jednom od zahteva 11 do 14 za sprovođenje postupka prema bilo kom od zahteva 1 do 10.