CN115803171A - 生产具有类天然光学性质的再循环利用的高密度聚乙烯的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于纯化受污染的再生HDPE的方法。该方法包括获得所污染的再生HDPE，用溶剂提取其以产生提取的受污染的再生HDPE，以及然后将其溶解在该溶剂中以产生包含溶解的HDPE和悬浮的污染物的第一悬浮液。使该第一悬浮液沉降以产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余污染物的第二悬浮液，并且通过使该第二悬浮液与固体介质接触来纯化该第二悬浮液以产生包含更纯的HDPE的第三悬浮液。最后，从该第三悬浮液中分离出该更纯的HDPE，并且其具有类天然光学性质。

Description

生产具有类天然光学性质的再循环利用的高密度聚乙烯的 方法

技术领域

本发明一般涉及一种用于通过使用加压溶剂以及萃取和溶解步骤来纯化受污染的再生高密度聚乙烯(crHDPE)的方法。更具体地，本发明涉及一种用于纯化crHDPE(诸如消费后再循环利用的HDPE(PCR HDPE)和工业后再循环利用的HDPE(PIR HDPE))以产生具有类天然光学性质的再循环利用的HDPE(nlHDPE)的方法。

背景技术

聚合物，尤其是合成塑料，由于其生产成本相对较低并且材料性能平衡良好而在日常生活中无处不在。合成塑料广泛应用于各种应用，诸如包装、机动车部件、医疗装置和消费品。为了满足这些应用的高要求，全球每年生产数千万吨合成塑料。绝大多数合成塑料是由日益稀少的化石资源诸如石油和天然气生产的。此外，由化石资源制造合成塑料消耗大量能量并产生CO₂作为副产物。

合成塑料的普遍使用导致每年产生数百万吨的塑料垃圾。虽然大多数塑料垃圾是通过市政固体垃圾方案(全球约79％)进行填埋或焚烧用于能量回收(全球约12％)，但大部分塑料垃圾在环境中被发现作为乱杂物，这是不雅观的并且可能对生态系统有害。塑料垃圾经常被冲入河流系统并且最终出海。

塑料再循环利用已经成为缓解与广泛使用塑料、它们的寿命终止以及它们泄漏到环境中的相关的问题的一种解决方案。回收和再利用塑料将垃圾从垃圾填埋场转移并且减少对化石再生资源制成的原生塑料的需求，从而减少温室气体排放。在发达地区，诸如美国和欧盟，由于消费者、企业和工业制造业的认知度提高，所以塑料再循环利用率正在上升。包括塑料在内的大多数再循环利用材料被混合成单一流，其由物料再循环利用设施(MRF)收集和加工。在MRF，材料被分类、洗涤并且包装进行再售。塑料可分为单独的材料，诸如高密度聚乙烯(HDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，或者其他普通塑料的混合流，诸如聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)和聚酰胺(PA)。然后可将单一流或混合流进一步分类、洗涤并再加工成适用于塑料加工(例如吹塑和注塑)中再利用的粒料。

尽管再循环利用的塑料被分类成主要均一流，并且用水溶液和/或苛性碱溶液洗涤，但最终的再加工粒料通常仍被不想要的废杂质诸如变质的食物残渣和残余香料组分高度污染。此外，由于通常用于使塑料制品着色的染料和颜料的混合物，因此除了来自再循环利用的饮料容器的那些之外的再循环利用的塑料粒料都是深色的。虽然存在一些对颜色和污染不敏感的应用(例如黑色塑料涂料容器和隐藏的机动车部件)，但大多数应用要求无色粒料。对于包装应用(诸如吹塑应用)而言，对高质量、“类天然”再循环利用的HDPE的需要尤其重要。除受到杂质和混合着色剂的污染之外，许多回收树脂产品在化学组成方面通常是不均匀的，并且可能包含大量聚合污染物，诸如聚乙烯中的回收聚丙烯污染物和聚丙烯中的回收聚乙烯污染物。

机械再循环利用是将再循环利用的塑料垃圾转化为可再利用的形式用于随后的制造的过程。在Al-Salem,S.M.等人，Waste Management,29(10)(2009),2625-2643中描述了机械再循环利用和其他塑料回收方法的更详细的综述。尽管机械再循环利用技术的进步已经在一定程度上改善了再循环利用的聚合物的质量，但是机械净化方法仍存在基础限制，诸如聚合物基质内颜料的物理截留。因此，即使随着机械再循环利用技术的改进，目前可用的再循环利用塑料垃圾中的深色和高水平的化学污染也妨碍了塑料工业广泛使用再循环利用树脂。

为了克服机械再循环利用的基础限制，已经开发了许多方法来纯化受污染的聚合物，诸如化学再循环利用和基于溶剂的再循环利用。后一种方法使用溶剂来净化和纯化聚合物。使用溶剂使得能够提取杂质和溶解聚合物，这进一步实现了可选的分离技术。美国专利7,935,736公开了一种用于在清洁之前使用溶剂以溶解聚酯而从废物流中再循环利用聚酯的方法。该专利还描述了使用沉淀剂从溶剂中回收聚酯的需要。

美国专利6,555,588公开了由包含其他聚合物的塑料混合物生产聚丙烯共混物的方法。该专利描述了在低于聚合物在选定溶剂诸如己烷中的溶解温度的温度处，在特定的停留时间内从聚合物中提取污染物。该专利还描述了在过滤之前增加溶剂的温度(或添加第二溶剂)以溶解聚合物。此外，该专利描述了使用剪切或流动以从溶液中沉淀聚丙烯。该专利中描述的聚丙烯共混物含有至多5.6重量％的聚乙烯污染物。

欧洲专利申请849,312公开了从含聚烯烃的塑料混合物或含聚烯烃的废料中获得纯化的聚烯烃的方法。该专利申请描述了在介于90℃和烃溶剂沸点之间的温度处，用沸点高于90℃的汽油燃料或柴油燃料的烃部分提取聚烯烃混合物或废料。该专利申请还描述了将热聚烯烃溶液与漂白粘土和/或活性碳接触以从溶液中除去外来组分。此外，该专利申请描述了将溶液冷却至70℃以下的温度以使聚烯烃结晶，然后通过多种方法，诸如将聚烯烃加热到其熔点以上，在真空中蒸发溶剂，使气流通过聚烯烃沉淀，或用沸点低于聚烯烃的熔点的醇或酮提取溶剂来去除溶剂。

美国专利5,198,471公开了一种用于在第一较低温度处使用溶剂使聚合物与含有多种聚合物的物理混合的固体混合物(例如废塑料)分离以形成第一单相溶液和剩余固体组分的方法。该专利还描述了将溶剂加热到更高的温度以溶解在第一较低温度处不溶解的另外的聚合物并过滤不溶性聚合物组分。

美国专利5,233,021公开了一种通过将各组分在合适的温度和压力处溶解于超临界流体中从多组分结构(例如废弃地毯)中提取纯聚合物组分，然后改变温度和/或压力来依次提取特定组分的方法。然而，与‘471专利类似，‘021专利仅公开了未溶解组分的过滤。

美国专利5,739,270公开了使用共溶剂和工作流体来连续分离塑料的聚合物组分与塑料的污染物和其他组分的方法和设备。共溶剂至少部分地溶解聚合物，并且第二流体(即处于液态、临界或超临界状态)增溶来自聚合物的组分，并沉淀一些溶解于共溶剂的聚合物。该专利还公开了过滤热塑共溶剂(具有或没有工作流体)以去除颗粒污染物(诸如玻璃颗粒)的步骤。

如上所述，已知的用于纯化受污染的聚合物的基于溶剂的方法不产生具有类天然光学性质的聚合物。在先前的方法中，常常发生其它聚合物的共溶解并因此交叉污染。如果使用吸附剂，通常采用过滤和/或离心步骤来从溶液中除去所使用的吸附剂。此外，除去溶剂的分离过程诸如加热、真空蒸发和/或使用沉淀化学品的沉淀用于产生不含残余溶剂的聚合物。

再循环利用的HDPE(也称为HDPE Jazz Flake或含有不同颜色的薄片的有色再循环利用的HDPE)可再用于吹塑应用中，例如中间层中，而内层和外层来自原生HDPE。如果再循环利用的HDPE用于瓶的中间层而不经任何附加的处理，则其颜色需要用附加的着色剂掩蔽(以确保其不影响瓶的总体颜色)并且其气味如果不被去除则必须被中和(使得其不影响产品的气味)。然而，如果再循环利用的HDPE来自牛奶壶(即天然再循环利用的HDPE)，则需要更少量的着色剂(由于其天然颜色)并且所需的气味掩蔽可能是最低限度的。天然再循环利用的HDPE的体积不足以满足再循环利用的HDPE用于吹塑应用的需求，因此商业上非常强烈的需要将再循环利用的HDPE转化为类天然HDPE。

因此，需要一种纯化技术，其可以使用具有少的单元操作的简单工艺，并且使用容易且经济可用的溶剂来进料受污染的HDPE废料并生产具有“类天然”光学性质的HDPE，并需要相对低的压力。

发明内容

在本发明的一个实施方案中，提出了一种用于纯化受污染的再生高密度聚乙烯(crHDPE)以产生具有类天然光学性质的再循环利用的高密度聚乙烯(nlHDPE)的方法。该方法包括：a)获得所述crHDPE；其中所述crHDPE选自：消费后再循环利用的(PCR)HDPE、工业后再循环利用的(PIR)HDPE以及它们的组合；b)获得溶剂；其中所述溶剂和所述crHDPE在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力处形成单相溶液；其中所述浊点压力：(i)对应于所述crHDPE在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；(ii)是温度的单调递增函数；(iii)低于以下压力水平：在约120℃处约700psig(48.3barg)、在约140℃处约1,150psig(79.3barg)、在约160℃处约1,450psig(100barg)以及在约180℃处约1,800psig(124.1barg)；(iv)包括在低于约120℃和高于约180℃的温度处的平滑外推；并且(v)包括在约120℃和约180℃之间的温度处的平滑插值；c)在提取温度和提取压力处，在至少约1重量％的提取质量浓度处用所述溶剂提取所述crHDPE；其中所述提取温度为约120℃至约260℃；其中所述提取压力低于对应于所述提取温度的所述浊点压力；并且其中产生提取的受污染的再生HDPE(ecrHDPE)；d)在溶解温度处并且在溶解压力处，以至少约1重量％的溶解质量浓度将ecrHDPE溶解在所述溶剂中；其中所述溶解温度为约120℃至约260℃；其中所述溶解压力高于对应于所述溶解温度的所述浊点压力；并且其中产生包含溶解的HDPE和悬浮的颗粒污染物的第一悬浮液；e)在沉降温度和沉降压力处沉降该第一悬浮液；其中所述沉降温度为约120℃至约260℃；其中所述沉降压力高于对应于所述沉降温度的所述浊点压力；并且其中产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二悬浮液；f)在纯化温度和纯化压力处通过使该第二悬浮液与固体介质接触来纯化该第二悬浮液；其中所述纯化温度为约120℃至约260℃；其中所述纯化压力高于对应于所述纯化温度的所述浊点压力；并且其中产生包含更纯的HDPE的第三悬浮液；以及g)从该第三悬浮液中分离该更纯的HDPE；并且其中所述更纯的HDPE为所述nlHDPE。

在本发明的另一个实施方案中，提出了一种用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法。该方法包括：a)获得所述crHDPE；其中所述crHDPE选自：消费后再循环利用的(PCR)HDPE、工业后再循环利用的(PIR)HDPE以及它们的组合；b)在约230℃的提取温度和约600psig(41.4barg)的提取压力处，以约3.5重量％的提取质量浓度用己烷提取所述crHDPE以产生提取的受污染的再生HDPE(ecrHDPE)；c)在约210℃的溶解温度和约1,900psig(131barg)的溶解压力处，以约3.5重量％的质量浓度将ecrHDPE溶解在己烷中，以产生包含溶解的HDPE和悬浮的颗粒污染物的第一悬浮液；d)在约210℃和约1,900psig(131barg)处沉降该第一悬浮液以产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二悬浮液；e)通过在约210℃和约1,900psig(131barg)处使该第二悬浮液与固体介质接触来纯化该第二悬浮液，以产生包含更纯HDPE的第三悬浮液；其中该纯化包括使该第二悬浮液与该固体介质在烛式过滤器中接触，随后在轴流式过滤器中接触；并且其中该烛式过滤器的该固体介质包括硅藻土，并且该轴流式过滤器的该固体介质包括活性氧化铝；以及f)从该第三悬浮液中分离该更纯的HDPE；其中所述更纯的HDPE为所述nlHDPE；并且其中所述nlHDPE具有大于约75的L*、大于约-6的a*、小于约11的b*和小于约80％的Y。

附图说明

图1是HDPE在正丁烷、正戊烷和己烷的溶液的浊点压力曲线图。还包括3种溶剂的蒸气压曲线。每种溶液含有约5重量％的

HB5502F HDPE(Formosa PlasticsCorp.,Livingston,NJ)，其为吹塑级的并且具有约0.35g/10min的熔体流动指数(MFI)。

图2是示出本发明的方法的提取步骤的主要部分的流程框图。

图3是示出本发明的方法的溶解MFI步骤的主要部分的流程框图。

具体实施方式

I.定义

如本文所用，术语“再生HDPE”是指用于先前目的并且然后为了再循环利用目的而收集的HDPE。

如本文所用，术语“受污染的再生HDPE”(crHDPE)是指被颗粒污染物和其他污染物污染的再生HDPE。其他污染物的非限制性示例是气味、香料、染料、表面活性剂、表面印迹等。

如本文所用，术语“再循环利用的HDPE”是指已进料再生HDPE的再循环利用过程的产物。

如本文所用，术语“消费后再循环利用的”(PCR)材料是指最终消费者已使用和处置的废物流中的材料。

如本文所用，术语“工业后再循环利用的”(PIR)材料是指制造工厂的废物流中在制造物品或产品之后产生的材料。PIR材料的非限制性示例是制造废料，例如工业废料和零件切边。

如本文所用，术语“溶剂”是指溶解HDPE并且还可处于、接近或高于其临界温度和临界压力(临界点)的材料。本领域普通技术人员熟知的是，高于其临界点的物质被称为“超临界流体”，其不具有液体的典型物理性质(即密度)。

如本文所用，术语“溶解”是指以分子水平将HDPE溶质部分(至少)掺入溶剂中。

如本文所用，术语“标准沸点”是指由国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)确定的在精确的100kPa(1巴，14.5psia，0.9869atm)的绝对压力下的沸点温度。

如本文所用，术语“悬浮液”是指颗粒污染物在HDPE溶液中的悬浮液。

如本文所用，术语“颗粒污染物”是指遍及HDPE制品的本体或表面存在的颗粒物质。这些颗粒污染物可以是供应商通常掺入HDPE中以保护和/或延长其寿命的添加剂、由于其消费者使用而遗留在HDPE制品上的污染物、在其在废物流中处置和再生期间附着到HDPE制品上的污染物等。供应商掺入HDPE中的颗粒污染物的非限制性示例是抗氧化剂(主要或次要)、防粘连剂、抗静电剂、UV稳定剂、阻燃剂和着色剂。

如本文所用，术语“固体介质”是指在过滤操作中使用的呈颗粒、织造物或非织造物形状的介质。这些操作可以是轴向流动或径向流动，或其他操作。

如本文所用，术语“更纯的HDPE”是指在纯化步骤之前，相对于相同的HDPE具有更少污染物的HDPE。

如本文所用，术语“提取”是指将溶质种类从液相(或固体基质)跨相界转移至单独的不可混溶的液相的工艺步骤。

如本文所用，术语“提取的”是指相对于提取步骤之前的相同材料而言具有较少溶质种类的材料。

如本文所用，术语“提取的再生HDPE”是指相对于提取步骤之前的相同再生HDPE而言具有较少溶质种类的再生HDPE。

如本文所用，术语“类天然”HDPE意指具有与天然HDPE(例如用于牛奶壶的HDPE)基本上类似的性质和组成的HDPE。

如本文所用，术语“类天然光学性质”是指L*(CIE(国际照明委员会)亮度轴；0为黑色，100为白色)大于约75，a*(CIE红-绿轴；负值是绿色，正值是红色，并且0是中性色)大于约-6，b*(CIE蓝-黄轴；负值是蓝色，正值是黄色，并且0是中性色)低于约11，并且Y(CIE对比率不透明度)低于约80％。

如本文所用，术语“原生态”HDPE意指具有与原生HDPE基本上类似的性质和组成的HDPE。

如本文所用，术语“原生态光学性质”是指L*大于约82，a*大于约-3，b*小于约5，并且Y小于约40％。

如本文所用，术语“己烷”是指己烷异构体的共混物，诸如正己烷(至少45体积％，并且通常约53体积％)、异己烷(2-甲基戊烷、3-甲基戊烷和2,3-二甲基丁烷)和新己烷(2,2-二甲基丁烷)。

II.原料-废HDPE

出乎意料地，已经发现形成废HDPE溶液并且在一定温度处具有低于阈值压力的浊点压力的溶剂产生具有类天然光学性质的更纯的HDPE。在这些条件下，这些溶剂被认为是θ或良溶剂。对于HDPE，θ或良溶剂的非限制性示例是正己烷(n-己烷)和己烷。例如，在160℃处，约5重量％的HDPE在己烷(θ或良溶剂)的溶液的浊点压力为约383psig(26.4barg)。随着烷烃溶剂中碳原子数的增加，烷烃变成更好的溶剂(例如，从不良溶剂变为θ，并且然后变为良溶剂)。

类似地，已经出乎意料地发现形成废HDPE溶液并且在一定温度处具有大于阈值压力的浊点压力的溶剂产生具有原生态光学性质的更纯的HDPE。例如，在160℃处，约5重量％的HDPE在正戊烷(不良溶剂)的溶液的浊点压力为约1,950psig(134.4barg)，并且在正丁烷(不良溶剂)中的浊点压力为约4,550psig(313.7barg)。

不希望受任何理论的束缚，申请人相信将废HDPE转化成具有类天然光学性质的更纯HDPE的关键是溶剂的质量。如果溶剂是不良溶剂并且因此浊点压力相对高，则更纯的HDPE可具有原生态性质；然而，随着溶剂质量的提高和浊点压力的降低以及溶剂变成良溶剂，更纯的HDPE可具有类天然性质。

如果溶剂是不良溶剂，则HDPE分子塌陷成致密线圈(如球体，溶剂分子基本上不包括在这些线圈中)。对于100,000Da的HDPE分子，这些致密线圈的回转半径R_g为大约几nm，并且预期这些致密线圈不与悬浮的颗粒污染物相互作用。如果溶剂是θ溶剂，则HDPE分子在某种程度上膨胀，呈现随机游走构象并且在它们之中包括溶剂分子。这些膨胀分子的R_g比不良溶剂中的致密线圈高约一个数量级，并且对于100,000Da的HDPE分子为约几百nm。此外，预期这些膨胀的聚合物分子中的一些膨胀的聚合物分子被吸附到悬浮的颗粒污染物的表面上并且因此抑制它们被过滤介质完全去除。最后，如果溶剂是良溶剂，则HDPE分子相当程度地膨胀，呈现自回避游走构象，并且在它们之中包括许多溶剂分子。R_g比θ溶剂中的分子高约一个数量级，并且对于100,000Da的HDPE分子为约一千nm。此外，预期这些HDPE分子中的一些分子被吸附到悬浮的颗粒污染物的表面上并且因此抑制它们被过滤介质完全去除。

本发明中的原料是受污染的再生HDPE(crHDPE)。在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生具有类天然光学性质的再循环利用的HDPE(nlHDPE)的方法包括获得所述crHDPE。在本发明的另一个实施方案中，crHDPE选自：消费后再循环利用的(PCR)HDPE、工业后再循环利用的(PIR)HDPE、特种废物流HDPE以及它们的组合。在本发明的又另一个实施方案中，crHDPE选自：PCR HDPE、PIR HDPE以及它们的组合。在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括获得所述crHDPE，其中所述crHDPE选自：PCRHDPE、PIR HDPE以及它们的组合。

PCR HDPE的来源的非限制性示例是路边再循环利用流(其中最终消费者将来自包装和产品的用过的聚合物放置到指定垃圾箱中，由废物搬运工或回收人员进行收集)以及店内“回收”程序(其中消费者将废聚合物带入店中并将废聚合物放置在指定的收集箱中)。PIR HDPE的来源的非限制性示例是在制造或运输由制造商收集为不可用材料制品或产品(即，修剪废料、超出规格材料和启动废料)期间产生的废聚合物流。特殊废物流HDPE的来源的非限制性示例是电子废物(electronic waste)(也称为电子废物(e-waste))的再循环利用；汽车的再循环利用；以及用过的地毯和纺织品的再循环利用。

出于本发明的目的，crHDPE是单独HDPE的均匀组合物或几种不同HDPE组合物的混合物。HDPE组合物的非限制性示例是乙烯的均聚物和共聚物。

crHDPE中的污染物的非限制性示例是颜料、染料、加工助剂、稳定添加剂(例如，抗氧化剂)、填料、阻燃剂和其他性能添加剂，这些添加剂在原始HDPE聚合或转化成制品的最终形式期间添加到HDPE中并且对于市场、品牌、可加工性和/或最终使用性能是必需的。颜料的非限制性示例是有机颜料，诸如酞菁铜；无机颜料，诸如二氧化钛；以及对本领域普通技术人员显而易见的其他颜料。有机染料的一个非限制性示例是碱性黄51。加工助剂的非限制性示例是抗静电剂，诸如单硬脂酸甘油酯；以及增滑剂，诸如芥酸酰胺。抗氧化剂的非限制性示例是十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)-丙酸酯(BASF的

1076)。填料的非限制性示例是碳酸钙、滑石和玻璃纤维。crHDPE还可以含有气味、表面印迹、纸标签、用于标签的粘合剂、污垢以及挥发性和非挥发性有机化合物。此外，污染物可由与产品，例如含有清洁混合物(例如柠檬烯、表面活性剂等)、食品(例如各种有机物)等的HDPE包装材料的相互作用而产生。污染物可以是颗粒(例如填料、污垢、颗粒颜料等)或非颗粒(例如染料、气味、表面活性剂、挥发性有机化合物等)。

III.溶剂

HDPE溶液表现出浊点曲线，这是它们的液-液平衡曲线。测量浊点曲线的典型方法是使用观察池，这是本领域技术人员所熟知的。在特定温度和高压处制备一定量的HDPE在溶剂的溶液，其中该溶液处于单相状态。然后，在搅拌下，将温度保持恒定并降低压力。在称为浊点压力的一些压力处，溶液变得浑浊并且其进入两相状态，即重相(也称为提余液(RAF)相，其在溶剂中含有高浓度的HDPE)和轻相(也称为提取物(EXTR)相，其在溶剂中含有非常低浓度的HDPE)。从两相状态来看，如果压力增加，则当压力在该温度处越过浊点压力时，两相体系将变成澄清溶液(单相状态)。

浊点压力曲线的典型示例示于图1中，其中原生HDPE在正丁烷、正戊烷和己烷的溶液的浓度为约5重量％。溶剂中其他浓度的HDPE可使图1中所示的这些浊点曲线在压力/温度空间中偏移。为了本发明的目的，我们考虑在溶剂中具有约5重量％的原生HDPE

HB5502F的溶液作为参考溶液并且160℃温度作为参考温度。

本发明的溶剂产生具有约5重量％浓度的HDPE的溶液，该溶液具有低于一定水平的浊点压力。在本发明的一个实施方案中，约5重量％浓度的HDPE溶液的浊点压力在约160℃处低于约1,450psig(100barg)。在本发明的另一个实施方案中，约5重量％浓度的HDPE溶液的浊点压力在约160℃处低于约1,000psig(68.9barg)。

在本发明的一个实施方案中，约5重量％浓度的HDPE溶液的浊点压力在约140℃处为约100psig(6.9barg)。在本发明的另一个实施方案中，约5重量％浓度的HDPE溶液的浊点压力在约160℃处为约383psig(26.4barg)。在本发明的又另一个实施方案中，约5重量％浓度的HDPE溶液的浊点压力在约180℃处为约770psig(53.1barg)。在本发明的甚至又另一个实施方案中，约5重量％浓度的HDPE溶液的浊点压力在约200℃处为约1,200psig(82.7barg)。在本发明的一个实施方案中，约5重量％浓度的HDPE溶液的浊点压力在约220℃处为约1,515psig(104.5barg)。

对于HDPE溶液，浊点压力是在约120℃至约260℃范围内的温度的单调递增函数。如本领域技术人员所熟知的，浊点压力是温度的单调递增函数，如果温度1小于温度2，则浊点压力(在温度1处)小于浊点压力(在温度2处)。

在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)获得所述crHDPE；其中所述crHDPE选自：消费后再循环利用的(PCR)HDPE、工业后再循环利用的(PIR)HDPE以及它们的组合；b)获得溶剂；其中所述溶剂和所述crHDPE在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力处形成单相溶液；其中所述浊点压力：(i)对应于所述crHDPE在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；(ii)是温度的单调递增函数；(iii)低于以下压力水平：在约120℃处约700psig(48.3barg)、在约140℃处约1,150psig(79.3barg)、在约160℃处约1,450psig(100barg)以及在约180℃处约1,800psig(124.1barg)；(iv)包括在低于约120℃和高于约180℃的温度处的平滑外推；并且(v)包括在约120℃和约180℃之间的温度处的平滑插值。

在本发明的另一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)获得所述crHDPE；其中所述crHDPE选自：消费后再循环利用的(PCR)HDPE、工业后再循环利用的(PIR)HDPE以及它们的组合；以及b)获得溶剂；其中所述溶剂和所述crHDPE在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力处形成单相溶液；其中所述浊点压力：(i)对应于所述crHDPE在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；(ii)是温度的单调递增函数；(iii)为在约140℃处约100psig(6.9barg)、在约160℃处约383psig(26.4barg)、在约180℃处约770psig(53.1barg)、在约200℃处约1,200psig(82.7barg)以及在约220℃处约1,515psig(104.5barg)；(iv)包括在低于约140℃和高于约220℃的温度处的平滑外推；并且(v)包括在约140℃和约220℃之间的温度处的平滑插值。

一些溶剂的标准沸点如下：异丁烷：-11.7℃；异丁烯：-6.9℃；1-丁烯：-6.3℃；正丁烷：-1℃；2-丁烯：0.8℃-3.7℃；新戊烷：9.5℃；异戊烷：27.8℃；1-戊烯：30℃；正戊烷：36.1℃；2-戊烯：36.3℃；异己烷：60℃；1-己烯：63.9℃；正己烷：68℃；以及2-己烯：69.1℃。在本发明的一个实施方案中，该溶剂具有高于约40℃的标准沸点。在本发明的另一个实施方案中，该溶剂具有高于约50℃的标准沸点。在本发明的又另一个实施方案中，该溶剂具有高于约60℃的标准沸点。在本发明的甚至又另一个实施方案中，该溶剂具有高于约70℃的标准沸点。在本发明的一个实施方案中，溶剂包括己烷。在本发明的一个实施方案中，溶剂是己烷。

IV.提取步骤

在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括在提取温度和提取压力处，用至少约1重量％的提取质量浓度的溶剂提取所述crHDPE；其中所述提取温度为约120℃至约260℃；其中所述提取压力低于对应于所述提取温度的所述浊点压力；并且其中产生提取的受污染的再生HDPE(ecrHDPE)。

提取步骤在溶剂-HDPE体系的两相状态中进行，即，低于在指定温度处的浊点压力。如上所述，在两相状态中，存在重相(RAF相)和轻相(EXTR相)。

不希望受任何理论束缚，申请人相信，由于在提取步骤中可提取污染物在溶剂和HDPE之间的有利分配系数，可提取污染物从重相中的HDPE迁移到轻相中的溶剂。可提取的污染物是废HDPE污染物的一部分，并且它可以包括添加到HDPE中的残余加工助剂、与HDPE接触的残余产品制剂(诸如，香料和调味剂)、染料、以及在废物收集和随后与其他废料累积期间可能已经有意添加或无意地掺入HDPE中的任何其他可提取材料。

可用于该提取步骤的液-液提取(LLE)设备的非限制性示例是提取塔(例如，静态、搅拌或脉冲)、混合塔-沉降器和离心提取器。可以使用的商业设备的示例是Kühni塔、

塔、

塔、转盘收缩塔、填充塔、筛塔等。

在本发明的一个实施方案中，提取步骤在压力容器中进行，该压力容器可以以允许用溶剂连续提取HDPE的方式构造。在本发明的另一个实施方案中，压力容器可以是连续的液-液提取塔，其中将熔融HDPE泵入提取塔的一端，并将溶剂泵入提取塔的相同(并流提取)或相对(逆流提取)端。

在本发明的一个实施方案中，从该工艺中去除含有提取的污染物的溶剂或轻相。在本发明的另一个实施方案中，将含有提取的污染物的溶剂纯化，回收并再循环利用以用于提取步骤或该工艺中的不同步骤。在本发明的又另一个实施方案中，提取步骤以间歇模式进行，其中将crHDPE作为聚合物相固定在压力容器中，并将溶剂连续泵送通过固定的聚合物相。提取时间或所用溶剂的量将取决于最终更纯的HDPE的期望纯度和起始crHDPE中可提取污染物的量。在本发明的又另一个实施方案中，含有提取的污染物的溶剂与固体介质在如下文纯化部分所述的单独步骤中接触。

在本发明的一个实施方案中，提取质量浓度为至少约1重量％。在本发明的另一个实施方案中，提取质量浓度为至少约2重量％。在本发明的又另一个实施方案中，提取质量浓度为至少约3重量％。在本发明的甚至又另一个实施方案中，提取质量浓度为至少约5重量％。在本发明的一个实施方案中，提取质量浓度为至少约10重量％。为了本发明的目的，提取质量浓度是提取步骤中的两相crHDPE-溶剂体系中(即，重相和轻相两者中)的crHDPE的浓度。

在本发明的一个实施方案中，提取温度为约120℃至约260℃。在本发明的另一个实施方案中，提取温度为约140℃至约240℃。在本发明的又另一个实施方案中，提取温度为约160℃至约220℃。在本发明的甚至又另一个实施方案中，提取温度为约180℃至约200℃。

在本发明的一个实施方案中，提取温度为约180℃。在本发明的另一个实施方案中，提取温度为约200℃。在本发明的又另一个实施方案中，提取温度为约210℃。在本发明的甚至又另一个实施方案中，提取温度为约220℃。在本发明的一个实施方案中，提取温度为约230℃。在本发明的另一个实施方案中，提取温度为约240℃。

在本发明的一个实施方案中，提取压力为约300psig(20.7barg)至约2,000psig(137.9barg)。在本发明的另一个实施方案中，提取压力为约500psig(34.5barg)至约1,750psig(120.7barg)。在本发明的又另一个实施方案中，提取压力为约750psig(51.7barg)至约1,500psig(103.4barg)。在本发明的甚至又另一个实施方案中，提取压力为约1,000psig(68.9barg)至约1,200psig(82.7barg)。

在本发明的一个实施方案中，提取压力为约600psig(41.4barg)。在本发明的另一个实施方案中，提取压力为约750psig(51.7barg)。在本发明的又另一个实施方案中，提取压力为约1,000psig(68.9barg)。在本发明的甚至又另一个实施方案中，提取压力为约1,250psig(86.2barg)。在本发明的一个实施方案中，提取压力为约1,500psig(103.4barg)。在本发明的另一个实施方案中，提取压力为约1,750psig(120.7barg)。在本发明的又另一个实施方案中，提取压力为约1,900psig(131barg)。

在本发明的一个实施方案中，溶剂为己烷，提取温度为约230℃，并且提取压力为约600psig(41.4barg)。在本发明的另一个实施方案中，溶剂为己烷，提取温度为约220℃，并且提取压力为约500psig(34.5barg)。在本发明的又另一个实施方案中，溶剂为己烷，提取温度为约210℃，并且提取压力为约400psig(27.6barg)。在本发明的甚至又另一个实施方案中，溶剂为己烷，提取温度为约200℃，并且提取压力为约300psig(20.7barg)。

在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)获得所述crHDPE；其中所述crHDPE选自：PCR HDPE、PIR HDPE以及它们的组合；以及b)在约230℃的提取温度和约600psig(41.4barg)的提取压力处，以约3.5重量％的提取质量浓度用己烷提取所述crHDPE以产生提取的受污染的再生HDPE(ecrHDPE)。

V.溶解步骤

在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)获得所述crHDPE；其中所述crHDPE选自：消费后再循环利用的(PCR)HDPE、工业后再循环利用的(PIR)HDPE以及它们的组合；b)获得溶剂；其中所述溶剂和所述crHDPE在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力处形成单相溶液；其中所述浊点压力：(i)对应于所述crHDPE在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；(ii)是温度的单调递增函数；(iii)低于以下压力水平：在约120℃处约700psig(48.3barg)、在约140℃处约1,150psig(79.3barg)、在约160℃处约1,450psig(100barg)以及在约180℃处约1,800psig(124.1barg)；(iv)包括在低于约120℃和高于约180℃的温度处的平滑外推；并且(v)包括在约120℃和约180℃之间的温度处的平滑插值；c)在提取温度和提取压力处，在至少约1重量％的提取质量浓度处用所述溶剂提取所述crHDPE；其中所述提取温度为约120℃至约260℃；其中所述提取压力低于对应于所述提取温度的所述浊点压力；并且其中产生提取的受污染的再生HDPE(ecrHDPE)；以及d)在溶解温度处并且在溶解压力处，以至少约1重量％的溶解质量浓度将ecrHDPE溶解在所述溶剂中；其中所述溶解温度为约120℃至约260℃；其中所述溶解压力高于对应于所述溶解温度的所述浊点压力；并且其中产生包含溶解的HDPE和悬浮的颗粒污染物的第一悬浮液。

在本发明的另一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)获得所述crHDPE；其中所述crHDPE选自：消费后再循环利用的(PCR)HDPE、工业后再循环利用的(PIR)HDPE以及它们的组合；b)在约230℃的提取温度和约600psig(41.4barg)的提取压力处，以约3.5重量％的提取质量浓度用己烷提取所述crHDPE以产生提取的受污染的再生HDPE(ecrHDPE)；以及c)在约210℃的溶解温度和约1,900psig(131barg)的溶解压力处，以约3.5重量％的溶解质量浓度将ecrPE溶解在己烷中，以产生包含溶解的HDPE和悬浮的颗粒污染物的第一悬浮液。

在溶解步骤中，通过改变压力和/或温度使得溶解压力高于对应于溶解温度的浊点压力，使ecrHDPE进入HDPE-溶剂体系的单相状态。在溶解温度和压力处进行混合有助于溶解，这可以在典型设备如混合塔和容器、静态系统等中实现。此外，可以以使得能够溶解HDPE而不溶解其他聚合物或聚合物混合物的方式控制溶解温度和压力。这种可控的溶解能够使HDPE与聚合物混合物分离。一旦HDPE在该溶解步骤中溶解到溶剂中，作为crHDPE的一部分的颗粒污染物(例如颜料、填料、污垢等)将从HDPE中释放并悬浮，从而形成第一悬浮液。

在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)在提取温度和提取压力处在溶剂中提取crHDPE以产生提取的crHDPE(ecrHDPE)；以及b)在溶解温度和溶解压力处将ecrHDPE溶解在所述溶剂中。在本发明的另一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)在提取温度和提取压力处在己烷中提取crHDPE以产生提取的crHDPE(ecrHDPE)；以及b)在溶解温度和溶解压力处将ecrHDPE溶解在己烷中。在本发明的又另一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)在约120℃至约260℃的提取温度以及低于对应于所述提取温度的浊点压力的提取压力处，在己烷中提取crHDPE以产生提取的crPE(ecrPE)；以及b)在约120℃至约260℃的溶解温度以及高于对应于该溶解温度的浊点压力的溶解压力处将ecrPE溶解在正戊烷中。在本发明的甚至又另一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)在约140℃至约240℃的提取温度以及低于对应于所述提取温度的浊点压力的提取压力处，在己烷中提取crHDPE以产生提取的crHDPE(ecrHDPE)；以及b)在约140℃至约240℃的溶解温度以及高于对应于所述溶解温度的浊点压力的溶解压力处将ecrPE溶解在正戊烷中。

在本发明的一个实施方案中，溶解温度为约120℃至约260℃。在本发明的另一个实施方案中，溶解温度为约140℃至约240℃。在本发明的又另一个实施方案中，溶解温度为约160℃至约220℃。在本发明的甚至又另一个实施方案中，溶解温度为约180℃至约200℃。

在本发明的一个实施方案中，溶解温度为约180℃。在本发明的另一个实施方案中，溶解温度为约200℃。在本发明的又另一个实施方案中，溶解温度为约210℃。在本发明的甚至又另一个实施方案中，溶解温度为约220℃。在本发明的一个实施方案中，溶解温度为约230℃。在本发明的另一个实施方案中，溶解温度为约240℃。

在本发明的一个实施方案中，溶解压力为约300psig(20.7barg)至约2,000psig(137.9barg)。在本发明的另一个实施方案中，溶解压力为约500psig(34.5barg)至约1,750psig(120.7barg)。在本发明的又另一个实施方案中，溶解压力为约750psig(51.7barg)至约1,500psig(103.4barg)。在本发明的甚至又另一个实施方案中，溶解压力为约1,000psig(68.9barg)至约1,200psig(82.7barg)。

在本发明的一个实施方案中，溶解压力为约600psig(41.4barg)。在本发明的另一个实施方案中，溶解压力为约750psig(51.7barg)。在本发明的又另一个实施方案中，溶解压力为约1,000psig(68.9barg)。在本发明的甚至又另一个实施方案中，溶解压力为约1,250psig(86.2barg)。在本发明的一个实施方案中，溶解压力为约1500psig(103.4barg)。在本发明的另一个实施方案中，溶解压力为约1,750psig(120.7barg)。在本发明的又另一个实施方案中，溶解压力为约1,900psig(131barg)。

在本发明的一个实施方案中，溶解质量浓度为至少约1重量％。在本发明的另一个实施方案中，溶解质量浓度为至少约2重量％。在本发明的又另一个实施方案中，溶解质量浓度为至少约3重量％。在本发明的甚至又另一个实施方案中，溶解质量浓度为至少约5重量％。在本发明的一个实施方案中，溶解质量浓度为至少约10重量％。

在本发明的一个实施方案中，溶解溶剂与提取溶剂相同。在本发明的另一个实施方案中，溶解溶剂不同于提取溶剂。

在实现溶解并形成第一悬浮液之后，通过经受在力的方向上均匀移动它们的力来使悬浮的污染物沉降(在沉降操作中)。通常，所施加的沉降力是重力，但也可以是离心力、向心力或其他力。所施加的力的量和沉降操作的持续时间(沉降时间)将取决于若干参数，包括但不限于污染物颗粒的粒度、污染物颗粒的密度、溶液的密度和溶液的粘度。确定溶液粘度的一些关键参数是溶剂的化学组成、溶解在溶剂中的HDPE的分子量和浓度以及溶液的温度和压力。在沉降操作结束时，产生沉降的颗粒污染物层和第二悬浮液。第二悬浮液包括未沉降在沉降层中的悬浮的剩余颗粒污染物。通常，较大的污染物颗粒沉降，而较小的污染物颗粒悬浮在第二悬浮液中。通常，沉降操作的温度、压力和浓度条件与溶解步骤的那些相同。还可以将有助于沉降操作的加工助剂如絮凝助剂添加到第一悬浮液中或受污染的再生HDPE中或在该方法中的任何点添加。

在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括在沉降温度和沉降压力处使所述第一悬浮液沉降；该沉降温度为约120℃至约260℃；该沉降压力高于对应于该沉降温度的浊点压力；并且产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二悬浮液。在本发明的另一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括在沉降温度和沉降压力处使所述第一悬浮液沉降；所述沉降温度为约140℃至约240℃；该沉降压力高于对应于该沉降温度的浊点压力；并且产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二悬浮液。在本发明的又另一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括在沉降温度和沉降压力处使所述第一悬浮液沉降；所述沉降温度为约160℃至约220℃；该沉降压力高于对应于该沉降温度的浊点压力；并且产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二悬浮液。在本发明的甚至又另一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括在沉降温度和沉降压力处使所述第一悬浮液沉降；所述沉降温度为约180℃至约200℃；该沉降压力高于对应于该沉降温度的浊点压力；并且产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二悬浮液。

在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括在约210℃和约1,900psig(131barg)处使所述第一悬浮液沉降以产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二悬浮液。在本发明的另一个实施方案中，溶剂为己烷，提取温度为约230℃并且提取压力为约600psig(41.4barg)，溶解温度为约210℃并且溶解压力为约1,900psig(131barg)，并且沉降温度为约210℃并且沉降压力为约1,900psig(131barg)。

该第二悬浮液的纯化通过使该第二悬浮液与固体介质接触来进行。为了本发明的目的，固体介质是从第二悬浮液中去除至少一些污染物(颗粒或非颗粒)的任何固体材料。虽然不希望受任何理论的束缚，但是申请人认为，固体介质通过多种机制除去污染物。可能的机制的非限制性示例包括吸附、吸收、尺寸排斥、离子排斥、离子交换和对本领域普通技术人员熟知的其他机制。此外，crHDPE中通常见到的颜料和其他污染物可以是极性化合物，并且可优先地与固体介质相互作用，该固体介质也可以是至少微极性的。当使用非极性溶剂如烷烃作为溶剂时，极性-极性相互作用是特别有利的。

在本发明的一个实施方案中，固体介质选自由以下组成的组：无机材料、碳基材料以及它们的混合物。无机材料的非限制性示例是二氧化硅(silica/silicon oxide)、氧化铝(alumina/aluminum oxide)、活性氧化铝(activated alumina/activated aluminumoxide)、氧化铁、硅酸铝、硅酸镁、无定形火山玻璃、再生玻璃、硅胶、硅藻土、砂、石英、珍珠岩、漂白土、膨润土以及它们的混合物。在本发明的另一个实施方案中，无机材料选自由以下组成的组：二氧化硅、氧化铝、氧化铁、硅酸铝、无定形火山玻璃以及它们的混合物。在本发明的又另一个实施方案中，无机材料包括硅藻土。在本发明的又另一个实施方案中，无机材料包括活性氧化铝。在本发明的一个实施方案中，无机材料包括再生玻璃。

碳基材料的非限制性示例是无烟煤、炭黑、焦炭、活性炭、纤维素以及它们的混合物。在本发明的一个实施方案中，碳基材料选自由以下组成的组：无烟煤、炭黑、焦炭、活性炭、纤维素以及它们的混合物。在本发明的另一个实施方案中，碳基材料包括活性炭。

在本发明的一个实施方案中，固体介质与第二悬浮液在混合容器中接触持续特定的时间量，同时混合容器的内容物。在本发明的另一个实施方案中，经由固-液分离步骤从混合容器中去除固体介质。固-液分离步骤的非限制性示例包括过滤、滗析、离心和沉降。

在本发明的一个实施方案中，第二悬浮液通过固体介质的固定床。在本发明的另一个实施方案中，将固体介质放置在轴流式过滤器中。在本发明的又另一个实施方案中，将固体介质放置在径流式过滤器中。径向流动过滤器的非限制性示例是烛式过滤器。在本发明的又另一个实施方案中，将固体介质放置在烛式过滤器中。

在本发明的一个实施方案中，固体介质的固定床的高度或长度大于5cm。在本发明的另一个实施方案中，固体介质的固定床的高度或长度大于10cm。在本发明的又另一个实施方案中，固体介质的固定床的高度或长度大于20cm。在本发明的甚至又另一个实施方案中，根据需要替换固体介质以保持所需的HDPE纯度。在一个实施方案中，固体介质在纯化步骤中重新生成并重新使用。在另一个实施方案中，固体介质在反吹步骤期间通过使固体介质流化而重新生成。

在本发明的一个实施方案中，纯化包括使第二悬浮液与固体介质在烛式过滤器中接触，随后在轴流式过滤器中接触，并且烛式过滤器的固体介质包括硅藻土并且轴流式过滤器的固体介质包括活性氧化铝。

在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)获得所述crHDPE；其中所述crHDPE选自：消费后再循环利用的(PCR)HDPE、工业后再循环利用的(PIR)HDPE以及它们的组合；b)获得溶剂；其中所述溶剂和所述crHDPE在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力处形成单相溶液；其中所述浊点压力：(i)对应于所述crHDPE在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；(ii)是温度的单调递增函数；(iii)为在约140℃处约100psig(6.4barg)、在约160℃处约383psig(26.4barg)、在约180℃处约770psig(53.1barg)、在约200℃处约1,200psig(82.7barg)以及在约220℃处约1,515psig(104.5barg)；(iv)包括在低于约140℃和高于约220℃的温度处的平滑外推；并且(v)包括在约140℃和约220℃之间的温度处的平滑插值；c)在提取温度和提取压力处，在至少约1重量％的提取质量浓度处用所述溶剂提取所述crHDPE；其中所述提取温度为约120℃至约260℃；其中所述提取压力低于对应于所述提取温度的所述浊点压力；并且其中产生提取的受污染的再生HDPE(ecrHDPE)；d)在溶解温度处并且在溶解压力处，以至少约1重量％的溶解质量浓度将ecrHDPE溶解在所述溶剂中；其中所述溶解温度为约120℃至约260℃；其中所述溶解压力高于对应于所述溶解温度的所述浊点压力；并且其中产生包含溶解的HDPE和悬浮的颗粒污染物的第一悬浮液；e)在沉降温度和沉降压力处沉降该第一悬浮液；其中所述沉降温度为约120℃至约260℃；其中所述沉降压力高于对应于所述沉降温度的所述浊点压力；并且其中产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二悬浮液；以及f)在纯化温度和纯化压力处通过使该第二悬浮液与固体介质接触来纯化该第二悬浮液；其中所述纯化温度为约120℃至约260℃；其中所述纯化压力高于对应于所述纯化温度的所述浊点压力；并且其中产生包含更纯的HDPE的第三悬浮液。

在本发明的另一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)获得所述crHDPE；其中所述crHDPE选自：消费后再循环利用的(PCR)HDPE、工业后再循环利用的(PIR)HDPE以及它们的组合；b)在约230℃的提取温度和约600psig(41.4barg)的提取压力处，以约3.5重量％的提取质量浓度用己烷提取所述crHDPE以产生提取的受污染的再生HDPE(ecrHDPE)；c)在约210℃的溶解温度和约1,900psig(131barg)的溶解压力处，以约3.5重量％的质量浓度将ecrHDPE溶解在己烷中，以产生包含溶解的HDPE和悬浮的颗粒污染物的第一悬浮液；e)在约210℃和约1,900psig(131barg)处沉降该第一悬浮液以产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二悬浮液；以及f)通过在约210℃和约1,900psig(131barg)处使该第二悬浮液与固体介质接触来纯化该第二悬浮液，以产生包含更纯HDPE的第三悬浮液；其中该纯化包括使该第二悬浮液与该固体介质在烛式过滤器中接触，随后在轴流式过滤器中接触；并且其中所述烛式过滤器的所述固体介质包括硅藻土，并且所述轴流式过滤器的所述固体介质包括活性氧化铝。

在本发明的又另一个实施方案中，溶剂为己烷；提取温度为约230℃并且提取压力为约600psig(41.4barg)；溶解温度为约210℃并且溶解压力为约1,900psig(131barg)；沉降温度为约210℃并且沉降压力为约1,900psig(131barg)；并且纯化温度为约210℃并且纯化压力为约1,900psig(131barg)。

通常，纯化步骤中的溶剂类型和HDPE质量浓度以及纯化温度和纯化压力与溶解步骤中的那些和/或提取步骤中的那些相同。

在本发明的一个实施方案中，纯化质量浓度为至少约1重量％。在本发明的另一个实施方案中，纯化质量浓度为至少约2重量％。在本发明的又另一个实施方案中，纯化质量浓度为至少约3重量％。在本发明的甚至又另一个实施方案中，纯化质量浓度为至少约5重量％。在本发明的一个实施方案中，纯化质量浓度为至少约10重量％。

在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括从第三悬浮液中分离更纯的HDPE。在本发明的另一个实施方案中，从第三悬浮液中分离更纯的HDPE是在分离温度和分离压力处进行的；并且其中HDPE从溶液中沉淀并且不再溶解在溶剂中。在本发明的又另一个实施方案中，通过在固定的分离温度处降低分离压力来实现更纯的HDPE与溶剂的分离。在本发明的又另一个实施方案中，通过在固定的分离压力处降低分离温度来实现更纯的HDPE与溶剂的分离。在本发明的一个实施方案中，通过在固定的分离压力处提高分离温度来实现更纯的HDPE与溶剂的分离。在另一个实施方案中，通过降低分离温度和分离压力来实现更纯的HDPE与溶剂的分离。

可以通过控制分离温度和分离压力来将溶剂从液相部分或完全转化成气相。在本发明的一个实施方案中，通过在分离步骤期间控制溶剂的分离温度和分离压力，实现更纯的HDPE与溶剂的分离而不将溶剂完全转化成100％蒸气。

可以通过液-液或液-固分离的任何方法实现更纯的HDPE与溶剂的分离。液-液或液-固分离的非限制性示例包括过滤、滗析、离心和沉降。

VI更纯的HDPE

在本发明的一个实施方案中，可以来源于PCR HDPE的更纯的HDPE基本上不含污染物，不含颜料，不含气味，均匀，并且性质与天然HDPE(nHDPE)类似。在本发明的另一个实施方案中，溶剂的物理性质可以实现用于从更纯的HDPE中分离溶剂的更节能的方法。

在本发明的一个实施方案中，更纯的HDPE具有类天然光学性质(nlHDPE)。在本发明的另一个实施方案中，更纯的HDPE具有类天然光学性质(nlHDPE)；并且nlHDPE具有大于约75的L*、大于约-6的a*、小于约11的b*和小于约80％的Y。

在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)获得所述crHDPE；其中所述crHDPE选自：消费后再循环利用的(PCR)HDPE、工业后再循环利用的(PIR)HDPE以及它们的组合；b)获得溶剂；其中所述溶剂和所述crHDPE在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力处形成单相溶液；其中所述浊点压力：(i)对应于所述crHDPE在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；(ii)是温度的单调递增函数；(iii)低于以下压力水平：在约120℃处约700psig(48.3barg)、在约140℃处约1,150psig(79.3barg)、在约160℃处约1,450psig(100barg)以及在约180℃处约1,800psig(124.1barg)；(iv)包括在低于约120℃和高于约180℃的温度处的平滑外推；并且(v)包括在约120℃和约180℃之间的温度处的平滑插值；c)在提取温度和提取压力处，在至少约1重量％的提取质量浓度处用所述溶剂提取所述crHDPE；其中所述提取温度为约120℃至约260℃；其中所述提取压力低于对应于所述提取温度的所述浊点压力；并且其中产生提取的受污染的再生HDPE(ecrHDPE)；d)在溶解温度处并且在溶解压力处，以至少约1重量％的溶解质量浓度将ecrHDPE溶解在所述溶剂中；其中所述溶解温度为约120℃至约260℃；其中所述溶解压力高于对应于所述溶解温度的所述浊点压力；并且其中产生包含溶解的HDPE和悬浮的颗粒污染物的第一悬浮液；e)在沉降温度和沉降压力处沉降该第一悬浮液；其中所述沉降温度为约120℃至约260℃；其中所述沉降压力高于对应于所述沉降温度的所述浊点压力；并且其中产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二悬浮液；f)在纯化温度和纯化压力处通过使该第二悬浮液与固体介质接触来纯化该第二悬浮液；其中所述纯化温度为约120℃至约260℃；其中所述纯化压力高于对应于所述纯化温度的所述浊点压力；并且其中产生包含更纯的HDPE的第三悬浮液；以及g)从该第三悬浮液中分离该更纯的HDPE；并且其中所述更纯的HDPE为所述nlHDPE。

在本发明的另一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括：a)获得所述crHDPE；其中所述crHDPE选自：消费后再循环利用的(PCR)HDPE、工业后再循环利用的(PIR)HDPE以及它们的组合；b)在约230℃的提取温度和约600psig(41.4barg)的提取压力处，以约3.5重量％的提取质量浓度用己烷提取所述crHDPE以产生提取的受污染的再生HDPE(ecrHDPE)；c)在约210℃的溶解温度和约1,900psig(131barg)的溶解压力处，以约3.5重量％的质量浓度将ecrHDPE溶解在己烷中，以产生包含溶解的HDPE和悬浮的颗粒污染物的第一悬浮液；d)在约210℃和约1,900psig(131barg)处沉降该第一悬浮液以产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二悬浮液；e)通过在约210℃和约1,900psig(131barg)处使该第二悬浮液与固体介质接触来纯化该第二悬浮液，以产生包含更纯HDPE的第三悬浮液；其中该纯化包括使该第二悬浮液与该固体介质在烛式过滤器中接触，随后在轴流式过滤器中接触；并且其中该烛式过滤器的该固体介质包括硅藻土，并且该轴流式过滤器的该固体介质包括活性氧化铝；以及f)从该第三悬浮液中分离该更纯的HDPE；其中所述更纯的HDPE为所述nlHDPE；并且其中所述nlHDPE具有大于约75的L*、大于约-6的a*、小于约11的b*和小于约80％的Y。

在本发明的又另一个实施方案中，溶剂为己烷；提取温度为约230℃并且提取压力为约600psig(41.4barg)；溶解温度为约210℃并且溶解压力为约1,900psig(131barg)；沉降温度为约210℃并且沉降压力为约1,900psig(131barg)；纯化温度为约210℃并且纯化压力为约1,900psig(131barg)；并且nlHDPE具有大于约75的L*、大于约-6的a*、小于约11的b*和小于约80％的Y。

在本发明的一个实施方案中，用于纯化crHDPE以产生nlHDPE的方法包括使所述crHDPE脱墨。脱墨方法的非限制性示例描述于美国专利9,616,595中，其公开了使用具有高pH和选择性清洁剂如十二烷基硫酸盐以及高湍流的水性清洁流体的油墨去除步骤。

VII实施例

实施例1

(在Phasex Corporation,125Flagship Drive,North Andover,MA)使用图2和图3中所示的实验装置和以下程序处理消费后再循环利用的HDPE“混色”薄片(也称为HDPEJazz Flake或HDPE JF；用于生产TPS-8000产品；TABB Packaging Solutions,LLC；Canton,MI)的样品。将75g HDPE JF装入配备有顶置式机械搅拌器的7.695L(工作体积)高压釜(型号4552M；Parr Instrument Company；Moline,IL)。用3次重复的抽真空和N₂吹扫循环去除高压釜顶部空间的空气。然后向高压釜中填充3,472g己烷(目录号：35900ACS；>98.5％己烷异构体和甲基环戊烷；Pharmco by Greenfield Global,Inc.；Brookfield,CT)并且将高压釜的内容物在约230℃的内部温度和约600psig(41.4barg)的压力(即萃取条件)下平衡。在那些提取条件下，高压釜中的材料处于两相状态，即，具有己烷和少量溶解的低分子量HDPEJF的一个相(轻相或提取相)和具有大量溶解在己烷中的HDPE JF的另一个相(重相或提余液相)。然后使用图2的实验配置和以下程序将高压釜材料提取5次：将高压釜材料以约680rpm搅拌约10min，然后使其沉降约10min，并且最后将一个容器体积的己烷通过高压釜经由膨胀阀冲洗进入提取物收集烧瓶中。将上述提取程序再重复四次。从所有5次提取循环中收集的材料标记为“PE-27级分1”。然后在约210℃和约1900psig(131barg)的溶解条件处将剩余的高压釜材料溶解在己烷中，由此产生单相体系。使用图3的实验配置和以下程序纯化并收集溶解的材料：将高压釜材料以约680rpm搅拌约60min，然后使其沉降约60min，然后通过打开高压釜阀并使其通过烛式过滤器、活性氧化铝柱、膨胀阀将高压釜材料从高压釜中取出，并收集到产物收集烧瓶中。烛式过滤器(

Filter High pressureTSD，过滤器体积约1L；Dr Mueller AG,Maennedorf,Switzerland)具有涂覆有约18g硅藻土(

FW-40；EP Minerals,LLC；Reno,NV)的不锈钢套/软管(约5.5英寸(14cm)长)。活性氧化铝柱具有约0.68英寸(1.73cm)ID和约30英寸(76.2cm)长，并向其中装入约120g球形活性氧化铝颗粒1/16英寸(1.59mm)，7×14目(1.41mm–2.83mm；目录号：87014；SorbentTechnologies,Inc.；Norcross,GA)。从“PE-27级分2”开始依次标记产物级分。收集各级分直至”。收集各级分直至注意到/计算出低溶解度。在收集所有的样品之后，使高压釜平衡至大气压和室温。高压釜中的所有残留物质随后作为残留样品收集。

将PE-27级分2、PE-27级分3和PE-27级分4压塑成1-mm厚和30×30mm窗口(遵循ASTM D4703-16“Standard Practice for Compression Molding ThermoplasticMaterials into Test Specimens,Plaques,or Sheets”的原理)。用于压塑模制的温度为约160℃，压力为约1.8公吨，并且特氟隆片材被用作剥离衬垫。然后使用LabScan XE(Hunter Associates Laboratory,Inc.；Reston,VA)和D65/10条件，即D65光源和10度观察者角度来测量这些窗口的光学性质(遵循ASTM E308“Standard Practice for Computingthe Colors of Objects by Using the CIE System”的原理)。结果为：L*＝77.4±1.4；a*＝-5.3±1.5；b*＝10.7±2.2；并且Y(不透明度)＝78.2％±14.1％。

为了比较，典型的吹塑原生HDPE(

HB5502F；Formosa PlasticsCorp.；Livingston,NJ)具有以下光学值：L*＝85.9±0.1；a*＝-1.3±0.0；b*＝-0.3±0.0；并且Y(不透明度)＝41.3％±0.6％。此外，典型的膜级原生低密度PE(LDPE)(Dow^TM640i；DowChemical Company,Midland,MI)具有以下光学值：L*＝83.7±0.2；a*＝-0.5±0.0；b*＝1.3±0.1；并且Y(不透明度)＝17.8％±1.5％。最后，典型的膜级原生线性低密度PE(LLDPE)(Dowlex^TM2045G；Dow Chemical Company；Midland,MI)具有以下光学值：L*＝82.6±1.2；a*＝-1.0±0.1；b*＝2.1±0.2；并且Y(不透明度)＝15.4％±1.9％。原生HDPE树脂相对于LDPE和LLDPE树脂的相对低的b*值归因于用于HDPE的特定添加剂。

为了比较，以粒料形式进料到实施例1中的HDPE JF具有以下光学性质：L*＝64.6±3.6；a*＝16±13；b*＝16.8±6.4；并且Y(不透明度)＝100％。天然再循环利用的HDPE材料(KWR101-150；KW Plastics,Inc.；Troy,AL)具有以下光学性质：L*＝77.2±0.7；a*＝-0.8±0.3；b*＝5.7±0.2；并且Y(不透明度)＝57.2％±1.6％。

实施例1、原生HDPE、HDPE JF和天然再循环利用的HDPE的结果总结于下表1中。

表1

给出以上描述仅用于理解清楚，并且不应从中理解为不必要的限制，因为本发明范围内的修改对本领域普通技术人员而言是显而易见的。

本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个此类量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

除非明确排除或换句话讲有所限制，否则将本文引用的每篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或申请，全文均以引用方式并入本文。对任何文献的引用不是对其作为与本发明的任何所公开或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其自身或与任何一个或多个参考文献的组合提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文献中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。

虽然已举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出各种其他变化和修改。因此，本文旨在于所附权利要求书中涵盖属于本发明范围内的所有此类变化和修改。

Claims (11)

1.用于纯化受污染的再生高密度聚乙烯(crHDPE)以产生具有类天然光学性质的再循环利用的HDPE(nlHDPE)的方法，所述方法包括：

a.获得所述crHDPE；其中所述crHDPE选自：消费后再循环利用的(PCR)HDPE、工业后再循环利用的(PIR)HDPE以及它们的组合；

b.获得溶剂；其中所述溶剂和所述crHDPE在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力处形成单相溶液；其中所述浊点压力：

i.对应于所述crHDPE在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；

ii.是温度的单调递增函数；

iii.低于以下压力水平：在约120℃处约700psig(48.3barg)、在约140℃处约1,150psig(79.3barg)、在约160℃处约1,450psig(100barg)以及在约180℃处约1,800psig(124.1barg)；

iv.包括在低于约120℃和高于约180℃的温度处的平滑外推；并且

v.包括在约120℃和约180℃之间的温度处的平滑插值；

c.在提取温度和提取压力处，在至少约1重量％的提取质量浓度处用所述溶剂提取所述crHDPE；其中所述提取温度为约120℃至约260℃；其中所述提取压力低于对应于所述提取温度的所述浊点压力；并且其中产生提取的受污染的再生HDPE(ecrHDPE)；

d.在溶解温度处并且在溶解压力处，以至少约1重量％的溶解质量浓度将所述ecrHDPE溶解在所述溶剂中；其中所述溶解温度为约120℃至约260℃；其中所述溶解压力高于对应于所述溶解温度的所述浊点压力；并且其中产生包含溶解的HDPE和悬浮的颗粒污染物的第一悬浮液；

e.在沉降温度和沉降压力处使所述第一悬浮液沉降；其中所述沉降温度为约120℃至约260℃；其中所述沉降压力高于对应于所述沉降温度的所述浊点压力；并且其中产生包含溶解的HDPE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二悬浮液；

f.在纯化温度和纯化压力处通过使所述第二悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二悬浮液；其中所述纯化温度为约120℃至约260℃；其中所述纯化压力高于对应于所述纯化温度的所述浊点压力；并且其中产生包含更纯的HDPE的第三悬浮液；以及

g.从所述第三悬浮液中分离所述更纯的HDPE；并且其中所述更纯的HDPE为所述nlHDPE。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述浊点压力为在约140℃处约100psig(6.9barg)、在约160℃处约383psig(26.4barg)、在约180℃处约770psig(53.1barg)、在约200℃处约1,200psig(82.7barg)以及在约220℃处约1,515psig(104.5barg)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述溶剂为己烷。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述提取质量浓度大于约2重量％，优选地其中所述提取质量浓度大于约3重量％，更优选地其中所述提取质量浓度大于约5重量％。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述固体介质选自由以下组成的组：无机材料、碳基材料以及它们的混合物。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述无机材料选自：二氧化硅、氧化铝、氧化铁、硅酸铝、无定形火山玻璃以及它们的混合物。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述无机材料包括活性氧化铝。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述碳基材料选自：无烟煤、炭黑、焦炭、活性炭、纤维素以及它们的混合物。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述固体介质放置在轴流式过滤器或烛式过滤器中的至少一者中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述纯化包括使所述第二悬浮液与所述固体介质在烛式过滤器中接触，随后在轴流式过滤器中接触；并且其中所述烛式过滤器的所述固体介质包括硅藻土，并且所述轴流式过滤器的所述固体介质包括活性氧化铝。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述溶剂为己烷；其中

所述提取温度为约230℃并且所述提取压力为约600psig(41.4barg)；

其中所述溶解温度为约210℃并且所述溶解压力为约1,900psig(131barg)；其中所述沉降温度为约210℃并且所述沉降压力为约1,900psig(131barg)；其中所述纯化温度为约210℃并且所述纯化压力为约1,900psig(131barg)；并且其中所述nlHDPE具有大于约75的L*、大于约-6的a*、小于约11的b*和小于约80％的Y。

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