DD207628A3

DD207628A3 - Verfahren zur rueckgewinnung von reinen polystyrol-, polyolefin- und polyvinylchloridartigen polymeren

Info

Publication number: DD207628A3
Application number: DD82240015A
Authority: DD
Inventors: Hans Ch Schreiber
Original assignee: Hans Ch Schreiber
Priority date: 1982-05-20
Filing date: 1982-05-20
Publication date: 1984-03-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rueckgewinnung von reinen polystyrol-, polyolefin- und polyvinylchloridartigen Polymeren aus heterogen zusammengesetzten, polymerhaltigen Abfallmischungen, die ausser diesen Polymeren weitere Bestandteile enthalten, durch Anwendung eines kombinierten Loese- und Faellprozesses.Ziel der Erfindung ist es, auf einfache Art und Weise die Rueckgewinnung der vorgenannten Polymeren zu ermoeglichen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Abfallmischung mit Dichlormethan unter Bedingungen behandelt wird, durch die ein stufenweises Aufloesen der drei Polymerarten erfolgt. Aus den einzelnen Polymerloesungen werden die polystyrol-, polyolefin, und polyvinylchloridartigen Polymeren mittels Temperatursteuerung und unter Zugabe von Cyclohexan selektiert und in hoher Reinheit zurueckgewonnen.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Rückgewinnung von reinen polystyrol-, polyole- ^) fin- und polyvinylchloridartigen Polymeren

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von reinen polystyrol-, polyolefin- und polyvinylchloridartigen Polymeren aus heterogen zusammengesetzten, polymerhaltigen Abfallmischungen, die außer diesen Polymeren weitere Bestandteile enthalten, durch Anwendung eines kombinierten Löse- und Fällprozesses.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

J Es ist bereits aus der DE-OS 2 639 864 ein Verfahren zur Behandlung einer Mischung aus Hochpolyraerabfallen bekannt. Dabei wird zunächst die Mischung mit o-Xylol, p-Xylol oder m-Xylol, oder einer Kombination derselben bei einer Temperatur zwischen 5° und 50⁰C in Berührung gebracht, um die polystyrolischen Hochpolymeren zu lösen und zu fraktionieren, und danach bei einer Temperatur zwischen 9o° und 150°C behandelt, um die polyolefinischen Hochpolymeren zu lösen und zu fraktionieren. Schließlich werden die Polyvinylchloride gelöst und fraktioniert, indem der Rest unter Verwendung mindestens eines Lösungsmittels aus der Gruppe Tetrahydrofuran, Cyclohexanon, Dioxan und Methylethylketon bei einer Temperatur' zwischen 5° und 6O⁰C erwärmt wird. CJedes dieser verwendeten organischen Lösungsmittel

enthalt Wasser, einen Alkohol, anorganische Säure, organische Säure, anorganische Alkaliverbindung oder organische basische Verbindung, jeweils allein oder in Kombination von zwei oder mehreren dieser Verbindungen,

Die Anwendung dieser Verfahrensweise auf gemischte Hochpolymerabfälle ist technisch problematisch und ökonomisch nicht vertretbar. Die Durchführung der Fraktionierung erfolgt in jedem Fall unter Anwendung von zwei Lösemitteln, um dem unterschiedlichen Löseverhalten der Polymerfraktionen, das maßgeblich von der verschiedenartigen chemischen Struktur der Polymeren abhängt, zu begegnen. Das führt zwangsläufig zu mindestens zwei Lösemittel/Fällmittel-Systeraen, d. h. im Extremfall werden vier Lösungsmittel eingesetzt. Diese Systeme sind nur durch intensivste Zwischentrocknung der PoIymerfarktionen getrennt zu halten und aufbereitbar, wobei ein technisch unvertretbarer Aufwand erforderlich ist. Weiterhin sind durch die zur Anwendung kommenden Lösemittel hohe energetische Aufwendungen bei ihrer Entfernung aus den Sxtraktionsrückständen, den Lösemittel/Fällmittel-Systemen sowie den rückgewonnenen Polymerprodukten erforderlich.

Die Kompliziertheit der Verfahrensweise beim Einsatz mehrerer Lösungsmittel/Fällmittel-Systeme sowie ihre technischen Nachteile verhindern bzw, erschweren ihre Anwendung auf gemischte Hochpolymerabfälle. Aus diesen Gründen beschränkt sich die Mehrzahl der bekannten Verfahren auf die Selektierung von zwei Polymerkoraponenten aus der Abfallmischung unter Verwendung eines Lösemittels.

So wird in der US-PS 4 164 484 ein Verfahren zur Rückgewinnung von polyolefin- und polystyrolartigen Polymeren beschrieben. Dabei kommt eine Extraktion der polyolefin- und polystyrolartigen Komponente mit einer Kohlenwasserstoff/Wasser-Mischung zur Anwendung. Die Trennung erfolgt durch eine Entspannungsabkühlung der Lösung, wobei die polyolefinartigen Komponente ausgefällt und von der Restlösung abgetrennt wird.

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Dementsprechend beschränkt sich auch die OD-PS 121 328 auf die Abtrennung von polyolefin- und polyvinylchloridartigen Polymeren aus Abfällen. Die Abfälle werden zunächst mit einem Lösungsmittel aus der Gruppe der Halogenkohlenwasserstoffe behandelt, und nach Abtrennen des ungelösten Rückstandes erfolgt eine Ausfällung der reinen Polymeren durch stufenweise Abkühlung der Lösung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, unter Umgehung der durch das unterschiedliche Löseverhalten der Polymerfraktionen hervorgerufenen technischen und ökonomischen Nachteile auf einfache Art und Weise die Rückgewinnung von reinen polystyrol-, polyolefin- und polyvinylchloridartigen Polymeren aus heterogen zusammengesetzten, polymerhaltigen Abfallmischungen zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Polymeren der eingangs gekennzeichneten Art in hoher Reinheit im Verlauf eines kombinierten Löse- und Fällprozesses zurückgewonnen werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zunächst die Abfallmischung mit Wasser behandelt wird. Die Behandlung kann sowohl mit kaltem als auch mit heißem Wasser und mit oder ohne Zusatz oberflächenaktiver und/oder desinfizierender Mittel erfolgen. Nach Abtrennung grober Verunreinigungen wird die Abfallmischung mit kaltem Dichlormethan kontaktiert. Die entstandene Polymerlösung der polystyrolartigen Komponente wird von den ungelösten Bestandteilen getrennt und danach aufkonzentriert, bis eine Anreicherung des Polymeren von maximal 15 %, vorzugsweise 2 bis 5 %_} erfolgt. Anschließend wird das polystyrolartige Polymereunter Entzug des Dichlormethans ausgefällt und liegt nach einer Nachtrocknung in Pulverform vor.

Die ungelösten Bestandteile werden mit erhitztem Dichlormethan

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behandelt. Dabei wird das Lösungsmittel auf maximal 150⁰C aufgeheizt. Vorzugsweise wird zur Vermeidung unnötiger Energieaufwendungen und von Zersetzungserscheinungen der Polymeren ein Temperaturbereich von 120° bis 130°C eingehalten. Es wurde gefunden, daß maximal 5 Minuten bis zur vollständigen Auflösung der polyolefin- und polyvinylchloridartigen Komponenten unter den vorgenannten Temperaturen ausreichend sind.

Nach Beendigung des Lösevorganges wird die gewonnene PoIymerlösung von den ungelösten Rückständen abgetrennt und auf Temperaturen<80⁰C, vorzugsweise 60° bis 70⁰C, abgekühlt. Beim Abkühlen fallen die polyolefinartigen Polymeren aus.Danach wird die erhaltene Polymersuspension getrennt und einerseits das Polymersediment, bestehend aus den polyolefinartigen Polymeren und ca. 4 bis 8 Gew.%, mit Dichlormethan, das eine Temperatur von maximal 8O⁰C aufweist, gewaschen und anschließend getrocknet. Dabei fällt das polyolefinartige Polymeremit einer Verunreinigungskonzentration von — 1 % pulverförmig an. .

Die durch das Abkühlen gewonnene Polymerlösung wird unter Rühren aufkonzentriert und mit Cyclohexan bei Temperaturen im Bereich von 60° bis 80⁰C kontaktiert. Dadurch kommt es zum Ausfällen der polyvinylchloridartigen Komponente. Sodann wird die erhaltene Polyraersuspension getrennt und einerseits die gewonnene Lösung dem Fällprozeß mit Cyclohexan wieder zugeführt. Schließlich wird das Polymersediment, bestehend aus dem polyvinylchloridartigem Polymeren und ca. 3 bis 5 Gevt.% Verunreinigungen, mit Cyclohexan, das eine Temperatur von maximal 8O⁰C aufweist, gewaschen und anschließend getrocknet. Als Ergebnis liegt das polyvinylchloridartige Polymen?mit einer Verunreinigungskonzentration νοηί 1 % pulverförmig vor.

Die Rückgewinnung der polystyrol-, polyolefin- und polyvinylchloridartigen Polymeren aus den Abfallmischungen kann entsprechend dem eingesetzten Auflösereaktor diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß gegenüber dem Stand der Technik die polystyrol-, polyolefin- und polyvinyl-

chloridartigen Polymeren aus heterogen zusammengesetzten, polyraerhaltigen Abfallraischungen durch den Einsatz von einem Lösungsmittel aufgelöst und stufenweise aus der Lösung zurückgewonnen werden. Weiterhin liegen die einzelnen, zurückgewonnenen Polymeren in hoher Reinheit vor. Darüberhinaus ist ein geringerer apparativer Aufwand notwendig.

AusfOhrunqsbeispiele

Die Erfindung soll anhand nachfolgender Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, ohne die Allgemeingültigkeit einzuschränken.

Seispiel 1

In ein Waschabteil wird fortlaufend ein verunreinigtes, zerkleinertes Abfallgemisch mit der Zusammensetzung 20 % Polyäthylen, 15 % Polyvinylchlorid, 15 % Polystyrol und 50 % sonstige Bestandteile, z. B. Papier, Nahrungsmittelreste u. ä., verk±ppt. Die Verweilzeit im Waschabteil richtet sich nach dem Verschmutzungsgrad und dem gewünschten Reinigungseffekt und wird nach visueller Einschätzung eingestellt. Nach Beendigung des Waschprozesses werden ca. 1000 kg/h des Abfallgemisches ausgetragen und pneumatisch zur Polystyrolabtrennung gefördert. Nach Abscheiden in einem Zyklon fällt der Abfall in einen Rührbehälter, wo aus einem Lösungsmitteltank über eine Dosierpumpe kaltes Dichlormethan vorgelegt wird. Die Menge an Dichlormethan richtet sich nach dem im Behälter eingestellten Lösungsmittelpegel und der stündlich als Restfeuchte den Behälter verlassenden Lösungsmittelmenge. Die entstehende Polystyrollösung wird umgepumpt, bis sie.die gewünschte Zielkonzentration von 5 % erreicht hat. So können bei der verwendeten Abfallmischung ca. 3000 kg Dichlormethan vorgelegt werden. Innerhalb einer Stunde werden über eine Schleudersiebvorrichtung ca. 850 kg Feststoff mit einer Restfeuchte von ca. 30 % ausgetragen, so daß nach einer Stunde etwa 2895 kg einer 5 %-igen Polystyrollösung in einen Aufkonzentrierbehälter überführt werden.

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Werden ^m Rührbehälter kleinere Dichlormethanchargen vorgelegt, so erfolgt eine schnellere Aufkonzentrierung und es wird in kürzeren Zyklen die Überführung vorgenommen. Entsprechend der Restfeuchte treten ca. 10 bis 12 kg Polystyrol als Verlust auf, die in die weitere Aufbereitung mitgeführt werden,

Im Aufkonzentrierbehälter wird eine ca. 20 %ige Lösung unter Rühren eingestellt. Dazu werden ca. 2209 kg Dichlormethan verdampft, die nach der Kondensation in den Lösungsmittel-Tank zurückfließen. Die aufkonzentrierte Lösung in einer Menge von etwa 686 kg wird im Sprühtrockner verdüst und im trockner nachgetrocknet. Ca. 137 bis 140 kg Polystyrolprodukt fallen, an.

---'· Der aus der Schleudersiebvorrichtung ausgetragene feuchte Feststoff in einer Menge von ca, 1105 kg/h kann in einem Bunker zwischengelagert bzw. unter Verzicht auf die Lagerung in einen Druckbehälter gefördert werden. Nach Verschließen des Druckbehälters werden aus dem Lösungsmittel-Tank oder einem Waschfiltratsammelbehälter ca. 5000 kg Dichlormethan über einen Wärmeaustauscher in den Druckbehälter gefördert, wo unter Rühren der Löseprozeß bei etwa 120 C stattfindet. Der Inhalt des Druckbehälters wird nach dem Auflösen des Polyäthylens und Polyvinylchlorids über ein Druckfilter in den Fällbehälter gedrückt. Dabei werden im Druckfilter alle nichtgelösten Bestandteile zurückbehalten. Die mit 20 % Rest feuchte

. behafteten Rückstände (ca. 600 kg) werden nach dem Entspann nen und Austreiben des Restlösungsraittels über einen Kondensator trocken entleert. Ca. 507 bis 510 kg Rückstände fallen an. .

In den Fällbehälter gelangen ca. 5515 kg einer 6 bis^X7 %igen Polyraerlösung. Die zur Oberführung notwendige Druckdifferenz wird durch Abkühlen der Polymerlösung auf ca. 50°C erzeugt. Dabei fällt das Polyäthylen aus. Im Filtrieraggregat wird die Polyraersuspension getrennt. Dabei fallen 1965 kg Polymersediment an, das sich aus ca. 196 kg Polyäthylen, 49 kg Polyvinylchlorid, 4 kg Polystyrol und 1716 kg Lösungsmittel zusammen setzt.

Aus deal Zwischenlagerbehälter werden 50Ö0 kg, 8O⁰C heißes Dichlormethan zum Waschen des Polyroersediments entnommen. Nach dem Waschprozeß liegen 1965 kg Polymersediment mit der Zusammensetzung ca. 196 kg Polyäthylen, ca. 0,5 kg Polyvinylchlorid und Polystyrol sowie ca. 1768 kg Dichlormethan vor.

Das Waschfiltrat enthält ca. 52 kg Polyvinylchlorid und Polystyrol und wird in einem Vorratsbehälter zwischengelagert für den nächsten Löseprozeß im Druckbehälter.

Das Polymersediment wird aus dem Filter ausgetragen und im , Trockner auf eine Restfeuchte< O,5 % getrocknet. Ca. 197 kg Polyäthylen werden zurückgewonnen.

Die beim Trennprozeß anfallende Polymerlösung in einer Menge von ca. 3550 kg enthältca. 100 kg Polyvinylchlorid, ca. 8 kg Polystyrol und gelöste Verunreinigungen. Es liegt eine ca. 3 °oige Lösung vor. Die im Polyäthylenwaschzyklus ausgeschleusten 49 kg Polyvinylchlorid werden dem nächsten Lösezyklus zugeschlagen und gehen somit nicht verloren.

Die Polymerlösung läuft in den Fällbehälter, wo .si4 mit ca. 700 kg, 70 bis 8O⁰C heißem Cyclohexan vermischt wird, wobei das Polyvinylchlorid ausfällt. Auftretende Dichlormethan/ Cyclohexan-Dampfgemische werden in die Rektifikationseinheit geleitet. Die ca. 2 bis 3 %±ge Polymersuspension fallen an, die mit 700 kg, heißem Cyclohexan nachgewaschen werden. Das von Verunreinigungen und Restpolystyrol befreite Polyvinylchlorid wird im Trockner getrocknet. Ca. 102 kg Polyvinylchlorid werden zurückgewonnen.

Das Filtrat in einer Menge von ca. 4050 kg wird in einen Verdampfungsbehälter geleitet, wo ca. 90* bis 100°c heißes Wasser vorgelegt ist. Das vi/aschfiltrat wird in einem Zwischenlager gesammelt und von dort einem neuen Fällprozeß zugeführt.

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Beispiel 2

1000 kg eines Abfallgemisches mit der Zusammensetzung 57 % polyolefinartige, 21 5a polyvinylchloridartige, 15 % polystyrolartige und 7 % diverse andersartige Komponenten werden analog Beispiel 1 behandelt. Im Rührbehälter werden 3000 kg kaltes Dichlormethan vorgelegt. Die entstehende Polystyrollösung wird umgepumpt, bis sie die gewünschte Zielkonzentration von 5 % erreicht hat. Innerhalb einer Stunde werden über die Schleudersiebvorrichtung ca. 850 kg Feststoff mit einer Rest feuchte von ca, 30 % ausgetragen, so daß etwa 2740 kg einer 5 %igen Polystyrollösung in den Aufkonzentrierbehälter überführt werden. Entsprechend der Restfeuchte treten ca. 13 kg Polystyrol als Verlust auf, die in die weitere Aufbereitung mitgeführt werden.

Nach Aufkonzentration der Lösung und Verdüsung sowie Trocknung werden ca. 137 bis 140 kg Polystyrol zurückgewinnen.

Der ausgetragene feuchte Feststoff in einer Menge von ca. 1105 kg/h wird in den Druckbehälter gefördert. Unter Rühren werden ca. 8000 kg Dichlormethan über den Wärmeaustauscher in den Druckbehälter dosiert, wo der Löseprozeß bei etwa 12Q⁰C stattfindet.-

Die entstehende, ca. 10 %±ge Lösung wird über das Druckfilter in den Fällbehälter gedrückt. Im Druckfilter werden alle nicht gelösten Bestandteile zurückgehalten. Die mit 20 % Restfeuchte behafteten Rückstände (ca. 85 bis 90 kg) werden nach dem. Entspannen und Austreiben des Restlösungsmittels über den Kondensator trocken entleert. Ca. 75 bis 80 kg Rückstände fallen an. ,

In den Fällbehälter gelangen ca. 9015 kg Polymerlösung. Durch Abkühlung auf 50°C mittels Wärmeaustausch und Zudosierung von ca. 3200 kg kaltem Dichlormethan fällt das Polyäthylen aus und bildet eine ca.-5 %xqq Polymersuspension, die in das Filtrieraggregat fließt und dort getrennt wird. Dabei fallen ca. 5700 kg Polyraersediiaent an, das sich aus ca. 570 kg Polyäthylen, 88 kg Polyvinylchlorid, 6 kg Polystyrol und 5036 kg Dichlormethan zusammensetzt.

-9- y M- U U ! ϋ ΗΝ ach Beendigung der Filtration werden 8000 kg, 80 C heißes Dichlormethan zum Waschen des Polymersedimentes aus dem Zwischenlagerbehälter entnommen. Nach dem VVaschprozeß liegen 5700 kg Polymersediment vor. Der Restgehalt an Polyvinylchlorid und Polystyrol liegt< 1 %.

Das Waschfiltrat enthält ca. 60 kg Polyvinylchlorid und Polystyrol und wird im Vorratsbehälter zwischengelagert für den nächsten Löseprozeß im Druckbehälter. Das Polyäthylensediment wird aus dem Filter ausgetragen und im Trockner auf eine Restfeuchte <0,5 % getrocknet. Ca. 575 kg Polyäthylenprodukt werden zurückgewonnen.

Die beira Trennprozeß anfallende Polyraerlösung (ca. 6515 kg) enthält ca. 122 kg Polyvinylchlorid, ca. 7 kg Polystyrol und gelöste Verunreinigungen. Es liegt eine ca. 2 %ige Lösung vor. Die im Polyäthylenwaschzyklus ausgeschleusten 88 kg Polyvinylchlorid gehen in den nächsten Lösezyklus ein.

Die Polyraerlösung läuft in den Fällbehälter, wos»e mit ca. 1500 kg, 70° bis 80°C heißem Gyclohexai das Polyvinylchlorid ausgefällt wird.

1500 kg 70° bis 80°C heißem Gyclohexan vermischt und dabei

Nach dem Filtrieren der ca. 1,5 %±gen Polymersuspension und dem Waschen der ca. 250 kg Polyvinylchlorid-Sediment mit 1500 kg heißem Waschcyclohexan wird das Polyvinylchlorid getrocknet. Ca. 123 bis 125 kg Polyvinylchlorid werden zurückgewonnen.

Das Filtrat in einer Menge von ca. 7765 kg der Suspensionstrennung wird in den Verdarapfungsbehälter geleitet, wo ca, 90°bis 100⁰C heißes Wasser vorgelegt ist. Das Waschfiltrat wird im Zwischenlager gesammelt und von dort einem neuen Fällprozeß zugeführt.

Claims

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\ Erfindungsanspruch

Verfahren zur Rückgewinnung von reinen polystyrol-, polyolefin- und polyvinylchloridartigen Polymeren aus heterogen zusammengesetzten , polymerhaltigen Abfallmischungen, die außer diesen Polymeren weitere Bestandteile enthalten, durch Anwendung eines kombinierten Löse- und Fällprozesses, gekennzeichnet dadurch, daß zunächst die Abfallmischung mit Wasser behandelt und nach Abtrennung grober Verunreinigungen mit kaltem Dichlormethan kontaktiert wird, sodann einerseits die entstandene Polymerlösung von ungelösten Bestandteilen getrennt, danach aufkonzentriert und anschließend das polystyrolartige Polymere unter Entzug des Dichlormethans ausgefällt wird und in Pulverford anfällt, andererseits die ungelösten Bestandteile mit erhitztem Dichlorraethan behandelt -werden, wobei die polyolefin- und polyvinylchloridartigen Polymeren aufgelöst werden, anschließend die gewonnene Polymerlösung" von den ungelösten Rückständen auf eine Temperatur von<80°C, vorzugsweise 60° bis 70°C abgekühlt wird, danach die erhaltene Polymersuspension getrennt und einerseits das Polymersediment mit Dichlorraethan gewaschen und anschließend getrocknet wird, wobei das polyolefinartige Polymere in Pulverform anfällt, andererseits die durch die Abkühlung gewonnene Polymerlösung unter Rühren aufkonzentriert und mit Cyclohexan bei Temperaturen im Bereich von 60° bis 80°C kontaktiert wird, sodann die erhaltene Polymersuspension getrennt und einerseits die gewonnene Lösung dem Fällprozeß mit Cyclo— hexan wieder zugeführt wird, andererseits das Polymersediment mit Cyclohexan gewaschen und getrocknet wird, wobei das polyvinylchloridartige Polymere in Pulverform anfällt.