AT515460A1 - Process for recovering polyester monomers from polyesters - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Po lyestermonomeren aus Polyestern, umfassend die Schritte: a) alkalische Hydrolyse des Polyesters in wässrigem Milieu mit einer wenigstens stoechiometrischen Magnesiumhydro xidlösung, unter Bildung von Alkohol und Magnesiumcarbo xylatlösung; b) Abtrennung des in Schritt a) gebildeten Alkohols; c) Freisetzung der Carbonsäure durch Ansäuern der in Schritt a) gebildeten Magnesiumcarboxylatlösung mit Salzsäure un ter Bildung von Magnesiumchloridlösung; d) Abtrennung der in Schritt c) freigesetzten Carbonsäure e) Pyrohydrolyse der in Schritt c) erhaltenen Magnesiumchlo ridlösung zu Magnesiumoxid und Salzsäure; f) Hydratisierung des in Schritt e) erhaltenen Magnesium oxids zu Magnesiumhydroxidlösung und Rückführung der Magnesiumhydroxidlösung in Schritt a); g) Rückführung der in Schritt e) gebildeten Salzsäure in Schritt c).The invention relates to a process for recovering polyester monomers from polyesters, comprising the steps of: a) alkaline hydrolysis of the polyester in an aqueous medium with an at least stoichiometric magnesium hydroxide solution to form alcohol and magnesium carbonate solution; b) separation of the alcohol formed in step a); c) liberation of the carboxylic acid by acidification of the magnesium carboxylate solution formed in step a) with hydrochloric acid to form magnesium chloride solution; d) separation of the carboxylic acid liberated in step c) e) pyrohydrolysis of the magnesium chloride solution obtained in step c) to give magnesium oxide and hydrochloric acid; f) hydration of the magnesium oxide obtained in step e) to magnesium hydroxide solution and recycling of the magnesium hydroxide solution in step a); g) recycling of the hydrochloric acid formed in step e) in step c).
Description
SCHÜTZ u. PARTNERSCHÜTZ u. PARTNER
PATENTANWÄLTE KG EUROPEAN PATENT AND TRADEMARK ATTORNEYS A-1200 WIEN, BRIGITTENAUER LÄNDE 50 DIPL-ING. DR, TECHN. ELISABETH SCHOBER TELEFON: (+43 1) 532 41 30 - 0 DIPL.-PHYS, DR, PHIL. TOBIAS FOX TELEFAX: (+43 1) 532 41 31PATENT OFFICES KG EUROPEAN PATENT AND TRADEMARK ATTORNEYS A-1200 VIENNA, BRIGITTENAUER COUNTRIES 50 DIPL-ING. DR, TECHN. ELISABETH SCHOBER PHONE: (+43 1) 532 41 30 - 0 DIPL.-PHYS, DR, PHIL. TOBIAS FOX TELEFAX: (+43 1) 532 41 31
DIPL-ING. WOLFGANG NOSKE E-MAIL: MAIL@PATENT.ATDIPL-ING. WOLFGANG NOSKE E-MAIL: MAIL@PATENT.AT
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rückgewinnung von Polyestermonomeren aus Polyestern.The present invention relates to a process for recovering polyester monomers from polyesters.
Kunststoff aus Polyestermaterial (bevorzugt hergestellt aus Dicarbonsäuren und Diolen) wird großteils als Verpackungsmaterial eingesetzt (Flaschen usw.). Bekannte Vertreter dieser Kunststoffe sind z.B. Polybutylenterephthalat (PBT) oder Poly-ethylenterephthalat (PET), hergestellt in einer Polykondensationsreaktion aus der Dicarbonsäure Terephthalsäure (TPA) und einem Diol, z.B. Butlyenglykol (BG) oder Ethylenglykol (EG).Plastic made of polyester material (preferably made of dicarboxylic acids and diols) is largely used as packaging material (bottles, etc.). Known representatives of these plastics are e.g. Polybutylene terephthalate (PBT) or poly-ethylene terephthalate (PET) prepared in a polycondensation reaction of the dicarboxylic acid terephthalic acid (TPA) and a diol, e.g. Butylene glycol (BG) or ethylene glycol (EG).
Ein weiterer Vertreter dieses Kunststofftyps ist Polyethylen-furanoat (PEF), hergestellt aus Furandicarbonsäure (FDCA) und Ethylenglykol. Zur Schonung der Ressourcen und aus Umwelt-schutzgründen ist es notwendig, die großen Mengen dieser Kunststoffe einer Wiederverwertung zuzuführen, wobei durch den niedrigen Preis des Polyesters nur sehr effiziente Verwertungsverfahren zum Einsatz kommen können. Für die Wiederverwertung von derartigen Verpackungspolyestern wurden 3 verschiedene Verfahren entwickelt: 1) Aufbrechen der Polymerketten und Auftrennung in die Monomeren durch Pyrolyse:Another representative of this type of plastic is polyethylene furanoate (PEF), made from furandicarboxylic acid (FDCA) and ethylene glycol. To save resources and for environmental protection reasons, it is necessary to recycle the large quantities of these plastics, whereby due to the low price of the polyester only very efficient recycling processes can be used. For the recycling of such packaging polyesters, 3 different processes have been developed: 1) Breaking of the polymer chains and separation into the monomers by pyrolysis:
Dabei werden die Polymerbindung, aber auch die meisten organischen Verbindungen thermisch aufgespalten. Bei der Pyrolyse in einer Wirbelschicht bei etwa 630 °C bis 750 °C wird versucht, organische Gase/Öle zu produzieren (Dissertation Guido Grause, Universität Hamburg, 2003), die einer thermischen Verwertung zugeführt werden können. Die so gewonnenenThe polymer bond, but also most organic compounds are thermally broken down. In pyrolysis in a fluidized bed at about 630 ° C to 750 ° C is trying to produce organic gases / oils (Dissertation Guido Grause, University of Hamburg, 2003), which can be fed to a thermal recovery. The won
Gase/Öle haben nur geringen Wert, dieses Verfahren wird großtechnisch nicht angewandt. 2) Aufbrechen der Polymerketten und Auftrennung in die Monomeren durch Chemolyse:Gases / oils are of little value, this process is not used on a large scale. 2) Breaking of the polymer chains and separation into the monomers by chemolysis:
Dabei erfolgt die Aufspaltung der Polymerbindung in alkoholischem Medium (Alkoholyse) oder in wässrigem Medium (Hydrolyse) . a) Bei der Alkoholyse werden Alkohole, wie Methanol (Metha- nolyse), Glykol (Glykolyse) usw. eingesetzt und die Esterbindungen werden unter Druck, teilweise unter überkritischen Zuständen, aufgespalten (Carta D., (2001) „Chemi cal recycling of poly(ethylene terephthalate) (pet) by hydrolysis and glycolysis", Environmental Science and Pollution Research Vol 10, Nr. 6, 390-394). Durch den zusätzlichen Einsatz organischer Lösungsmittel sowie der erforderlichen Sicherheitstechnik sind diese Verfahren aber unwirtschaftlich. b) Bei der Hydrolyse durch Wasser alleine, welche der zurThe splitting of the polymer bond takes place in an alcoholic medium (alcoholysis) or in an aqueous medium (hydrolysis). a) In alcoholysis, alcohols such as methanol (methanolysis), glycol (glycolysis), etc. are used and the ester bonds are split under pressure, sometimes under supercritical conditions (Carta D., (2001) "Chemical recycling of poly (ethylene terephthalate) (pet) by hydrolysis and glycolysis ", Environmental Science and Pollution Research Vol 10, No. 6, 390-394). Due to the additional use of organic solvents and the required safety technology, these methods are uneconomical. b) In the hydrolysis by water alone, which of the
Kondensation entgegengesetzt verlaufenden Reaktion entspricht, sind für eine ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit hohe Temperaturen von wenigstens 265 °C verbunden mit hohen Drücken in der Größenordnung von 40 bar bis 60 bar erforderlich. Diese Temperaturen liegen beispielsweise im Fall von Terephthalsäure knapp unter ihrer Zerset-zungs-/Pyrolysetemperatur, wodurch die Ausbeuten an Terephthalsäure nur etwa 65 % betragen. Das Verfahren ist technologisch aufwändig und konnte sich daher großtechnisch nicht durchsetzen.Conforms condensation opposite reaction, high temperatures of at least 265 ° C are required for a sufficient reaction rate associated with high pressures in the order of 40 to 60 bar bar required. For example, in the case of terephthalic acid, these temperatures are just below their decomposition / pyrolysis temperature, whereby the yields of terephthalic acid are only about 65%. The process is technologically complex and therefore could not prevail on an industrial scale.
Werden zur Hydrolyse alkalische Lösungen wie Natrium-, Kalium- oder Calciumhydroxid eingesetzt, verläuft die Hydrolysereaktion bereits bei etwa 170 °C und Drücken von ca. 1,5 bar bis 2 bar (Vakili, M.H. and Fard, M.H.: Chemical Recycling of Polyethylene Terephthalate Wastes. World Applied Sciences Journal 8(7): 839-246, 2010) nahe zu vollständig ab. Bei Einsatz dieser alkalischen Lösungen wird ein Alkalicarboxylat erhalten. Die Carbonsäu-re/Dicarbonsäure muss mittels einer starken Säure aus dem Salz freigesetzt werden. Dabei entstehen grosse Mengen an nicht weiter verwertbaren anorganischen Salzen, wie Natrium-, Kalium- oder Calciumchlorid, deren Entsorgung das Verfahren wiederum unwirtschaftlich macht.If alkaline solutions such as sodium, potassium or calcium hydroxide are used for the hydrolysis, the hydrolysis reaction already proceeds at about 170 ° C. and pressures of about 1.5 bar to 2 bar (Vakili, MH and Fard, MH: Chemical Recycling of Polyethylene Terephthalate Wastes, World Applied Sciences Journal 8 (7): 839-246, 2010). When using these alkaline solutions, an alkali metal carboxylate is obtained. The carboxylic acid / dicarboxylic acid must be released from the salt by means of a strong acid. This results in large amounts of non-usable inorganic salts, such as sodium, potassium or calcium chloride, their disposal makes the process again uneconomical.
Alternativ wurde für Polyethylenterephthalat (PET) ein Verfahren zur Freisetzung der Terephthalsäure mittels Alkalihydroxid und Einleiten von Kohlendioxid entwickelt (UnPET-Verfahren). Dabei wird das PET mittels einer stöchiometrischen Menge Natriumhydroxid bei etwa 250 °C zu Natriumcarboxylat umgesetzt, wobei das Diol abdestilliert. Das Natriumcarboxylat wird durch weitere Hydrolyse, Einleiten von Kohlendioxid, Umsalzung mit Calciumoxid und Rückgewinnung des Calciumoxids aus dem sich bildenden Calciumcarbonat, sowie Rückgewinnung des Natriumhydroxids, zur Carbonsäure umgesetzt. Trotz Kreislaufführung aller Stoffe ist das Verfahren sehr komplex und energieintensiv und daher nicht wirtschaftlich durchführbar. 3) Kein Aufbrechen der Polymerketten: sauberes Sammeln, Reinigen, Umschmelzen, Rückgewinnen des Polymers.Alternatively, for polyethylene terephthalate (PET), a process for releasing the terephthalic acid by means of alkali hydroxide and introducing carbon dioxide has been developed (UnPET method). In this case, the PET is reacted by means of a stoichiometric amount of sodium hydroxide at about 250 ° C to sodium carboxylate, wherein the diol distilled off. The sodium carboxylate is reacted by further hydrolysis, introduction of carbon dioxide, salification with calcium oxide and recovery of the calcium oxide from the forming calcium carbonate, and recovery of the sodium hydroxide to the carboxylic acid. Despite circulation of all substances, the process is very complex and energy-intensive and therefore not economically feasible. 3) No breakage of polymer chains: clean collection, cleaning, remelting, polymer recovery.
Polyethylenterephthalat (PET) beispielsweise muss zerkleinert und gewaschen werden. Ohne weitere Behandlung kann das PET nur zu minderwertigerem Fasermaterial verarbeitet werden, da die Polymerketten bei neuerlichem Einschmelzen teilweise aufgebrochen werden und damit die Qualität für Verpackungskunststoff nicht mehr erreicht werden kann. Für den erneuten Einsatz als Verpackungsmaterial kann zudem nur ungefärbtes, klares PET verwendet werden (Klar-PET), ferner müssen noch weitere Verfahrensschritte zur Reinigung sowie zur Teil-Hydrolyse mittels Natriumhydroxid-Lauge zum Einsatz kommen. Außerdem darf neues Verpackungsmaterial üblicherwei se nicht aus 100 % PET-Recyclat hergestellt werden, es wird frischem PET nur PET-Recyclat zugemischt.For example, polyethylene terephthalate (PET) must be crushed and washed. Without further treatment, the PET can only be processed to lower-quality fiber material, since the polymer chains are partially broken in a new smelting and thus the quality of packaging plastic can not be achieved. In addition, only uncoloured, clear PET (clear PET) can be used for reuse as packaging material, and further process steps for purification and partial hydrolysis using sodium hydroxide solution must be used. In addition, new packaging material may not normally be made from 100% PET recyclate; fresh PET is only mixed with PET recyclate.
Im Stand der Technik wird zurzeit hauptsächlich das sogenannte UnPET-Verfahren (US 5,580,905) zum Recycling von Verpackungsmaterial, wie Flaschen aus Polyethylenterephthalat, angewendet .The prior art is currently mainly using the so-called UnPET process (US Pat. No. 5,580,905) for recycling packaging material, such as polyethylene terephthalate bottles.
Ferner sind im Stand der Technik Verfahren bekannt, welche Carbonsäuren aus Fermentationsbrühen gewinnen, indem die Carbonsäuren aus Erdalkalicarboxylaten freigesetzt werden.Also known in the art are processes which recover carboxylic acids from fermentation broths by liberating the carboxylic acids from alkaline earth carboxylates.
So ist aus der WO/2000/017378 ein Verfahren zur Herstellung von Milchäure in einem Fermentationsprozess bekannt, wobei das Fermentationsmedium mit Calcium- oder Magnesiumhydroxid neutralisiert wird und die Milchsäure durch Ansäuern mit Salzsäure aus den Calcium- oder Magnesiumcarboxylaten freigesetzt wird.Thus, from WO / 2000/017378 a process for the preparation of lactic acid in a fermentation process is known, wherein the fermentation medium is neutralized with calcium or magnesium hydroxide and the lactic acid is released by acidification with hydrochloric acid from the calcium or magnesium carboxylates.
Aus der WO/2013/025107 ist ferner ein Verfahren zur Abtrennung von durch Fermentation erzeugten organischen Säuren bekannt, die nach Neutralisation des Fermentationsmediums mit Magnesiumhydroxid oder Magnesiumcarbonat als Magnesiumcarboxylate im Fermentationsmedium vorliegen und nach Ansäuern mit Salzsäure aus den Magnesiumcarboxylaten freigesetzt werden. Die verbleibende Magnesiumchloridlösung wird unter Bildung von Magnesiumoxid und Salzsäure thermisch zersetzt und die rückgewonnene Salzsäure sowie das durch Hydratisierung rückgewonnene Magnesiumhydroxid werden in das Verfahren zurückgeführt.From WO / 2013/025107 a process for the separation of organic acids produced by fermentation is also known, which are present after neutralization of the fermentation medium with magnesium hydroxide or magnesium carbonate as magnesium carboxylates in the fermentation medium and are released after acidification with hydrochloric acid from the magnesium carboxylates. The remaining magnesium chloride solution is thermally decomposed to form magnesium oxide and hydrochloric acid, and the recovered hydrochloric acid and the magnesium hydroxide recovered by hydration are returned to the process.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Rückgewinnung von Polyestermonomeren durch Hydrolyse von Polyestern bereitzustellen, bei welchem die vorstehenden Nachteile überwunden werden und Polyestermonomere in hoher Ausbeute erhalten werden.The object of the present invention is to provide a process for the recovery of polyester monomers by hydrolysis of polyesters, in which the above disadvantages are overcome and polyester monomers are obtained in high yield.
Dieses Ziel wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, welches Verfahren die Schritte: a) der alkalischen Hydrolyse des Polyesters in wässrigem Milieu mit Magnesiumhydroxidlösung, unter Bildung von Alkohol und Magnesiumcarboxylatlösung; b) der Abtrennung des in Schritt a) gebildeten Alkohols; c) der Freisetzung der Carbonsäure durch Ansäuern der in Schritt a) gebildeten Magnesiumcarboxylatlösung mit Salzsäure unter Bildung von Magnesiumchloridlösung; d) der Abtrennung der in Schritt c) freigesetzten Carbonsäure e) der Pyrohydrolyse der in Schritt c) erhaltenen Magnesiumchloridlösung zu Magnesiumoxid und Salzsäure; f) der Hydratisierung des in Schritt e) erhaltenen Magnesiumoxids zu Magnesiumhydroxidlösung und Rückführung der Magnesiumhydroxidlösung in Schritt a); g) der Rückführung der in Schritt e) gebildeten Salzsäure in Schritt c); umfasst.This object is achieved by the process according to the invention, which process comprises the steps of: a) alkaline hydrolysis of the polyester in an aqueous medium with magnesium hydroxide solution to give alcohol and magnesium carboxylate solution; b) the separation of the alcohol formed in step a); c) releasing the carboxylic acid by acidifying the magnesium carboxylate solution formed in step a) with hydrochloric acid to form magnesium chloride solution; d) the separation of the carboxylic acid liberated in step c) e) the pyrohydrolysis of the magnesium chloride solution obtained in step c) to give magnesium oxide and hydrochloric acid; f) hydration of the magnesium oxide obtained in step e) to magnesium hydroxide solution and recycling of the magnesium hydroxide solution in step a); g) the recycling of the hydrochloric acid formed in step e) in step c); includes.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zu hydrolysierenden Polyester aus der Kondensation einer Dicarbonsäure mit einem Diol hergestellt. Es handelt sich dabei um Polyester, wie Polybutylenterephthalat (PBT), hergestellt aus Terephthal-säure (TPA) und Butylenglycol (BG), Polyethylenterephthalat (PET), hergestellt aus Terephthalsäure (TPA) und Ethylenglykol (EG) oder auch Polyethylenfuranoat (PEF), hergestellt aus Fu-randicarbonsäure (FDCA) und Ethylenglycol (EG).In a preferred embodiment, the polyesters to be hydrolyzed are prepared from the condensation of a dicarboxylic acid with a diol. These are polyesters, such as polybutylene terephthalate (PBT), prepared from terephthalic acid (TPA) and butylene glycol (BG), polyethylene terephthalate (PET), prepared from terephthalic acid (TPA) and ethylene glycol (EG) or also polyethylene furanoate (PEF), made from Fu-randicarboxylic acid (FDCA) and ethylene glycol (EG).
Somit eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise besonders für die Wiedergewinnung von Terephthalsäure aus Polyethylenterephthalat oder Furandicarbonsäure aus Polyethylenfuranoat .Thus, the process according to the invention is particularly suitable, for example, for the recovery of terephthalic acid from polyethylene terephthalate or furandicarboxylic acid from polyethylene furanoate.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die alkalische Hydrolyse des Polyesters in Schritt a) mit wenigstens ei- ner stoechiometrischen Menge Magnesiumhydroxidlösung in Bezug auf die eingesetzte Polyestermenge bevorzugt bei 150 °C bis 250 °C, stärker bevorzugt bei 180 °C bis 220 °C, noch stärker bevorzugt bei 180 °C bis 200 °C ausgeführt. Der Druck bei dieser Reaktion beträgt 1,5 bar bis 2,5 bar.In a further preferred embodiment, the alkaline hydrolysis of the polyester in step a) with at least one stoichiometric amount of magnesium hydroxide solution in relation to the amount of polyester used is preferably at 150 ° C to 250 ° C, more preferably at 180 ° C to 220 ° C, even more preferably carried out at 180 ° C to 200 ° C. The pressure in this reaction is 1.5 bar to 2.5 bar.
Bei diesen Temperaturen trennt sich der Alkohol (Ethylenglycol bzw. Butylenglycol) durch Abdestillieren aus dem Reaktionsgemisch ab (Siedepunkte von 1,2-Ethylenglycol: 197 °C und von 1,4-Butylenglycol: 230 °C) . Der Alkohol kann wieder zu vermarktbaren Produkten verarbeitet werden. Etwaige niedermolekulare Nebenprodukte destillieren ebenfalls ab.At these temperatures, the alcohol (ethylene glycol or butylene glycol) separates from the reaction mixture by distillation (boiling points of 1,2-ethylene glycol: 197 ° C and 1,4-butylene glycol: 230 ° C). The alcohol can be re-processed into marketable products. Any low molecular weight by-products also distill off.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die durch Destillation abgetrennten niedermolekularen Nebenprodukte gegebenenfalls alleine und/oder gemeinsam mit dem durch Destillation abgetrennten Alkohol in Schritt e) , der Pyrohydrolyse, als Brennstoff eingesetzt werden. Damit kann das Verfahren weitgehend heizenergieautark betrieben werden.In a further preferred embodiment, the low molecular weight by-products separated off by distillation can optionally be used alone and / or together with the alcohol separated off by distillation in step e), the pyrohydrolysis, as fuel. Thus, the process can be operated largely heat self-sufficient.
Die in Schritt c) freigesetzten Carbonsäuren werden im nachfolgenden Schritt d) abgetrennt. Dabei sind freigesetzte höhermolekulare Dicarbonsäuren in Wasser unlöslich und können aus der wässrigen Lösung gegebenenfalls unter zusätzlichem Kühlen durch Filtration abgetrennt werden. Hingegen können in Wasser besser lösliche niedermolekulare Dicarbonsäuren mittels Extraktionsverfahren wie beispielsweise Flüssig-Flüssig-Extraktion oder Solvent-Extraktion abgetrennt werden.The released in step c) carboxylic acids are separated in the subsequent step d). Released higher molecular weight dicarboxylic acids are insoluble in water and can be separated from the aqueous solution optionally with additional cooling by filtration. In contrast, more soluble low molecular weight dicarboxylic acids can be separated by means of extraction methods such as liquid-liquid extraction or solvent extraction in water.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann zwischen den Schritten b) und c) ein Schritt zwischengeschaltet sein, in welchem Verpackungsverunreinigungen (Papier, Etiketten, Flaschenverschlüsse, usw.) nach der Hydrolyse leicht mittels Fest-/Flüssigtrennung, beispielsweise mittels eines Siebes oder eines Filters usw., abgetrennt werden können.In a further preferred embodiment, a step may be interposed between steps b) and c) in which packaging contaminants (paper, labels, bottle caps, etc.) after hydrolysis are readily separated by solid / liquid separation, for example by means of a sieve or a filter, etc ., can be separated.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Pyro-hydrolyse in Schritt e) in einem Sprühröstreaktor ausgeführt, in welchen die in Schritt c) erhaltene Magnesiumchloridlösung nach vorheriger Aufkonzentrierung eingedüst wird. Die Pyro-hydrolyse erfolgt dabei bei etwa 450 °C bis 600 °C.In a further preferred embodiment, the pyro-hydrolysis in step e) is carried out in a Sprühöstreaktor, in which the magnesium chloride solution obtained in step c) is injected after prior concentration. The pyro-hydrolysis takes place at about 450 ° C to 600 ° C.
In einer ersten Variante dieser Ausführungsform ist die im Schritt g) in den Schritt c) zurückgeführte Salzsäure eine im Rahmen von Schritt e) anfallende, in einem Absorber absorbierte gasförmige Salzsäure, die den Schritt c) als etwa 15 %-ige bis 25 %-ige wässrige Salzsäurelösung zugeführt wird.In a first variant of this embodiment, the hydrochloric acid recirculated in step c) in step g) is a gaseous hydrochloric acid which is obtained in step e) and absorbed in an absorber, which contains step c) as about 15% to 25%. ige aqueous hydrochloric acid solution is supplied.
In einer zweiten Variante dieser Ausführungsform ist die im Schritt g) in den Schritt c) zurückgeführte und im Rahmen von Schritt e) anfallende Salzsäure gasförmig.In a second variant of this embodiment, the hydrochloric acid recirculated in step c) in step c) and obtained in step e) is gaseous.
Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass außer den Verpackungsverunreinigungen keine Reststoffe und/oder Abfallprodukte anfallen.A great advantage of the method according to the invention is that, apart from the packaging impurities, no residues and / or waste products are produced.
Ferner werden die Einsatzstoffe (Salzsäure und Magnesiumhydroxidlösung) vollständig im Kreislauf geführt, wodurch das Verfahren besonders umweltfreundlich ist.Furthermore, the starting materials (hydrochloric acid and magnesium hydroxide solution) are completely recycled, making the process is particularly environmentally friendly.
Beispiel 1:Example 1:
Das mechanisch zerkleinerte und gewaschene Polyethylente-rephthalat (PET) wird in einem Druck- und Rührbehälter mit wenigstens der stoechiometrischen Menge Magnesiumhydroxidlauge versetzt und auf 150 °C bis 250 °C, bei einem Druck von 1,5 bar bis 2,5 bar, erhitzt. Durch die Hydrolysereaktion werden die Polymerketten des PET in ihre Monomere Terephthalsäure (TPA) und Ethylenglykol (EG) aufgespalten. Dabei destilliert Ethylenglykol ab, das über einen Kühler kondensiert wird und damit weiteren Anwendungen zur Verfügung steht. Die TPA ver bleibt als Magnesiumsalz in der wässrigen Lösung, aus der anschließend etwaige Verpackungsverunreinigungen beispielsweise mittels Sieb, Filter, usw. abgetrennt werden. Die klare Lösung wird nun abgekühlt und mit einer ca. 15 %-igen bis 25 %-igen Salzsäurelösung versetzt, welche aus der nachfolgenden Regeneration der Magnesiumchloridlösung gewonnen wurde. Die Salzsäure verdrängt die Terephthalsäure aus ihrem Magnesiumsalz und es entsteht eine Magnesiumchloridlösung, aus welcher die Terephthalsäure aufgrund ihrer Wasserunlöslichkeit ausfällt. Sie kann anschließend aus der wässrigen Lösung über einen Filtrationsschritt abgetrennt werden. Die Mutterlauge der Filtration ist eine wässrige Magnesiumchloridlösung, die noch 0,1 % bis 10 % gelöste organische Verunreinigungen enthalten kann.The mechanically comminuted and washed polyethylene terephthalate (PET) is mixed in a pressure and stirred vessel with at least the stoichiometric amount of magnesium hydroxide solution and heated to 150 ° C to 250 ° C, at a pressure of 1.5 bar to 2.5 bar , As a result of the hydrolysis reaction, the polymer chains of the PET are split into their monomers terephthalic acid (TPA) and ethylene glycol (EG). Ethylene glycol distils off, which is condensed via a cooler and is therefore available for further applications. The TPA ver remains as magnesium salt in the aqueous solution from which subsequently any packaging impurities are separated, for example by means of sieve, filter, etc. The clear solution is then cooled and treated with an approximately 15% to 25% hydrochloric acid solution, which was obtained from the subsequent regeneration of the magnesium chloride solution. The hydrochloric acid displaces the terephthalic acid from its magnesium salt and a magnesium chloride solution is formed, from which the terephthalic acid precipitates due to its insolubility in water. It can then be separated from the aqueous solution via a filtration step. The mother liquor of the filtration is an aqueous magnesium chloride solution which may still contain 0.1% to 10% of dissolved organic impurities.
Diese Magnesiumchloridlösung wird über eine Röstreaktion in Magnesiumoxid (fest) und Salzsäure (gasförmig) überführt. Dazu wird die Magnesiumchloridlösung nach einer Vorkonzentrierung in einen Sprühröstreaktor eingedüst und das Magnesiumchlorid bei ca. 450 °C bis 600 °C geröstet. Die dabei gebildete gasförmige Salzsäure wird in einem Absorber absorbiert und steht als ca. 15 %-ige bis 25 %-ige wässrige Lösung wieder zur Verfügung. Das feste Magnesiumoxid wird am Reaktorboden ausgetragen, mit Wasser hydratisiert, eingedickt und wieder für die alkalische Hydrolyse eingesetzt.This magnesium chloride solution is converted via a roasting reaction into magnesium oxide (solid) and hydrochloric acid (gaseous). For this purpose, the magnesium chloride solution is injected after preconcentration in a Sprühöstreaktor and the magnesium chloride at about 450 ° C to 600 ° C roasted. The resulting gaseous hydrochloric acid is absorbed in an absorber and is available as an approximately 15% to 25% aqueous solution again. The solid magnesium oxide is discharged at the bottom of the reactor, hydrated with water, thickened and used again for the alkaline hydrolysis.
Beispiel 2:Example 2:
Das mechanisch zerkleinerte und gewaschene Polyethylente-rephthalat (PET) wird in einem Druck- und Rührbehälter mit wenigstens der stoechiometrischen Menge Magnesiumhydroxidlauge versetzt und auf 150 °C bis 250 °C, bei einem Druck von 1,5 bar bis 2,5 bar, erhitzt. Durch die Hydrolysereaktion werden die Polymerketten des PET in ihre Monomere Terephthalsäure (TPA) und Ethylenglykol (EG) aufgespalten. Dabei destilliert Ethylenglykol ab, das über einen Kühler kondensiert wird und damit weiteren Anwendungen zur Verfügung steht. TPA verbleibt als Magnesiumsalz in der wässrigen Lösung, aus der anschließend etwaige Verpackungsverunreinigungen beispielsweise mittels Sieb, Filter, usw. abgetrennt werden. Die klare Lösung wird nun abgekühlt und mit gasförmiger Salzsäure (Abgas aus der Röstreaktion) versetzt. Die Salzsäure verdrängt die Te-rephtha1säure aus ihrem Magnesiumsalz und es entsteht eine Magnesiumchloridlösung, aus welcher die Terephthalsäure aufgrund ihrer Wasserunlöslichkeit ausfällt. Sie kann anschließend aus der wässrigen Lösung über einen Filtrationsschritt abgetrennt werden. Die Mutterlauge der Filtration ist eine wässrige Magnesiumchloridlösung, die noch 0,1 % bis 10 % gelöste organische Verunreinigungen enthalten kann.The mechanically comminuted and washed polyethylene terephthalate (PET) is mixed in a pressure and stirred vessel with at least the stoichiometric amount of magnesium hydroxide solution and heated to 150 ° C to 250 ° C, at a pressure of 1.5 bar to 2.5 bar , As a result of the hydrolysis reaction, the polymer chains of the PET are split into their monomers terephthalic acid (TPA) and ethylene glycol (EG). Ethylene glycol distils off, which is condensed via a cooler and is therefore available for further applications. TPA remains as the magnesium salt in the aqueous solution, from which subsequently any packaging contaminants are separated, for example by means of sieves, filters, etc. The clear solution is then cooled and treated with gaseous hydrochloric acid (exhaust gas from the Röstreaktion). The hydrochloric acid displaces the Te-rephtha1säure from its magnesium salt and there is a magnesium chloride solution from which the terephthalic acid precipitates due to their insolubility in water. It can then be separated from the aqueous solution via a filtration step. The mother liquor of the filtration is an aqueous magnesium chloride solution which may still contain 0.1% to 10% of dissolved organic impurities.
Diese Magnesiumchloridlösung wird über eine Röstreaktion in Magnesiumoxid (fest) und Salzsäure (gasförmig) überführt. Dazu wird die Magnesiumchloridlösung nach einer Vorkonzentrierung in einen Sprühröstreaktor eingedüst und das Magnesiumchlorid bei ca. 450 °C bis 600 °C geröstet. Das feste Magnesiumoxid wird am Reaktorboden ausgetragen, mit Wasser hydratisiert, eingedickt und wieder für die alkalische Hydrolyse eingesetzt.This magnesium chloride solution is converted via a roasting reaction into magnesium oxide (solid) and hydrochloric acid (gaseous). For this purpose, the magnesium chloride solution is injected after preconcentration in a Sprühöstreaktor and the magnesium chloride at about 450 ° C to 600 ° C roasted. The solid magnesium oxide is discharged at the bottom of the reactor, hydrated with water, thickened and used again for the alkaline hydrolysis.
Die in den Beispielen 1 und 2 für Polyethylenterephthalat angegebene Arbeitsvorschrift gilt gleichermaßen für die Polyester Polybutylenterephthalat (PEB) und/oder Polyethylenfuranoat angewendet werden.The procedure given in Examples 1 and 2 for polyethylene terephthalate applies equally to polyesters polybutylene terephthalate (PEB) and / or polyethylene furanoate.
Claims (8)
Priority Applications (1)
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ATA152/2014A AT515460A1 (en) | 2014-03-03 | 2014-03-03 | Process for recovering polyester monomers from polyesters |
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AT515460A1 true AT515460A1 (en) | 2015-09-15 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021115988A1 (en) | 2021-06-21 | 2022-12-22 | Puren Gmbh | Process for the chemical recycling of polyethylene furanoate (PEF), PUR/PIR rigid foam and process for the production of PUR/PIR rigid foam |
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2014
- 2014-03-03 AT ATA152/2014A patent/AT515460A1/en not_active Application Discontinuation
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