BR112013001058A2

BR112013001058A2 - processo para converter resíduos de polietileno misto para produzir ceras e graxas através de despolimerização catalítica, processo para converter grânulos primários de polietileno para produzir ceras e graxas através de despolimerização catalítica, cera e graxa convertida

Info

Publication number: BR112013001058A2
Application number: BR112013001058A
Authority: BR
Inventors: Kumar Anil; Kumar Pushkar
Original assignee: Greenmantra Recycling Tech Ltd
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2019-10-22
Also published as: CN104877699B; WO2012007833A4; CN103168016B; JP5964825B2; CA2805570C; CA2805570A1; PL2407528T3; EP2407528B1; US20120016169A1; WO2012007833A2; ES2516743T3; US8664458B2; EP2407528A1; JP2013539476A; MY177048A; WO2012007833A3; CN104877699A; BR112013001058B1; CN103168016A

Abstract

processo para converter resíduos de polietileno misto para produzir ceras e graxas através de despolimerização catalítica e processo para converter grânulos primários de polietileno para produzir ceras e graxas através de despolimerização catalítica. a presente invenção descreve um processo de despolimerização de resíduo de polietileno misto. em uma concretização, em um processo para converter resíduo de polietileno misto para produzir ceras e graxas através de despolimerização catalítica, o resíduo de polietileno misto é pré-aquecido para formar um resíduo de polietileno misto fundido. então a reação de despolimerização utiliza um catalisador em um reator de alta pressão a uma temperatura desejada utilizando aquecedores no reator de alta pressão. o catalisador é dispositi em uma pá agitadora. a progressão da reação de despolimerização do resíduo de polietileno misto fundido é permitida a continuar até que a pressão no reator de alta pressão atinja um valor desejado. os aquecedores são desligados e a reação de despolimerização do resíduo de polietileno misto fundido pe interrompida quando a pressão no reator atinge o valor desejado. o resíduo de polietileno misto é convertido a cera ou graxa.

Description

INICIARÃ REAÇÃO DC DESPOUMERIZAÇÃO DO RESÍDUO t» POLIETILENO MISTO FUNOIDC UTlLIZANOU UM CATALISADOREM UM REATOR PE ALTA PRESSÃO

PERMITIRA PROGRESSÃO DA REAÇÃO DC DESPOLIMERIZAÇÃO DORCSlDUO DE PUUlULtNO MISTO FUNDIDO A CONTINUAR Al ÉQUl A PRESSÃO NO REATOR DE ALTA PRESSÃO ΑΤΙΝ1Λ UM VALOR DETERMINADO

Γ Ξ

VARIAR C VALOR DCSCIAOO DE PRESSÃO NO REATOR PE ALTA PRESSÃO PARA PRODUZIR DIFERENTES. TIPOS DE CERAS E GRAXAS

DESLIGAR OS AQUECEDORES E PARAR A REAÇAO DS PULIMEÜIZAÇAQ DO RESÍDUO DE POLIETILENO MISTO FUNDIDO QUANDO A PRESSÃO NO REATOR ATINGIR UM VALOR DESEJADO

DRENAR A CERA OU GRAXA CONVERTIDA EM UM RECIPIENTE

INDUZIR ALOALESCÉNCIAOE PARTlCUEAS/IMPUBEZAS DE PIGMENTO NA CERA OU GRAXA CONVERTIDA DRENADA

PERMITIR QUE AS PARtlCUCAS/lMPUREZAS DE WGMSNTOE ACCRA OU GRAXA CONVERTIDA REPOUSEM NO RECIPIENIKCltMO CAMADAS SEPARADAS

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PROCESSO PARA CONVERTER RESÍDUOS DE POLIETILENO MISTO PARA

PRODUZIR CERAS E GRAXAS ATRAVÉS DE DESPOLIMERIZAÇÃO

CATALÍTICA, PROCESSO PARA CONVERTER GRÂNULOS PRIMÁRIOS DE

POLIETILENO PARA PRODUZIR CERAS E GRAXAS ATRAVÉS DE

DESPOLIMERIZAÇÃO CATALÍTICA, CERA E GRAXA CONVERTIDA

ANTECEDENTES [0001] Produtores de equipamentos mecânicos, embaladores de alimentos e outros usuários de cera e graxa para lubrificação, selamento e outros usos possuem uma necessidade continua de composições de cera e graxa. A produção destas ceras e graxas costuma ser cara. Isto pode ser tipicamente devido a uma necessidade de uma cara alimentação de petróleo em tal processo de produção.

[0002] Ceras e graxas (ou insumos de graxa) são feitas, em geral, a partir de alimentação de petróleo ou processo gáspara-liquido. O preço de insumos de petróleo está aumentando com o tempo e, então, existe um constante aumento no preço de ceras e graxas. Recentemente, foram feitas algumas descobertas de reservatórios de gás (praticamente metano) e de usos do processo Fischer-Tropsch; estes podem ser convertidos em hidrocarbonetos com maior comprimento de cadeia a fim de gerar gasolina, óleos lubrificantes, insumos de graxa e ceras. Os produtos produzidos desta forma são relativamente mais caros e, portanto, existe uma necessidade de utilizar resíduo de polietileno prontamente disponível e reciclá-lo para produzir os mesmos materiais com custo consideravelmente inferior.

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Seria vantajoso existir um processo relativamente barato para produzir cera e insumo de graxa. Tal processo utilizaria idealmente um insumo de baixo custo prontamente disponível e seria um processo de baixo custo. Resíduos de plásticos/polímeros têm sido utilizados em processos conhecidos para a produção de tais produtos. 0 resíduo plástico está entre os resíduos sólidos de maior crescimento e utilizar este resíduo sólido para produzir ceras e graxas úteis remete a crescentes problemas de descarte de plásticos.

Adicionalmente, a maioria dos resíduos de polímero/plástico pode ser de polietileno e, devido a sua não- biodegradação, o mesmo tem se acumulado na natureza. O resíduo de polietileno é, em geral, disposto em aterros ou 15 queimado - o primeiro leva a perda de material e desaproveitamento de terra enquanto que o segundo resulta em emissão de gases do efeito estufa; somente uma proporção de todo resíduo plástico é atualmente reciclada como polímeros secundários, que possuem baixa qualidade e dão retornos financeiros baixos.

Em tempos recentes, tem havido esforços consideráveis em converter estes resíduos sólidos poliméricos em produtos úteis com combustíveis, lubrificantes, ceras e insumos de 25 graxa. Processos de conversão existentes podem não ser eficientes o suficiente e podem liberar gases do efeito estufa para o ambiente. Ademais, as técnicas atuais podem ser sensíveis à qualidade e quantidade de resíduo plástico de alimentação e elas podem ter um impacto na qualidade do

3/24 produto final. Isto pode ser especialmente importante já que o resíduo plástico pode variar em sua consistência devido às faixas de variação dos plásticos.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Diversas modalidades são aqui descritas com referência às figuras, sendo que:

A Figura 1 mostra um diagrama de blocos de um processo exemplificativo da conversão de resíduo de polietileno misto para produzir ceras e insumos de graxa através da despolimerização catalítica, de acordo com uma modalidade;

A Figura 2 mostra, no contexto da invenção, um gráfico exemplificative de resultados de cromatografia gasosa espectroscopia de massa (GC - MS) da cera microcristalina produzido utilizando processos existentes;

A Figura 3 mostra um gráfico exemplificativo de resultados de GC-MS da cera obtida a partir da despolimerização de resíduo de polietileno de alta densidade (PEAD), de acordo com uma modalidade;

A Figura 4 mostra, no contexto da invenção, um gráfico a partir de uma análise de calorimetria de varredura diferencial (DSC) da cera microcristalina produzida utilizando processos existentes;

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A Figura 5 mostra um gráfico de análise de DSC da cera obtida a partir da despolimerização do resíduo de PEAD, de acordo com uma modalidade;

A Figura 6 mostra um gráfico de log cisalhamento versus log de viscosidade da amostra 1 do insumo de graxa, de acordo com uma modalidade;

A Figura 7 mostra um gráfico de log cisalhamento versus log de viscosidade da amostra 2 do insumo de graxa, de acordo com uma modalidade; e

A Figura 8 mostra um diagrama de blocos de um dispositivo para converter o residue de polietileno misto em ceras e insumos de graxa, de acordo com uma modalidade.

As figuras aqui descritas são somente para propósitos de ilustração e não devem ser entendidas como limitantes do escopo da presente descrição de forma alguma.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Um método para produzir ceras e insumos de graxa através da despolimerização catalítica de resíduos plásticos é descrito. Na seguinte descrição detalhada das modalidades da presente matéria, é feita referência às figuras em anexo, que formam uma parte da mesma, e nas quais são mostradas como ilustração das modalidades específicas nas quais a presente invenção pode ser praticada. Estas modalidades são descritas em detalhe suficiente para permitir àqueles versados na

5/24 técnica praticar a presente invenção, e deve ser compreendido que outras modalidades podem ser utilizadas e mudanças podem ser feitas sem se afastar do escopo da presente invenção. A seguinte descrição detalhada não deve, portanto, ser tomada no sentido limitative e o escopo da presente invenção está definido pelas reivindicações em anexo.

A Figura 1 mostra um diagrama de blocos 100 de um processo exemplificativo para produzir ceras e insumos de graxa através da despolimerização catalítica de resíduo de polietileno misto, de acordo com uma modalidade. Ceras são materiais sólidos escorregadios que são fáceis de fundir. Geralmente, o ponto de fusão das ceras está na faixa de 45°C a 130°C e o ponto de fulgor (isto é, a temperatura mais baixa em que a cera pode vaporizar para formar uma mistura inflamável com o ar) está na faixa de 180°C e 350°C. As ceras podem ser, em geral, derivadas do refino de petróleo cru. As ceras podem também ser derivadas de secreções naturais de plantas e animais. Adicionalmente, as ceras podem sér sinteticamente produzidas usando processos tais como o Fischer-Tropsch.

A graxa ou insumo de graxa é uma substância semi-sólida introduzida entre duas superfícies em movimento para reduzir a fricção entre elas, aprimorando a eficiência e reduzindo desgastes. Graxas comercialmente disponíveis são geralmente feitas a partir da mistura de insumos de graxa com pequenas quantidades de aditivos específicos a fim de conferir a elas propriedades físicas desejadas. Geralmente, as graxas são de

6/24 quatro tipos: (a) mistura de óleos sólidos, (b) blendas de resíduos, ceras, gorduras não combinadas, óleos de colofônia e breu, (c) óleos minerais engrossados por sabão e (d) graxas sintéticas com polialfa5 olefinas, silicones etc.

resíduo de polietileno misto pode incluir polietileno de baixa densidade (PEBD) e polietileno de alta densidade (PEAD). Por exemplo, o resíduo de polietileno pode estar disponível como sacolas de compra, sacolas de mercado como sacos de PEAD, sacos de leite feitos de PEBD e artigos de papelaria de PELBD. Em uma modalidade, os grânulos primários de polietileno podem ser também usados para a produção de ceras e insumos de graxa.

Ademais, o resíduo de misto pode incluir impurezas (por exemplo, tal como polipropileno e poliestireno) até cerca de 10%

Na etapa

102, o resíduo de polietileno misto é aquecido para formar um resíduo moldado de polietileno misto. Por exemplo, o resíduo de polietileno misto é pré-aguecido em uma extrusora anexada a um reator de alta pressão (por exemplo, o reator 804 da Figura 8). O resíduo moldado de polietileno misto formado na extrusora é substancial e continuamente empurrado para dentro do reator de alta pressão. Na etapa 25 104, a reação de despolimerização do resíduo moldado de polietileno misto é iniciada usando um catalisador no reator de alta pressão a uma temperatura desejada usando aquecedores no reator de alta pressão. O catalisador usado é o [Fe-Cu-MoP]/A1₂O₃, que é disposto em uma lâmina de agitação do reator

7/24 de alta pressão. 0 catalisador é preparado pela ligação de um complexo de ferro-cobre a um suporte de alumina e a reação do mesmo com um heteropoiiácido para obter o catalisador final. A temperatura no reator de alta pressão está na faixa de 5 cerca de 300°C a 600°C.

Na etapa 106, a progressão da reação de despolimerização do resíduo de polietileno misto moldado é permitida para continuar até que a pressão no reator de alta pressão atinja um valor desejado. A pressão no reator de alta pressão está na faixa de cerca de

0,345 MPa - 2,413 MPa (manométrica) . Na etapa 108, o valor desejado da pressão no de alta pressão é variado a fim de produzir diferentes frações de ceras e insumos de graxa. Por exemplo, as diferentes frações de ceras incluem ceras possuindo diferentes pontos de fusão na faixa de 60°C a 100°C.

Na etapa 110, os aquecedores são desligados e a reação de despolimerização do resíduo de polietileno misto moldado é interrompida assim que o reator alcança o valor desejado.

Durante a reação de despolimerização resíduo de polietileno misto moldado graxa. Na etapa drenado para um fica líquido e é convertido a

112, a cera ou insumo de recipiente quando a cera cera graxa ou insumo de convertido é ou insumo de graxa está substancialmente acima do ponto de fulgor.

Pode-se notar que, durante a reação de despolimerização, não há gás sendo liberado e, então, existe uma recuperação

8/24 completa de carbono na forma de ceras ou insumos de graxa. Na etapa 114, é iniciada a coalescência de partículas de pigmento/impurezas no drenado de cera ou insumo de graxa convertido usando um ciclo de pressão alta para baixa. Na etapa 116, as partículas de pigmento/impurezas e cera ou insumo de graxa convertido são permitidos de assentar no recipiente com camadas separadas.

A Figura 2 mostra, no contexto da invenção, um gráfico exemplificativo 200 de resultados de cromatografia gasosaespectroscopia de massa (GC-MS) para cera microcristalina produzida usando processos existentes. Por exemplo, a GC-MS é um método que combina características da cromatografia gáslíquido e da espectroscopia de massa para identificar diferentes componentes na cera microcristalina produzida usando processos existentes. (As ceras microcristalinas são um tipo de cera que possui pontos de fusão na faixa de 60°C a 100°C e são geralmente mais rígidas que ceras parafínicas). O eixo x do gráfico 200 representa o tempo de retenção e o eixo y representa intensidade.

A Figura 3 mostra um gráfico exemplificativo 300 de resultados de GC-MS da cera obtida a partir da despolimerização de resíduo de polietileno de alta densidade (PEAD), de acordo com uma modalidade. A reação de despolimerização do resíduo de PEAD é realizada de acordo com o processo explicado na Figura 1. Cerca de 3,5kg de resíduo de PEAD comprado em um mercado local é tomado para a reação de despolimerização no reator de alta pressão (que possui um

9/24 capacidade de 6,5 litros). Diferentes experimentos foram realizados a fim de comparar as propriedades da cera obtida a partir da reação de despolimerização com as da cera microcristalina produzida usando os processos existentes.

No Experimento 1, uma pressão desejada de 0,97 MPa (manométrica)(140 libra-força por polegada ao quadrado (psig)) é escolhida. Quando a pressão dentro do reator de alta pressão alcança 0,97 MPa, a reação de polimerização é 10 interrompida. A cera obtida é drenada, resfriada e testada para GC-MS. A TABELA 1 mostra propriedades da cera obtida através da reação de despolimerização comparada com a cera comercialmente disponível ARGE (um tipo de cera FischerTropsch).

TABELA. 1

N°	Propriedades	Cera Comercial ARGE	Cera obtida por despolimerização catalítica de resíduo de PEAD
1	Ponto de Fusão	105	97
2	Média de Carbonos	47	48
3	Ressonância nuclear magnética (NRM)	Idêntica	Idêntica
4	Solubilidade em acetona (%m)	28	17,5
5	Solubilidade em ciclohexano (%m)	69	75
6	IV	Idêntico	Idêntico
7	Valor ácido	0	0
8	N° saponificação	0	0

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O gráfico 200 e o gráfico 300 são comparados. A comparação da distribuição da massa molecular (MWD) é mostrada na TABELA 2.

TABELA 2

N°	Propriedades	Método de Teste	Cera microcristalina produzida usando processos existentes	Cera obtida por despolimerização catalítica de resíduo de PEAD
1	Ponto de Fusão (°C)	Calorimetria de varredura diferencial (DSC)	67,84	72, 42
2	Informação Estrutural	GC-MS	C20^-C39	C14-C41

Pode ser inferido a partir da TABELA 2 e dos gráficos

200 e 300 que a cera obtida a partir da despolimerização do resíduo de PEAD possui MWD mais ampla e ponto de fusão um pouco maior, mas, nos outros aspectos é comparável à cera microcristalina produzida usando os processos existentes.

A Figura 4 mostra, no contexto da invenção, um gráfico

400 de análise de calorimetria de varredura diferencial (DSC) da cera microcristalina produzida usando processos existentes. DSC é uma técnica termoanalítica na qual a diferença na quantidade de calor requerido para aumenta a temperatura de uma amostra e da referência é medida como uma

11/24 função da temperatura. O eixo x do gráfico 400 representa a temperatura e o eixo y representa o fluxo de calor.

A Figura 5 mostra um gráfico 500 de análise de DSC da cera obtida a partir da despolimerização do resíduo de PEAD, de acordo com uma modalidade. O gráfico 400 e o gráfico 500 são comparados. O ponto de fusão da cera obtida a partir da despolimerização do PEAD é cerca de 10% maior que o da cera microcristalina produzida usando os processos existentes. Adicionalmente, a cera produzida a partir do PEAD foi descoberta como tendo uma aderência natural que a torna altamente recomendável para ceras de polimento e polidores de sapato.

O Experimento 2 considera o ponto de fusão da cera, que é uma importante propriedade. 0 ponto de fusão da cera é determinado por um valor desejado de pressão no interior do reator de alta pressão. A TABELA 3 abaixo mostra diferentes valores de pressão que geram ceras com diferentes pontos de fusão.

TABELA 3

N°	Pressão (MPa) (Manométrica)	Ponto de fusão da cera resultante (°C)
1	0,345	100
2	0, 552	90
3	0,758	80
4	0,965	75
5	1,379	60

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No Experimento 3, a seguinte composição de alimentação é considerada no reator de alta pressão. Deve-se notar que o

PEAD, PEBD e o PELBD estão disponíveis como grânulos primários .

1.

Grânulos primários de

PEAD

PEBD

PELBD como alimentação pura

Materiais residuais de

PEAD

PEBD

PELBD como alimentação pura

3.

Várias misturas de grânulos primários de

PEAD, PEBD e

PELBD

Várias misturas de materiais residuais de

PEAD, PEBD e

PELBD

5.

Mistura de (1) e

6.

Materiais residuais de PEAD

PEBD

PELBD como alimentações puras com

10% de impurezas de polipropileno e poliestireno.

Em cada um dos casos, o valor desejado no interior do reator de alta pressão permaneceu inalterado, indicando que o catalisador é especifico para quebra de ligações CH₂-CH₂ e é relativamente insensível à natureza da alimentação.

No Experimento 4, uma emulsão de água de várias ceras produzidas no Experimento 2 é preparada e as composições seguem abaixo:

Composição A - 5g de Cera e 2,5g Ácido Esteárico

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Composição Β - 300g de Água, 3g de Morfolina e 2,5g de

Ácido Esteárico

Os sólidos da composição A são misturados e fundidos. O produto é misturado com a composição B previamente aquecida. A emulsão é obtida sob agitação. Pode ser visto que a emulsão é estável e a cera não se separa da camada aquosa. A emulsão então formada forma uma camada muito fina de cera em revestimentos, tendo resistência dependente do ponto de fusão da cera usada.

No Experimento 5, um insumo de graxa é produzido para uma pressão de corte de 1,72-2,07 MPa (manométrica) (250— 300psig) (que é a Amostra 1) e para uma pressão de corte de 2,07-2,41 MPa (manométrica) (300-350psig) (que é a Amostra 2) . Em uma modalidade, as viscosidades da amostra 1 e da amostra 2 são determinadas com uma função da temperatura e da taxa de cisalhamento.

A Figura 6 mostra um gráfico 600 de log do cisalhamento versus log da viscosidade da amostra 1 do insumo de graxa, de acordo com uma modalidade. O log do cisalhamento é representado no eixo x e o log da viscosidade é representado no eixo y do gráfico 600. A taxa de cisalhamento, tensão de cisalhamento e viscosidade da amostra 1 a 40°C, 100°C e 150°C são mostradas nas TABELAS 4, 5 e 6.

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TABEIA 4 (a 40°)

Taxa de cisalhamento [1/s]	Tensão de cisalhamento [Pa]	Viscosidade [Pa.s]
0,01	18,9	1.890
0,0147	16, 8	1.150
0,0215	16, 9	786
0,0316	17,9	566
0,0464	19	410
0,0681	20, 5	301
0,1	22,7	227
0, 147	25,7	175
0,215	29, 6	137
0,316	34,6	110
0,464	41, 8	90
0, 681	52,9	77,7
1	70, 8	70,8
1,47	92,3	62,9
2,15	106	49,2
3,16	112	35,5
4,64	117	25,2
6, 81	122	17,9
10	128	12,8
14,7	135	9,22
21, 5	145	6,72
31, 6	156	4,94
46, 4	172	3,71
68, 1	193	2,83
100	219	2,19

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TABELA 5 (100°C)

Taxa de cisalhamento [1/s]	Tensão de cisalhamento [Pa]	Viscosidade [Pa.s]
0,464	0,00276	0,00594
0,681	0,019	0,0278
1	0,0285	0,0285
1,47	0,0669	0,0456
2,15	0,0835	0,0388
3,16	0,0983	0,0311
4, 64	0,0751	0,0162
6,81	0,148	0,0217
10	0, 157	0,0157
14,7	0,238	0,0162
21, 5	0,312	0,0145
31, 6	0,441	0,0139
46,4	0,613	0,0132
68, 1	0, 85	0,0125
100	1,2	0,012

TABELA 6 (150°C)

Taxa de cisalhamento [1/s]	Tensão de cisalhamento [Pa]	Viscosidade [Pa.s]
0,01	0,00319	0,319
0,0147	0,00233	0, 159
0,0215	0,00202	0,0939
0,0316	0,00055	0,0175
0,0464	0,000423	0,00912
0,0681	0,00258	0,0379
0,1	0,00265	0,0265

16/24

0, 147	0,00532	0,0363
0,215	0,00772	0,0358
0,316	0,0155	0,0491
0,464	0,0215	0,0464
0, 681	0,0295	0,0432
1	0,0374	0,0374
1,47	0,0418	0,0285
2,15	0,0407	0,0189
3,16	0,0574	0,0181
4,64	0,0637	0,0137
6, 81	0,0835	0,0123
10	0,104	0,0104
14,7	0,136	0,00924
21, 5	0,167	0,00777
31, 6	0,214	0,00677
46,4	0,285	0,00614
68,1	0,426	0,00625
100	0,583	0,00583

Ά Figura 7 mostra um gráfico 700 de log do cisalhamento versus log da viscosidade da amostra 2 do insumo de graxa, de acordo com uma modalidade. O log do cisalhamento é 5 representado no eixo x e o log da viscosidade é representado no eixo y do gráfico 700. A taxa de cisalhamento, tensão de cisalhamento e a viscosidade da amostra 1 a 40°C, 100°C e 150°C são dadas nas TABELAS 7, 8 e 9.

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TABELA 7 (a 40°C)

Taxa de cisalhamento [1/s]	Tensão de cisalhamento [Pa]	Viscosidade [Pa.s]
0,00998	617	61.800
0,0147	632	43.000
0,0215	657	30.500
0,0316	693	21.900
0,0464	736	15.900
0,0681	798	11.700
0, 1	879	8.790
0,147	987	6.720
0,215	1130	5.240
0,316	1300	4.120
0,464	1470	3.170
0,681	1520	2.230
1	1520	1.510
1,47	1470	1.000
2,15	1530	709
3, 16	1720	544
4,64	1820	393
6, 81	2280	335
10	3170	316
14,7	3290	224
21,5	3070	142
31,6	3100	97,9
46, 4	2880	62,1
68,1	2840	41,7
100	2760	27,6

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TABELA 8 (a 100°C)

Taxa de cisalhamento [1/s]	Tensão de cisalhamento [Pa]	Viscosidade [Pa.s]
0,00999	175	17.5500
0,0147	38,5	2.630
0,0215	39	1.810
0,0316	40,1	1.270
0,0464	44,1	950
0,0681	43, 9	644
0, 1	45, 8	458
0,147	48,1	328
0,215	51,3	238
0,316	53,8	170
0,464	55,4	119
0, 681	60,9	89,4
1	69,5	69, 5
1,47	76, 8	52,3
2,15	83,5	38,8
3,16	84,6	26, 8
4,64	82,8	17,8
6,81	74,8	11
10	59,2	5, 92
14,7	53,9	3, 67
21,5	45,7	2,12
31, 6	110	3, 49
46,4	10,2	0,867
68,1	50,7	0,744
100	45, 8	0,458

19/24

TABELA 9 (a 150°C)

Taxa de cisalhamento [1/s]	Tensão de cisalhamento [Pa]	Viscosidade [Pa.s]
0,01	11, 6	1.160
0,0147	9,23	628
0,0316	5,77	183
0,0464	5,59	120
0, 0681	4,54	66, 7
0,1	4,48	44,8
0,147	4,46	30,4
0,215	4,46	20,7
0,316	4,61	14,6
0,464	3,86	8,32
0,681	3,9	5,72
1	3,97	3, 97
1,47	4,08	2,78
2,15	3,63	1, 69
3,16	3,72	1, 18
4, 64	3,6	0,776
6,81	3,55	0,521
10	3,92	0,392
14,7	4,04	0,275
21,5	3,72	0,173
31,6	4,41	0, 14
46,4	5,82	0, 125
68,1	7,26	0,107
100	10	0,1

20/24

Os experimentos mencionados acima sugerem gue pressões de corte menores rendem insumos de graxa com maior viscosidade. A medida que a temperatura do insumo de graxa é aumentada, o valor da viscosidade é diminuído, como esperado. Para uma dada temperatura e pressão de corte, a viscosidade é dependente da taxa de cisalhamento e cai drasticamente. Até a taxa de cisalhamento de 100 por segundo, a viscosidade cai por um fator de 1000, levando a um aumento na lubrificação pelo mesmo fator. Isto indica que o insumo de graxa possui

uma habilidade	natural	para gerar	um alto	grau	de
lubrificação.
A Figura 8	mostra	um diagrama de	blocos	800 de	um
dispositivo para	produzir	ceras e insumos	de graxa	através	de

despolimerização catalítica de resíduos plásticos, de acordo com uma modalidade. Particularmente, o dispositivo inclui uma extrusora 802, um forno 830, um reator 804, um condensador 806, um tambor 808, um tambor 810 e uma bandeja 828.

A extrusora 802 é um barril de 10,16 cm com comprimento de 60, 96 cm. A extrusora 802 pré-aguece o resíduo de polietileno e empurra o resíduo de polietileno moldado para o reator 804. A extrusora 802 opera a 300°C e empurra o resíduo de polietileno moldado através de uma válvula 816. Em uma modalidade, pré-aquecer o resíduo de polietileno pode tornar possível um menor tempo de processamento do resíduo de polietileno no reator 804 já que o pré-aquecimento ocorre fora do reator 804 (na extrusora 802). Ademais, um processo semi-contínuo é assegurado no reator 804.

21/24

O reator 804 tem 2 cm de espessura, 15 cm de diâmetro e 30 cm de comprimento e possui uma capacidade de operação de 6,5 litros. Como mostrado, o forno 830 inclui aquecedores 812 para aquecer o reator 804. A temperatura no reator 804 é mantida a 450°C. O reator 804 inclui um agitador 814, um manômetro 822 e uma pá com o catalisador 824. O reator 804 é projetado de tal forma gue as paredes do reator 804 sustentem altas temperaturas e pressões durante o processo de despolimerização. A pá catalítica 824 carreia um catalisador que acelera a reação de despolimerização do resíduo de polietileno moldado no reator 804. Em uma modalidade exemplificativa, o catalisador usado em o (Fe-Cu-Mo-P]/AI2O3.

Em operação, quando o reator 804 recebe o resíduo de polietileno moldado, a temperatura cai de 450°C. Quando a temperatura cai, a temperatura dos aquecedores 812 é aumentada para assegurar que a pressão no interior do reator 804 seja mantida a uma pressão atmosférica fechando uma válvula 818 é abrindo uma válvula 820. A pressão no interior do reator 804 é medida usando o manômetro 822. Em uma modalidade, a pressão no interior do reator 804 afeta a qualidade da cera formada. Pode-se notar que o volume do resíduo de polietileno moldado alimentado ao reator 804 é dobrado na temperatura do interior do reator 804.

A válvula 816 e a válvula 820 são fechadas para aumentar a pressão no reator 804. Quando uma pressão desejada (na faixa de 0,345 MPa - 2,413 MPa (manométrica) - 50-350psig) é alcançada no interior do reator 804, os aquecedores 812 são

22/24 desligados e a reação de despolimerização é interrompida. A reação de despolimerização demora cerca de uma hora dentro do reator 804. A válvula 820 é gradualmente aberta e a pressão no interior do reator 804 é permitida cair até uma pressão 5 atmosférica. Vapor a partir do reator 804 escapa através da válvula 820 para o condensador 806 e é finalmente coletado no tambor 808. A temperatura no interior do reator 804 mantém-se inalterada.

À medida que a pressão no interior do reator 804 cai para uma pressão atmosférica, a válvula 820 é fechada e a válvula 818 é aberta para drenar o material produzido. A redução de pressão para uma atmosfera no interior do reator

804 inicia um processo de coalescência de impurezas de pigmentos orgânicas e inorgânicas (tais como carbono carbonato de cálcio etc.) presentes junto com o resíduo de polietileno.

As impurezas de pigmento coalescem e acomodam-se como

816 para camadas separadas através da manipulação das válvulas

818 e 820.

separar as

Não há requerimento de um processo adicional impurezas de pigmento a partir das ceras e insumos de graxa formados. Então, ciclos de pressão alta para baixa no interior do reator 804 separam as impurezas de pigmento, deixando para

A pequena quantidade trás ceras de pressão e insumos de graxa puros.' que é desenvolvida no interior do reator 804 empurra os produtos produzidos a partir do reator 804 para o tambor 810.

Quando os produtos são vertidos no tambor 810 a mais que

400°C, pequenas quantidades de vapores de hidrocarboneto

23/24 podem ser produzidas. Uma tubulação 826 assegura que os escapem para condensados no formam graxa contato sobre o tambor 810 vapores de hidrocarboneto a atmosfera e estes tambor 810. Esses vapores uma camada protetora no topo da prevenindo que a cera ou insumo então formados não são de cera completamente hidrocarboneto ou de graxa direto com a atmosfera e gueima. Os insumo de entre em produtos coletados no tambor 810 são condensados a 200°C e são drenados para a bandeja. .828. Este processo assegura produtos líquidos possam ser drenados a mais de 400°C de tal fulgor partir forma então, que os apesar temperatura das ceras e redução de estar significativamente acima do ponto de insumos pressão do reator 804 pode de graxa.

e remoção do material produzido a tomar cerca de 30 minutos. Dessa um ciclo de despolimerização cerca de duas horas e meia. Pode ser despolimerização não é sensível a polipropileno e poliestireno presentes catalítica pode durar visto que impurezas reação de tais como em até 10% no resíduo de polietileno. Ceras e insumos de especificada podem ser obtidos processo e as válvulas 818 manipulação da pressão desejada ceras de diferentes graus (por de fusão) são obtidas.

Em várias modalidades graxa de qualidade manipulando-se condições de e 820. Por exemplo pela no interior do reator 804, exemplo, com diferentes pontos os processos descritos nas desativado e dura por cerca de um ano em uso no processo,

Figuras de 1 até 8 usam um novo catalisador que não é

24/24 tornando o processo, dessa forma, econômico. 0 catalisador é estável ao longo das temperaturas de reação de 300°C-600°C e despolimeriza PEAD, PEBD e PELBD igualmente. O catalisador também não é afetado por quaisquer impurezas de pigmento.

Adicionalmente, o uso de uma extrusora para pré-aquecer o resíduo de polietileno assegura que um resíduo de polietileno moldado a altas temperaturas seja alimentado no reator. Durante o processo descrito acima, existe uma recuperação total de carbono do resíduo de polietileno em produtos desejados, o que torna o processo ecologicamente favorável.

Apesar de as presentes modalidades terem sido descritas com referência a modalidades exemplificativas específicas, ficará evidente que várias modificações e alterações podem 15 ser feitas a estas modalidades sem se distanciar do espírito e escopo mais amplos das várias modalidades.

Claims

1. Processo para converter resíduos de polietileno misto para produzir ceras e graxas através de despolimerização catalítica, caracterizado por compreender:

Pré-aquecer o resíduo de polietileno misto para formar um resíduo de polietileno misto fundido;

Efetuar a reação catalítica de despolimerização do resíduo de polietileno misto fundido dentro da zona de reação de um reator de alta pressão para produzir produtos de baixo peso molecular incluindo, cera ou uma graxa convertida, de modo que a zona de reação inclua material da zona de reação incluindo os produtos de baixo peso molecular;

após a pressão no reator ter atingido um valor desejado, resfriar o material da zona de reação.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender:

Drenar a cera ou graxa convertida em um recipiente quando a cera ou graxa convertida está liquida e está substancialmente acima do ponto de fulgor.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a temperatura na qual a despolimerização catalítica estar sendo realizada estar na faixa de cerca de 300°C a 600°C.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o pré-aquecimento do resíduo de polietileno misto para formar o resíduo de polietileno misto fundido compreender:

2/6

Pré-aquecer o resíduo de polietileno misto utilizando uma extrusora para formar o resíduo de polietileno misto fundido e sendo que a extrusora está ligada ao reator.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender:

Empurrar de forma substancialmente contínua o resíduo de polietileno misto no reator quando o polietileno misto alcançar o estado fundido na extrusora.

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pressão desejada estar na faixa de cerca de 50psig (344737,9Pa) a 350psig (2413165,OPa).

7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o resíduo de polietileno misto compreender polietileno selecionado do grupo consistindo em polietileno de baixa densidade (LPDE), polietileno de baixa densidade linear (LLPDE) e polietileno de alta densidade (HPDE).

8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o resíduo de polietileno misto compreender impurezas até cerca de 10%, e por as impurezas compreenderem materiais selecionados do grupo consistindo em polipropileno e poliestireno.

9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o catalisador ser [Fe-Cu-Mo-P]/A1₂O₃.

3/6

10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por adicionalmente compreender:

Variar o valor desejado de pressão no reator de alta pressão para produzir diferentes tipos de ceras e graxas.

11. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por adicionalmente compreender:

Induzir a coalescência de particulas/impurezas de pigmento na cera ou graxa convertida drenada utilizando um ciclo de alta a baixa pressão; e

Permitir que as particulas/impurezas de pigmento e a cera ou graxa convertida repousem no recipiente como camadas separadas.

12. Processo para converter grânulos primários de polietileno para produzir ceras e graxas através de despolimerização catalítica, caracterizado por compreender:

Pré-aquecer os grânulos primários de polietileno para formar um fundido de grânulos primários de polietileno;

Efetuar a reação catalítica de despolimerização do fundido de grânulos primários de polietileno dentro de uma zona de reação de um reator de alta pressão para produzir produtos de baixo peso molecular incluindo cera ou uma graxa convertida, de modo que a zona de reação inclua material da zona de reação incluindo os produtos de baixo peso molecular;

após a pressão no reator ter atingido um valor desejado, resfriar o material a zona de reação.

¢/6

13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por adicionalmente compreender:

Drenar a cera ou graxa convertida em um recipiente quando a cera ou graxa convertida está líquida e substancialmente acima do ponto de fulgor.

14. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a temperatura na qual a despolimerização catalítica estar sendo realizada estar na faixa de cerca de 300°C a 600°C.

15. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a pressão desejada estar na faixa de cerca de 50psig (344737,9Pa) a 350psig (2413165,OPa).

16. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o pré-aquecimento dos grânulos primários de polietileno para formar o fundido de grânulos primários de polietileno compreender:

Pré-aquecer os grânulos primários de polietileno utilizando uma extrusora para formar o fundido de grânulos primários de polietileno e sendo que a extrusora é ligada ao reator.

17. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por adicionalmente compreender:

Empurrar de forma substancialmente contínua os grânulos primários de polietileno no reator quando os grânulos primários de polietileno atingirem o estado fundido na extrusora.

5/6

18. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por os grânulos primários de polietileno compreenderem polietileno selecionado do grupo consistindo em LPDE, LLPDE e HPDE.

19. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o catalisador ser [Fe-Cu-Mo-P]/AI2O3.

20. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por adicionalmente compreender:

21. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por adicionalmente compreender:

Permitir que as impurezas/partículas de pigmento e a cera ou graxa convertida repousem em um recipiente como camadas separadas.

22. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a cera ou a graxa convertida ser graxa convertida.

23. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a cera ou a graxa convertida ser cera.

6/6

24. Cera caracterizada por ser obtida de acordo com o processo conforme reivindicado de 1 a 23.

25. Graxa convertida caracterizada por ser obtida de acordo com o processo conforme reivindicado de 1 a 23.