BR112019012859B1 - Método para a purificação de polietileno recuperado - Google Patents

Abstract

A presente invenção fornece um método para a purificação de polietileno recuperado. O método envolve a obtenção do polietileno recuperado, colocar o mesmo em contato com um primeiro solvente fluido para produzir um polietileno recuperado extraído, e então dissolver o polietileno recuperado extraído em um solvente para produzir uma primeira solução que compreende polietileno e contaminantes suspensos. A primeira solução é decantada para produzir uma segunda solução que compreende polietileno e contaminantes restantes. A segunda solução é purificada ao colocar em contato a segunda solução com um meio sólido para produzir uma terceira solução que compreende polietileno mais puro. Por último, o polietileno mais puro é separado da terceira solução.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere, de modo geral, a um método para a purificação de polímeros contaminados, mediante o uso de um solvente pressurizado e um meio sólido. Mais especificamente, esta invenção se refere a um método para a purificação de polímeros reciclados, como plásticos reciclados pós-consumo e pós-industrial, para produzir uma resina incolor ou transparente, livre de odores e virgem. Ele é particularmente útil para a purificação de polietileno.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Os polímeros, especialmente plásticos sintéticos, são onipresentes na vida diária, devido aos seus custos de produção relativamente baixos e bom equilíbrio das propriedades do material. Os plásticos sintéticos são usados em uma ampla variedade de aplicações, como embalagem, componentes automotivos, dispositivos médicos, e produtos de consumo. Para atender a alta demanda dessas aplicações, dezenas de bilhões de libras de plásticos sintéticos são produzidas em todo o mundo anualmente. A esmagadora maioria dos plásticos sintéticos são produzidos a partir de fontes fósseis cada vez mais escassas, como o petróleo e o gás natural. Adicionalmente, a fabricação de plásticos sintéticos a partir de fontes fósseis produz CO2 como subproduto.

[0003] O uso constante de plásticos sintéticos tem, consequentemente, resultado em milhões de toneladas de refugos de plástico sendo produzidos a cada ano. Embora a maior parte dos refugos de plástico seja depositada através de programas para lixos sólidos municipais, uma porção significativa dos refugos de plástico é encontrada no meio-ambiente como lixo, que é de má aparência e potencialmente nocivo para os ecossistemas. Os refugos de plástico são frequentemente levados pela água em sistemas fluviais e, finalmente, vão para o mar.

[0004] A reciclagem dos plásticos surgiu como uma solução para mitigar os problemas associados com o uso difundido do plástico. A recuperação e o reuso de plásticos desvia os resíduos dos aterros e reduz a demanda por plásticos virgens produzidas a partir de recursos fósseis, o que consequentemente reduz as emissões de gases do efeito estufa. Em regiões desenvolvidas, como nos Estados Unidos e na União Europeia, as taxas de reciclagem de plásticos estão aumentando devido à maior consciência dos consumidores, estabelecimentos comerciais, industriais e operações de fabricação. A maior parte dos materiais reciclados, incluindo os plásticos, são misturados em uma única corrente que é coletada e processada em uma instalação de recuperação de material (MRF). Na MRF, os materiais são classificados, lavados e embalados para revenda. Os plásticos podem ser classificados em materiais individuais, como polietileno de alta densidade (HDPE) ou poli(tereftalato de etileno) (PET), ou correntes mistas de outros plásticos comuns, como polipropileno (PP), polietileno de baixa densidade (LDPE), poli(cloreto de vinila) (PVC), poliestireno (PS), policarbonato (PC), e poliamidas (PA). As correntes únicas ou mistas podem ser, então, adicionalmente classificadas e reprocessadas como um pélete que é adequado para reuso no processamento de plásticos, por exemplo, por moldagem por sopro e injeção.

[0005] Embora os plásticos reciclados sejam classificados em correntes predominantemente uniformes e sejam lavados com soluções aquosas e/ou cáusticas, o pélete final reprocessado frequentemente permanece altamente contaminado por impurezas residuais indesejadas, como resíduos de alimentos estragados e resíduos residuais de perfume. Além disso, os péletes de plástico reciclados, exceto aqueles de recipientes de bebida reciclados, têm cor escora devido à mistura de corantes e pigmentos comumente usados para colorir os artigos plásticos. Embora existam algumas aplicações que são insensíveis à cor e à contaminação (por exemplo, recipientes plásticos pretos para tinta e componentes automotivos ocultos), a maior parte das aplicações exige péletes incolores. A necessidade de uma resina reciclada de alta qualidade "virgem" é especialmente importante para aplicações de contato com alimentos e medicamentos, como a embalagem de alimentos. Além de serem contaminadas por impurezas e corantes misturados, muitos produtos de resina reciclada têm, frequentemente, uma composição química heterogênea e podem conter uma quantidade significativa de contaminação polimérica, como contaminação por polipropileno reciclado em polietileno e vice-versa.

[0006] A reciclagem mecânica, também conhecida como reciclagem secundária, é o processo de conversão de refugos de plástico reciclados em uma forma reutilizável de manufatura subsequente. Uma análise mais detalhada da reciclagem mecânica e de outros processos de recuperação de plásticos é descrita em S.M. Al- Salem, P. Lettieri, J. Baeyens, "Recycling and recovery routes of plastic solid waste (PSW): A review", Waste Management, Volume 29, Número 10, outubro de 2009, Páginas 2625 a 2643, ISSN 0956-053X. Embora os avanços na tecnologia de reciclagem mecânica tenham melhorado a qualidade dos polímeros reciclados em algum grau, há limitações fundamentais de abordagens de descontaminação mecânica, como o aprisionamento físico de pigmentos em uma matriz polimérica. Dessa forma, mesmo com as melhorias na tecnologia de reciclagem mecânica, a cor escura e os altos níveis de contaminação química nos refugos de plástico reciclado atualmente disponíveis, impede o uso mais amplo de resinas recicladas pela indústria de plásticos.

[0007] Para superar as limitações fundamentais da reciclagem mecânica, muitos métodos foram desenvolvidos para purificar polímeros contaminados por meio de abordagens químicas ou reciclagem química. A maioria destes métodos usa solventes para descontaminar e purificar os polímeros. A utilização de solventes permite a extração de impurezas e a dissolução dos polímeros, o que permite ainda mais tecnologias alternativas de separação.

[0008] Por exemplo, a patente US n° 7.935.736 descreve um método para a reciclagem de poliéster a partir de refugo contendo poliéster com o uso de um solvente para dissolver o poliéster antes da limpeza. A patente ‘736 também descreve a necessidade de se usar um precipitante para recuperar o poliéster do solvente.

[0009] Em outro exemplo, a patente US n° 6.555.588 descreve um método para produzir uma mistura de polipropileno a partir de uma mistura de plásticos que compreende outros polímeros. A patente '588 descreve a extração de contaminantes a partir de um polímero em uma temperatura abaixo da temperatura de dissolução do polímero no solvente selecionado, como hexano, durante um período de permanência determinado. A patente '588 descreve adicionalmente o aumento da temperatura do solvente (ou um segundo solvente) para dissolver o polímero antes da filtração. A patente '588 também descreve adicionalmente o uso de cisalhamento ou fluxo para precipitar o polipropileno da solução. A blenda de polipropileno descrita na patente '588 continha contaminação por polietileno de até 5,6%, em peso.

[0010] Em outro exemplo, o pedido de patente europeu n° 849.312 (traduzido do alemão para o inglês) descreve um processo para a obtenção de poliolefinas purificadas a partir de uma mistura de plástico contendo poliolefina ou um refugo contendo poliolefina. O pedido de patente '312 descreve a extração de misturas ou de refugos de poliolefina com uma fração de hidrocarbonetos de diesel ou gasolina combustível com um ponto de ebulição acima de 90°C em temperaturas entre 90°C e o ponto de ebulição do solvente de hidrocarboneto. O pedido de patente '312 descreve adicionalmente o contato de uma solução de poliolefina quente com argila de branqueamento e/ou carvão ativado para remover componentes externos da solução. A patente '312 também descreve adicionalmente o resfriamento da solução para temperaturas inferiores a 70°C para cristalizar a poliolefina e então remover o solvente de adesão por aquecimento da poliolefina acima do ponto de fusão da poliolefina, ou evaporação do solvente de adesão em vácuo ou passando uma corrente de gás através do precipitado de poliolefina, e/ou extração de solvente com um álcool ou cetona que ferve abaixo do ponto de fusão da poliolefina.

[0011] Em outro exemplo, a patente US n° 5.198.471 descreve um método para separar polímeros de uma mistura sólida fisicamente misturada (por exemplo, resíduos plásticos) contendo uma pluralidade de polímeros com o uso de um solvente em uma primeira temperatura mais baixa para formar uma primeira solução de fase única e um componente sólido remanescente. A patente '471 descreve adicionalmente o aquecimento do solvente para temperaturas mais altas para dissolver polímeros adicionais que não foram solubilizados na primeira temperatura mais baixa. A patente '471 descreve a filtração de componentes poliméricos insolúveis.

[0012] Em outro exemplo, a patente US n° 5.233.021 descreve um método de extração de componentes poliméricos puros a partir de uma estrutura de múltiplos componentes (por exemplo, resíduos de carpete) pela dissolução de cada componente em uma temperatura e uma pressão adequadas em um o fluido supercrítico e/ou variação da temperatura e/ou da pressão para extrair componentes específicos em sequência. Entretanto, de modo similar à patente '471, a patente '021 descreve apenas a filtração dos componentes não dissolvidos.

[0013] Em outro exemplo, a patente US n° 5.739.270 descreve um método e um aparelho para separar continuamente um componente polimérico de um plástico a partir de contaminantes e outros componentes do plástico usando um fluido de trabalho e um cossolvente. O cossolvente dissolve ao menos parcialmente o polímero e o segundo fluido (que está em um estado líquido, crítico, supercrítico) solubiliza os componentes do polímero e precipita uma parte do polímero dissolvido a partir do cossolvente. A patente '270 descreve adicionalmente a etapa de filtrar o cossolvente termoplástico (com ou sem o fluido de trabalho) para remover contaminantes particulados, como partículas de vidro.

[0014] Os métodos baseados em solvente conhecidos para purificar polímeros contaminados, conforme descrito acima, não produzem um polímero "virgem". Nos métodos anteriores, a codissolução e, portanto, a contaminação cruzada de outros polímeros ocorre muitas vezes. Se o adsorvente for usado, uma etapa de centrifugação e/ou filtração é frequentemente empregada para remover o adsorvente usado da solução. Além disso, os processos de isolamento para remover solvente, como aquecimento, evaporação a vácuo, e/ou precipitação com o uso de um produto químico para precipitação, são usados para produzir um polímero isento de solvente residual.

[0015] Consequentemente, ainda existe a necessidade por um método aprimorado baseado em solvente, destinado a purificar polímeros contaminados, que use um solvente que seja pronta e economicamente removido do polímero, seja relativamente simples em termos do número de operações unitárias, produza um polímero sem uma quantidade significativa da contaminação polimérica cruzada, produza um polímero que é essencialmente incolor, e produza um polímero que é essencialmente inodoro.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0016] A presente invenção fornece um método para a purificação de polietileno recuperado. O método envolve: a. obter polietileno recuperado selecionado do grupo que consiste em polímeros pós-uso pelo consumidor, polímeros pós-uso industrial e combinações dos mesmos; b. colocar o polietileno recuperado, a uma temperatura de cerca de 80°C a cerca de 220°C e a uma pressão de cerca de 150 psig (1,03 MPa) a cerca de 15.000 psig (103,42 MPa), em contato com um primeiro solvente fluido que tem um ponto de ebulição padrão menor que cerca de 70°C, para produzir um polietileno recuperado extraído; c. dissolver o polietileno recuperado extraído em um solvente selecionado do grupo que consiste em um primeiro solvente fluido, um segundo solvente fluido e misturas dos mesmos, a uma temperatura de cerca de a cerca 90°C a cerca de 220°C e a uma pressão de 350 psig (2,41 MPa) a cerca de 20.000 psig (137,90 MPa), para produzir uma primeira solução compreendendo polietileno e contaminantes suspensos; d. decantar a primeira solução compreendendo polietileno e contaminantes suspensos a uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C e a uma pressão de cerca de 350 psig (2,41 MPa) a cerca de 20.000 psig (137,90 MPa) para produzir uma segunda solução que compreende polietileno e contaminantes restantes; e. purificar a segunda solução de polímero a uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C e a uma pressão de cerca de 350 psig (2,41 MPa) a cerca de 20.000 psig (137,90 MPa), colocando-se a segunda solução em contato com o meio sólido para produzir uma terceira solução compreendendo polietileno mais puro; e f. separar o polietileno mais puro da terceira solução;

[0017] O segundo solvente fluido pode ter a mesma composição química ou uma composição química diferente do primeiro solvente fluido.

[0018] Em uma modalidade, o polietileno é separado da terceira solução em uma temperatura de cerca de 0°C a cerca e 220°C e uma pressão de cerca de 0 psig (0 MPa) a 2.000 psig (13,79 MPa). Em outra modalidade, o polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 0,5%. Em ainda outra modalidade, o polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 1%. Em uma modalidade, o polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 2%.

[0019] Em uma modalidade, o polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 3%. Em outra modalidade, o polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 4%. Em ainda outra modalidade, o polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 5%.

[0020] Em uma modalidade, o polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de até 20%. Em outra modalidade, o polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de até 18%. Em ainda outra modalidade, o polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de até 16%. Em uma modalidade, o polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de até 14%. Em outra modalidade, o polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de até 12%.

[0021] Em uma modalidade, o polietileno recuperado é um polietileno derivado de reciclagem pós-consumo. Em uma outra modalidade, o polietileno recuperado é um homopolímero de polietileno ou copolímero primariamente de polipropileno. Em ainda uma outra modalidade, o solvente fluido tem um ponto de ebulição padrão menor que cerca de 0°C e maior do que cerca de -45°C e uma mudança de entalpia de vaporização padrão menor do que cerca de +25 kJ/mol.

[0022] Em uma modalidade, o solvente fluido é selecionado do grupo que consiste em hidrocarbonetos olefínicos, hidrocarbonetos alifáticos e misturas dos mesmos. Em uma outra modalidade, o hidrocarboneto alifático é selecionado do grupo que consiste em hidrocarbonetos alifáticos C1-C6 e misturas dos mesmos. Em ainda uma outra modalidade, os hidrocarbonetos alifáticos e misturas dos mesmos são constituídos principalmente por hidrocarbonetos alifáticos C4.

[0023] Em uma outra modalidade, o solvente fluido consiste essencialmente em gás de petróleo liquefeito C4. Em uma modalidade, o solvente fluido é n-butano, isômeros de butano, ou misturas dos mesmos. Em uma outra modalidade, a temperatura nas etapas de contato, dissolução, decantação e purificação é de cerca de 110°C a cerca de 170°C.

[0024] Em uma modalidade, a pressão na etapa de contato é de cerca de 1.100 psig (7,58 MPa) a cerca de 5.500 psig (37,92 MPa). Em uma outra modalidade, a pressão na etapa de contato é inferior a cerca de 1.100 psig (7,58 MPa). Em ainda uma outra modalidade, a pressão nas etapas de dissolução, decantação e purificação é maior que cerca de 4.500 psig (31,03 MPa). Em uma modalidade, a pressão nas etapas de dissolução, decantação e purificação é maior que cerca de 5.500 psig (37,92 MPa).

[0025] Em uma modalidade, o meio sólido é selecionado do grupo que consiste em substâncias inorgânicas, substâncias baseadas em carbono e misturas das mesmas. Em uma outra modalidade, as substâncias inorgânicas são selecionadas do grupo que consiste em óxidos de silício, óxidos de alumínio, óxidos de ferro, silicatos de alumínio, vidros vulcânicos amorfos e misturas dos mesmos. Em uma outra modalidade, as substâncias inorgânicas são selecionadas do grupo que consiste em gel de sílica, diatomita, areia, quartzo, alumina, perlita, terra de Fuller, bentonita e misturas dos mesmos.

[0026] Em uma modalidade, as substâncias baseadas em carbono são selecionadas do grupo que consiste em carvão antracita, negro de fumo, coque, carvão ativado, celulose e misturas dos mesmos. Em uma outra modalidade, o contato da solução de polietileno com o dito meio sólido é feito em um leito empacotado do dito meio sólido. Em ainda uma outra modalidade, o leito empacotado tem comprimento maior que 20 cm.

[0027] Os recursos adicionais da invenção podem se tornar evidente aos versados na técnica a partir de uma análise da descrição detalhada seguinte, tomada em conjunto com os exemplos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0028] A Figura 1 é um fluxograma em bloco que mostra as principais etapas de uma modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO I. Definições

[0029] Para uso na presente invenção, o termo "polímero recuperado" refere-se a um polímero usado para um propósito e, então, recuperado para processamento adicional.

[0030] Para uso na presente invenção, o termo "polietileno recuperado" refere-se a um polímero de polietileno usado para um propósito anterior e, então, recuperado para processamento adicional.

[0031] Para uso na presente invenção, o termo "pós-consumo", refere-se a uma fonte de material que se origina após o consumidor final ter usado o material de um bem de consumo, ou produto.

[0032] Como usado aqui, o termo "reciclagem pós-consumo" (PCR, de "post-consumer recycle") refere-se a um material que é produzido após o consumidor final ter usado o material e ter descartado o material em uma corrente de descarte.

[0033] Para uso na presente invenção, o termo "pós-industrial" refere-se a uma fonte de um material que se origina durante a fabricação de uma mercadoria ou produto.

[0034] Para uso na presente invenção, o termo "solvente fluido" refere-se a uma substância que pode existir no estado líquido, sob condições especificadas de temperatura e pressão. Em algumas modalidades, o solvente fluido pode ser uma composição química essencialmente homogênea de uma molécula ou isômero, enquanto em outras modalidades, o solvente fluido pode ser uma mistura de várias composições ou isômeros moleculares diferentes. Adicionalmente, em algumas modalidades da presente invenção, o termo "solvente fluido" pode também se aplicar a substâncias que estão na, próximo, ou acima da temperatura crítica e da pressão crítica (ponto crítico) daquela substância. É bem conhecido pelos versados na técnica que substâncias acima do ponto crítico de substância são conhecidas como "fluidos supercríticos" que não têm as propriedades físicas típicas (isto é, densidade) de um líquido.

[0035] Para uso na presente invenção, o termo "dissolvido" significa incorporação ao menos parcial de um soluto (polimérico ou não polimérico) em um solvente, no nível molecular. Adicionalmente, a estabilidade termodinâmica da solução de solvente/soluto pode ser descrita pela seguinte equação 1: Equação 1 onde ΔGmix é a mudança da energia livre de Gibbs da mistura de um soluto com um solvente, ΔHmix é a mudança de entalpia da mistura, T é a temperatura absoluta, e ΔSmix é a entropia da mistura. Para manter uma solução estável de um soluto em um solvente, a energia livre de Gibbs deve ser negativa e em um mínimo. Dessa forma, qualquer combinação de soluto e solvente que minimize a energia livre de Gibbs negativa em temperaturas e pressões apropriadas pode ser usada para a presente invenção.

[0036] Para uso na presente invenção, o termo "ponto de ebulição padrão" refere-se à temperatura de ebulição em uma pressão absoluta de exatamente 100 kPa (1 bar, 14,5 psia, 0,9869 ATM) como estabelecido pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC).

[0037] Para uso na presente invenção, o termo "mudança de entalpia de vaporização padrão" refere-se a mudança de entalpia necessária para transformar uma determinada quantidade de uma substância de um líquido em um vapor no ponto de ebulição padrão da substância.

[0038] Para uso na presente invenção, o termo "solução de polietileno" refere-se a uma solução de polietileno dissolvida em um solvente. A solução de polietileno pode conter matéria não dissolvida e, dessa forma, a solução de polietileno pode também ser uma "pasta aquosa" de matéria não dissolvida suspensa em uma solução de polietileno dissolvida em um solvente.

[0039] Para uso na presente invenção, os termos "sedimentação" e "decantação" se referem à tendência de partículas dentro de uma suspensão para se separar a partir de um líquido em resposta a uma força (tipicamente uma força gravitacional) agindo sobre as partículas.

[0040] Para uso na presente invenção, o termo "contaminantes suspensos" se refere a constituintes não desejados ou indesejáveis que estão presentes por todo o volume do meio de uma mistura heterogênea.

[0041] Como usado aqui, o termo "meio sólido" refere-se a uma substância que existe no estado sólido sob as condições de uso. O meio sólido pode ser cristalino, semicristalino ou amorfo. O meio sólido pode ser granular e pode ser fornecido em diferentes formatos (isto é, esferas, cilindros, péletes, etc.). Se o meio sólido for granular, o tamanho de partícula e a distribuição de tamanho de partícula do meio sólido podem ser definidos pelo tamanho de trama usado para classificar o meio granular. Um exemplo das designações de tamanho de trama padrão pode ser encontrado no padrão ASTM E11 "Standard Specification for Woven Wire Test Sieve Cloth and Test Sieves", da Sociedade Americana para Testes e Materiais (ASTM, de "American Society for Testing and Material"). O meio sólido pode também ser uma manta fibrosa não tecida, ou um material têxtil tecido.

[0042] Para uso na presente invenção, o termo "solução de polietileno mais puro" refere-se a uma solução de polietileno que menos contaminantes em relação à mesma solução de polietileno antes de uma etapa de purificação.

[0043] Para uso na presente invenção, o termo "extração" se refere à prática de transferir uma espécie de soluto a partir de uma fase líquida (ou matriz sólida) ao longo de um contorno de fase para uma fase imiscível líquida separada. A(s) força(s) motriz(es) para extração são descrita(s) pela teoria da partição.

[0044] Para uso na presente invenção, o termo "extraído" se refere a um material que tem menos espécies de soluto em relação ao mesmo material antes de uma etapa de extração. Para uso na presente invenção, o termo "polietileno recuperado extraído" se refere a um polietileno recuperado tendo menos espécie de soluto em relação ao mesmo polietileno recuperado antes de uma etapa de extração.

[0045] Para uso na presente invenção, o termo "virgem" significa essencialmente isento de contaminante, isento de pigmento, isento de odor, homogêneo, e similar em propriedades aos polímeros virgens.

[0046] Para uso na presente invenção, o termo "copolímero principalmente de polietileno" refere-se a um copolímero contendo mais do que 70 mol % de unidades de repetição de etileno.

[0047] Para uso na presente invenção, qualquer referência a unidades internacionais de pressão (por exemplo, MPa) se refere à pressão manométrica.

II. Método para a purificação de polietileno contaminado

[0048] Surpreendentemente, descobriu-se que determinados solventes fluidos, que, em uma modalidade preferencial, exibem solubilidade em polímeros dependente da temperatura e da pressão, quando usados em um processo relativamente simples podem ser usados para purificar polietilenos contaminados, especialmente polietileno recuperado ou reciclado, a uma qualidade quase virgem. Este processo, exemplificado na Figura 1, compreende 1) obter um polímero recuperado (etapa a na Figura 1), seguido por 2) extrair o polietileno com um solvente fluido em uma temperatura de extração (TE) e a uma pressão de extração (PE) (etapa b na Figura 1), seguido por 3) dissolver o polietileno em um solvente fluido a uma temperatura de dissolução (TD) e a uma pressão de dissolução (PD) (etapa c na Figura 1), seguido por 4) sedimentar a solução de polímero a uma temperatura de dissolução (TD) e a uma pressão de dissolução (PD) (etapa d na FIG. 1), seguido por 5) colocar a solução de polietileno dissolvida em contato com um meio sólido a uma temperatura de dissolução (TD) e a uma pressão de dissolução (PD) (etapa e na Figura 1), seguido pela separação do polietileno do solvente fluido (etapa f na Figura 1).

[0049] Em uma modalidade da presente invenção, o polietileno purificado, que pode ser obtido a partir de fluxos de descarte pós-consumo, é essencialmente isento de odor, isento de pigmento e isento de contaminante, homogêneo e similar aos polímeros virgens em termos de propriedades. Além disso, em uma modalidade preferencial, as propriedades físicas do solvente fluido da presente invenção podem permitir métodos mais eficientes em termos de energia para a separação do solvente fluido do polietileno purificado.

Polietileno recuperado

[0050] Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietilenos recuperados inclui obter um polietileno recuperado. Para os propósitos da presente invenção, o polietileno recuperado é obtido a partir de fluxos de descarte pós-consumo, pós-industrial, pós-comercial e/ou outros especiais. Por exemplo, o polietileno residual pós- consumo pode ser derivado de fluxos de lixo reciclável em que os consumidores finais colocam os polímeros usados das embalagens e produtos em uma lixeira designada para coleta por um caminhão de coleta ou reciclador. Os polímeros residuais pós-consumo podem também ser derivados de programas de "retorno" nas lojas, em que o consumidor traz os polímeros residuais para uma loja e coloca os polímeros residuais em uma lixeira de coleta determinada. Um exemplo de polímero residual pós-industrial pode ser polímeros residuais produzidos durante a fabricação ou o transporte de um produto ou um bem que são coletados como material inutilizado pelo fabricante (isto é, aparas de recortes, material fora das especificações, apara de material de partida). Um exemplo de polímeros residuais de um fluxo de descarte especial podem ser polímeros residuais derivados da reciclagem de dejetos eletrônicos, também conhecidos como resíduos eletrônicos ("e-waste"). Outro exemplo de polímero residual pode ser um fluxo de descarte especial de polímeros residuais derivados da reciclagem de automóveis. Outro exemplo de polímero residual pode ser um fluxo de descarte especial de polímeros residuais derivados da reciclagem de carpetes e produtos têxteis usados.

[0051] Para os propósitos da presente invenção, o polietileno recuperado é uma composição homogênea de um polímero individual ou uma mistura de várias composições de polietileno diferentes. Alguns exemplos não limitadores de composições de polietileno são homopolímeros e copolímeros de etileno, como polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno de baixa densidade (LDPE), polietileno de baixa densidade linear (LLDPE), copolímeros de etileno e alfa-olefinas e outros polímeros de polietileno dissolúveis que podem ser evidentes para os versados na técnica.

[0052] O polietileno recuperado pode também conter diversos pigmentos, corantes, auxiliares de processamento, aditivos estabilizantes, cargas e outros aditivos de desempenho que foram adicionados ao polímero durante a polimerização ou conversão do polímero original na forma final de um artigo. Exemplos não limitadores de pigmentos são pigmentos orgânicos, como ftalocianina de cobre, pigmentos inorgânicos, como dióxido de titânio, e outros pigmentos que podem ser evidentes aos versados na técnica. Um exemplo não limitador de um corante orgânico é amarelo básico 51. Exemplos não limitadores de auxiliares de processamento são agentes antiestáticos, como monoestearato de glicerol e agentes deslizantes, como erucamida. Um exemplo não limitador de um aditivo estabilizante é octadecil-3-(3,5-di-terc.butil-4-hidroxifenil)-propionato. Exemplos não limitadores de materiais de enchimento são carbonato de cálcio, talco e fibras de vidro.

Solvente

[0053] O solvente fluido da presente invenção tem um ponto de ebulição padrão menor que cerca 70°C. A pressurização mantém os solventes, que têm pontos de ebulição padrão abaixo da faixa de temperatura de operação da presente invenção, em um estado no qual há pouco ou nenhum vapor de solvente. Em uma modalidade, o solvente fluido com um ponto de ebulição padrão menor que cerca 70°C é selecionado do grupo que consiste em dióxido de carbono, cetonas, alcoóis, éteres, ésteres, alcenos, alcanos e misturas dos mesmos. Exemplos não limitadores de solventes fluidos com pontos de ebulição padrão menores que cerca 70°C são dióxido de carbono, acetona, metanol, éter dimetílico, éter dietílico, éter metil etílico, tetra-hidrofurano, acetato de metila, etileno, propileno, 1- buteno, 2-buteno, isobutileno, 1-penteno, 2-penteno, isômeros ramificados de penteno, 1-hexeno, 2-hexeno, metano, etano, propano, n-butano, isobutano, n-pentano, isopentano, neopentano, n-hexano, isômeros de iso-hexano, e outras substâncias que podem ser evidentes aos versados na técnica.

[0054] A seleção do solvente fluido a ser usado ditará os intervalos de temperatura e de pressão usados para executar as etapas da presente invenção. Uma análise do comportamento de fase do polímero em solventes do tipo descrito pela presente invenção é fornecida na seguinte referência: McHugh et al. (1999) Chem. Rev. 99:565 a 602.

Extração

[0055] Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno inclui colocar o polietileno recuperado em contato com um solvente fluido a uma temperatura e uma pressão em que o polímero seja essencialmente insolúvel no solvente fluido. Sem se ater à teoria, os requerentes acreditam que a solubilidade dependente de temperatura e de pressão pode ser controlada de tal forma a evitar que o solvente fluido solubilize totalmente o polímero, entretanto, o solvente fluido pode se difundir no solvente e extrair qualquer contaminação extraível. A contaminação extraível pode ser de auxiliares de processamento residuais adicionados ao polímero, formulações de produto residuais que entraram em contato com o polímero, como perfumes e flavorizantes, corantes, e quaisquer outros materiais que possam ter sido adicionados intencionalmente ou incorporados inadvertidamente ao polímero, por exemplo, durante a coleta de dejetos e o acúmulo subsequente com outros materiais residuais.

[0056] Em uma modalidade, a extração controlada pode ser realizada através da fixação da temperatura do polímero/solvente fluido e, então, controle da pressão abaixo de uma pressão, ou intervalo de pressões, em que o polímero se dissolve no solvente fluido. Em uma modalidade, a extração controlada é realizada através da fixação da pressão do polímero/sistema solvente e, então, controle da temperatura abaixo de uma temperatura, ou intervalo de temperaturas, em que o polímero se dissolve no solvente fluido. A extração controlada pela temperatura e pela pressão do polímero com um solvente fluido utiliza um recipiente de pressão adequado e pode ser configurada de um modo que permita a extração contínua do polímero com o solvente fluido. Em uma modalidade da presente invenção, o recipiente de pressão pode ser uma coluna de extração líquido-líquido onde o polímero fundido é bombeado para uma extremidade da coluna de extração e o fluido é bombeado para a mesma extremidade ou para a extremidade oposta da coluna de extração. Em uma outra modalidade, o fluido contendo a contaminação extraída é removido do processo. Em uma outra modalidade, o fluido contendo a contaminação extraída é purificado, recuperado, e reciclado para uso na etapa de extração, ou outra etapa do processo. Em uma modalidade da presente invenção, a extração pode ser realizada como um método em batelada, sendo que o polietileno recuperado é fixado em um vaso de pressão e o solvente fluido é bombeado continuamente através da fase polimérica fixa. O tempo de extração e a quantidade de solvente fluido usado dependerão da pureza desejada do polímero mais puro final e da quantidade de contaminação extraível no polietileno recuperado de partida. Em uma outra modalidade, o fluido contendo a contaminação extraída é colocado em contato com um meio sólido em uma etapa separada, conforme descrito na seção "Purificação", abaixo. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar polietileno recuperado em contato com um solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polímero é fundido e está no estado líquido. Em uma outra modalidade, o polietileno recuperado é colocado em contato com o solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polímero está no estado sólido.

[0057] Em uma modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com um solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polietileno permanece essencialmente não dissolvido. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com n-butano a uma temperatura de cerca de 80°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com n-butano a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com n-butano a uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com n-butano a uma pressão de cerca de 150 psig (1,03 MPa) a cerca de 6.500 psig (44,82 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com n-butano a uma pressão de cerca de 3.000 psig (20,68 MPa) a cerca de 6.000 psig (41,37 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com n-butano a uma pressão de cerca de 4.500 psig (31,03 MPa) a cerca de 5.500 psig (37,92 MPa).

[0058] Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com propano a uma temperatura de cerca de 80°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com propano a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com propano a uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com propano a uma pressão de cerca de 1.000 psig (6,89 MPa) a cerca de 15.000 psig (103,42 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com propano a uma pressão de cerca de 2.000 psig (13,79 MPa) a cerca de 10.000 psig (68,95 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar o polietileno em contato com propano a uma pressão de cerca de 5.000 psig (34,47 MPa) a cerca de 9.000 psig (62,05 MPa).

Dissolução

[0059] Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno recuperado em um solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polímero é dissolvido no solvente fluido. Sem se ater à teoria, os requerentes acreditam que a temperatura e a pressão podem ser controladas de modo a permitir a dissolução termodinamicamente favorável do polímero recuperado em um solvente fluido. Além disso, a temperatura e a pressão podem ser controladas de modo a permitir a dissolução de um polímero ou mistura de polímeros específica sem dissolver outros polímeros ou misturas de polímeros. Esta dissolução controlável permite a separação dos polímeros das misturas de polímeros.

[0060] Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno inclui dissolver o polietileno recuperado contaminado em um solvente que não dissolve os contaminantes sob as mesmas condições de temperatura e pressão. Os contaminantes podem incluir pigmentos, enchimentos, sujeira, e outros polímeros. Esses contaminantes são liberados do polietileno recuperado mediante a dissolução e, então, removidos da solução de polímero através de uma etapa subsequente de separação sólido-líquido.

[0061] Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em um solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polietileno é dissolvido no solvente fluido. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n-butano a uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n- butano a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n- butano a uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n- butano a uma pressão de cerca de 1.000 psig (6,89 MPa) a cerca de 12.000 psig (82,74 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n-butano a uma pressão de cerca de 2.000 psig (13,79 MPa) a cerca de 10.000 psig (68,95 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n-butano a uma pressão de cerca de 4.000 psig (27,58 MPa) a cerca de 6.000 psig (41,37 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n-butano a uma concentração em porcentagem em massa de pelo menos 0,5%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 1%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 2%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 3%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 4%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 5%. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em n-butano a uma concentração em porcentagem em massa de até 20%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 18%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 16%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 14%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 12%.

[0062] Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma pressão de cerca de 3.000 psig (20,68 MPa) a cerca de 20.000 psig (137,90 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma pressão de cerca de 5.000 psig (34,47 MPa) a cerca de 15.000 psig (103,42 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma pressão de cerca de 8.000 psig (55,16 MPa) a cerca de 11.000 psig (75,84 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma concentração em porcentagem em massa de pelo menos 0,5%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 1%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 2%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 3%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 4%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 5%. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui dissolver o polietileno em propano a uma concentração em porcentagem em massa de até 20%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 18%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 16%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 14%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 12%.

Sedimentação

[0063] Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar os contaminantes não dissolvidos da solução de polietileno através de uma etapa de sedimentação (também conhecida como decantação) a uma temperatura e a uma pressão em que o polímero permanece dissolvido no solvente fluido. Em uma modalidade, a etapa de decantação faz com que os contaminantes não dissolvidos experimentem uma força que move uniformemente os contaminantes não dissolvidos na direção da força. Tipicamente, a força de sedimentação aplicada é a gravidade, mas pode também ser uma força centrífuga, centrípeta ou alguma outra força. A quantidade de força aplicada e a duração do tempo de sedimentação dependerão de vários parâmetros, incluindo, mas não se limitando a: tamanho de partícula das partículas contaminantes, densidades das partículas contaminantes, densidade do fluido ou solução e a viscosidade do fluido ou solução. A equação a seguir (equação 2) é uma relação entre os parâmetros supracitados e a velocidade de sedimentação, que é uma medida da taxa de sedimentação do contaminante: Equação 2 em que v é a velocidade de sedimentação, pp é a densidade da partícula contaminante, Pf é a densidade do fluido ou da solução, g é a aceleração devido à força aplicada (tipicamente gravidade), r é o raio da partícula contaminante e g é a viscosidade dinâmica do fluido ou da solução. Alguns dos parâmetros chave que determinam a viscosidade da solução são: a composição química do solvente fluido, o peso molecular do polímero dissolvido no solvente fluido, a concentração de polímero dissolvido no solvente fluido, a temperatura da solução de solvente fluido e a pressão da solução de solvente fluido.

[0064] Em uma modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui decantar contaminantes não dissolvidos de uma solução de polietileno/solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polietileno permanece dissolvido no solvente fluido. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/n- butano em uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/n-butano em uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/n-butano em uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes uma solução de polietileno/n-butano em uma pressão de cerca de 1.000 psig (6,89 MPa) a cerca de 12.000 psig (82,74 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes uma solução de polietileno/n-butano em uma pressão de cerca de 2.000 psig (13,79 MPa) a cerca de 10.000 psig (68,95 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes uma solução de polietileno/n-butano em uma pressão de cerca de 4.000 psig (27,58 MPa) a cerca de 6.000 psig (41,37 MPa). Em outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/n-butano sendo que o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 0,5%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 1%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 2%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 3%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 4%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 5%. Em outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/n- butano em que o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 20%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 18%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 16%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 14%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 12%.

[0065] Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/propano em uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/propano com uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/propano em uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/propano em uma pressão de cerca de 3.000 psig (20,68 MPa) a cerca de 20.000 psig (137,90 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/propano em uma pressão de cerca de 5.000 psig (34,47 MPa) a cerca de 15.000 psig (103,42 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/propano com uma pressão de cerca de 8.000 psig (55,16 MPa) a cerca de 11.000 psig (75,84 MPa). Em outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/propano sendo que o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 0,5%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 1%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 2%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 3%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 4%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 5%. Em outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui decantar os contaminantes de uma solução de polietileno/propano em que o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 20%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 18%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 16%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 14%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 12%.

Purificação

[0066] Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polímero contaminado em contato com o meio sólido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polímero permaneça dissolvido no solvente fluido. O meio sólido da presente invenção é qualquer material sólido que remova ao menos uma parte da contaminação de uma solução de polietileno recuperado dissolvido no solvente fluido da presente invenção. Embora sem desejar se ater a qualquer teoria, os requerentes acreditam que o meio sólido remova a contaminação por meio de uma variedade de mecanismos. Exemplos não limitadores de possíveis mecanismos incluem adsorção, absorção, exclusão por tamanho, exclusão de íons, troca iônica e outros mecanismos que podem ficar evidentes aos versados na técnica. Além disso, os pigmentos e outros contaminantes comumente encontrados em polietileno recuperado podem ser compostos polares e, de preferência, podem interagir com o meio sólido, que também pode ser ao menos ligeiramente polar. As interações polarpolar são especialmente favoráveis quando solventes não polares, como alcanos, são usados como o solvente fluido.

[0067] Em uma modalidade da presente invenção, o meio sólido é selecionado do grupo que consiste em substâncias inorgânicas, substâncias baseadas em carbono ou misturas das mesmas. Exemplos úteis de substâncias inorgânicas incluem óxidos de silício, óxidos de alumínio, óxidos de ferro, silicatos de alumínio, silicatos de magnésio, vidros vulcânicos amorfos, sílica, gel de sílica, diatomita, areia, quartzo, vidro recuperado, alumina, perlita, terra de Fuller, bentonita e misturas dos mesmos. Exemplos úteis de substâncias baseadas em carbono incluem carvão antracita, negro de fumo, coque, carvão ativado, celulose e misturas dos mesmos. Em uma outra modalidade da presente invenção, o meio sólido é vidro reciclado.

[0068] Em uma modalidade da presente invenção, o meio sólido é colocado em contato com o polímero em um recipiente durante uma quantidade de tempo especificada, enquanto o meio sólido é agitado. Em uma outra modalidade, o meio sólido é removido da solução de polímero mais puro por meio de uma etapa de separação sólido-líquido. Exemplos não limitadores de etapas de separação sólido-líquido incluem filtração, decantação, centrifugação e precipitação. Em uma outra modalidade da presente invenção, a solução de polímero contaminado é passada através de um leito estacionário de meio sólido. Em uma outra modalidade da presente invenção, a altura ou o comprimento do leito estacionário do meio sólido é maior que 5 cm. Em uma outra modalidade da presente invenção, a altura ou o comprimento do leito estacionário do meio sólido é maior que 10 cm. Em outra modalidade da presente invenção, a altura ou o comprimento do leito estacionário do meio sólido é maior que 20 cm. Em uma outra modalidade da presente invenção, o meio sólido é substituído conforme necessário, para manter uma pureza desejada de polímero. Em ainda outra modalidade, o meio sólido é regenerado e reutilizado na etapa de purificação. Em uma outra modalidade, o meio sólido é regenerado mediante a fluidização do meio sólido durante uma etapa de retrolavagem.

[0069] Em uma modalidade, um método para a purificação de polímeros recuperados inclui colocar uma solução de polietileno/solvente fluido em contato com meio sólido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polietileno permanece dissolvido no solvente fluido. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar a solução de polietileno/n-butano em contato com um meio sólido a uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar a solução de polietileno/n-butano em contato com um meio sólido a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar a solução de polietileno/n-butano em contato com um meio sólido a uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/n-butano em contato com o meio sólido a uma pressão de cerca de 1.000 psig (6,89 MPa) a cerca de 12.000 psig (82,74 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/n-butano em contato com o meio sólido a uma pressão de cerca de 2.000 psig (13,79 MPa) a cerca de 10.000 psig (68,95 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/n-butano em contato com o meio sólido a uma pressão de cerca de 4.000 psig (27,58 MPa) a cerca de 6.000 psig (41,37 MPa). Em outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/n-butano com meio sólido sendo que o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 0,5%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 1%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 2%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 3%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 4%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 5%. Em outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/n-butano com meio sólido sendo que o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 20%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 18%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 16%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 14%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 12%.

[0070] Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar a solução de polietileno/propano em contato com um meio sólido a uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar a solução de polietileno/propano em contato com um meio sólido a uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 200°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar a solução de polietileno/propano em contato com um meio sólido a uma temperatura de cerca de 130°C a cerca de 180°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/propano em contato com o meio sólido a uma pressão de cerca de 3.000 psig (20,68 MPa) a cerca de 20.000 psig (137,90 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/propano em contato com o meio sólido a uma pressão de cerca de 5.000 psig (34,47 MPa) a cerca de 15.000 psig (103,42 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/propano em contato com o meio sólido a uma pressão de cerca de 8.000 psig (55,16 MPa) a cerca de 11.000 psig (75,84 MPa). Em outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/propano com meio sólido sendo que o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 0,5%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 1%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 2%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 3%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 4%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 5%. Em outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui colocar uma solução de polietileno/propano com meio sólido sendo que o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 20%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 18%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 16%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 14%. Em outra modalidade, o polietileno é dissolvido a uma concentração em porcentagem em massa de até 12%.

Separação

[0071] Em uma modalidade da presente invenção, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui a separação do polímero mais puro do solvente fluido a uma temperatura e a uma pressão nas quais o polímero precipita a partir da solução e não está mais dissolvido no solvente fluido. Em uma outra modalidade, a precipitação do polímero mais puro a partir do solvente fluido é fluido obtida pela redução da pressão em uma temperatura fixa. Em uma outra modalidade, a precipitação do polímero mais puro a partir do solvente fluido é fluido obtida pela redução da temperatura em uma pressão fixa. Em uma outra modalidade, a precipitação do polímero mais puro a partir do solvente fluido é fluido obtida pelo aumento da temperatura em uma pressão fixa. Em uma outra modalidade, a precipitação do polímero mais puro a partir do solvente fluido é obtida por meio da redução da temperatura e da pressão. O solvente pode ser parcialmente ou completamente convertido da fase líquida para a fase de vapor através do controle da temperatura e da pressão. Em uma outra modalidade, o polímero precipitado é separado do solvente fluido sem converter completamente o solvente fluido em uma fase de 100% vapor pelo controle da temperatura e da pressão do solvente durante a etapa de separação. A separação do polímero mais puro precipitado é realizada por qualquer método de separação líquido-líquido ou líquido-sólido. Exemplos não limitadores de separações líquido-líquido ou líquido-sólido incluem filtração, decantação, centrifugação e precipitação.

[0072] Em uma modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/ solvente fluido a uma temperatura e uma pressão nas quais o polietileno precipita da solução. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/n-butano em uma temperatura de cerca de 0°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/n-butano em uma temperatura de cerca de 50°C a cerca de 175°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/n-butano em uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 160°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/n-butano em uma pressão de cerca de 0 psig (0 MPa) a cerca de 4.000 psig (27,58 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/n-butano em uma pressão de cerca de 50 psig (0,34 MPa) a cerca de 2.000 psig (13,79 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/n-butano em uma pressão de cerca de 75 psig (0,52 MPa) a cerca de 1.000 psig (6,89 MPa).

[0073] Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/propano em uma temperatura de cerca de -42°C a cerca de 220°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/propano em uma temperatura de cerca de 0°C a cerca de 150°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/propano em uma temperatura de cerca de 50°C a cerca de 130°C. Em uma outra modalidade, um método para a purificação de polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/propano em uma pressão de cerca de 0 psig (0 MPa) a cerca de 15.000 psig (103,42 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/propano em uma pressão de cerca de 50 psig (0,34 MPa) a cerca de 5.000 psig (34,48 MPa). Em uma outra modalidade, um método para a purificação do polietileno recuperado inclui separar o polietileno de uma solução de polietileno/propano em uma pressão de cerca de 75 psig (0,52 MPa) a cerca de 1.000 psig (6,89 MPa).

[0074] Todo documento citado na presente invenção, incluindo qualquer referência remissiva, patente ou pedido de patente relacionado, é aqui incorporado na íntegra, a título de referência, a menos que expressamente excluído ou de outro modo limitado. A menção a qualquer documento não é uma admissão de que constitui técnica anterior em relação a qualquer invenção apresentada ou reivindicada na presente invenção, nem de que por si só ou em qualquer combinação com qualquer outra referência ou referências, ensina, sugere ou descreve tal invenção. Além disso, se houver conflito entre qualquer significado ou definição de um termo mencionado neste documento e qualquer significado ou definição do mesmo termo em um documento incorporado por referência, terá precedência o significado ou definição atribuído àquele termo neste documento.

[0075] Embora tenham sido ilustradas e descritas modalidades específicas da presente invenção, será evidente para os versados na técnica que várias outras alterações e modificações podem ser feitas sem que se desvie do espírito e do escopo da invenção. Pretende-se, portanto, cobrir nas reivindicações anexas todas essas alterações e modificações que estão dentro do escopo desta revelação.

Claims (32)

1. Método para purificar polietileno recuperado caracterizado pelo fato de que compreende: a. obter o polietileno recuperado, sendo que o dito polietileno recuperado é selecionado do grupo que consiste em polímeros pós-uso pelo consumidor, polímeros pós-uso industrial e combinações dos mesmos; b. colocar o polietileno recuperado, a uma temperatura de 80 °C a 220 °C e a uma pressão de 1,03 Mpa (150 psig) a 103,42 MPa (15.000 psig) em contato com um primeiro solvente fluido que tem um ponto de ebulição padrão menor que 70°C, para produzir um polietileno recuperado extraído; c. dissolver o polietileno recuperado extraído em um solvente selecionado do grupo que consiste em um primeiro solvente fluido, um segundo solvente fluido e misturas dos mesmos, a uma temperatura de 90 °C a 220 °C e a uma pressão de 2,41 MPa (350 psig) a 137,90 MPa (20.000 psig), para produzir uma primeira solução compreendendo polietileno e contaminantes suspensos; d. decantar a dita primeira solução compreendendo polietileno e contaminantes suspensos a uma temperatura de 90 °C a 220 °C e a uma pressão de 2,41 Mpa (350 psig) a 137,90 MPa (20.000 psig) para produzir uma segunda solução que compreende polietileno e contaminantes restantes; e. purificar a dita segunda solução de polímero a uma temperatura de 90 °C a 220 °C e a uma pressão de 2,41 MPa (350 psig) a 137,90 MPa (20.000 psig), colocando-se a segunda solução em contato com o meio sólido para produzir uma terceira solução compreendendo polietileno mais puro; e f. separar um polietileno mais puro da dita terceira solução; sendo que o dito segundo solvente fluido tem a mesma composição química ou uma composição química diferente do primeiro solvente fluido.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno é separado da dita terceira solução em uma temperatura de 0 °C a 220 °C e uma pressão de 0 Mpa (0 psig) a 13,79 MPa (2.000 psig).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 0,5%.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 1%.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 2%.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 3%.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 4%.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de ao menos 5%.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de até 20%.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de até 18%.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de até 16%.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de até 14%.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno recuperado é dissolvido no solvente fluido, ou mistura de solventes fluidos, a uma concentração em porcentagem em massa de até 12%.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polietileno recuperado é um polietileno derivado de reciclagem pós-consumo.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito polietileno é um homopolímero de polietileno ou um copolímero principalmente de polietileno.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito solvente fluido tem um ponto de ebulição padrão menor que 0 °C e maior que - 45 °C, e uma mudança de entalpia de vaporização padrão menor que +25 kJ/mol.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente fluido é selecionado do grupo que consiste em hidrocarbonetos olefínicos, hidrocarbonetos alifáticos e misturas dos mesmos.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o dito hidrocarboneto alifático é selecionado do grupo que consiste em hidrocarbonetos alifáticos C1-C6 e misturas dos mesmos.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que os ditos hidrocarbonetos alifáticos e misturas dos mesmos compreendem principalmente hidrocarbonetos alifáticos C4.

20. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o dito solvente fluido consiste essencialmente em gás liquefeito de petróleo C4.

21. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o dito solvente fluido é n- butano, isômeros de butano ou misturas dos mesmos.

22. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita temperatura nas etapas de contato, dissolução, decantação e purificação é de 110 °C a 170 °C.

23. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pressão na etapa de contato é de 7,58 MPa (1.100 psig) a 37,92 MPa (5.500 psig).

24. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pressão no contato é menor que 7,58 MPa (1.100 psig).

25. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pressão nas etapas de dissolução, decantação, e purificação é maior que 31,03 MPa (4.500 psig).

26. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pressão nas etapas de dissolução, decantação, e purificação é maior que 37,92 MPa (5.500 psig).

27. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito meio sólido é selecionado do grupo que consiste em substâncias inorgânicas, substâncias baseadas em carbono e misturas dos mesmos.

28. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que as ditas substâncias inorgânicas são selecionadas do grupo que consiste em óxidos de silício, óxidos de alumínio, óxidos de ferro, silicatos de alumínio, vidros vulcânicos amorfos e misturas dos mesmos.

29. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que as ditas substâncias inorgânicas são selecionadas do grupo que consiste em gel de sílica, diatomita, areia, quartzo, alumina, perlita, terra de Fuller, bentonita e misturas dos mesmos.

30. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que as ditas substâncias baseadas em carbono são selecionadas do grupo que consiste em carvão antracita, negro de fumo, coque, carvão ativado, celulose e misturas dos mesmos.

31. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito contato da solução de polietileno com o dito meio sólido é realizado em um leito recheado do dito meio sólido.

32. Método, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que o dito leito empacotado tem comprimento maior que 20 cm.