CN101307150A - 一种废旧聚苯乙烯回收利用的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本废旧聚苯乙烯回收利用的新技术。将废旧的聚苯乙烯低温热压、经过聚苯乙烯的良溶剂溶解、一次过滤去除不溶性杂质、脱色，加入沉淀剂使其沉淀、二次过滤等工艺过程，将废旧聚苯乙烯回收再生成聚苯乙烯粒料，同时通过低温冷却的方式添加微量形核剂使溶剂和聚苯乙烯沉淀剂实现高效分离后回收利用，回收的粒料可继续生产聚苯乙烯下游产品。本发明可以高效率地实现溶剂与沉淀剂的有效分离，从而使采用本发明回收的聚苯乙烯的品质和溶剂回收率大大提高，极大地降低了回收聚苯乙烯的成本。采用此发明技术工艺流程短、生产效率高、溶剂耗损小、产品品质高、能耗小、不造成二次污染、环保等优点，具有重要的工业应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别是涉及废旧聚苯乙烯的回收技术。
背景技术
随着经济的发展，资源缺乏日益突出，废旧材料的再生、再用十分重要。在各种塑料中，聚苯乙烯(PS)及发泡级聚苯乙烯(FPS)广泛应用，近几年，全球每年消费聚苯乙烯超过1000万吨，其中发泡级聚苯乙烯超过200万吨，并呈逐年上升趋势。令人担心的是这类废旧品在自然条件下即使200年也不能降解，导致现有的聚苯乙烯可能对几代乃至十几代人的生存环境产生影响，当前聚苯乙烯等废料日益增加，已经造成严重的“白色污染”，导致生态环境日益恶化。对此.世界各地致力于其替代品的研究，但由于替代品存在成本高，性能指标达不到要求等问题难于广泛适用，所以回收再利用仍然是现阶段解决问题的主要途径。
废弃聚苯乙烯塑料的回收利用目前主要包括以下几种方法：1.热分解回收苯乙烯单体、油和沥青等；2.熔融挤出法再生聚苯乙烯原料；3.直接破碎成粒，加入到新料中；4.溶剂法回收；5利用废弃聚苯乙烯生产涂料、胶粘剂等产品。目前，虽然回收聚苯乙烯的方法较多，但是真正就有商业价值的高品位聚苯乙烯的方法主要是溶剂回收法，如我国专利CN00108071.7介绍了一种回收废旧聚苯乙烯的方法，但该方法只是采用简单的溶剂回收方法，采用该方法很难对废旧聚苯乙烯的有机杂质进行有效去除，故回收的聚苯乙烯品质较低；专利CN200410055555.2介绍了一种采用良溶剂作为溶剂来溶解废旧聚苯乙烯，然后采用真空喷雾干燥的方法来再生聚苯乙烯的方法，但该方法同样是杂质去除不彻底，设备复杂，能耗高等问题；专利CN100420059138.5介绍了一种直接粉碎和机械除尘的简单回收工艺，其再生制品有杂色或不透明，通常用于制造非食品接触性产品，此类回收产品其品质远远不能满足包装材料和食品接触类产品的应用需要；专利CN200510032267.X介绍了一种采用柠檬烯来回收废旧聚苯乙烯的方法，但该溶剂价格昂贵，不具有工业价值；专利技术CN86100803介绍了一种采用脂肪醇作为萃取剂来回收废旧聚苯乙烯的方法，但该工艺存在工艺流程长，对设备要求高，能耗大等问题。综上所述，目前现有的技术回收废旧聚苯乙烯都存在一系列的问题，
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种聚苯乙烯回收再生处理方法，将废旧的聚苯乙烯热压、经过良溶剂溶解、沉淀等一系列的工艺过程，将废旧聚苯乙烯回收再生成聚苯乙烯粒料，同时通过冷却的方式使溶剂和聚苯乙烯沉淀剂实现高效分离后回收利用，此粒料可继续生产聚苯乙烯下游产品，采用本方法可低成本回收高品质聚苯乙烯粒料，具有重要的商业价值。
本发明的技术方案是：将废旧的聚苯乙烯低温热压、经过良溶剂溶解，一次过滤去除不溶性杂质，加入脱色剂、加入沉淀剂进行沉淀，二次过滤分离聚苯乙烯及有机可溶性杂质，混合溶液冷冻，三次过滤高效分离溶剂工艺过程。
本发明的具体工艺步骤是：
1、热压
将回收后的聚苯乙烯经过热压消泡，降低其体积方便运输，降低运输成本，热压温度控制在50℃～100℃之间，压力控制在0.2～3MP之间。
2、良溶剂溶解
将热压后的聚苯乙烯投入到聚苯乙烯的良溶剂当中，其良溶剂的特征是溶度参数在8.0～10.0之间的有机溶剂，其质量浓度在20％～60％之间。本发明聚苯乙烯的良溶剂，主要包括乙酸乙酯、苯、对二甲苯、三氯甲烷、甲苯、丁酮、乙苯等的一种或两种以上的混合物。
3、一次过滤及脱色
将聚苯乙烯的溶液经40目～200目的筛网进行过滤，除去不溶性杂质，过滤后的溶液采用脱色剂进行脱色，脱色剂包括：活性炭、二氧化氯、双氧水、二氧化锰、硒和氧化钴、氧化溴硝酸钠、硝酸钾等的一种或两种以上的混合物。
4、沉淀
将一定比例的乙酸或甲酸加入到经过滤后的溶液，其中沉淀剂与良溶剂的体积比控制在0.1～1.5∶1之间，以保证几乎所有的聚苯乙烯都能从溶剂中沉淀。
5、二次过滤
将沉淀后的聚苯乙烯与溶液通过公知的方法进行过滤分离。
6、造粒
将分离得到的聚苯乙烯固体经过干燥、熔融工序送入到塑料造粒机进行造粒。
7、冷却
将去除聚苯乙烯后的混合溶液进行冷冻处理，冷却温度在-50℃～10℃之间，即可实现乙酸或甲酸的结晶，结晶后的乙酸或甲酸即从良溶剂溶剂中析出，此工艺可适量添加一定的成核剂，其中所述的形核剂，主要包括超细粉体，其粒径范围在10nm-200μm之间。冷却方式主要包括液氮、干冰、液氨、冷冻盐水等冷却介质或两种以上的混合物进行冷却。
8、三次过滤
将析出的乙酸或甲酸晶体与良溶剂通过简单过滤工序分离，重新循环使用。
在本发明工艺流程中，一次过滤可以将不溶于良溶剂的杂质基本去除；由于聚苯乙烯在乙酸或甲酸与良溶剂中的溶解性相差巨大，所以可以将乙酸或甲酸作为沉淀剂；二次过滤可将经沉淀剂沉淀的聚苯乙烯与溶剂实现有效分离，然后将聚苯乙烯经干燥熔融造粒即可；一般情况下良溶剂与乙酸或甲酸可形成无限互溶体，而且此两种溶剂的沸点相近，所以采用常规分馏、精馏分离的方法效果非常不理想，往往导致能耗高、设备复杂、处理时间长、效率低等问题，本发明专利创新性的提出将良溶剂与乙酸或甲酸经降温进行冷冻分离，可以高效率地实现良溶剂与沉淀剂的有效分离，从而使采用溶剂回收法回收聚苯乙烯的溶剂回收率大大提高，可以达到98％以上，极大地降低了回收聚苯乙烯的成本。
本发明采用粉碎、溶剂溶解、一次过滤、乙酸沉淀、二次过滤、溶剂冷冻、三次过滤分离、PS造粒等工序，可低成本回收高品质聚苯乙烯粒料，具有重要的商业价值。采用此发明技术工艺流程短、生产效率高、溶剂耗损小、产品品质高、能耗小、不造成二次污染、环保等优点，具有重要的工业价值。
附图说明
图1为本发明聚苯乙烯回收工艺流程。
图2为本发明二次过滤后的混合溶剂回收工艺流程。
具体实施方式
实施例1将100g的废旧聚苯乙烯经60℃，1.2MP热压5分钟，投入到100ml乙酸乙酯溶液中10秒后，聚苯乙烯全部溶解，通过100目的滤网进行初次过滤，然后在过滤后的溶液中加入30ml乙酸，1分钟后通过40目的滤网进行二次过滤，过滤后的聚苯乙烯固体经80℃的温度干燥1小时，熔融造粒；溶剂添加微量滑石粉，经干冰冷却至-10℃，过滤分离乙酸与乙酸乙酯。
实施例2将1000g的废旧聚苯乙烯经80℃，0.9MP热压8分钟，投入到800ml甲苯溶液中30秒后，聚苯乙烯全部溶解，通过200目的滤网进行初次过滤，然后在过滤后的溶液中加入400ml甲酸，3分钟后通过40目的滤网进行二次过滤，过滤后的聚苯乙烯固体经90℃的温度干燥1小时，熔融造粒；溶剂经液氮冷却至-25℃，过滤分离甲酸与甲苯。
实施例3将5000g的废旧聚苯乙烯经70℃，0.8MP热压15分钟，投入到4000ml三氯甲烷溶液中60秒后，聚苯乙烯全部溶解，通过200目的滤网进行初次过滤，然后在过滤后的溶液中加入1500ml乙酸，5分钟后通过40目的滤网进行二次过滤，过滤后的聚苯乙烯固体经95℃的温度干燥1小时，熔融造粒；溶剂添加微量白炭黑作为形核剂，经液氨冷却至-5℃，过滤分离乙酸与三氯甲烷。
实施例4将20kg的废旧聚苯乙烯经85℃，0.75MP热压10分钟，投入到15L丁酮溶液中200秒后，聚苯乙烯全部溶解，通过200目的滤网进行初次过滤，过滤后加入1000g活性炭进行脱色，然后在过滤后的溶液中加入10L甲酸，5分钟后通过40目的滤网进行二次过滤，过滤后的聚苯乙烯固体经95℃的温度干燥1小时，熔融造粒；溶剂添加微量滑石粉，经冷冻盐水冷却至0℃，过滤分离甲酸与丁酮。
Claims (8)
1.一种废旧聚苯乙烯回收利用的方法，其特征是将废旧的聚苯乙烯低温热压、经过良溶剂溶解，一次过滤去除不溶性杂质，加入脱色剂、加入沉淀剂进行沉淀，二次过滤分离聚苯乙烯及有机可溶性杂质，混合溶液冷冻，三次过滤高效分离溶剂工艺过程。
2.如权利1所述的废旧聚苯乙烯回收利用的方法，其特征是所述的热压温度控制在50℃-100℃之间，压力控制在0.2-3MP之间。
3.如权利1所述的废旧聚苯乙烯回收利用的方法，其特征是所述的良溶剂溶解是将热压后的聚苯乙烯投入到聚苯乙烯的良溶剂当中，其良溶剂的特征是溶度参数在8.0～10.0之间的有机溶剂，其质量浓度在20％～60％之间，良溶剂主要包括乙酸乙酯、苯、对二甲苯、三氯甲烷、甲苯、丁酮、乙苯等的一种或两种以上的混合物。
4.如权利1所述的废旧聚苯乙烯回收利用的方法，其特征是所述的一次过滤是将聚苯乙烯的溶液经40目～200目的筛网进行过滤，除去不溶性杂质，所述的脱色剂，包括：活性炭、二氧化氯、双氧水、二氧化锰、硒和氧化钴、氧化溴硝酸钠、硝酸钾等的一种或两种以上的混合物。
5.如权利1所述的废旧聚苯乙烯回收利用的方法，其特征所述的沉淀剂，其主要成分是乙酸或甲酸，或两者的混合物，将沉淀剂加入到经过滤后的溶液实现聚苯乙烯、有机可溶性杂质与溶剂的分离，其中沉淀剂与良溶剂的体积比控制在0.1～1.5∶1之间。
6.如权利1所述的废旧聚苯乙烯回收利用的方法，其特征是所述的形核剂，主要包括超细粉体，其粒径范围在10nm～200μm之间。
7.如权利1所述的废旧聚苯乙烯回收利用的方法，其特征是所述的冷冻处理的冷却介质是液氮、干冰、液氨、冷冻盐水等或两种以上的混合物。
8.如权利1所述的废旧聚苯乙烯回收利用的方法，其特征是所述的脱色剂，包括：活性炭、二氧化氯、双氧水、二氧化锰、硒和氧化钴、氧化溴硝酸钠、硝酸钾等的一种或两种以上的混合物。
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