CN117255824A - 分离和纯化受污染的再生聚乙烯和聚丙烯的混合流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯和受污染的再生聚丙烯的混合流的方法。该方法包括提取、溶解、沉降、纯化和溶剂分离的步骤，以产生纯化的再循环利用聚乙烯和纯化的再循环利用聚丙烯的分离流。两种分离流在以回转模式操作的相同生产装置中产生，并且具有原生态光学性质。

Description

分离和纯化受污染的再生聚乙烯和聚丙烯的混合流的方法
技术领域
本发明总体上涉及一种通过使用溶剂提取、溶解、沉降和纯化步骤来分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流，以使用相同的生产装置以回转模式产生具有原生态光学性质的再循环利用PE(vlPE)和具有原生态光学性质的再循环利用PP(vlPP)的两个分离流的方法。
背景技术
合成聚合物由于其生产成本相对较低并且材料性能平衡良好而在日常生活中无处不在。它们用于多种包装和产品应用中，诸如消费品、汽车部件和医疗器械。为了满足这些应用的高要求，全球每年生产数千万吨合成聚合物。这些合成聚合物中的绝大多数是由日益稀少的化石资源诸如石油和天然气生产的。另外，从化石资源制造合成聚合物消耗大量能量，并且因此在大气中排放大量温室气体。合成聚合的普遍使用导致每年产生数百万吨的塑料垃圾。
塑料再循环利用已经成为缓解与塑料的寿命终止以及它们泄漏到环境中的相关的问题的一种解决方案。回收和再利用塑料将垃圾从垃圾填埋场转移并且减少对化石再生资源制成的原生塑料的需求，从而减少温室气体排放。在发达地区，诸如美国和欧盟，由于消费者、企业和工业制造业的认知度提高，所以塑料再循环利用率正在上升。包括塑料、纸、玻璃、金属等在内的大多数再循环利用材料被混合成单一流，其由材料再循环利用设施(MRF)收集和加工。在MRF处，对材料进行分类(例如，使用光学技术、浮沉或手工分类)、洗涤和包装以便再销售。塑料可分为单独的材料，诸如高密度聚乙烯(HDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，或者其它普通塑料的混合流，诸如聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)和聚酰胺(PA)。然后可将单一流或混合流进一步分类、洗涤并再加工成适用于塑料加工(例如吹塑和注塑)中再利用的粒料。然而，典型地，大多数流是混合流，诸如可以含有大量(例如20重量％)PP的PE流，以及可以含有大量PE的PP流。
除了这些含有其它聚合物的混合流之外，并且尽管将它们用水溶液和/或苛性碱溶液洗涤，但这些流产生的最终的再加工粒料仍被不想要的废杂质诸如变质的食物残渣和残留香料组分高度污染。此外，由于通常用于使塑料制品着色的染料和颜料的混合物，因此除了来自再循环利用的饮料容器的那些之外的再循环利用的塑料粒料都是深色的。虽然存在一些对颜色和污染不敏感的应用(例如黑色塑料涂料容器和隐藏的机动车部件)，但大多数应用要求无色粒料。对高品质的“原生态”再循环利用树脂的需求对于食品和药物接触应用(诸如食品包装)尤其重要。
通常，有五种再循环利用技术用于废塑料-机械、溶解、解聚、热解和气化。从这些再循环利用过程消耗的能量和排放的温室气体从机械再循环利用到气化再循环利用增加。而且，机械再循环利用不能分离和纯化塑料混合流。
因此，需要一种方法来分离和纯化受污染的再生聚乙烯和聚丙烯的混合流，并产生纯化的聚乙烯和聚丙烯的分离流，每个分离流都具有“原生态”光学性质。另外，该方法应该仅使用少量和简单的单元操作，应是经济的，并且应在单一装置中以回转模式操作。
发明内容
在本发明的实施方案中，提出了一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法。该方法包括：(a)用聚乙烯(PE)提取溶剂在PE提取器中在PE提取温度、PE提取压力以及所述PE提取溶剂与所述crPE和crPP的混合流的PE提取质量比下提取所述crPE和crPP的混合流，以产生PE轻质流和PE重质流；其中所述PE提取器具有额定容量；其中在所述PE提取器中的所述PE提取溶剂中所述crPE形成两相并且所述crPP形成单相；其中所述PE提取温度为约100℃至约260℃；其中所述PE提取压力介于对应于所述PE提取温度的PE的浊点压力和聚丙烯(PP)的浊点压力之间；其中所述PE轻质流包含所述crPP、crPE的低分子量级分(其能够溶于所述PE提取器中的所述PE提取溶剂中)和所述crPE的可提取污染物；并且其中所述PE重质流包含所述crPE减去crPE的所述低分子量级分；(b)在PE溶解温度、PE溶解压力和至少约1重量％的PE溶解质量浓度下将所述PE重质流溶解在PE溶解设备中的PE溶解溶剂中；其中所述PE溶解设备具有额定容量；其中所述PE溶解温度为约100℃至约260℃；其中所述PE溶解压力高于对应于所述PE溶解温度的PE浊点压力；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的颗粒污染物的第一PE悬浮液；(c)在PE沉降设备中在PE沉降温度和PE沉降压力下使所述第一PE悬浮液沉降；其中所述PE沉降设备具有额定容量；其中所述PE沉降温度为约100℃至约260℃；其中所述PE沉降压力高于对应于所述PE沉降温度的PE浊点压力；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PE悬浮液；(d)在PE纯化设备中在PE纯化温度和PE纯化压力下通过使所述第二PE悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PE悬浮液；其中所述PE纯化设备具有额定容量；其中所述PE纯化温度为约100℃至约260℃；其中所述PE纯化压力高于对应于所述PE纯化温度的PE浊点压力；并且其中产生包含更纯的PE的第三PE悬浮液；(e)在PE溶剂分离设备中从所述第三PE悬浮液中分离所述PE溶解溶剂以产生所述vlPE；(f)用PP提取溶剂在PP提取器中在PP提取温度、PP提取压力以及所述PP提取溶剂与所述PE轻质流的PP提取质量比下提取所述PE轻质流，以产生PP轻质流和PP重质流；其中所述PP提取器具有额定容量；其中在所述PP提取器中的所述PP提取溶剂中所述crPP形成两相并且crPE的所述低分子量级分形成两相；其中所述PP提取温度为约100℃至约260℃；其中所述PP提取压力低于对应于所述PP提取温度的PP浊点压力；其中所述PP轻质流包含crPE的所述低分子量级分、crPP的低分子量级分(其能够溶于所述PP提取器中的所述PP提取溶剂中)和所述crPP的可提取污染物；并且其中所述PP重质流包含所有crPP减去crPP的所述低分子量级分；(g)在PP溶解温度、PP溶解压力和至少约1重量％的PP溶解质量浓度下将所述PP重质流溶解在PP溶解设备中的PP溶解溶剂中；其中所述PP溶解设备具有额定容量；其中所述PP溶解温度为约100℃至约260℃；其中所述PP溶解压力高于对应于所述PP溶解温度的PP浊点压力；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的颗粒污染物的第一PP悬浮液；(h)在PP沉降设备中在PP沉降温度和PP沉降压力下使所述第一PP悬浮液沉降；其中所述PP沉降设备具有额定容量；其中所述PP沉降温度为约100℃至约260℃；其中所述PP沉降压力高于对应于所述PP沉降温度的PP浊点压力；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PP悬浮液；(i)在PP纯化设备中在PP纯化温度和PP纯化压力下通过使所述第二PP悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PP悬浮液；其中所述PP纯化设备具有额定容量；其中所述PP纯化温度为约100℃至约260℃；其中所述PP纯化压力高于对应于所述PP纯化温度的PP浊点压力；并且其中产生包含更纯的PP的第三PP悬浮液；以及(j)在PP溶剂分离设备中从所述第三PP悬浮液中分离所述PP溶解溶剂以产生所述vlPP。
在本发明的实施方案中，提出了一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法。该方法包括：(a)用正丁烷在液-液提取器中在约160℃、约3000psig(207barg)以及所述正丁烷与所述crPE和crPP的混合流为至少约10的提取质量比下提取所述crPE和crPP的混合流，以产生PE轻质流和PE重质流；其中在所述液-液提取器中的正丁烷中所述crPE形成两相并且所述crPP形成单相；其中所述PE轻质流包含所述crPP、crPE的低分子量级分(其能够溶于所述液-液提取器中的正丁烷中)和所述crPE的可提取污染物；并且其中所述PE重质流包含所述crPE减去crPE的所述低分子量级分；(b)在约160℃、约4700psig(324barg)和至少约1重量％的PE溶解质量浓度下将所述PE重质流溶解在溶解设备中的正丁烷中；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的颗粒污染物的第一PE悬浮液；(c)在沉降设备中在约160℃和约4700psig(324barg)处使所述第一PE悬浮液沉降；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PE悬浮液；(d)在纯化设备中在约160℃和约4700psig(324barg)处通过使所述第二PE悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PE悬浮液；并且其中产生包含更纯的PE的第三PE悬浮液；(e)在溶剂分离设备中从所述第三PE悬浮液中分离正丁烷以产生所述vlPE；(f)用正丁烷在所述液-液提取器中在约160℃、约1200psig(83barg)以及所述正丁烷与所述PE轻质流为至少约10的PP提取质量比下提取所述PE轻质流，以产生PP轻质流和PP重质流；其中在所述液-液提取器中的正丁烷中所述crPP形成两相并且crPE的所述低分子量级分形成两相；其中所述PP轻质流包含crPE的所述低分子量级分、crPP的低分子量级分(其能够溶于所述液-液提取器中的正丁烷中)和所述crPP的可提取污染物；并且其中所述PP重质流包含所有crPP减去crPP的所述低分子量级分；(g)在约115℃、约1200psig(83barg)和至少约1重量％的PP溶解质量浓度下将所述PP重质流溶解在所述溶解设备中的正丁烷中；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的颗粒污染物的第一PP悬浮液；(h)在所述沉降设备中在约115℃和约1200psig(83barg)处使所述第一PP悬浮液沉降；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PP悬浮液；(i)在所述纯化设备中在约115℃和约1200psig(83barg)处通过使所述第二PP悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PP悬浮液；并且其中产生包含更纯的PP的第三PP悬浮液；以及(j)在所述溶剂分离设备中从所述第三PP悬浮液中分离正丁烷以产生所述vlPP。
附图说明
图1是示出了约5重量％的HDPE和PP在正丁烷和正戊烷中的溶液的浊点曲线的图。HDPE为HB5502F(Formosa Plastics Corp.,Livingston,NJ)，其为吹塑级并且具有约0.35g/10min的熔体流动指数(MFI)。PP为FT200WV(Braskem America,Inc.,Philadelphia,PA)，其为注塑级并且具有约20g/10min的MFI。还示出了正丁烷和正戊烷直至它们各自的临界点的蒸气压力曲线。
图2是示出了本发明方法的图，在PE和PP的正丁烷溶液的浊点图上包括提取和溶解步骤。PE提取、溶解和纯化步骤以等温模式进行，而PP提取、溶解和纯化步骤以等压模式进行。HDPE为HB5502F，PP为FT200WV。还示出了正丁烷直至其临界点的蒸气压力曲线。
图3是示出了本发明方法的图，在PE和PP的正戊烷溶液的浊点图上包括提取和溶解步骤。PE提取、溶解和纯化步骤以等温模式进行，而PP提取、溶解和纯化步骤以等压模式进行。HDPE为HB5502F，PP为FT200WV。还示出了正戊烷直至其临界点的蒸气压力曲线。
具体实施方式
本发明包括一种或多种通过使用溶剂提取、溶解、沉降和纯化步骤来分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流，以使用相同的生产装置以回转模式产生具有原生态光学性质的再循环利用PE(vlPE)和具有原生态光学性质的再循环利用PP(vlPP)的两个分离流的方法。crPE可以是消费后再循环利用的PE(PCR PE)、工业后再循环利用的PE(PIR PE)或它们的混合物，并且还可以是高密度聚乙烯(crHDPE)、低密度聚乙烯(crLDPE)、线性低密度聚乙烯(crLLDPE)或它们的混合物。类似地，crPP可以是消费后再循环利用的PP(PCR PP)、工业后再循环利用的PP(PIR PP)或它们的混合物，并且还可以是均聚物PP(crhPP)、无规共聚物PP(crrcPP)、嵌段共聚物PP(crbcPP)、抗冲共聚物(cricPP)或它们的混合物。
I.定义
如本文所用，术语“再生聚乙烯”和“再生聚丙烯”分别是指用于先前目的并且然后为了再循环利用目的而收集的聚乙烯和聚丙烯。
如本文所用，术语“受污染的再生聚乙烯”(crPE)和“受污染的再生聚丙烯”(crPP)分别是指被颗粒污染物和其它污染物污染的再生聚乙烯和聚丙烯。其它污染物的非限制性示例是气味、调味剂、染料、表面活性剂、表面印迹等。为了本发明的目的，术语crPE和废PE可互换使用。类似地，出于本发明的目的，术语crPP和废PP可互换使用。
如本文所用，术语“再循环利用的聚乙烯”和“再循环利用的聚丙烯”分别是指已进料再生聚乙烯和聚丙烯的再循环利用过程的产物。
如本文所用，术语“消费后再循环利用的”(PCR)材料是指最终消费者已使用和处置的废物流中的材料。
如本文所用，术语“工业后再循环利用的”(PIR)材料是指制造工厂的废物流中在制造物品或产品之后产生的材料。PIR材料的非限制性示例是制造废料，诸如工业废料和零件切边。
如本文所用，术语“溶剂”是指溶解聚乙烯或聚丙烯并且还可处于、接近或高于其临界温度和临界压力(临界点)的材料。本领域普通技术人员熟知的是，高于其临界点的物质被称为“超临界流体”，其不具有液体的典型物理性质(即密度)。
如本文所用，术语“溶解”是指以分子水平将聚乙烯溶质或聚丙烯溶质部分(至少)掺入溶剂中。
如本文所用，术语“标准沸点”是指由国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)确定的在精确的100kPa(1巴，14.5psia，0.9869atm)的绝对压力下的沸点温度。
如本文所用，术语“悬浮液”是指颗粒污染物在聚乙烯或聚丙烯溶液中的悬浮液。
如本文所用，术语“颗粒污染物”是指遍及聚乙烯或聚丙烯制品的本体或表面存在的颗粒物质。这些颗粒污染物可以是供应商通常掺入聚乙烯或聚丙烯中以保护和/或延长其寿命的添加剂、由于其消费者使用而遗留在聚乙烯或聚丙烯制品上的污染物、在其在废物流中处置和再生期间附着到聚乙烯或聚丙烯制品上的污染物等。供应商掺入聚乙烯和聚丙烯中的颗粒污染物的非限制性示例是抗氧化剂(主要或次要)、防粘连剂、抗静电剂、UV稳定剂、阻燃剂和着色剂。
如本文所用，术语“固体介质”是指在过滤操作中使用的呈颗粒、织造物或非织造物形状的介质。这些操作可以是轴向流动或径向流动，或其它操作。
如本文所用，术语“更纯的聚乙烯”和“更纯的聚丙烯”分别是指相对于纯化步骤之前的相同聚乙烯和聚丙烯具有更少污染物的聚乙烯和聚丙烯。
如本文所用，术语“提取”是指将溶质种类从液相(或固体基质)跨相界转移至单独的不可混溶的液相的工艺步骤。
如本文所用，术语“原生态”材料是指具有与原生材料基本上类似的性质和组成的材料。
如本文所用，术语“原生态光学性质”是指L*(CIE(国际照明委员会)亮度轴；0为黑色，并且100为白色)大于约82，a*(CIE红-绿轴；负值是绿色，正值是红色，并且0是中性色)大于约-3，b*(CIE蓝-黄轴；负值是蓝色，正值是黄色，并且0是中性色)低于约5，并且Y(CIE对比率不透明度)低于约50％。
注意，出于本发明的目的，术语“塑料”和“聚合物”可互换使用。
II.原料-受污染的再生聚乙烯和聚丙烯的混合流
出乎意料地，已经发现，废聚乙烯和聚丙烯的混合流可以使用相同的设备和溶剂通过在PE和PP在该溶剂中的浊点曲线的各种方案中操作来分离和纯化。此外，PE和PP的分离流的纯化使得更纯的PE和PP流实现“原生态”光学性质。
本发明的原料是受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流。在本发明的实施方案中，一种分离和纯化crPE和crPP的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括获得所述crPE和crPP的混合流。在本发明的实施方案中，crPE是消费后再循环利用的(PCR)聚乙烯、工业后再循环利用的(PIR)聚乙烯、特殊废物流聚乙烯或它们的混合物中的至少一者，并且crPP是PCR聚丙烯、PIR聚丙烯、特殊废物流聚丙烯或它们的混合物中的至少一者。在本发明的实施方案中，crPE是消费后再循环利用的(PCR)聚乙烯、工业后再循环利用的(PIR)聚乙烯或它们的混合物中的至少一者，并且crPP是PCR聚丙烯、PIR聚丙烯或它们的混合物中的至少一者。
PCR聚乙烯和PCR聚丙烯的来源的非限制性示例是路边再循环利用流(其中最终消费者将来自包装和产品的用过的聚合物放置到指定垃圾箱中，由废物搬运工或回收人员进行收集)以及店内“回收”程序(其中消费者将废聚合物带入店中并将废聚合物放置在指定的收集箱中)。PIR聚乙烯和PIR聚丙烯的来源的非限制性示例是在制造或运输由制造商收集为不可用材料的制品或产品(即，修剪废料、超出规格材料和启动废料)期间产生的废聚合物流。聚乙烯和聚丙烯的特殊废物流的来源的非限制性示例是电子废物(也称为电子垃圾)的再循环利用；汽车的再循环利用；以及用过的地毯和纺织品的再循环利用。
出于本发明的目的，crPE是单独聚乙烯的均匀组合物或几种不同聚乙烯组合物的混合物。聚乙烯组合物的非限制性示例是乙烯的均聚物和共聚物，诸如HDPE、LDPE、LLDPE、乙烯和α-烯烃的共聚物，以及本领域普通技术人员显而易见的其它聚乙烯聚合物。出于本发明的目的，crPP是单独聚丙烯的均匀组合物或几种不同聚丙烯组合物的混合物。聚丙烯组合物的非限制性示例是与乙烯的均聚物和共聚物，诸如均聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、抗冲共聚物，以及本领域普通技术人员显而易见的其它聚丙烯聚合物。
crPE和crPP中的污染物的非限制性示例是颜料、染料、加工助剂、稳定添加剂(例如，抗氧化剂)、填料、阻燃剂和其它性能添加剂，这些添加剂在原始聚乙烯和聚丙烯聚合或转化成制品的最终形式期间添加到聚乙烯和聚丙烯中并且对于市场、品牌、可加工性和/或最终使用性能是必需的。颜料的非限制性示例是有机颜料，诸如酞菁铜；无机颜料，诸如二氧化钛；以及对本领域普通技术人员显而易见的其它颜料。有机染料的一个非限制性示例是碱性黄51。加工助剂的非限制性示例是抗静电剂，诸如单硬脂酸甘油酯；以及增滑剂，诸如芥酸酰胺。抗氧化剂的非限制性示例是十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)-丙酸酯(BASF的1076)。填料的非限制性示例是碳酸钙、滑石和玻璃纤维。crPE还可以含有气味、表面印迹、纸标签、用于标签的粘合剂、污垢以及挥发性和非挥发性有机化合物。此外，污染物可由与产品，例如含有清洁混合物(例如柠檬烯、表面活性剂等)、食品(例如各种有机物)等的聚乙烯和聚丙烯包装材料的相互作用而产生。污染物可以是颗粒(例如填料、污垢、颗粒颜料等)或非颗粒(例如染料、气味、表面活性剂、挥发性有机化合物等)。
在本发明的实施方案中，所述crPE包含受污染的再生高密度PE(crHDPE)、受污染的再生低密度PE(crLDPE)和受污染的再生线性低密度PE(crLLDPE)中的至少一者。在本发明的实施方案中，所述crPE是crHDPE、crLDPE和crLLDPE中的至少一者。
在本发明的实施方案中，所述crPP包含受污染的再生均聚物PP(crhPP)、受污染的再生无规共聚物PP(crrcPP)、受污染的再生嵌段共聚物PP(crbcPP)和受污染的再生抗冲共聚物PP(cricPP)中的至少一者。在本发明的实施方案中，所述crPP是crhPP、crrcPP、crbcPP和cricPP中的至少一者。
在本发明的实施方案中，所述crPE和crPP的混合流包含crHDPE、crLDPE和crLLDPE中的至少一者，以及crhPP、crrcPP、crbcPP和cricPP中的至少一者。
III.回转装置-溶剂
出于本发明的目的，除非明确地提及为“提取溶剂”或“溶解溶剂”，否则术语“溶剂”是指“提取溶剂”或“溶解溶剂”。
聚乙烯和聚丙烯溶液各自表现出浊点曲线，这是它们的液-液平衡曲线。测量浊点曲线的典型方法是使用观察池，这是本领域技术人员所熟知的。在特定温度和高压处制备一定量的聚乙烯或聚丙烯在溶剂的溶液，其中该溶液处于单相状态。然后，在搅拌下，将温度保持恒定并降低压力。在称为浊点压力的一定压力下，溶液变得浑浊并且其进入两相状态，即重相(其在溶剂中含有高浓度的聚乙烯或聚丙烯)和轻相(其在溶剂中含有非常低浓度的聚乙烯或聚丙烯)。从两相状态来看，如果压力增加，则当压力在该温度处越过浊点压力时，两相体系将变成澄清溶液(单相状态)。出于本发明的目的，术语“重相”和“重质流”以及“轻相”和“轻质流”可互换使用。
浊点压力曲线的典型示例示于图1中，其中原生HDPE和原生PP在正丁烷和正戊烷中的溶液的浓度为约5重量％。HDPE或PP在溶剂中的其它浓度或各种聚乙烯等级(诸如HDPE、LDPE和LLDPE)或聚丙烯等级(诸如均聚物和共聚物)在溶剂中的浓度可在压力/温度空间中改变图1中所示的这些浊点曲线。为了本发明的目的，我们考虑在溶剂中具有约5重量％的原生HDPEHB5502F或原生PP FT200WV的溶液作为参考溶液。
一些溶剂的标准沸点如下：异丁烷：-11.7℃；异丁烯：-6.9℃；1-丁烯：-6.3℃；正丁烷：-1℃；2-丁烯：0.8℃-3.7℃；新戊烷：9.5℃；异戊烷：27.8℃；1-戊烯：30℃；正戊烷：36.1℃；2-戊烯：36.3℃；异己烷：60℃；1-己烯：63.9℃；正己烷：68℃；以及2-己烯：69.1℃。在本发明的实施方案中，该溶剂具有低于约50℃的标准沸点。在本发明的实施方案中，该溶剂具有低于约40℃的标准沸点。在本发明的实施方案中，该溶剂具有低于约20℃的标准沸点。在本发明的实施方案中，该溶剂具有低于约0℃的标准沸点。
在本发明的实施方案中，溶剂包括正戊烷。在本发明的实施方案中，溶剂包括正丁烷。在本发明的实施方案中，溶剂是1-戊烯、异戊烷、新戊烷、2-丁烯、1-丁烯、异丁烷以及它们的混合物中的至少一者。在本发明的实施方案中，溶剂是正戊烷。在本发明的实施方案中，溶剂是正丁烷。在本发明的实施方案中，溶剂是己烷。
在本发明的实施方案中，溶剂以及crPE和crPP的混合流中的crPP在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力下形成单相溶液，并且在一定温度和低于对应于所述温度的浊点压力的压力下形成两相体系；其中所述浊点压力：(i)对应于所述crPP在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；(ii)是温度的单调递增函数；(iii)在约120℃处约900psig(62barg)或更高、在约140℃处约1,350psig(93barg)或更高、在约160℃处约1,750psig(121barg)或更高并且在约180℃处约2,150psig(148barg)或更高；(iv)包括在低于约120℃和高于约180℃的温度处的平滑外推；并且(v)包括在约120℃至约180℃的温度处的平滑插值。
在本发明的实施方案中，溶剂以及crPE和crPP的混合流中的crPP在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力下形成单相溶液，并且在一定温度和低于对应于所述温度的浊点压力的压力下形成两相体系；其中所述浊点压力：(i)对应于所述crPP在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；(ii)是温度的单调递增函数；(iii)在约160℃处约350psig(24barg)或更高，并且在约180℃处约750psig(52barg)或更高；(iv)包括在低于约160℃和高于约180℃的温度处的平滑外推；并且(v)包括在约160℃至约180℃的温度处的平滑插值。
在本发明的实施方案中，溶剂以及crPE和crPP的混合流中的crPP在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力下形成单相溶液，并且在一定温度和低于对应于所述温度的浊点压力的压力下形成两相体系；其中所述浊点压力：(i)对应于所述crPP在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；(ii)是温度的单调递增函数；(iii)在约200℃处约225psig(15.5barg)或更高，并且在约220℃处约575psig(40barg)或更高；(iv)包括在低于约200℃和高于约220℃的温度处的平滑外推；并且(v)包括在约200℃至约220℃的温度处的平滑插值。
在本发明的实施方案中，溶剂以及crPE和crPP的混合流中的crPE在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力下形成单相溶液，并且在一定温度和低于对应于所述温度的浊点压力的压力下形成两相体系；其中所述浊点压力：(i)对应于所述crPE在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；(ii)是温度的单调递增函数；(iii)在约120℃处约4,050psig(279barg)或更高、在约140℃处约4,300psig(296barg)或更高并且在约160℃处约4,550psig(314barg)或更高；(iv)包括在低于约120℃和高于约160℃的温度处的平滑外推；并且(v)包括在约120℃至约160℃的温度处的平滑插值。
在本发明的实施方案中，溶剂以及crPE和crPP的混合流中的crPE在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力下形成单相溶液，并且在一定温度和低于对应于所述温度的浊点压力的压力下形成两相体系；其中所述浊点压力：(i)对应于所述crPE在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；(ii)是温度的单调递增函数；(iii)在约120℃处约1,200psig(83barg)或更高、在约140℃处约1,650psig(114barg)或更高、在约160℃处约1,950psig(134barg)或更高以及在约180℃处约2,300psig(159barg)或更高；(iv)包括在低于约120℃和高于约180℃的温度处的平滑外推；并且(v)包括在约120℃至约180℃的温度处的平滑插值。
在本发明的实施方案中，溶剂以及crPE和crPP的混合流中的crPE在一定温度和高于对应于所述温度的浊点压力的压力下形成单相溶液，并且在一定温度和低于对应于所述温度的浊点压力的压力下形成两相体系；其中所述浊点压力：(i)对应于所述crPE在所述溶剂中的约5重量％浓度的溶液；(ii)是温度的单调递增函数；(iii)在约160℃处约400psig(28barg)或更高、在约180℃处约900psig(62barg)或更高、在约200℃处约1,225psig(84barg)或更高并且在约220℃处约1,525psig(105barg)或更高；(iv)包括在低于约160℃和高于约220℃的温度处的平滑外推；并且(v)包括在约160℃至约220℃的温度处的平滑插值。
IV.回转装置-并行和顺序操作模式
在本发明中，回转装置从crPE和crPP的混合流(也称为“混合原料流”)生产vlPE和vlPP。该工艺的典型步骤是提取、溶解、沉降、纯化和溶剂分离，并且该工艺使用溶剂。该工艺中使用的设备包括提取器、溶解设备、沉降设备、纯化设备和溶剂分离设备。
在一种操作模式(即，vlPE和vlPP并行产生)中，回转装置在PE提取器中分离混合原料流。然后，crPE流流入PE溶解设备、PE沉降设备、PE纯化设备、PE溶剂分离设备，并且最终产生vlPE。并行地，crPP流流入PP提取器、PP溶解设备、PP沉降设备、PP纯化设备、PP溶剂分离设备，并且最终产生vlPP。因此，在该操作模式中，并行地产生vlPE和vlPP。在本发明的实施方案中，所述vlPE与所述vlPP并行地产生。
在另一种操作模式(即，vlPE和vlPP顺序产生)中，回转装置在两个循环中操作，这两个循环以在PE提取器中分离混合原料流开始。然后，在第一循环中，crPE流流入PE溶解设备、PE沉降设备、PE纯化设备、PE溶剂分离设备，并且最终产生vlPE。并行地，crPP流在PE提取器之后累积直至等于PE溶解设备、PE沉降设备、PE纯化设备和PE溶剂分离设备的额定容量的量。此时，停止产生vlPE，第二循环开始，并且将crPP流进料到PE提取器、PE溶解设备、PE沉降设备、PE纯化设备、PE溶剂分离设备中，并且最终产生vlPP。因此，在该模式中，依次产生vlPE和vlPP(先是vlPE，接着是vlPP)。
在本发明的实施方案中，先产生所述vlPE，接着产生所述vlPP；在所述vlPE产生期间收集所述PE轻质流；所述PE轻质流然后进料到所述PE提取器中；所述PP提取器与所述PE提取器相同，所述PP溶解设备与所述PE溶解设备相同，所述PP沉降设备与所述PE沉降设备相同，所述PP纯化设备与所述PE纯化设备相同，并且所述PP溶剂分离设备与PE溶剂分离设备相同。回转装置操作的示例示于图2和图3中。
V.回转装置-提取
由于聚丙烯的浊点曲线低于聚乙烯的浊点曲线，提取步骤允许通过在聚乙烯的两相状态和聚丙烯的单相状态进行提取来分离包含crPE和crPP的混合流。当提取步骤生成两个流时实现分离：重质流，含有crPE减去crPE的低分子量级分；和轻质流，含有crPP、crPE的低分子量级分(其在提取条件下未进入重质流中并且能够溶于轻质流中)和crPE的可提取污染物。可提取污染物是crPE污染物的一部分，并且它可以包括添加到PE中的残余加工助剂、与PE接触的残余产品制剂(诸如，香料和调味剂)、染料、以及在废物收集和随后与其它废料累积期间可能已经有意添加或无意地掺入PE中的任何其它可提取材料。
提取步骤以液-液模式进行。可用于该提取步骤的液-液提取(LLE)设备的非限制性示例是提取塔(例如，静态、搅拌或脉冲)、混合塔-沉降器和离心提取器。可以使用的商业设备的示例是Kühni塔、塔、/>塔、转盘收缩塔、填充塔、筛塔等。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)用PE提取溶剂在PE提取器中在PE提取温度、PE提取压力以及所述PE提取溶剂与所述crPE和crPP的混合流的PE提取质量比下提取所述crPE和crPP的混合流，以产生PE轻质流和PE重质流；其中所述PE提取器具有额定容量；其中在所述PE提取器中的所述PE提取溶剂中所述crPE形成两相并且所述crPP形成单相；其中所述PE提取温度为约100℃至约260℃；其中所述PE提取压力介于对应于所述PE提取温度的聚乙烯(PE)的浊点压力和聚丙烯(PP)的浊点压力之间；其中所述PE轻质流包含所述crPP、crPE的低分子量级分(其能够溶于所述PE提取器中的所述PE提取溶剂中)和crPE的可提取污染物；并且其中所述PE重质流包含所述crPE减去crPE的所述低分子量级分，以及(b)用PP提取溶剂在PP提取器中在PP提取温度、PP提取压力以及所述PP提取溶剂与所述PE轻质流的PP提取质量比下提取所述PE轻质流，以产生PP轻质流和PP重质流；其中所述PP提取器具有额定容量；其中在所述PP提取器中的所述PP提取溶剂中所述crPP形成两相并且crPE的所述低分子量级分形成两相；其中所述PP提取温度为约100℃至约260℃；其中所述PP提取压力低于对应于所述PP提取温度的PP浊点压力；其中所述PP轻质流包含crPE的所述低分子量级分、crPP的低分子量级分(其能够溶于所述PP提取器中的所述PP提取溶剂中)和所述crPP的可提取污染物；并且其中所述PP重质流包含所有crPP减去crPP的所述低分子量级分。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)用正丁烷在液-液提取器中在约160℃、约3000psig(207barg)以及所述正丁烷与所述crPE和crPP的混合流为至少约10的提取质量比下提取所述crPE和crPP的混合流，以产生PE轻质流和PE重质流；其中在所述液-液提取器中的正丁烷中所述crPE形成两相并且所述crPP形成单相；其中所述PE轻质流包含所述crPP、crPE的低分子量级分(其能够溶于所述液-液提取器中的正丁烷中)和所述crPE的可提取污染物；并且其中所述PE重质流包含所述crPE减去crPE的所述低分子量级分，以及(b)用正丁烷在所述液-液提取器中在约160℃、约1200psig(83barg)以及所述正丁烷与所述PE轻质流为至少约10的PP提取质量比下提取所述PE轻质流，以产生PP轻质流和PP重质流；其中在所述液-液提取器中的正丁烷中所述crPP形成两相并且crPE的所述低分子量级分形成两相；其中所述PP轻质流包含crPE的所述低分子量级分、crPP的低分子量级分(其能够溶于所述液-液提取器中的正丁烷中)和所述crPP的可提取污染物；并且其中所述PP重质流包含所有crPP减去crPP的所述低分子量级分。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)用正戊烷在液-液提取器中在约205℃、约1900psig(131barg)以及所述正戊烷与所述crPE和crPP的混合流为至少约10的提取质量比下提取所述crPE和crPP的混合流，以产生PE轻质流和PE重质流；其中在所述液-液提取器中的正戊烷中所述crPE形成两相并且所述crPP形成单相；其中所述PE轻质流包含所述crPP、crPE的低分子量级分(其能够溶于所述液-液提取器中的正戊烷中)和所述crPE的可提取污染物；并且其中所述PE重质流包含所述crPE减去crPE的所述低分子量级分，以及(b)用正戊烷在所述液-液提取器中在约205℃、约750psig(52barg)以及所述正戊烷与所述PE轻质流为至少约10的PP提取质量比下提取所述PE轻质流，以产生PP轻质流和PP重质流；其中在所述液-液提取器中的正戊烷中所述crPP形成两相并且crPE的所述低分子量级分形成两相；其中所述PP轻质流包含crPE的所述低分子量级分、crPP的低分子量级分(其能够溶于所述液-液提取器中的正戊烷中)和所述crPP的可提取污染物；并且其中所述PP重质流包含所有crPP减去crPP的所述低分子量级分。
在本发明的实施方案中，提取步骤在压力容器中进行，该压力容器可以以允许用溶剂连续提取聚乙烯或聚丙烯的方式构造。在本发明的实施方案中，压力容器可以是连续的液-液提取塔，其中将熔融聚乙烯或聚丙烯泵入提取塔的一端，并将溶剂泵入提取塔的相同(并流提取)或相对(逆流提取)端。
在本发明的实施方案中，从该工艺中去除含有提取的污染物的轻质流。在本发明的实施方案中，将轻质流中的溶剂回收、纯化并再循环利用以用于提取步骤或该方法中的不同步骤。在本发明的实施方案中，提取步骤以间歇模式进行，其中将crPE或crPP作为聚合物相固定在压力容器中，并将溶剂连续泵送通过固定的聚合物相。提取时间或所用溶剂的量将取决于最终vlPE或vlPP的期望纯度和起始crPE或crPP中可提取污染物的量。在本发明的实施方案中，含有提取的污染物的溶剂与固体介质在如下文纯化部分所述的单独步骤中接触。
在本发明的实施方案中，PE提取溶剂与crPE和crPP的混合流的PE提取质量比或PP提取溶剂与PE轻质流的PP提取质量比为至少约1。在本发明的实施方案中，PE提取溶剂与crPE和crPP的混合流的PE提取质量比或PP提取溶剂与PE轻质流的PP提取质量比为至少约5。在本发明的实施方案中，PE提取溶剂与crPE和crPP的混合流的PE提取质量比或PP提取溶剂与PE轻质流的PP提取质量比为至少约10。在本发明的实施方案中，PE提取溶剂与crPE和crPP的混合流的PE提取质量比或PP提取溶剂与PE轻质流的PP提取质量比为至少约20。
在本发明的实施方案中，PE提取溶剂为正丁烷，PE提取温度为约100℃至约260℃，并且PE提取压力为约1000psig(69barg)至约4000psig(276barg)。在本发明的实施方案中，PE提取溶剂为正丁烷，PE提取温度为约110℃至约200℃，并且PE提取压力为约1200psig(83barg)至约3000psig(207barg)。在本发明的实施方案中，PE提取溶剂为正丁烷，PE提取温度为约140℃，并且PE提取压力为约2500psig(172barg)。在本发明的实施方案中，PE提取溶剂为正丁烷，PE提取温度为约160℃，并且PE提取压力为约3000psig(207barg)。
在本发明的实施方案中，PP提取溶剂为正丁烷，PP提取温度为约120℃至约260℃，并且PP提取压力为约500psig(34barg)至约3000psig(207barg)。在本发明的实施方案中，PP提取溶剂为正丁烷，PP提取温度为约140℃至约200℃，并且PP提取压力为约750psig(52barg)至约1500psig(103barg)。在本发明的实施方案中，PP提取溶剂为正丁烷，PP提取温度为约140℃，并且PP提取压力为约900psig(62barg)。在本发明的实施方案中，PP提取溶剂为正丁烷，PP提取温度为约160℃，并且PP提取压力为约1200psig(83barg)。
在本发明的实施方案中，PE提取溶剂为正戊烷，PE提取温度为约120℃至约240℃，并且PE提取压力为约200psig(14barg)至约2500psig(172barg)。在本发明的实施方案中，PE提取溶剂为正戊烷，PE提取温度为约140℃至约220℃，并且PE提取压力为约500psig(34barg)至约2200psig(152barg)。在本发明的实施方案中，PE提取溶剂为正戊烷，PE提取温度为约205℃，并且PE提取压力为约1900psig(131barg)。在本发明的实施方案中，PE提取溶剂为正戊烷，PE提取温度为约220℃，并且PE提取压力为约2100psig(145barg)。
在本发明的实施方案中，PP提取溶剂为正戊烷，PP提取温度为约180℃至约240℃，并且PP提取压力为约500psig(34barg)至约1700psig(117barg)。在本发明的实施方案中，PP提取溶剂为正戊烷，PP提取温度为约200℃至约220℃，并且PP提取压力为约750psig(52barg)至约1000psig(69barg)。在本发明的实施方案中，PP提取溶剂为正戊烷，PP提取温度为约205℃，并且PP提取压力为约900psig(62barg)。在本发明的实施方案中，PP提取溶剂为正戊烷，PP提取温度为约220℃，并且PP提取压力为约900psig(62barg)。
VI.回转装置-溶解
在溶解步骤中，通过改变压力和/或温度使得PE或PP溶解压力高于对应于PE或PP溶解温度的PE或PP浊点压力，使PE或PP重质流进入PE和PE溶解溶剂体系或PP和PP溶解溶剂体系的单相状态。在溶解温度和压力下混合有助于溶解，这可在典型设备诸如混合塔和容器、静态系统等中实现。一旦PE或PP在该溶解步骤中溶解到PE或PP溶解溶剂中，作为crPE或crPP的一部分的颗粒污染物(例如颜料、填料、污垢等)将从PE或PP中释放并悬浮，从而形成第一PE或PP悬浮液。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)在PE溶解温度、PE溶解压力和至少约1重量％的PE溶解质量浓度下将所述PE重质流溶解在PE溶解设备中的PE溶解溶剂中；其中所述PE溶解设备具有额定容量；其中所述PE溶解温度为约100℃至约260℃；其中所述PE溶解压力高于对应于所述PE溶解温度的PE浊点压力；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的颗粒污染物的第一PE悬浮液；以及(b)在PP溶解温度、PP溶解压力和至少约1重量％的PP溶解质量浓度下将所述PP重质流溶解在PP溶解设备中的PP溶解溶剂中；其中所述PP溶解设备具有额定容量；其中所述PP溶解温度为约100℃至约260℃；其中所述PP溶解压力高于对应于所述PP溶解温度的PP浊点压力；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的颗粒污染物的第一PP悬浮液。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)在约160℃、约4700psig(324barg)和至少约1重量％的PE溶解质量浓度下将所述PE重质流溶解在溶解设备中的正丁烷中；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的颗粒污染物的第一PE悬浮液；以及(b)在约115℃、约1200psig(83barg)和至少约1重量％的PP溶解质量浓度下将所述PP重质流溶解在所述溶解设备中的正丁烷中；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的颗粒污染物的第一PP悬浮液。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)在约140℃、约1900psig(131barg)和至少约1重量％的PE溶解质量浓度下将所述PE重质流溶解在溶解设备中的正戊烷中；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的颗粒污染物的第一PE悬浮液；以及(b)在约140℃、约750psig(52barg)和至少约1重量％的PP溶解质量浓度下将所述PP重质流溶解在所述溶解设备中的正戊烷中；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的颗粒污染物的第一PP悬浮液。
在本发明的实施方案中，所述PE提取溶剂与所述PE溶解溶剂相同。在本发明的实施方案中，所述PP提取溶剂与所述PP溶解溶剂相同。在本发明的实施方案中，所述PE提取溶剂和所述PE溶解溶剂全部是正丁烷。在本发明的实施方案中，所述PP提取溶剂和所述PP溶解溶剂全部是正丁烷。在本发明的实施方案中，所述PE提取溶剂和所述PE溶解溶剂全部是正戊烷。在本发明的实施方案中，所述PP提取溶剂和所述PP溶解溶剂全部是正戊烷。
在本发明的实施方案中，PE溶解质量浓度或PP溶解质量浓度为至少约1重量％。在本发明的实施方案中，PE溶解质量浓度或PP溶解质量浓度为至少约2重量％。在本发明的实施方案中，PE溶解质量浓度或PP溶解质量浓度为至少约3重量％。在本发明的实施方案中，PE溶解质量浓度或PP溶解质量浓度为至少约5重量％。在本发明的实施方案中，PE溶解质量浓度或PP溶解质量浓度为至少约10重量％。
在本发明的实施方案中，PE或PP溶解温度为约100℃至约260℃。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解温度为约140℃至约240℃。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解温度为约160℃至约220℃。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解温度为约180℃至约200℃。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解温度为约120℃。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解温度为约140℃。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解温度为约160℃。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解温度为约180℃。
在本发明的实施方案中，PE或PP溶解压力为约700psig(48.3barg)至约6,000psig(413.7barg)。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解压力为约1,500psig(103.4barg)至约5,000psig(344.7barg)。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解压力为约2,000psig(137.9barg)至约4,000psig(275.8barg)。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解压力为约1,500psig(103.4barg)。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解压力为约1,900psig(131barg)。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解压力为约2,500psig(172.4barg)。在本发明的实施方案中，PE或PP溶解压力为约4,500psig(310.3barg)。
在本发明的实施方案中，PE溶解溶剂为正丁烷，PE溶解温度为约100℃至约260℃，并且PE溶解压力为约3800psig(262barg)至约6000psig(414barg)。在本发明的实施方案中，PE溶解溶剂为正丁烷，PE溶解温度为约110℃至约200℃，并且PE溶解压力为约4000psig(276barg)至约5000psig(345barg)。在本发明的实施方案中，PE溶解溶剂为正丁烷，PE溶解温度为约140℃，并且PE溶解压力为约4500psig(310barg)。在本发明的实施方案中，PE溶解溶剂为正丁烷，PE溶解温度为约160℃，并且PE溶解压力为约4700psig(324barg)。
在本发明的实施方案中，PP溶解溶剂为正丁烷，PP溶解温度为约120℃至约260℃，并且PP溶解压力为约1000psig(69barg)至约3500psig(241barg)。在本发明的实施方案中，PP溶解溶剂为正丁烷，PP溶解温度为约140℃至约200℃，并且PP溶解压力为约1200psig(83barg)至约2500psig(172barg)。在本发明的实施方案中，PP溶解溶剂为正丁烷，PP溶解温度为约140℃，并且PP溶解压力为约1900psig(131barg)。在本发明的实施方案中，PP溶解溶剂为正丁烷，PP溶解温度为约160℃，并且PP溶解压力为约2500psig(172barg)。
在本发明的实施方案中，PE溶解溶剂为正戊烷，PE溶解温度为约120℃至约240℃，并且PE溶解压力为约1500psig(103barg)至约4000psig(276barg)。在本发明的实施方案中，PE溶解溶剂为正戊烷，PE溶解温度为约140℃至约220℃，并且PE溶解压力为约2000psig(138barg)至约3500psig(241barg)。在本发明的实施方案中，PE溶解溶剂为正戊烷，PE溶解温度为约205℃，并且PE溶解压力为约3000psig(207barg)。在本发明的实施方案中，PE溶解溶剂为正戊烷，PE溶解温度为约220℃，并且PE溶解压力为约3500psig(221barg)。
在本发明的实施方案中，PP溶解溶剂为正戊烷，PP溶解温度为约180℃至约240℃，并且PP溶解压力为约1000psig(69barg)至约3000psig(207barg)。在本发明的实施方案中，PP溶解溶剂为正戊烷，PP溶解温度为约200℃至约220℃，并且PP溶解压力为约1500psig(103barg)至约2000psig(138barg)。在本发明的实施方案中，PP溶解溶剂为正戊烷，PP溶解温度为约205℃，并且PP溶解压力为约1700psig(117barg)。在本发明的实施方案中，PP溶解溶剂为正戊烷，PP溶解温度为约220℃，并且PP溶解压力为约2000psig(138barg)。
VII.回转装置-沉降
在实现PE或PP溶解并形成第一PE或PP悬浮液之后，通过经受在力的方向上均匀移动悬浮的污染物的力来使它们沉降(在沉降设备的沉降操作中)。通常，所施加的沉降力是重力，但也可以是离心力、向心力或其它力。所施加的力的量和沉降操作的持续时间(沉降时间)将取决于若干参数，包括但不限于污染物颗粒的粒度、污染物颗粒的密度、溶液的密度和溶液的粘度。确定溶液粘度的一些关键参数是溶剂的化学组成、溶解在溶剂中的PE或PP的分子量和浓度以及溶液的温度和压力。在沉降操作结束时，产生沉降的颗粒污染物层和第二悬浮液。第二悬浮液包括未沉降在沉降层中的悬浮的剩余颗粒污染物。通常，较大的污染物颗粒沉降，而较小的污染物颗粒悬浮在第二悬浮液中。通常，沉降操作的温度、压力和浓度条件与溶解步骤的那些相同。还可以将有助于沉降操作的加工助剂诸如絮凝助剂添加到第一悬浮液中或受污染的再生PE或PP中或在该方法中的任何点添加。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)在PE沉降设备中在PE沉降温度和PE沉降压力下使所述第一PE悬浮液沉降；其中所述PE沉降设备具有额定容量；其中所述PE沉降温度为约100℃至约260℃；其中所述PE沉降压力高于对应于所述PE沉降温度的PE浊点压力；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PE悬浮液；以及(b)在PP沉降设备中在PP沉降温度和PP沉降压力下使所述第一PP悬浮液沉降；其中所述PP沉降设备具有额定容量；其中所述PP沉降温度为约100℃至约260℃；其中所述PP沉降压力高于对应于所述PP沉降温度的PP浊点压力；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PP悬浮液。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)在沉降设备中在约160℃和约4700psig(324barg)处使所述第一PE悬浮液沉降；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PE悬浮液；以及(b)在所述沉降设备中在约115℃和约1200psig(83barg)处使所述第一PP悬浮液沉降；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PP悬浮液。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)在沉降设备中在约140℃和约1900psig(131barg)处使所述第一PE悬浮液沉降；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PE悬浮液；以及(b)在所述沉降设备中在约140℃和约750psig(52barg)处使所述第一PP悬浮液沉降；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PP悬浮液。
在本发明的实施方案中，PE沉降温度与PE溶解温度相同。在本发明的实施方案中，PE沉降压力与PE溶解压力相同。在本发明的实施方案中，PP沉降温度与PP溶解温度相同。在本发明的实施方案中，PP沉降压力与PP溶解压力相同。
VIII.回转装置-纯化
第二PE或PP悬浮液的纯化通过使所述第二PE或PP悬浮液与固体介质接触来进行。为了本发明的目的，固体介质是从第二PE或PP悬浮液中去除至少一些污染物(颗粒或非颗粒)的任何固体材料。虽然不希望受任何理论的束缚，但是申请人认为，固体介质通过多种机制除去污染物。可能的机制的非限制性示例包括吸附、吸收、尺寸排斥、离子排斥、离子交换和对本领域普通技术人员熟知的其它机制。此外，crPE或crPP中通常见到的颜料和其它污染物可以是极性化合物，并且可优先地与固体介质相互作用，该固体介质也可以是至少微极性的。当使用非极性溶剂诸如烷烃作为溶剂时，极性-极性相互作用是特别有利的。
在本发明的实施方案中，固体介质是无机材料、碳基材料以及它们的混合物中的至少一者。无机材料的非限制性示例是氧化硅、氧化铝、活性氧化铝、氧化铁、硅酸铝、硅酸镁、无定形火山玻璃、再生玻璃、硅胶、硅藻土、砂、石英、珍珠岩、漂白土、膨润土或它们的混合物。在本发明的实施方案中，无机材料是氧化硅、氧化铝、氧化铁、硅酸铝、无定形火山玻璃或它们的混合物中的至少一者。在本发明的实施方案中，无机材料包括硅藻土。在本发明的实施方案中，无机材料包括活性氧化铝。在本发明的实施方案中，无机材料包括再生玻璃。
碳基材料的非限制性示例是无烟煤、炭黑、焦炭、活性炭、纤维素或它们的混合物。在本发明的实施方案中，碳基材料是无烟煤、炭黑、焦炭、活性炭、纤维素或它们的混合物中的至少一者。在本发明的实施方案中，碳基材料包括活性炭。
在本发明的实施方案中，固体介质与第二PE或PP悬浮液在混合容器中接触持续特定的时间量，同时混合容器的内容物。在本发明的实施方案中，经由固-液分离步骤从混合容器中去除固体介质。固-液分离步骤的非限制性示例包括过滤、滗析、离心和沉降。
在本发明的实施方案中，第二PE或PP悬浮液通过固体介质的固定床。在本发明的实施方案中，将固体介质放置在轴流式过滤器中。在本发明的实施方案中，将固体介质放置在径流式过滤器中。径向流动过滤器的非限制性示例是烛式过滤器。在本发明的实施方案中，将固体介质放置在烛式过滤器中。
在本发明的实施方案中，固体介质的固定床的高度或长度大于约5cm。在本发明的实施方案中，固体介质的固定床的高度或长度大于约10cm。在本发明的实施方案中，固体介质的固定床的高度或长度大于约20cm。在本发明的实施方案中，根据需要替换固体介质以保持所需的聚乙烯或聚丙烯纯度。在本发明的实施方案中，固体介质在纯化步骤中重新生成并重新使用。在本发明的实施方案中，固体介质在反吹步骤期间通过使固体介质流化而重新生成。
在本发明的实施方案中，纯化包括使第二PE悬浮液和第二PP悬浮液与固体介质在烛式过滤器中接触，随后在轴流式过滤器中接触，并且烛式过滤器的固体介质包括硅藻土并且轴流式过滤器的固体介质包括活性氧化铝。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)在PE纯化设备中在PE纯化温度和PE纯化压力下通过使所述第二PE悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PE悬浮液；其中所述PE纯化设备具有额定容量；其中所述PE纯化温度为约100℃至约260℃；其中所述PE纯化压力高于对应于所述PE纯化温度的PE浊点压力；并且其中产生包含更纯的PE的第三PE悬浮液；以及(b)在PP纯化设备中在PP纯化温度和PP纯化压力下通过使所述第二PP悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PP悬浮液；其中所述PP纯化设备具有额定容量；其中所述PP纯化温度为约100℃至约260℃；其中所述PP纯化压力高于对应于所述PP纯化温度的PP浊点压力；并且其中产生包含更纯的PP的第三PP悬浮液。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)在纯化设备中在约160℃和约4700psig(324barg)处通过使所述第二PE悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PE悬浮液；并且其中产生包含更纯的PE的第三PE悬浮液；以及(b)在所述纯化设备中在约115℃和约1200psig(83barg)处通过使所述第二PP悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PP悬浮液；并且其中产生包含更纯的PP的第三PP悬浮液。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)在纯化设备中在约160℃和约4700psig(324barg)处通过使所述第二PE悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PE悬浮液；并且其中产生包含更纯的PE的第三PE悬浮液；以及(b)在所述纯化设备中在约115℃和约1200psig(83barg)处通过使所述第二PP悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PP悬浮液；并且其中产生包含更纯的PP的第三PP悬浮液。
通常，纯化步骤中的PE或PP纯化溶剂类型、PE或PP质量浓度、PE或PP纯化温度和PE或PP纯化压力与溶解步骤中的那些和/或提取步骤中的那些相同。
在本发明的实施方案中，PE或PP纯化质量浓度为至少约1重量％。在本发明的实施方案中，PE或PP纯化质量浓度为至少约2重量％。在本发明的实施方案中，PE或PP纯化质量浓度为至少约3重量％。在本发明的实施方案中，PE或PP纯化质量浓度为至少约5重量％。在本发明的实施方案中，PE或PP纯化质量浓度为至少约10重量％。
在本发明的实施方案中，PE溶解压力、PE沉降压力和PE纯化压力全部相同。在本发明的实施方案中，PP溶解压力、PP沉降压力和PP纯化压力全部相同。在本发明的实施方案中，PE溶解压力、PE沉降压力和PE纯化压力全部相同，并且PP溶解压力、PP沉降压力和PP纯化压力全部相同。
在本发明的实施方案中，PE溶解温度、PE沉降温度和PE纯化温度全部相同。在本发明的实施方案中，PP溶解温度、PP沉降温度和PP纯化温度全部相同。在本发明的实施方案中，PE溶解温度、PE沉降温度和PE纯化温度全部相同，并且PP溶解温度、PP沉降温度和PP纯化温度全部相同。
在本发明的实施方案中，PP提取压力、PP溶解压力、PP沉降压力和PP纯化压力全部为约1200psig(83barg)。在本发明的实施方案中，PE提取温度、PE溶解温度、PE沉降温度和PP提取温度全部为约160℃。
在本发明的实施方案中，PE提取溶剂、PE溶解溶剂、PP提取溶剂和PP溶解溶剂全部为正丁烷；PE提取温度和PP提取温度为约110℃至约200℃；PE提取压力为约1000psig(69barg)至约3500psig(241barg)；PE溶解压力、PE沉降压力和PE纯化压力全部为约4000psig(276barg)至约5500psig(379barg)；PP提取压力为约200psig(14barg)至约2000psig(138barg)；并且PP溶解压力、PP沉降压力和PP纯化压力为约700psig(48barg)至约3500psig(241barg)。
在本发明的实施方案中，PE提取溶剂、PE溶解溶剂、PP提取溶剂和PP溶解溶剂全部为正丁烷；PE提取温度、PE溶解温度、PE沉降温度和PE纯化温度全部为约160℃；PE提取压力为约3000psig(207barg)；PE溶解压力、PE沉降压力和PE纯化压力全部为约4700psig(324psig)；PP提取温度为约160℃；PP溶解温度、PP沉降温度和PP纯化温度全部为约115℃；PP提取压力、PP溶解压力、PP沉降压力和PP纯化压力全部为约1200psig(83barg)。
在本发明的实施方案中，PE提取溶剂、所述PE溶解溶剂、所述PP提取溶剂和所述PP溶解溶剂全部为正丁烷；所述PE提取温度、所述PE溶解温度、所述PE沉降温度和所述PE纯化温度全部为约140℃；所述PE提取压力为约2500psig(172barg)；所述PE溶解压力、所述PE沉降压力和所述PE纯化压力全部为约4300psig(296psig)；所述PP提取温度、所述PP溶解温度、所述PP沉降温度和所述PP纯化温度全部为约140℃；所述PP提取压力为约900psig(62barg)；并且所述PP溶解压力、所述PP沉降压力和所述PP纯化压力全部为约1800psig(124barg)。
在本发明的实施方案中，所述PE提取溶剂、所述PE溶解溶剂、所述PP提取溶剂和所述PP溶解溶剂全部为正戊烷；所述PE提取温度和所述PP提取温度为约120℃至约240℃；所述PE提取压力为约500psig(34barg)至约2800psig(193barg)；所述PE溶解压力、所述PE沉降压力和所述PE纯化压力全部为约2000psig(138barg)至约4000psig(276barg)；所述PP提取压力为约200psig(14barg)至约1500psig(103barg)；并且所述PP溶解压力、所述PP沉降压力和所述PP纯化压力为约700psig(48barg)至约2800psig(193barg)。
在本发明的实施方案中，所述PE提取温度、所述PE溶解温度、所述PE沉降温度和所述PE纯化温度全部为约220℃；所述PE提取压力为约2200psig(152barg)；所述PE溶解压力、所述PE沉降压力和所述PE纯化压力全部为约3800psig(262barg)；所述PP提取温度为约220℃；所述PP提取压力为约200psig(14barg)至约1500psig(103barg)；并且所述PP溶解压力、所述PP沉降压力和所述PP纯化压力全部为约900psig(62barg)。
在本发明的实施方案中，所述PE提取温度为约205℃；所述PE溶解温度、所述PE沉降温度和所述PE纯化温度全部为约140℃；所述PE提取压力、所述PE溶解压力、所述PE沉降压力和所述PE纯化压力全部为约1900psig(131barg)；所述PP提取温度为约205℃；所述PP溶解温度、所述PP沉降温度和所述PP纯化温度全部为约140℃；并且所述PP提取压力、所述PP溶解压力、所述PP沉降压力和所述PP纯化压力全部为约900psig(62barg)。
IX.回转装置-溶剂分离
可以通过控制PE或PP分离温度和分离压力来将PE或PP纯化溶剂从液相部分或完全转化成气相。在本发明的实施方案中，通过在分离步骤期间控制溶剂的分离温度和分离压力，实现更纯的PE或PP与溶剂的分离而不将溶剂完全转化成100％蒸气。
可以通过液-液或液-固分离的任何方法实现更纯的PE或PP与溶剂的分离。液-液或液-固分离的非限制性示例包括过滤、滗析、离心和沉降。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)在PE溶剂分离设备中从所述第三PE悬浮液中分离所述PE溶解溶剂以产生所述vlPE；以及(b)在PP溶剂分离设备中从所述第三PP悬浮液中分离所述PP溶解溶剂以产生所述vlPP。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)在溶剂分离设备中从所述第三PE悬浮液中分离正丁烷以产生所述vlPE；以及(b)在所述溶剂分离设备中从所述第三PP悬浮液中分离正丁烷以产生所述vlPP。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)在溶剂分离设备中从所述第三PE悬浮液中分离正戊烷以产生所述vlPE；以及(b)在所述溶剂分离设备中从所述第三PP悬浮液中分离正戊烷以产生所述vlPP。
在本发明的实施方案中，从第三PE或PP悬浮液中分离更纯的PE或PP是在PE或PP分离温度和PE或PP分离压力下进行的；并且其中PE或PP从溶液中沉淀并且不再溶解在溶剂中。在本发明的实施方案中，通过在固定的PE或PP分离温度下降低PE或PP分离压力来实现更纯的PE或PP与溶剂的分离。在本发明的实施方案中，通过在固定的PE或PP分离压力下降低PE或PP分离温度来实现更纯的PE或PP与溶剂的分离。在本发明的实施方案中，通过在固定的PE或PP分离压力下提高PE或PP分离温度来实现更纯的PE或PP与溶剂的分离。在本发明的实施方案中，通过降低PE或PP分离温度和PE或PP分离压力两者来实现更纯的PE或PP与溶剂的分离。
在本发明的实施方案中，可以来源于PCR PE或PCR PP的更纯的PE或PP基本上不含污染物，不含颜料，不含气味，是均匀的，并且性质与原生PE(vPE)或原生PP(vPP)类似。在本发明的实施方案中，溶剂的物理性质可以实现用于从更纯的PE或PP中分离溶剂的更节能的方法。
在本发明的实施方案中，更纯的PE具有原生态光学性质(vlPE)。在本发明的实施方案中，更纯的PP具有原生态光学性质(vlPP)。在本发明的实施方案中，vlPE和vlPP具有大于约82的L*、大于约-3的a*、小于约5的b*和小于约50％的Y。
具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)流基本上不含任何聚合物(除PE之外)污染物。vlPE中的聚合物污染物的非限制性示例是PP、PET、尼龙等。更具体地，vlPE流具有对应于1J/g或更小的熔化热(ΔHf，依据典型的差示扫描量热法(DSC)在第2加热模式下测量)的最大PP浓度。
具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)流基本上不含任何聚合(除PP之外)污染物。vlPP中的聚合物污染物的非限制性示例是PE、PET、尼龙等。更具体地，vlPP流具有对应于10J/g或更小的ΔHf的最大PE浓度。
在本发明的实施方案中，用于纯化crPE或crPP以产生vlPE或vlPP的方法包括使所述crPE或crPP脱墨。脱墨方法的非限制性示例描述于美国专利9,616,595中，其公开了使用具有高pH和选择性清洁剂诸如十二烷基硫酸盐以及高湍流的水性清洁流体的油墨去除步骤。
在本发明的实施方案中，一种分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法包括：(a)用聚乙烯(PE)提取溶剂在PE提取器中在PE提取温度、PE提取压力以及所述PE提取溶剂与所述crPE和crPP的混合流的PE提取质量比下提取所述crPE和crPP的混合流，以产生PE轻质流和PE重质流；其中所述PE提取器具有额定容量；其中在所述PE提取器中的所述PE提取溶剂中所述crPE形成两相并且所述crPP形成单相；其中所述PE提取温度为约100℃至约260℃；其中所述PE提取压力介于对应于所述PE提取温度的PE的浊点压力和聚丙烯(PP)的浊点压力之间；其中所述PE轻质流包含所述crPP、crPE的低分子量级分(其能够溶于所述PE提取器中的所述PE提取溶剂中)和所述crPE的可提取污染物；并且其中所述PE重质流包含所述crPE减去crPE的所述低分子量级分；(b)在PE溶解温度、PE溶解压力和至少约1重量％的PE溶解质量浓度下将所述PE重质流溶解在PE溶解设备中的PE溶解溶剂中；其中所述PE溶解设备具有额定容量；其中所述PE溶解温度为约100℃至约260℃；其中所述PE溶解压力高于对应于所述PE溶解温度的PE浊点压力；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的颗粒污染物的第一PE悬浮液；(c)在PE纯化设备中在PE纯化温度和PE纯化压力下通过使所述第二PE悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PE悬浮液；其中所述PE纯化设备具有额定容量；其中所述PE纯化温度为约100℃至约260℃；其中所述PE纯化压力高于对应于所述PE纯化温度的PE浊点压力；并且其中产生包含更纯的PE的第三PE悬浮液；(d)在PE溶剂分离设备中从所述第三PE悬浮液中分离所述PE溶解溶剂以产生所述vlPE；(e)用PP提取溶剂在PP提取器中在PP提取温度、PP提取压力以及所述PP提取溶剂与所述PE轻质流的PP提取质量比下提取所述PE轻质流，以产生PP轻质流和PP重质流；其中所述PP提取器具有额定容量；其中在所述PP提取器中的所述PP提取溶剂中所述crPP形成两相并且crPE的所述低分子量级分形成两相；其中所述PP提取温度为约100℃至约260℃；其中所述PP提取压力低于对应于所述PP提取温度的PP浊点压力；其中所述PP轻质流包含crPE的所述低分子量级分、crPP的低分子量级分(其能够溶于所述PP提取器中的所述PP提取溶剂中)和所述crPP的可提取污染物；并且其中所述PP重质流包含所有crPP减去crPP的所述低分子量级分；(f)在PP溶解温度、PP溶解压力和至少约1重量％的PP溶解质量浓度下将所述PP重质流溶解在PP溶解设备中的PP溶解溶剂中；其中所述PP溶解设备具有额定容量；其中所述PP溶解温度为约100℃至约260℃；其中所述PP溶解压力高于对应于所述PP溶解温度的PP浊点压力；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的颗粒污染物的第一PP悬浮液；(g)在PP沉降设备中在PP沉降温度和PP沉降压力下使所述第一PP悬浮液沉降；其中所述PP沉降设备具有额定容量；其中所述PP沉降温度为约100℃至约260℃；其中所述PP沉降压力高于对应于所述PP沉降温度的PP浊点压力；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PP悬浮液；(h)在PP纯化设备中在PP纯化温度和PP纯化压力下通过使所述第二PP悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PP悬浮液；其中所述PP纯化设备具有额定容量；其中所述PP纯化温度为约100℃至约260℃；其中所述PP纯化压力高于对应于所述PP纯化温度的PP浊点压力；并且其中产生包含更纯的PP的第三PP悬浮液；以及(i)在PP溶剂分离设备中从所述第三PP悬浮液中分离所述PP溶解溶剂以产生所述vlPP。
X.实施例
实施例1-用正丁烷和一个提取步骤纯化含有相对少量PP的HDPE JF的方法
将30g HDPE Jazz Flake(HDPE JF；消费后再循环利用的HDPE“混色”薄片；用于生产TPS-8000产品；TABB Packaging Solutions,LLC；Canton,MI)装入装备有机械搅拌器的300mL高压釜中。HDPE JF还含有一定量的PP，如通过DSC测量并报告如下。该实施例1中的测试在Phasex Corporation,125Flagship Drive,North Andover,MA进行。以三次重复的抽真空和N2吹扫循环去除来自高压釜顶部空间的空气，然后用正丁烷填充高压釜并在约160℃和约3000psig(207barg)处平衡。在这些条件下，高压釜中的材料处于两相状态，即，包含PP和低分子量PE级分的PE轻质流，和包含PE减去低分子量PE级分的PE重相。在搅拌10分钟和再沉降10分钟后的一个步骤中，在约160℃和约3000psig(207barg)进行提取步骤。提取约7.2重量％的HDPE JF。在该提取步骤中收集的材料标记为“PEC4-11 F1”。然后在约160℃和约4700psig(324barg)的溶解条件下将高压釜中剩余的HDPE JF溶解在正丁烷中。将溶液搅拌约60分钟，使溶液再沉降60分钟，通过打开高压釜阀从高压釜中取出溶液，使溶液通过具有硅藻土(DE)的轴流式过滤器、活性氧化铝柱和膨胀阀，并收集到产物收集烧瓶中。DE轴流式过滤器含有约1英寸(2.54cm)的DE(FW-80；EP Minerals,LLC；Reno,NV)，并且活性氧化铝柱具有约0.68英寸(1.73cm)ID和约30英寸(76.2cm)长，并向其中装入约120g球形活性氧化铝颗粒1/16英寸(1.59mm)，7×14目(1.41mm-2.83mm；目录号：87014；SorbentTechnologies,Inc.；Norcross,GA)。产物级分依次标记为“PEC4-11 F2A”、“PEC4-11 F2B”和“PEC4-11 F2C”。在收集所有的样品之后，使高压釜平衡至大气压和室温。高压釜中的所有残留物质随后作为残留样品收集。
将产物级分压塑模制成1-mm厚和30×30mm窗口(遵循ASTMD4703-16“由热塑性材料压塑模制的试样、板及薄板标准实施规程(Standard Practice for CompressionMolding Thermoplastic Materials into TestSpecimens,Plaques,or Sheets)”的原理)。用于压塑模制的温度为约160℃，压力为约1.8公吨，并且特氟隆片材被用作剥离衬垫。然后使用LabScan XE(Hunter Associates Laboratory,Inc.；Reston,VA)和D65/10条件，即D65光源和10度观察者角度来测量这些窗口的光学性质(遵循ASTM E308“用CIE系统计算物体颜色的标准实施规程(Standard Practicefor Computing the Colors of Objectsby Using the CIE System)”的原理)。结果为：L*＝85.4±0.1；a*＝-2.0±0.1；b*＝3.3±0.4；并且Y(不透明度)＝41.5％±0.3％。为了比较，典型的吹塑原生HDPE(HB5502F；Formosa Plastics Corp.；Livingston,NJ)具有以下光学值：L*＝85.9±0.1；a*＝-1.3±0.0；b*＝-0.3±0.0；并且Y(不透明度)＝41.3％±0.6％。同样，以粒料形式进料到实施例1中的HDPE JF具有以下光学性质：L*＝64.6±3.6；a*＝16±13；b*＝16.8±6.4；并且Y(不透明度)＝100％。
使用标准差示扫描量热法技术(在第2加热模式中)分析HDPE JF进料材料以及级分PEC4-11 F1、PEC4-11 F2B和PEC4-11 F2C的样品，并且报告存在于那些级分中的PE和PP材料的峰值熔融温度和ΔHf(表)。注意，文献中通常报告的100％结晶HDPE和PP的ΔHf分别为293J/g和207J/g。HDPE JF含有相对少量的PP，因为其DSC温谱图在163℃的熔融温度和5.9J/g的ΔHf处显示出峰。提取级分PEC4-11 F1在160℃和13J/g的ΔHf处显示出类似的峰。另一方面，产物级分PEC4-11 F2B和F2C几乎不含PP，因为它们各自的ΔHf为0.4J/g和0.8J/g。从该实施例1中清楚的是，该方法能够去除存在于进料材料HDPE JF中的PP，并且将其置于提取的材料中，从而允许生产没有PP含量的vlPE。
实施例2-用正丁烷和两个提取步骤纯化含有相对少量PP的HDPE JF的方法
重复实施例1中描述的实验，但是进行两个提取步骤以模拟具有两个或更多个级的液-液提取塔。在这些提取步骤中收集的材料标记为“PEC4-14F1a”和“PEC4-14 F1b”，并且产物级分之一标记为“PEC4-14F2A”。产物级分PEC4-14 F2A的光学性质测得为：L*＝88.3±0.5；a*＝-1.8±0.1；b*＝0.8±0.4；并且Y(不透明度)＝48.8％±1.0％。提取级分PEC4-14 F1a和PEC4-14 F1b分别在163℃和161℃处显示出PP峰，并且ΔHf分别为21.1J/g和9.8J/g。另一方面，产物级分PEC4-14 F2A几乎不含PP，因为其ΔHf为0.8J/g。与实施例1类似，从该实施例2中清楚的是，该方法能够去除存在于进料材料HDPE JF中的PP，并且将其置于提取的材料中，从而允许生产没有PP含量的vlPE。
实施例3-用正戊烷和五个提取步骤纯化含有相对少量PP的HDPE JF的方法
将75g HDPE JF装入配备有顶置式机械搅拌器的7.695L(工作体积)高压釜(型号4552M；Parr Instrument Company；Moline,IL)。用三次重复的抽真空和N2吹扫循环去除高压釜顶部空间的空气。然后用正戊烷填充高压釜并且将高压釜的内容物在约205℃的内部温度和约1900psig(131barg)的压力(即提取条件)处平衡。在这些条件下，高压釜中的材料处于两相状态，即，包含PP和低分子量PE级分的PE轻质流，和包含PE减去低分子量PE级分的PE重相。然后使用以下程序将高压釜材料提取五次：将高压釜材料以约680rpm搅拌约10min，然后使其沉降约10min，并且最后将一个容器体积的己烷通过高压釜经由膨胀阀冲洗进入提取物收集烧瓶中。将上述提取程序再重复四次。从所有五个提取循环中收集的材料标记为“7LPE-30 F1a”、“7LPE-30 F1b”、“7LPE-30 F1c”、“7LPE-30 F1d”和“7LPE-30F1e”。然后在约140℃和约1900psig(131barg)的溶解条件处将剩余的高压釜材料溶解在正戊烷中，由此产生单相体系。使用以下程序纯化并收集溶解的材料：将高压釜材料以约680rpm搅拌约60min，然后使其沉降约60min，然后通过打开高压釜阀并使高压釜材料通过烛式过滤器、活性氧化铝柱、膨胀阀将高压釜材料从高压釜中取出，并收集到产物收集烧瓶中。烛式过滤器(Filter High pressureTSD，过滤器体积约1L；DrMueller AG,Maennedorf,Switzerland)具有涂覆有约18g硅藻土(/>FW-40；EPMinerals,LLC；Reno,NV)的不锈钢套/软管(约5.5英寸(14cm)长)。活性氧化铝柱具有约0.68英寸(1.73cm)ID和约30英寸(76.2cm)长，并向其中装入约120g球形活性氧化铝颗粒1/16英寸(1.59mm)，7×14目(1.41mm-2.83mm；目录号：87014；Sorbent Technologies,Inc.；Norcross,GA)。产物级分标记为“7LPE-30 F2”、“7LPE-30 F3”和“7LPE-30 F4”。收集各级分直至注意到/计算出低溶解度。在收集所有的样品之后，使高压釜平衡至大气压和室温。高压釜中的所有残留物质随后作为残留样品收集。
使用来自产物级分的样品产生用于测量其光学性质的窗口，如实施例1中所做的那样。结果为：L*＝83.8±0.6；a*＝-2.4±0.3；b*＝3.5±0.4；并且Y(不透明度)＝34.0％±4.7％。如实施例1所述，还使用DSC分析来自提取和产物级分的样品，并且结果示于表1中。提取样品显示存在PP，ΔHf从N.D.(未检测到)至3.1J/g，而产物级分显示几乎没有PP。与实施例1和实施例2类似，从该实施例3中清楚的是，该方法能够去除存在于进料材料HDPEJF中的PP，并且将其置于提取的材料中，从而允许生产没有PP含量的vlPE。
实施例4-用正丁烷纯化HDPE JF和PP JF的混合流的方法
将30g HDPE JF和PP Jazz Flake(PP JF)的混合流(即，21g HDPE JF和9g PP JF)装入实施例1中使用的高压釜中。所遵循的程序包括用正丁烷的2个支路：1)PEC4-23：在约160℃和约3000psig(207barg)处进行2次PE提取，并且在约160℃和约4700psig(324barg)处进行PE溶解以产生PEC4-23 F2A；和2)PEC4-23A：将来自PEC4-23的提取级分装回到高压釜中并且在约160℃和约1200psig(83barg)处运行2次PP提取，并且在约115℃和约1200psig(83barg)处运行PP溶解以产生PEC4-23 F2/3。
PEC4-23 F2A(产物vlPE)的光学结果为：L*＝86.6±0.2，a*＝-1.5±0.0，b*＝0.2±0.1，并且Y＝45.5％±3.7％；并且对于PEC4-23A F2/3(产物vlPP)为：L*＝83.9，a*＝-1.0，b*＝3.9，并且Y＝16.8％。产物级分PEC4-23 F2A含有PE但不含PP，因为它仅在132℃和169.6J/g的ΔHf处显示出DSC PE峰，不显示PP峰。提取级分PEC4-23A F1A和F1B含有PE和PP两者，并且产物级分PEC4-23A F2/3含有PP和较少量PE。从该实施例4清楚的是，该方法允许产生vlPE(例如PEC4-23 F2A)，然后产生vlPP(例如PEC4-23A F2/3)。
表
给出以上描述仅用于理解清楚，并且不应从中理解为不必要的限制，因为本发明范围内的修改对本领域普通技术人员而言是显而易见的。
本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个此类量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
除非明确排除或换句话讲有所限制，否则将本文引用的每篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或申请，全文均以引用方式并入本文。对任何文献的引用不是对其作为与本发明的任何所公开或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其自身或与任何一个或多个参考文献的组合提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文献中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
虽然已举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出各种其它变化和修改。因此，本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有此类变化和修改。

Claims (15)

1.分离和纯化受污染的再生聚乙烯(crPE)和受污染的再生聚丙烯(crPP)的混合流以产生具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚乙烯(vlPE)和具有原生态光学性质的纯化的再循环利用聚丙烯(vlPP)的分离流的方法，所述方法包括：
a.用聚乙烯(PE)提取溶剂在PE提取器中在PE提取温度、PE提取压力以及所述PE提取溶剂与所述crPE和crPP的混合流的PE提取质量比下提取所述crPE和crPP的混合流，以产生PE轻质流和PE重质流；其中所述PE提取器具有额定容量；其中在所述PE提取器中的所述PE提取溶剂中所述crPE形成两相并且所述crPP形成单相；其中所述PE提取温度为约100℃至约260℃；其中所述PE提取压力介于对应于所述PE提取温度的PE的浊点压力和聚丙烯(PP)的浊点压力之间；其中所述PE轻质流包含所述crPP、crPE的低分子量级分(其能够溶于所述PE提取器中的所述PE提取溶剂中)和所述crPE的可提取污染物；并且其中所述PE重质流包含所述crPE减去crPE的所述低分子量级分；
b.在PE溶解温度、PE溶解压力和至少约1重量％的PE溶解质量浓度下将所述PE重质流溶解在PE溶解设备中的PE溶解溶剂中；其中所述PE溶解设备具有额定容量；其中所述PE溶解温度为约100℃至约260℃；其中所述PE溶解压力高于对应于所述PE溶解温度的PE浊点压力；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的颗粒污染物的第一PE悬浮液；
c.在PE沉降设备中在PE沉降温度和PE沉降压力下使所述第一PE悬浮液沉降；其中所述PE沉降设备具有额定容量；其中所述PE沉降温度为约100℃至约260℃；其中所述PE沉降压力高于对应于所述PE沉降温度的PE浊点压力；并且其中产生包含溶解的PE和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PE悬浮液；
d.在PE纯化设备中在PE纯化温度和PE纯化压力下通过使所述第二PE悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PE悬浮液；其中
所述PE纯化设备具有额定容量；其中所述PE纯化温度为约100℃至约260℃；其中所述PE纯化压力高于对应于所述PE纯化温度的PE浊点压力；并且其中产生包含更纯的PE的第三PE悬浮液；
e.在PE溶剂分离设备中从所述第三PE悬浮液中分离所述PE溶解溶剂以产生所述vlPE；
f.用PP提取溶剂在PP提取器中在PP提取温度、PP提取压力以及所述PP提取溶剂与所述PE轻质流的PP提取质量比下提取所述PE轻质流，以产生PP轻质流和PP重质流；其中所述PP提取器具有额定容量；其中在所述PP提取器中的所述PP提取溶剂中所述crPP形成两相并且crPE的所述低分子量级分形成两相；其中所述PP提取温度为约100℃至约260℃；其中所述PP提取压力低于对应于所述PP提取温度的PP浊点压力；其中所述PP轻质流包含crPE的所述低分子量级分、crPP的低分子量级分(其能够溶于所述PP提取器中的所述PP提取溶剂中)和所述crPP的可提取污染物；并且其中所述PP重质流包含所有crPP减去crPP的所述低分子量级分；
g.在PP溶解温度、PP溶解压力和至少约1重量％的PP溶解质量浓度下将所述PP重质流溶解在PP溶解设备中的PP溶解溶剂中；其中所述PP溶解设备具有额定容量；其中所述PP溶解温度为约100℃至约260℃；其中所述PP溶解压力高于对应于所述PP溶解温度的PP浊点压力；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的颗粒污染物的第一PP悬浮液；
h.在PP沉降设备中在PP沉降温度和PP沉降压力下使所述第一PP悬浮液沉降；其中所述PP沉降设备具有额定容量；其中所述PP沉降温度为约100℃至约260℃；其中所述PP沉降压力高于对应于所述PP沉降温度的PP浊点压力；并且其中产生包含溶解的PP和悬浮的剩余颗粒污染物的第二PP悬浮液；
i.在PP纯化设备中在PP纯化温度和PP纯化压力下通过使所述第二PP悬浮液与固体介质接触来纯化所述第二PP悬浮液；其中
所述PP纯化设备具有额定容量；其中所述PP纯化温度为约100℃至约260℃；其中所述PP纯化压力高于对应于所述PP纯化温度的PP浊点压力；并且其中产生包含更纯的PP的第三PP悬浮液；以及
j.在PP溶剂分离设备中从所述第三PP悬浮液中分离所述PP溶解溶剂以产生所述vlPP。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述crPE是消费后再循环利用的(PCR)聚乙烯、工业后再循环利用的(PIR)聚乙烯或它们的混合物中的至少一者；并且其中所述crPP是消费后再循环利用的(PCR)聚丙烯、工业后再循环利用的(PIR)聚丙烯或它们的混合物中的至少一者。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述vlPE与所述vlPP并行产生。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中首先产生所述vlPE，并且接着产生所述vlPP；其中在所述vlPE的产生期间收集所述PE轻质流；其中所述PE轻质流然后进料到所述PP提取器中；其中所述PP提取器与所述PE提取器相同；其中所述PP溶解设备与所述PE溶解设备相同；其中所述PP沉降设备与所述PE沉降设备相同；其中所述PP纯化设备与所述PE纯化设备相同；并且其中所述PP溶剂分离设备与所述PE溶剂分离设备相同。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述PE溶解压力、所述PE沉降压力和所述PE纯化压力全部相同；并且其中所述PP溶解压力、所述PP沉降压力和所述PP纯化压力全部相同。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述PE溶解温度、所述PE沉降温度和所述PE纯化温度全部相同；并且其中所述PP溶解温度、所述PP沉降温度和所述PP纯化温度全部相同。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述PE提取溶剂、所述PE溶解溶剂、所述PP提取溶剂和所述PP溶解溶剂全部是正丁烷；其中所述PE提取温度和所述PP提取温度为约110℃至约200℃；其中所述PE提取压力为约1000psig(69barg)至约3500psig(241barg)；其中所述PE溶解压力、所述PE沉降压力和所述PE纯化压力全部为约4000psig(276barg)至约5500psig(379barg)；其中所述PP提取压力为约200psig(14barg)至约2000psig(138barg)；并且其中所述PP溶解压力、所述PP沉降压力和所述PP纯化压力为约700psig(48barg)至约3500psig(241barg)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述PE提取温度、所述PE溶解温度、所述PE沉降温度、所述PE纯化温度和所述PP提取温度全部为约160℃。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述PP提取压力、所述PP溶解压力、所述PP沉降压力和所述PP纯化压力全部为约1200psig(83barg)。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述PE提取溶剂、所述PE溶解溶剂、所述PP提取溶剂和所述PP溶解溶剂全部是正丁烷；其中所述PE提取温度、所述PE溶解温度、所述PE沉降温度和所述PE纯化温度全部为约160℃；其中所述PE提取压力为约3000psig(207barg)；其中所述PE溶解压力、所述PE沉降压力和所述PE纯化压力全部为约4700psig(324psig)；其中所述PP提取温度为约160℃；其中所述PP溶解温度、所述PP沉降温度和所述PP纯化温度全部为约115℃；并且其中所述PP提取压力、所述PP溶解压力、所述PP沉降压力和所述PP纯化压力全部为约1200psig(83barg)。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述PE提取溶剂、所述PE溶解溶剂、所述PP提取溶剂和所述PP溶解溶剂全部是正丁烷；其中所述PE提取温度、所述PE溶解温度、所述PE沉降温度和所述PE纯化温度全部为约140℃；其中所述PE提取压力为约2500psig(172barg)；其中所述PE溶解压力、所述PE沉降压力和所述PE纯化压力全部为约4300psig(296psig)；其中所述PP提取温度、所述PP溶解温度、所述PP沉降温度和所述PP纯化温度全部为约140℃；其中所述PP提取压力为约900psig(62barg)；并且其中所述PP溶解压力、所述PP沉降压力和所述PP纯化压力全部为约1800psig(124barg)。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述PE提取溶剂、所述PE溶解溶剂、所述PP提取溶剂和所述PP溶解溶剂全部是正戊烷；其中所述PE提取温度和所述PP提取温度为约120℃至约240℃；其中所述PE提取压力为约500psig(34barg)至约2800psig(193barg)；其中所述PE溶解压力、所述PE沉降压力和所述PE纯化压力全部为约2000psig(138barg)至约4000psig(276barg)；其中所述PP提取压力为约200psig(14barg)至约1500psig(103barg)；并且其中所述PP溶解压力、所述PP沉降压力和所述PP纯化压力为约700psig(48barg)至约2800psig(193barg)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述PE提取温度、所述PE溶解温度、所述PE沉降温度和所述PE纯化温度全部为约220℃；其中
所述PE提取压力为约2200psig(152barg)；其中所述PE溶解压力、所述PE沉降压力和所述PE纯化压力全部为约3800psig(262barg)；其中所述PP提取温度为约220℃；其中所述PP提取压力为约200psig(14barg)至约1500psig(103barg)；并且其中所述PP溶解压力、所述PP沉降压力和所述PP纯化压力全部为约900psig(62barg)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述PE提取温度为约205℃；其中所述PE溶解温度、所述PE沉降温度和所述PE纯化温度全部为约140℃；其中所述PE提取压力、所述PE溶解压力、所述PE沉降压力和所述PE纯化压力全部为约1900psig(131barg)；其中所述PP提取温度为约205℃；其中所述PP溶解温度、所述PP沉降温度和所述PP纯化温度全部为约140℃；并且其中所述PP提取压力、所述PP溶解压力、所述PP沉降压力和所述PP纯化压力全部为约900psig(62barg)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述固体介质是无机材料、碳基材料或它们的混合物中的至少一者。
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