CN1362976A - 一种回收pet组分的方法和用来实施该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从粉碎的PET瓶回收PET薄片的方法,其中所述薄片要经受洗涤处理,所述薄片在至少一个洗涤器中于高于70℃的较高温度下,采用含有苛性钠的清洁溶液处理至少20分钟,同时还进行机械和水力处理。

Description

一种回收PET组分的方法和用来实施该方法的装置
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分描述的方法和一种按照权利要求13的前序部分描述的装置。
在实践中是已知的PET洗涤和处理装置中，PET薄片(尺寸约为5-10mm的塑料碎片)的处理，是在高速的旋转和相当的磨擦下于洗涤离心机或在阶段处理清洗装置中，在添加有相当少量水条件下进行处理的。由于在相对短的处理时间内采用了非常高的功率，所述薄片要经受严重的机械损伤，会产生小碎片和破碎的分裂薄片，这可能会在处理过程的随后阶段引起新的问题。这些小碎片必须要将其除去，而这需要一定的费用并且会降低收率。其它的不利之处还表现在：所述薄片表面只能得到在浅的深度并且不能令人满意的清洁，胶粘剂不可能可靠地被除去，扩散到所述表面内的异物不可能令人满意地被溶出除去。这些物质仅能在所述处理方法的随后阶段中，以一种不同的方式才能令人满意地得以除去，但是该方法涉及到高昂的附加费用。
在EP0304667公开的一种方法中，细小的材料和纸片在空气分选机中从粉碎的材料中分离出来，然后在一个多步分级洗涤器中，从所述薄片中除去灰尘等并除去标签残余物。在经过洗涤容器和悬浮容器之后，采用一个水力旋流器设计进行进一步的分离，以便将大部分的PET薄片从余下的级分中分离出来；仍然存在的相对重的金属颗粒进一步进行处理并接着非必须地进行分类。这种方法，对于工业规模来说费用极大，尽管它可实现高度的分离效果，但是所述薄片的最终质量仍有待改进。
在US5580905A中公开了一种用于塑料废品(其中含有PET材料)回收方法，采用苛性钠溶液在没有任何机械洗涤处理情形下制得一种浆料，在低氧气氛中进行加热至多元醇的蒸馏温度，以获得聚酯盐。
在DE19545357A中公开了一种粉碎的塑料材料的再利用方法，它采用了水洗涤和浮选分离或水力旋流分离方法。在洗涤和/或分离过程中，是采用具有特定密度的烃基有机洗涤介质，例如，矿物油馏分和/或其残油液馏分，非必须地含有极性溶剂。
理论上，已知PET瓶可在较高温度下采用含有苛性钠的清洁溶液经20分钟得到清洁，其中，但是，由于PET瓶的敏感性(应力开裂和收缩现象)，在所述清洁溶液的浓度，处理温度和尤其处理时间方面，必须要严格限制其上限。这些限制导致回收PET薄片的纯度不足以生产新瓶。
本发明的目的是提供一种本文开始时所述的方法，和用来实施所述方法的装置，采用这种方法可制得高质量的薄片，它甚至可用来由所述薄片生产出新瓶，它无须后续的费用很大的加工步骤就可获得。
前述的目的可通过具有权利要求1特征的方法和具有权利要求13特征的装置来实现。
因为所述薄片是至少在洗涤器中采用一种含有苛性钠的清洁溶液，在高于70℃的较高温度下处理长于20分钟，并且也同时进行机械和水力处理，即使是目前市场上通行的标签胶粘剂也可从所述薄片上除去，所以，为了能够直接加工所述薄片，仅需很少的后处理，如果不是根本不需要的话。所述薄片的表面质量是非常好的。对于所述方法和装置来说，尽管洗涤所述薄片的费用相对较高，但是，这可通过所述薄片的高的最终质量和表面质量以及费用高的附加加工阶段的省略而得到很好的弥补，确定了较传统处理方法明确的优点，这是因为重点放在了处理方法的初始阶段。
所述装置一开始就设计成适合于特别长的处理时间、高处理温度和含有苛性钠的清洁溶液的使用，以保证能使所述薄片经受机械、水力和强烈的热处理。
特别令人满意的结果，可通过采用在80-90℃下处理约30分钟而得到。尽管如此，但是，更高的温度也可采用，特别是在采用减压条件情形时。
为了利用PET瓶清洁的工艺技术参数和知识，采用的处理时间较用于清洁PET瓶所需时间延长达50％，采用较清洁PET瓶的可能处理温度更高的处理温度，和非必须地采用更高的清洁溶液浓度。
所述薄片表面，由于机械搅拌和同时经受水力高压喷射作用，可以得到很彻底地清洁。
如果在所述洗涤器或者是至少在一个随后的加工阶段(它是与所述方法中的洗涤器相联的)中，进行筛分和/或过滤，是很有利的。标签部分、纤维和箔片以及灰尘颗粒，从而都可从所述薄片中分离出来，并从所述洗涤液体中除去。
为了增强清洁效果，可至少向所述清洁溶液中加入一种添加剂。
由于在浮动/沉降分离器中所述薄片用含有苛性钠清洁溶液的进一步处理，所述薄片的表面质量(它是采用长时间处理得到的)已经足够良好，以致于所述薄片不再需要显著的进一步加工处理。
由于在随后的强力洗涤器中的充分洗涤，同样地采用含有苛性钠的清洁溶液，即使是顽固的霉菌和涂料也能可靠地被除去。
在所述浮动/沉降分离器或在强力洗涤器中的处理，有利地是采用循环或部分循环方式进行的，以获得充分长处理时间，和具有更彻底清洁效果的提高的处理量。
在充分洗涤阶段之后，含有苛性钠的清洁溶液被分离和再循环，这样，所述清洁溶液就可以相对少的损失重新进行使用。
在此，有利的是对所述清洁溶液浓度进行连续地监测，并通过至少计量加入苛性钠进行调节。
所述较高处理温度有利地是通过加热所述洗涤器得到的。
所述洗涤器有利地含有筛分板和自动过滤器，以分离和排除标签成分、纤维、箔片和灰尘颗粒。
为了维持处理温度在约80-90℃之间，即使是在高的处理量条件下或者是当至少所述洗涤器为大容量时，有利地，在所述加热装置中配置有至少一个热交换器和/或一个直接加热装置，其中的温度可通过采用一个电-气动控制系统以特别灵敏的方式进行调节和维持。
高压泵和喷嘴管的采用，可在所述薄片的整个表面进行高压清洁作用。所述筛分板、过滤器和喷嘴管，有利地是相关于多个搅拌阶段固定安置，以使所述洗涤器中的混合物可得到均匀且充分的搅拌。
由于所述沉降/浮动分离在所述方法中是与所述洗涤器相连接的，所以，含有苛性钠的热清洁溶液也可用于分离器之中。
在一个下游的强力洗涤器(所述薄片和部分清洁溶液物流通过如泵进行输送通过该洗涤器)中，确保附加的表面清洁效果，其中，即使是顽固的霉菌和涂料也能可靠地被除去。在所述强力洗涤器和所述浮动/沉降器分离之间，可设置有一个循环区段，从而能产生至少部分的循环，并在高处理量时获得必要的滞留时间，而不需要采用超大体积的容器。
在所述强力洗涤器之后，所述含有苛性钠的清洁溶液，在一个分离器中进行分离，并循环加到前面的工艺阶段。为此目的，可提供一个供料支线，它通向所述洗涤器，有利地它包括至少一个供料泵。
至少一个苛性钠测量和计量单元应该存在于所述进料装置之中。这种测量和计量单元连接到所述的供料支线上，或者是在有些情形下连接到该处，但是，非必须地，它也可连接到所述浮动/沉降分离器上，这样就可调节那里的浓度或者甚至对那里进行单独的调节。
为了在苛性钠和/或添加剂的进料过程不对处理温度产生不利的影响，特别是对于所述洗涤器中的温度，在所述计量单元中应该配置有一个预热装置。
在所述清洁溶液已经分离之后，有利地，通过一种中和器，它相应地计量提供有新鲜水和一种酸，如磷酸或CO2，所述PET材料得到中和。为了清洁目的，采用新鲜水的漂洗也可在此进行。
所述浮动/沉降分离器，有利地还提供有新鲜水，以便设定不同于所述洗涤器的浓度，或者有针对性地用来补偿损失。
为了分离至少部分可能含有的重物质，在所述洗涤器的上游应该设置有一个重物质分离器。
有利的是，所述洗涤器具有的接纳量和物料通过量是按照处理时间大于20分钟，优选约为30分钟而设计的。
本发明的方法，以及处理装置，可通过参见附图得到说明，其中：
图1A+B联合表示用于PET薄片处理装置的方块流程图；和
图2所示为图1装置的放大部分示意图。
如图1A和图1B所示的回收装置或设备，用来实施回收至少塑料饮料瓶的PET成分的处理方法，包括多个工作站，它们可由下述的相继处理步骤得到说明。
饮料瓶经由输送带1(它带有相连接的金属分离器2)在物流A中，进入到粉碎机Z中(干磨或湿磨)并进行研磨或粉碎。颗粒混合物经由输送装置3(一种抽吸和输送装置)进料到一个空气分选装置B中，从此装置，经由支线4和辅助装置5，分选的级分，特别是轻组分如标签组分、箔片组分等(约占其中80％)和松散的污物、灰尘等组分，从PET组分中分离出来。从所述的空气分选装置B，所述PET组分(薄片)进料到一个重物质阱C中，它与一个洗涤器W相连。金属、玻璃、石子等碎片在所述重物质阱C中得到分离。所述薄片在所述重物质阱C中与来自供料支线21的清洁溶液进行混合，其中所述清洁溶液含有苛性钠，非必须地含有合适的添加剂。在所述重物质阱C中，所述清洁溶液已经处于升高的温度，例如，温度在80-90℃之间。此后，所述混合物在大于20分钟优选约为30分钟时间内流过所述洗涤器W。在所述洗涤器W的下游，设置有一个浮动/沉降分离器T，流入到其中的进料可经由一个开关元件7得到调节。在所述浮动/沉降分离器T中，浮动成分如瓶盖组分、标签、纤维、箔片组分等，都可从所述PET薄片中除去，如PP和PVC成分，它们经由支线8收集在9之中。从所述浮动/沉降分离器，所述PET薄片，与所述清洁溶液一起，经由支线10进料到至少一个强力洗涤器D中，它们从此经由支线12进料到液体分离器E中。旁路11设置在支线12和所述浮动/沉降分离器T的较低入口之间，以便如果需要的话，在所述浮动/沉降分离器T和所述强力洗涤器D之间形成一个循环或部分循环。在所述液体分离器E中，所述清洁溶液与所述薄片分离，并经由供料支线21再循环到所述洗涤器W或所述重物质阱C中。从所述液体分离器E，所述PET薄片进料到中和器G中。
一个苛性钠测量和计量单元F与所述的洗涤器W和所述浮动/沉降分离器T相连。该测量和计量单元可例如包括带有一个加热装置15的苛性钠容器14，位于收集容器13之中，其中所述收集容器13经由连接线19和一个混合装置或溢流20管连接到所述供料支线21上。单元F由多个开关元件和非必须的位于计量部件16的一个过滤器和一个供料泵加以补充，计量部件16直接经由线17连接到所述浮动/沉降分离器T上。新鲜水管线18，和来自供料支线21的支线22(含有一个开关元件)，通向所述浮动/沉降分离器T(图2的说明对所述洗涤器W和所述浮动/沉降分离装置的详细结构作了进一步的解释)。
中和器G(图1B)，它是以上斜输送器，其带有一个内部搅拌器，和一个配有搅拌器和一个废水溢流管的进料料斗的方式设计的，它与所述新鲜水进料管线18连接，同时，它经由管线23连接到测量和计量站H，在该处可以进行pH测量，而且，中和酸(如磷酸或CO2)的添加也可进行调节。所述中和器G的下游是一个机械干燥器J，在其下游设置有至少另一个空气分选装置K，分选的级分6可经由辅助装置5从其中分离出来。金属碎片和PET小碎片在下游支线24中的金属分离器中从所述薄片物流中分离出来。在此之后，提供有多个分类机L，例如用来分类有色的PET组分和PP组分，随后，在后干燥器M中，通过间接气体炉燃烧器热干燥例如清洁的PET薄片。在此之后，经处理的PET可暂贮存在料仓N中，也可堆集在堆集站0处。如果在工艺过程中有废水形成，或者是为了使装置停止，为此可设置废水管线Y。
如图2所示，所述洗涤器W包括一个容器25，其中容纳有多个彼此间隔开的搅拌段26(例如它们具有水平搅拌轴，配带有叶片)，并由搅拌发动机27所驱动。固定喷嘴管28是安装在所述搅拌段26之间，可从高压泵29经由过滤器30和加热装置P的热交换器WT向洗涤器提供所述清洁溶液。筛分板(图中未画出)和自动过滤装置(图中未画出)，可设置在所述容器25中，用以在所述清洁溶液进料到所述高压泵29时，对其进行纯化。所述洗涤器中确定的处理温度的设定和维持，是通过采用所述热交换器WT实现的，其中所述温度范围在约80-90℃之间。例如，均匀的处理温度可通过采用电-气动温度控制系统来获得。一个直接加热器(图中未画出)可设置在所述容器25中，以替代所述热交换器WT。
在所述洗涤器W中，所述薄片和其它仍存在的塑料碎片，通过所述搅拌段26和来自所述喷嘴管28的高压喷射，受到充分的机械和水压处理。所述处理时间约为30分钟。在此步骤中，所述薄片的整个表面得到充分的清洁。
在随后浮动/沉降分离器T中，漂浮碎片被除去。由于所述浮动/沉降分离器T在工艺上与所述洗涤器W相连，在那里也用含苛性钠的热清洁溶液进行处理。在采用较长处理时间的情形，同样约为30分钟，可以获得具有优良表面质量的薄片，以致仅有很少程度的随后加工是需要的，如果不是根本不需要的话。在所述浮动/沉降分离器中，也会发生胶粘剂的充分溶解，其中，在所述清洁溶液中的分离可通过水和苛性钠溶液的不同比重，而得以很容易地进行。
所述浮动/沉降分离器T，它包括一个大体积的容器31，可含有输送带和分离带32、33、分离区段34和倾斜的输送带35。此外还设置用来控制所述浮动/沉降分离器T的液位的水平控制器36。在下游的强力洗涤器D中，它是由类似竖立塔的壳体37所构成，具有包括分离区段38的向上蜿蜒的输送路径，可以使所述PET薄片获得附加的表面清洁作用，从而可靠地除去如顽固的霉菌和涂料。必要的话，至少有部分物流经由旁路11进行循环，以便重复使用例如所述分离器T和所述强力洗涤器D。随后的液体分离器E含有例如筛分板39，它可允许所述PET薄片流到所述中和器G的入口，但它能够分离所述的清洁溶液可通过供料泵40和供料支线21循环到所述重物质阱C之中。
所述中和器G的测量和计量单元H，包括合适的测量装置、开关元件和过滤器组41，用以根据所测量的pH值，来进料例如磷酸和/或CO2。所述PET薄片在所述中和器G中，被所加入的酸或CO2中和，最后，分多阶段采用新鲜水对其进行漂洗。
在所述计量单元F中，设定所述清洁溶液中的苛性钠在一个确定的浓度。宜将相应的剂量加入到所述浮动/沉降分离器T中，尽管直接计量到所述洗涤器W中也是可行的。
采用含有苛性钠的清洁溶液，处理时间为20分钟，已经证明对于PET瓶的清洁是必需的，以便除去大部分进入表面的调味物质和污染物质。但是，在PET瓶的清洁过程中，处理时间和处理温度的上限要受到限制，这是因为必须要避免材料的应力开裂和收缩。这也会限制所述清洁溶液的可能许可的浓度，以致在所述PET瓶的清洁过程中，目前市场上出售的标签胶粘剂不能从所述PET材料中被除去。但是，PET瓶清洁的基础知识还是被用于本发明回收PET薄片的方法之中，其中考虑到与PET瓶清洁可得到的纯度相比确定的PET薄片的最终质量，某些工艺参数被明显向上设定了。

Claims (28)

1.一种从已经被粉碎并形成含PET薄片的颗粒混合物的塑料饮料瓶至少回收PET组分方法，其中所述薄片要经受在至少一个洗涤器中进行洗涤处理，其特征在于所述薄片至少在所述洗涤器中在一种含有苛性钠的清洁溶液中，于高于70℃的较高温度下，进行机械处理并同时进行水力处理，处理时间大于20分钟。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于所述洗涤器中的处理时间是设定在约20-40分钟，优选约为30分钟，所述处理温度是设定在约75-95℃之间，优选约80-90℃之间。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于在例如通常的含有苛性钠的清洁溶液中用于清洁所述PET瓶的时间，与通常用于清洁PET瓶所用的时间相比，它是明显延长的，优选是延长约50％，而且，所述处理温度和所述清洁溶液的浓度，与那些通常采用的清洁PET瓶所用的相比，也是提高的。
4.权利要求1所述的方法，其特征在于在所述洗涤器中进行机械搅拌和高压水力喷射。
5.权利要求1所述的方法，其特征在于在所述洗涤器之中或在洗涤器之后进行筛分和/或过滤。
6.权利要求1所述的方法，其特征在于至少一种添加剂加入到所述清洁溶液中。
7.权利要求1所述的方法，其特征在于已经在所述洗涤器进行清洁的所述薄片随后于至少一个浮动-沉降分离器中同样地在含有苛性钠的清洁溶液之中进行处理。
8.权利要求7所述的方法，其特征在于在所述浮动-沉降分离器之后，所述薄片在至少一个强力洗涤器中于含有苛性钠的清洁溶液中进行充分的洗涤。
9.权利要求7和8所述的方法，其特征在于处理的物品是在所述浮动-沉降分离器和随后的强力洗涤器中以循环方式或至少部分循环方式进行处理的。
10.权利要求8所述的方法，其特征在于在所述充分洗涤阶段之后，所述含有苛性钠的清洁溶液从所述薄片中分离出来并进行循环。
11.权利要求1所述的方法，其特征在于对所述含有苛性钠的清洁溶液浓度连续地进行检测，并通过计量添加对其进行调节。
12.权利要求1所述的方法，其特征在于所述洗涤器是受到加热的。
13.一种从已经粉碎成颗粒混合物的饮料瓶回收PET薄片的装置，包括一个处理区，其中至少有一个洗涤器，它包括搅拌器，和至少一个浮动-沉降分离器，用于用液体来处理所述的颗粒混合物，其特征在于一个用于含有苛性钠的清洁溶液的进料装置(F，14-19)和一个加热装置(P)与所述洗涤器(W)相连，并且，在所述洗涤器(W)中设置有机械和水力处理装置(26，28)用来处理所述PET薄片。
14.权利要求13所述的装置，其特征在于筛分板(32，33，35)和自动过滤器(30)设置在所述洗涤器(W)之中或所述洗涤器之后的处理阶段之中。
15.权利要求13所述的装置，其特征在于所述加热装置(P)包括至少一个热交换器(WT)和/或一个直接加热器，优选带有电-气动控制，以维持所述洗涤器(W)中的处理温度在70-95℃之间，优选是在大约80-90℃之间。
16.权利要求13所述的方法，其特征在于作为水力设备部件设置连接到至少一个泵(29)，优选高压泵上的喷嘴管(28)。
17.权利要求13和14至少一项所述的装置，其特征在于所述筛分板、过滤器和喷嘴管相对于多个搅拌器阶段(26)来说是固定设置的。
18.权利要求13所述的装置，其特征在于所述沉降-浮动分离器(T)在处理过程中与所述洗涤器(W)相连通，它可用含有苛性钠的热清洁溶液进行操作。
19.权利要求13所述的装置，其特征在于至少有一个强力洗涤器(D)设置在所述沉降-浮动分离器(T)的下游。
20.权利要求19所述的装置，其特征在于在所述浮动-沉降分离器(T)和所述强力洗涤器(D)之间，设置有一个旁路(11)，它会在所述浮动-沉降分离器和同时在所述强力洗涤器中形成停留回路。
21.权利要求19所述的装置，其特征在于含有苛性钠的所述清洁溶液的分离器(E)被设置在所述强力洗涤器(D)的下游。
22.权利要求13所述的装置，其特征在于在所述用来进料含有苛性钠的清洁溶液到所述洗涤器(W)的进料装置中，在至少从所述分离器(E)至所述洗涤器(W)之间，设置有一个供料支线(21)，它优选地包括一个供料泵(40)。
23.权利要求13所述的装置，其特征在于所述进料装置包括一个苛性钠测量和计量单元(F)，它至少与所述供料支线(21)相连，它优选地还与所述浮动-沉降分离器(T)相连。
24.权利要求23所述的装置，其特征在于在所述苛性钠测量和计量单元(F)中设置有一个预热装置(15)。
25.权利要求21所述的装置，其特征在于在所述分离器(T)的下游设置有一个中和器(G)，它与新鲜水相连，并与酸或CO2计量站(41，H)相连。
26.权利要求13所述的装置，其特征在于所述浮动-沉降分离器(T)与新鲜水供料线(18)相连。
27.权利要求13所述的装置，其特征在于在所述洗涤器(W)的上游设置有一个重物质分离器(C)。
28.权利要求13所述的装置，其特征在于所述洗涤器(W)具有的接纳量和处理量是按处理时间大于20分钟，优选大约30分钟而设计的。
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