DE19505544C1

DE19505544C1 - Verfahren zur Aufbereitung von Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen für das Rohstoffrecycling

Info

Publication number: DE19505544C1
Application number: DE1995105544
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Gebauer; Rolf-Peter Pfitzner; Harald Beer; Karl Burkhardt
Original assignee: Leuna Werke GmbH
Current assignee: Paraffinwerk Webau 06679 Webau De GmbH
Priority date: 1995-02-18
Filing date: 1995-02-18
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2015-02-19

Description

Das günstige Preis-Leistungs-Verhältnis von Kunststoffen hat zu einem raschen Anstieg des Einsatzes dieser Werkstoffe in fast allen Lebensbereichen geführt.

Bei der Herstellung fallen aus verschiedenen Gründen und in verschiedenen Prozeßstufen auch Produkte an, wie z. B. Fehl chargen mit unterschiedlichen Viskositäten, Dichten, Ver schmutzungsgraden usw., oder Standardprodukte aus kontinuier lichen Analysenmeßgeräten. Diese Produkte werden in der Regel als sogenannte Industrieabfälle aufgearbeitet, wie z. B. durch Granulieren, Filtrieren usw. und dann anteilig zu Neuware zu gesetzt oder sie werden analog den sortenreinen Recyclaten aufgearbeitet und verwertet.

Auch die Wiederaufarbeitung von Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen wird in vielfältiger Weise durchgeführt (vergleiche z. B. G. Menges, W. Michaeli und M. Bittner (Hrsg.), Recycling von Kunststoffen, München-Wien 1992).

Aus der älteren Anmeldung P 43 29 458.8-43 (DE 43 29 458 A1) ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen für das Rohstoffrecycling unter Einsatz eines Extruders bei Scherung und erhöhten Temperaturen bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die von Metallen und groben Verunreinigungen befreiten Altkunststoffe oder Alt kunststoffgemische in einem Extruder auf geschmolzen und unter Friktion und äußerer Wärme zufuhr auf Temperaturen <400°C aufgeheizt werden, die Temperatur über die gesamte Länge des Extruders auf <400°C gehalten wird, das so vor abgebaute Altkunststoffmaterial in einen Rührreaktor überführt wird, wo bei Temperaturen <400°C ein weiterer Abbau erfolgt, und wobei entstandene Spaltgase und Schadstoffe über Entgasungs einrichtungen am Extruder, am Rührreaktor oder an beiden gleichzeitig abgezogen und verwertet werden, im Falle der Aufbereitung von Alt kunststoffmaterial mit Halogenanteil und/oder er höhter Verkokungsneigung entsprechende Additive direkt in den Extruder, den Rührreaktor oder in beide anteilig zugesetzt werden und wobei gegebenenfalls in den Rührreaktor reaktive Gase zudosiert werden.

Ein noch ungelöstes Problem stellt die ökonomisch und ökolo gisch sinnvolle Verwertung von sogenannten "Gatschen" dar, das heißt, die bei der Herstellung von Polymeren anfallenden, niedermolekularen Nebenprodukte, z. B. Polyethylen-Gatsche, die gegenüber den Standardprodukten in der Molmasse um mehrere Zehnerpotenzen niedriger und in der Regel verschmutzt sind, sowie höhere Anteile an Ölen von Kompressoren oder Initiator lösungsmitteln enthalten.

Diese Produkte können auf Grund der Ölanteile und vor allem auf Grund der gegenüber Standardprodukten sehr niedrigen Molmassen, die zudem noch in Abhängigkeit von der Rezeptur der Standardsorte stark schwanken, weder Standardware noch Recyclaten zugesetzt werden.

Es ist auch versucht worden, diese Produkte stofflich zu ver werten. So wird in DD-PS 1 23 673 ein Additivgemisch zur Ver besserung der Fließfähigkeit von Erdöl-Mitteldestillaten des Siedebereiches 180 bis 400°C bei niedrigen Temperaturen vor geschlagen, wobei eine Komponente des Additivgemisches ein Ethylen-Copolymer-Gatschprodukt mit einer Viskosität von 30 bis 400 mPa·s bei 140°C ist. Das Additivgemisch wird in Form eines Konzentrates in Lösungsmitteln oder direkt in das Mittel destillat als Schmelze oder Granulat bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur zugeführt. Bei der Komponente A handelt es sich immer um ein Ethylen-Vinylacetat-Gatschprodukt und bei der Komponente B um ein thermooxidativ abgebautes Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachs.

Diese Verwertungsmöglichkeit hat sich jedoch auf Grund der stark schwankenden Qualitäten der "Gatsche" und auf Grund der gestiegenen Qualitätsanforderungen an die Additive nicht durchsetzen können.

Es bestand somit die Aufgabe, ein Verfahren zur ökonomisch und ökologisch sinnvollen Verwertung von den bei der Herstellung von Polymeren entstehenden und abgetrennten niedermolekularen Produkten, sogenannten "Gatschen", zu entwickeln.

Die Aufgabe wurde mit einem Verfahren zur Aufbereitung von Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen für das Rohstoff recycling nach Patentanmeldung P 43 29 458.8-43 gelöst, bei dem die Altkunststoffe in einem Extruder unter Scherung und bei hohen Temperaturen (<400°C) vorabgebaut werden und der endgültige Abbaugrad in einem nachgeschalteten Rührreaktor erzielt wird, indem erfindungsgemäß die bei der Herstellung von Standardpolymeren anfallenden und in der Qualität stark schwankenden niedermolekularen Nebenprodukte, sogenannte Gatsche, aufgeschmolzen werden und zu 0,1 bis 5 Masse-% den Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen, ausgenommen Acrylharze, insbesondere PMMA, bei Temperaturen von 150 bis 230°C am Einzug in den Extruder und/oder bei Temperaturen von 230 bis 280°C am Eingang des Rührreaktors und/oder bis zu 50 Masse-% bei Temperaturen von 150 bis 230°C am Ausgang des Rühr reaktors zugesetzt werden. Vorzugsweise werden dabei Poly ethylen-Gatsche eingesetzt.

Als Altkunststoffe oder Altkunststoffgemische im Sinne der Erfindung lassen sich die nach ein- oder mehrmaligem Gebrauch im gewerblichen Bereich anfallenden Produkte, wie z. B. Land wirtschaftsfolien, Transportverpackungen, Kanister, Hohlkörper, Flaschen etc. einsetzen, oder die im Hausmüll anfallenden Produkte, vorzugsweise die Schwimmfraktion (Produkte mit einer Dichte <1 g/cm³). Es ist aber auch möglich, Produkte aus der Herstellung (Fehlchargen, An- und Umfahrprodukte bei Sorten änderung, Proben aus Prozeß- und Analysengeräten etc.) oder der Verarbeitung (Fehlchargen, Spritzgußangüsse etc.) ein zusetzen.

Neben dem Einsatz der Gatsche aus der Herstellung von Standard polymeren ist es aber auch möglich, weitere Gatsche, wie sie beispielsweise bei der Schmierölraffination als Paraffingatsch (Slack Wax) oder als Petrolatum (Bright Stock Slack Wax) an fallen, zu verarbeiten, in den Fällen, in denen deren Verwendung zur Paraffingewinnung nicht zweckmäßig erscheint.

Die erfindungsgemäß aufbereiteten Mischungen werden mit Vorteil gemeinsam mit Raffinerieeinsatzprodukten (z. B. für Steamcracker, Visbreaker, Synthesegaserzeugung) weiterverarbeitet. Somit entfällt für die Gatschprodukte das Fahren auf Halde oder ein aufwendiges Verbrennen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert:

Aufbereitet wird in den Beispielen Altkunststoff aus der Haus müllschwimmfraktion (Dichte <1 g/cm³).

Beispiel 1

Ein bei der Synthese von Hochdruckpolyethylen angefallener Gatsch mit folgender Spezifikation

Schmelzpunkt: 91°C
Dichte (20°C): 0,916 g/cm³
Viskosität (dyn. bei 140°C): 940 mPa·s

wurde über eine Aufschmelzeinheit bei 165°C aufgeschmolzen und zu 2 Masse-% einem Altkunststoffstrom am Einzug eines Doppel schneckenextruders zugesetzt. Das Gemisch wurde in der Abbau einheit, bestehend aus Extruder und Rührreaktor gemäß Hauptpatent thermisch abgebaut und danach zu 20 Masse-% einem Hydrospalt rückstand, der als Einsatzkomponente für einen Steamcracker diente, zugesetzt.

Beispiele 1a bis 1c

Es wurde analog dem Beispiel 1 verfahren, aber mit folgenden Änderungen:

a) bei 150°C aufgeschmolzen und zu 0,1 Masse-% zugesetzt
b) bei 170°C aufgeschmolzen und zu 3,5 Masse-% zugesetzt
c) bei 228°C aufgeschmolzen und zu 5,0 Masse-% zugesetzt

Beispiel 2

Der Gatsch einer Hochdruckpolyethylenanlage mit folgender Spezifikation: Schmelzpunkt 87°C, Dichte (20°C) 0,918 g/cm³ und Viskosität (dyn. bei 140°C) 876 mPa·s, wurde in einer Aufschmelzeinheit bei 250°C aufgeschmolzen und zu 5 Masse-%, bezogen auf den abgebauten Altkunststoff, zwischen Extruder und Rührreaktor in den Schmelzestrom dosiert.

Das aus dem Rührreaktor ausgetragene Gemisch aus Altkunststoff und Gatsch wurde in Vakuumrückstand im Verhältnis 1 : 2 eindosiert und in einem Visbreaker thermisch gespalten.

Beispiele 2a bis 2c

Es wurde analog Beispiel 2 mit folgenden Änderungen gearbeitet:

2a) bei 230°C aufgeschmolzen und zu 0,1 Masse-% zugesetzt
2b) bei 260°C aufgeschmolzen und zu 2,8 Masse-% zugesetzt
2c) bei 280°C aufgeschmolzen und zu 4,5 Masse-% zugesetzt

Beispiel 3

Ein aus einer Hochdruckanlage zur Herstellung von Polyethylen isoliertes Nebenprodukt (Gatsch) mit einem Schmelzpunkt von 84°C, einer Dichte von 0,911 g/cm³ bei 20°C und einer dynamischen Viskosität von 768 mPa·s wurde bei 230°C aufgeschmolzen und am Ausgang aus dem Rührreaktor zu 48 Masse-% dem thermisch abgebauten Altkunststoffstrom zugesetzt. Dieses Gemisch wurde zu 5 Masse-% einem Vakuumvisbreakerrückstand zugemischt und in eine Vergasungseinheit gefahren und dort zu Synthesegas umgesetzt.

Beispiele 3a bis 3c

Es wurde analog Beispiel 3 mit folgenden Änderungen gearbeitet:

3a) bei 150°C aufgeschmolzen und zu 3 Masse-% zugesetzt
3b) bei 190°C aufgeschmolzen und zu 12 Masse-% zugesetzt
3c) bei 215°C aufgeschmolzen und zu 35 Masse-% zugesetzt

Claims

1. Verfahren zur Aufbereitung von Altkunststoffen oder Alt kunststoffgemischen für das Rohstoffrecycling nach dem Verfahren der DE 43 29 458 A1, bei welchem die von Metallen und groben Verunreinigungen befreiten Altkunststoffe oder Alt kunststoffgemische in einem Extruder auf geschmolzen und unter Friktion und äußerer Wärme zufuhr auf Temperaturen <400°C aufgeheizt werden, die Temperatur über die gesamte Länge des Extruders auf <400°C gehalten wird, das so vor abgebaute Altkunststoffmaterial in einen Rührreaktor überführt wird, wo bei Temperaturen <400°C ein weiterer Abbau erfolgt, und wobei entstandene Spaltgase und Schadstoffe über Entgasungs einrichtungen am Extruder, am Rührreaktor oder an beiden gleichzeitig abgezogen und verwertet werden, im Falle der Aufbereitung von Alt kunststoffmaterial mit Halogenanteil und/oder er höhter Verkokungsneigung entsprechende Additive direkt in den Extruder, den Rührreaktor oder in beide anteilig zugesetzt werden und wobei gegebenenfalls in den Rührreaktor reaktive Gase zudosiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Herstellung von Standardpolymeren anfallenden und in der Qualität stark schwankenden niedermolekularen Nebenprodukte, sogenannte Gatsche, aufgeschmolzen werden und zu 0,1 bis 5 Masse-% den Altkunststoffen oder Altkunst stoffgemischen, ausgenommen Acrylharze, insbesondere PMMA, bei Temperaturen von 150 bis 230°C am Einzug in den Extruder und/oder bei Temperaturen von 230 bis 280°C am Eingang des Rührreaktors und/oder bis zu 50 Masse-% bei Temperaturen von 150 bis 230°C am Ausgang des Rührreaktors zugesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polyethylen-Gatsche den Altkunststoffen oder Altkunststoffgemischen zugesetzt werden.