DE19751442A1

DE19751442A1 - Recovery of polystyrene from waste material

Info

Publication number: DE19751442A1
Application number: DE1997151442
Authority: DE
Inventors: Johann Dr Utzig; Joachim Dipl Ing Salzmann
Original assignee: PARAFFINWERK WEBAU GmbH
Current assignee: PARAFFINWERK WEBAU GmbH
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 1999-05-27

Abstract

Polystyrene (PS) is recovered from PS- containing waste material by mixing at elevated temperature with the organic phase of a paraffinic solvent/water 2-phase system and separating the relatively heavy PS/solvent material by allowing it to pass through a sieve filter and collect at the solvent/water interface. A method for recovering polystyrene (PS) from waste PS or PS-containing waste material comprises bringing the material into contact at 50-100 deg C with the organic phase of a 2-phase system consisting of (a) paraffin-rich solvents such as petrol or diesel fractions and (b) water and separating the resulting viscous PS/solvent material both from the relatively lighter solvent and the insoluble waste components by allowing it to pass through a sieve-type filter and collect at the solvent-water interface.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Polystyrol aus Polystyrol- oder polystyrolhaltigen Abfällen, wie sie in allen Bereichen der Wirtschaft und in den Haushalten anfallen.The invention relates to a process for the production of polystyrene from polystyrene or waste containing polystyrene, such as that found in all areas of the economy and in households attack.

Kunststoffabfälle, wie sie in der Recyclingwirtschaft gesammelt werden, stellen häufig Gemische oft sehr verschiedener Kunststoffe dar. Inzwischen wurde eine ganze Reihe von Verfahren zur Aufbereitung solcher Kunststoffgemische entwickelt. Die wichtigste Rolle spielt die Auftrennung über die unterschiedlichen spezifischen Gewichte. Am bekanntesten sind Verfahren unter Anwendung von Wasser, in welchem eine Auftrennung in eine spezifisch leichtere Schwimmfraktion, die die Polyolefine enthält und eine spezifisch schwerere Sinkfraktion, die die anderen Kunststoffe, deren spezifisches Gewicht über 1 liegt, sowie Fremdbestandteile wie Metalle und Schmutz enthält. Diese Prinzip hat sich insbesondere für die Abtrennung von Polyolefinen aus Kunststoffgemischen vielfach bewährt.Plastic waste, such as that collected in the recycling industry, is a common problem Mixtures often represent very different plastics. In the meantime, a whole range of Processes for processing such plastic mixtures have been developed. The most important role plays the separation over the different specific weights. Are best known Process using water, in which a separation into a specific lighter floating fraction that contains the polyolefins and a specifically heavier one Sink fraction, which is the other plastics, whose specific weight is above 1, as well Contains foreign components such as metals and dirt. This principle has been particularly useful for the separation of polyolefins from plastic mixtures has proven itself many times.

Die in solchen Gemischen enthaltenen Polystyrolanteile gelangen entweder in Form von Schaumpolystyrol als Verunreinigung in die Polyolefinschicht oder bilden in ungeschäumter Form die aus einem sehr heterogenen Gemisch bestehende Sinkfraktion. Eine separate Isolierung des Polystyrols kann somit auf diesem Wege nicht erreicht werden.The polystyrene components contained in such mixtures either come in the form of Foam polystyrene as an impurity in the polyolefin layer or form in non-foamed Form the sink fraction consisting of a very heterogeneous mixture. A separate Isolation of the polystyrene cannot be achieved in this way.

In der Patentliteratur werden weiterhin vielfach Verfahren beschrieben, die eine Trennung von Kunststoffen nach ihrer unterschiedlichen Löslichkeit in bestimmten Lösungsmitteln zum Inhalt haben.In the patent literature, processes are described in many cases that separate from Content of plastics according to their different solubility in certain solvents to have.

So wird in der DE-OS 40 09 496 ein Verfahren zur Gewinnung von Kunststoffen und Werkstoffen nach erfolgter Trennung sortenrein aus Gemischen, Kombinationen und Verbunden von Kunststoffen mit Kunststoffen und/oder anderen Werkstoffen beschrieben, bei dem diese mit einem organischen Lösemittel behandelt werden, wobei ein oder mehrere Kunststoffe aufquellen oder Stoffe herausgelöst werden, wodurch eine Schrumpfung und somit eine Trennung eines Verbundes erfolgt. Gleichzeitig können andere Kunststoffe und/oder Verunreinigungen vom gleichen Lösungsmittel gelöst und getrennt aufbereitet werden. So in DE-OS 40 09 496 a process for the production of plastics and After separation, materials are sorted from mixtures, combinations and Connected plastics with plastics and / or other materials described, at which are treated with an organic solvent, one or more Plastic swell or substances are detached, causing shrinkage and thus a network is separated. At the same time, other plastics and / or Impurities are dissolved from the same solvent and processed separately.

In der DE-PS 26 39 864 wird ein Verfahren zur Aufarbeitung eines Gemisches aus Hochpolymerabfällen, bestehend aus polyolefinischen, polystyrolischen, Polyvinylchlorid-, wärmehärtenden und natürlichen Hochpolymeren unter Fraktionierung aufgrund unterschiedlicher Löslichkeiten in verschiedenen organischen Lösungsmitteln beschrieben, bei dem jedes der verwendeten Lösungsmittel Wasser, einen Alkohol, eine anorganische Säure, eine organische Säure, eine anorganische Alkaliverbindung oder eine organische basische Verbindung, jeweils allein oder in Kombination zweier oder mehrerer dieser Verbindungen enthält.DE-PS 26 39 864 describes a process for working up a mixture High polymer waste consisting of polyolefinic, polystyrene, polyvinyl chloride, thermosetting and natural high polymers due to fractionation different solubilities in different organic solvents which each of the solvents used is water, an alcohol, an inorganic acid, an organic acid, an inorganic alkali compound or an organic basic Connection, each alone or in combination of two or more of these compounds contains.

Die DE-PS 42 14 527 beschreibt ein Verfahren zur Aufbereitung von Verpackungsmaterialien, die ein oder mehrere synthetische Polymere enthalten. Dabei wird der Polymeranteil in einem Lösungsmittel aus aliphatischen, naphthenischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen oder deren Mischungen, wie sie als Siedefraktion der primären und sekundären Erdölverarbeitung entstehen und deren Siedegrenzen zwischen 40 und 340°C liegen, bei Temperaturen zwischen 0 und 340°C unter Bildung eines flüssigen Gemisches aus Kohlenwasserstoffen unterschiedlicher Struktur und Molekülmasse gelöst und nicht lösliche Verpackungsbestandteile abgetrennt. Das anfallende flüssige Gemisch aus Lösungsmittel und gelösten Polymeranteilen sowie weiteren gelösten Verunreinigungen wird anschließend einer thermischen Spaltung zur Herstellung von Produkten mit Monomerencharakter unterzogen.DE-PS 42 14 527 describes a method for processing packaging materials, that contain one or more synthetic polymers. The polymer content is in one Solvents from aliphatic, naphthenic or aromatic hydrocarbons or their mixtures, as used as the boiling fraction of primary and secondary petroleum processing arise and their boiling limits are between 40 and 340 ° C, at temperatures between 0 and 340 ° C to form a liquid mixture of hydrocarbons different structure and molecular mass solved and insoluble Packaging components separated. The resulting liquid mixture of solvent and dissolved polymer components and other dissolved impurities are then one thermal fission to produce products with monomer character.

Die Extraktion von Polystyrol aus Abfällen mittels flüssigem SO₂ wird in DE-OS 28 11 203 beschrieben. Es bilden sich zwei Schichten. Eine obere aus Polystyrol und SO₂ bestehende Schicht und eine untere Schicht, die nur aus SO₂ besteht.The extraction of polystyrene from waste using liquid SO ₂ is described in DE-OS 28 11 203. Two layers are formed. An upper layer consisting of polystyrene and SO ₂ and a lower layer consisting only of SO ₂ .

Nach DE-OS 195 05 776 werden für das Auflösen geschäumter Polystyrolabfälle ausgewählte natürliche Pflanzenöle eingesetzt.According to DE-OS 195 05 776 selected for the dissolution of foamed polystyrene waste natural vegetable oils are used.

DE-OS 41 19 930 beansprucht die Beseitigung und Wiederverwendung von geschäumtem Polystyrol durch Auflösen in Lösungsmitteln.DE-OS 41 19 930 claims the removal and reuse of foamed Polystyrene by dissolving in solvents.

In DE-OS 43 07 677 wird das Auflösen von Polystyrolabfällen in organischen Lösungsmitteln, zum Beispiel in Estern, Ketonen beziehungsweise deren Gemischen mit Glykolethern, Glycoletheracetaten und/oder Kohlenwasserstoffen beschrieben, wobei die Reinigung der Lösung durch konventionelle Siebmethoden erfolgt.DE-OS 43 07 677 describes the dissolving of polystyrene waste in organic solvents, for example in esters, ketones or their mixtures with glycol ethers, Glycol ether acetates and / or hydrocarbons described, the purification of the Solution by conventional screening methods.

Allen diesen nach dem Stand der Technik bekannten Löseverfahren ist gemeinsam, daß die Gewinnung des Polystyrols in der Regel durch eine völlige Auflösung und anschließendes Ausflocken oder Eindampfen der Lösung erfolgt. Hierfür werden relativ teure Lösungsmittel und vielfach ein hoher apparativer Aufwand benötigt, wodurch eine wirtschaftliche Ausführung dieser Verfahren nicht oder nur ungenügend möglich ist.It is common to all of these release methods known according to the prior art that the Obtaining the polystyrene usually by a complete dissolution and subsequent The solution is flocculated or evaporated. For this, relatively expensive solvents are used and often requires a lot of equipment, which makes it economical to run this procedure is not possible or only insufficient.

Von der Anmelderin wurde in der Patentanmeldung 196 53 076.8 bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem polyolefinhaltige Kunststoffgemische oder polyolefinhaltige Abfälle in einer ersten Verfahrensstufe mittels einer oberhalb 90°C siedenden Kohlenwasserstofffraktion des Benzin- oder Dieselkraftstoff-Bereiches unter Erwärmen auf Temperaturen zwischen 90°C und dem Siedebereich der Kohlenwasserstofffraktion extrahiert werden, in einer zweiten Verfahrensstufe die erhaltene heiße primäre Polyolefinlösung nach Abtrennung des Extraktionsrückstandes einer adsorptiven Behandlung unterzogen wird und anschließend die Polyolefine durch Kühlung abgeschieden werden.A process has already been described by the applicant in patent application 196 53 076.8 proposed in which polyolefin-containing plastic mixtures or polyolefin-containing waste in a first process stage by means of a hydrocarbon fraction boiling above 90 ° C of the petrol or diesel fuel area while heating to temperatures between 90 ° C and the boiling range of the hydrocarbon fraction are extracted in a second Process step the hot primary polyolefin solution obtained after removal of the Extraction residue is subjected to an adsorptive treatment and then the Polyolefins are deposited by cooling.

Diese Verfahrensweise ermöglicht die Abtrennung von Polyolefinen auch aus polystyrolhaltigen Kunststoffgemischen, wobei aus den zurückbleibenden Kunststoffen das Polystyrol nach dem Stand der Technik isoliert werden kann, ist aber primär nur zur Gewinnung von Polyolefinen geeignet, jedoch nicht zur gezielten Abtrennung von Polystyrol. Bei dieser Verfahrensweise zeigt sich aber auch, daß das Polystyrol in den verwendeten alkanreichen Lösungsmitteln bei Temperaturen oberhalb etwa 50°C unter Lösungsmittelaufnahme stark anquillt und sich in eine zähflüssige Masse umwandelt, die sich teils am Boden der verwendeten Gefäßes absetzt und teils zu einem Verkleben der ungelösten Bestandteile untereinander führt.This procedure also enables the separation of polyolefins polystyrene-containing plastic mixtures, whereby from the remaining plastics Polystyrene can be isolated according to the prior art, but is primarily only for Suitable for the extraction of polyolefins, but not for the targeted separation of polystyrene. This procedure also shows that the polystyrene used in the alkane-rich solvents at temperatures above about 50 ° C below Solvent absorption swells and converts to a viscous mass that changes partly settles on the bottom of the used container and partly to glue the undissolved Components among themselves.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Isolierung des Polystyrols aus Polystyrol- oder polystyrolhaltigen Abfällen zu entwickeln, das ohne Verwendung eines bei Normaltemperatur wirksamen Polystyrollösungsmittels auskommt und das die Neigung des Polystyrols zur Bildung angequollener Massen ausnutzt bei weitgehender Vermeidung der Bildung von Anhaftungen an der Apparatur und an den im Lösungsmittel unlöslichen anderen Inhaltsstoffen der Abfälle. The object of the invention is to provide a method for isolating polystyrene from polystyrene or to develop polystyrene-containing wastes without using one at normal temperature effective polystyrene solvent and that the tendency of the polystyrene to The formation of swollen masses is exploited while largely avoiding the formation of Adhesion to the apparatus and to the other ingredients insoluble in the solvent of waste.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Abfälle mit der organischen Phase eines aus paraffinreichen Lösungsmitteln, wie Fraktionen des Benzin- oder DK-Bereiches, und Wasser bestehenden 2-Phasensystem bei Temperaturen zwischen 50 und 100°C in Kontakt gebracht werden und die dabei entstehende viskose, im Vergleich zum Lösungsmittel spezifisch schwerere Polystyrol-Lösungsmittel-Masse über ein siebartiges Filter sowohl vom Lösungsmittel und den darin gelösten als auch von den im Lösungsmittel unlöslichen Anteilen der eingesetzten Abfälle abgetrennt wird und sich an der Phasengrenzfläche zum Wasser ansammelt.According to the invention, this object is achieved by a method in which the waste is disposed of with the organic phase of one from paraffin-rich solvents, such as fractions of petrol or DK range, and water existing 2-phase system at temperatures between 50 and 100 ° C and the resulting viscous, compared to the Solvent specifically heavier mass of polystyrene solvent over a sieve filter both of the solvent and of those dissolved therein and of those in the solvent insoluble parts of the waste used is separated and attached to the Phase interface with the water accumulates.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden den Abfällen anhaftende spezifisch schwere feinkörnige Bestandteile wie Schmutz- und Sandpartikel, entsprechend der Maschenweite des siebartigen Filters abgetrennt und sammeln sich am Boden der wäßrigen Phase an.According to a further feature of the invention, those adhering to the waste become specific heavy fine-grained components such as dirt and sand particles, according to the Mesh size of the sieve-like filter separated and collect at the bottom of the aqueous Phase.

Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung wird die lösungsmittelhaltige Polystyrolmasse einem Verdampfer zugeführt, in welchem die Lösungsmittelanteile unter Normaldruck oder unter vermindertem Druck abgetrieben werden können. Zweckmäßig wird anschließend das geschmolzene Polystyrol zur Herstellung eines gut konfektionierbaren Materials einer Granuliervorrichtung zugeführt.According to an additional feature of the invention, the solvent-containing polystyrene mass fed to an evaporator in which the solvent fractions under normal pressure or can be driven off under reduced pressure. Then it becomes useful molten polystyrene for the production of a material that can be easily assembled Granulating device supplied.

Gegenüber den nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren verfügt das erfindungsgemäße Verfahren über eine ganze Reihe von Vorzugen. So wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Abtrennung des Polystyrols mittels relativ billiger, in großen Mengen auf dem Markt befindlicher Lösungsmittel ermöglicht. Dadurch, daß nur ein Anquellen des Polystyrols erfolgt, wird der Lösungsmittelbedarf gegenüber Verfahren, die eine vollständige Lösung dieses Kunststoffs beinhalten, deutlich verringert. Durch die Anwendung des 2-Phasensystems wird erreicht, daß sich die lösungsmittelhaltige Polystyrolmasse auf der Wasseroberfläche ansammelt, wodurch ein Anhaften der klebrigen Masse am Boden der verwendeten Apparatur vermieden werden kann. Durch die Verwendung der siebartigen Vorrichtung wird eine Abtrennung des Polystyrols von den sonstigen in den Abfällen enthaltenen Kunststoffen und Fremdbestandteilen erreicht und eine Verklebung dieser Bestandteile verhindert oder zumindest abgemildert. In den Abfällen enthaltene spezifisch schwere Feinbestandteile wie Sand und dergleichen, die durch die verwendete siebartige Vorrichtung hindurchfallen, sammeln sich am Boden der wäßrigen Phase als gesonderte Fraktion an und können separat abgetrennt werden.Compared to the methods known from the prior art, the Process according to the invention over a whole series of advantages. So with that inventive method a separation of the polystyrene by means of relatively cheap, in large quantities of solvents on the market. Because only one Swelling of the polystyrene takes place, the solvent requirement compared to processes that a complete solution of this plastic, significantly reduced. Through the application the 2-phase system ensures that the solvent-containing polystyrene mass on the Water surface accumulates, causing the sticky mass to stick to the bottom of the surface used equipment can be avoided. By using the sieve-like The device will separate the polystyrene from the others in the waste contained plastics and foreign components reached and a gluing these Components prevented or at least mitigated. Specific contained in the waste heavy fine components such as sand and the like, which are used by the sieve-like Fall through device, collect at the bottom of the aqueous phase as a separate Fraction and can be separated separately.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated by the following examples.

1. A vessel equipped with a sieve-like intermediate bottom was used for the experiments used. A layer of 100 g of water was placed in the bottom of the vessel and a layer was placed over it Layer of 200 g white spirit introduced so that the sieve bottom in the White spirit layer was. In the upper part of the vessel, 10 g of a mixture were made equal proportions of solid polystyrene and hard PVC and the entire contents of the vessel heated to 70 ° C. with slow stirring. The polystyrene was swollen to the extent that it passed through the sieve and accumulated on the surface of the water. The experiment was stopped after 2 hours. It was found that the PVC on the Sieve bottom was left. The polystyrene containing gasoline was removed from the vessel removed and dried by leaving it for several days under room conditions. The Polystyrene was obtained in the form of a slightly spongy cake.
2. First, a DSD mixed fraction in a water bath in sink and swimming fraction Cut. A mixture of 8 g of the sink fraction and 2 g of polystyrene was then added to the introduced apparatus described in Example 1 and together with 200 g white spirit and 100 g of water heated to 98 ° C with slow stirring. The swollen polystyrene separated from the other contents of the cylinder and collected on the Layer of water. After removal from the vessel, the polystyrene cake was opened melted on an infrared heater. The polystyrene became one after cooling vitreous mass obtained.
3. 200 g of white spirit and 100 g of water were placed in the apparatus described in Example 1 introduced and heated to 60 ° C. Portions of 2 up to 4 g a total of 100 g of contaminated polystyrene foam waste. The The foam structure was destroyed immediately and a viscous polystyrene White spirit mass that came through the sieve bottom to the water surface. On the contaminants adhering to the waste remained on the sieve bottom Scraps of tape and the like back. They collected at the bottom of the aqueous phase on the waste contained fine-grained dirt particles. The polystyrene Layer was removed and dried as in Example 2.

Claims

1. A process for the production of polystyrene from polystyrene- or polystyrene-containing wastes, characterized in that these wastes with the organic phase of a 2-phase system consisting of paraffin-rich solvents, such as fractions from the gasoline or DK range, and water at temperatures between 50 and 100 ° C are brought into contact and the resulting viscous, in comparison to the solvent heavier polystyrene-solvent mass separated from the solvent and the dissolved therein as well as from the solvent-insoluble parts of the waste used and separated from the solvent Phase boundary to the water is accumulated.

2. The method according to claim 1, characterized in that contained in the waste specific heavy fine-grained foreign matter is separated by the sieve-like filter and be collected at the bottom of the aqueous phase as a separate fraction.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the solvent-containing Polystyrene mass is fed to an evaporator in which the solvent components be driven off under normal pressure or under reduced pressure.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the melted Polystyrene is fed to a granulating device.