EP4676619A1 - Procede de recyclage de plastiques comprenant la separation par decantation d'impuretes d'une solution polymeres - Google Patents

Procede de recyclage de plastiques comprenant la separation par decantation d'impuretes d'une solution polymeres

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Publication number
EP4676619A1
EP4676619A1 EP24705625.2A EP24705625A EP4676619A1 EP 4676619 A1 EP4676619 A1 EP 4676619A1 EP 24705625 A EP24705625 A EP 24705625A EP 4676619 A1 EP4676619 A1 EP 4676619A1
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EP
European Patent Office
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decanter
polymer solution
solvent
dissolution
outlet
Prior art date
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Pending
Application number
EP24705625.2A
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German (de)
English (en)
Inventor
Yacine HAROUN
Stephane GIRARDON
Deisy MEJIA MENDEZ
Wilfried Weiss
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Publication of EP4676619A1 publication Critical patent/EP4676619A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00—Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04—Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/06—Recovery or working-up of waste materials of polymers without chemical reactions
    • C08J11/08—Recovery or working-up of waste materials of polymers without chemical reactions using selective solvents for polymer components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/02—Solvent extraction of solids
    • B01D11/0288—Applications, solvents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B01D11/0492—Applications, solvents used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/0208—Separation of non-miscible liquids by sedimentation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/0006—Settling tanks provided with means for cleaning and maintenance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D21/0012—Settling tanks making use of filters, e.g. by floating layers of particulate material
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D21/24—Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2405—Feed mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2411—Feed mechanisms for settling tanks having a tangential inlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24—Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2444—Discharge mechanisms for the classified liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D37/00—Processes of filtration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the present invention relates to a method for treating plastics, in particular used plastics, in order to obtain a flow of purified thermoplastic polymers which can be recovered for example in the manufacture of new plastic objects. More particularly, the present invention relates to a method for purifying a plastic load, in particular from plastic waste, comprising thermoplastic polymers and in particular polyolefins, for example polyethylene and/or polypropylene, by dissolving the targeted thermoplastics in a solvent and then purifying the polymer solution obtained. Said method comprises in particular a step of purifying the polymer solution obtained by decanting at least part of the impurities, thus making it possible to recover at the outlet of the process according to the invention a flow of purified thermoplastics.
  • Plastics from collection and sorting channels can be recovered using different channels.
  • mechanical recycling allows some waste to be partially reused either directly in new objects or by mixing mechanically sorted plastic waste streams with virgin polymer streams. This type of recovery is limited since, even if it allows a stream concentrated in a particular type of polymer to be obtained, mechanical sorting does not eliminate impurities that are at least partly trapped in the polymer matrix, such as additives such as fillers, dyes, pigments, and metals. Indeed, additives are compounds conventionally introduced into polymer formulations to give the material, and therefore the final objects, the desired properties, for example high mechanical resistance, a particular color, etc.
  • So-called chemical recycling aims to reform at least part of monomers according to a generally complex sequence of steps.
  • plastic waste can undergo a pyrolysis step, and the recovered pyrolysis oil, generally after purification, can be converted at least in part, for example, into olefins by steam cracking. These olefins can then be polymerized.
  • This type of sequence can be adapted for poorly sorted loads or rejects from sorting centers, but it generally requires significant energy consumption, particularly due to high-temperature treatments.
  • Document US 2017/002110 describes a particular method of purifying a polymer charge, in particular from plastic waste, by dissolving the polymer in a solvent, under particular temperature and pressure conditions, then contacting the polymer solution obtained with a solid.
  • WO 2018/114047 proposes a method for selectively dissolving a particular polymer of a plastic in a solvent at a dissolution temperature close to the boiling point of the solvent.
  • the method of WO 2018/114047 does not allow for the efficient treatment and separation of impurities, for example additives.
  • US 2018/0208736 indicates for example that there remains approximately 2% by weight of impurities after treatment in a reactor of a charge (comprising approximately 3% by weight of solid foreign materials relative to the total weight of the solid compounds of the charge) by dissolution in docosane (which has a boiling temperature of 369°C) at 150-300°C and 1.1-1.5 bar (i.e. 0.11-0.15 MPa) then decantation in a non-stirred zone of said reactor.
  • docosane which has a boiling temperature of 369°C
  • docosane which has a boiling temperature of 369°C
  • 1.1-1.5 bar i.e. 0.11-0.15 MPa
  • WO2018/118579 describes a method for purifying a polymer feedstock, in particular from plastic waste, by dissolving the polymer in a solvent in a stirred reactor, followed by a sedimentation step. More particularly, WO2018/118579 illustrates the purification of a feedstock composed of post-consumer polypropylene by dissolving in n-butane in a stirred autoclave at 140°C and 900 psig (6.21 MPa), followed by a sedimentation phase after stopping the stirring in the autoclave. The resulting polymer solution is sent or not through beds of solids and then depressurized so as to be able to separate at least part of the butane solvent from the polypropylene.
  • the present invention thus seeks to effectively remove impurities, for example additives, from a plastic filler, which comprises in particular thermoplastics, and in particular polyolefins, so as to continuously obtain a flow of purified thermoplastics, in particular a flow of purified polyolefins, which can be reused for example as a polymer base in the manufacture of new plastic objects instead of virgin resin, by implementing a continuous and simple process.
  • a plastic filler which comprises in particular thermoplastics, and in particular polyolefins
  • the invention relates to a method for treating a plastic filler, comprising: a) a step of dissolving the plastic filler in a dissolving solvent, step a) being carried out at a dissolution temperature of between 100°C and 300°C and at a dissolution pressure of between 1.0 and 100.0 MPa absolute, to obtain at least one raw polymer solution; b) a step of decanting the raw polymer solution, to obtain a decanted polymer solution and a residue fraction, step b) being carried out at a temperature of between 100°C and 300°C and a pressure of between 1.0 and 100.0 MPa absolute, and using at least one decanter, when step b) comprises several decanters, said decanters operate in series or in parallel, the decanter or the first decanter of the decanters in series or each decanter in parallel being supplied with at least one fraction of said raw polymer solution, in which an effluent enriched in polymer solution is recovered at the outlet of the or each decanter, the
  • the advantage of the method according to the invention is to propose an efficient and simple treatment of a plastic load, and in particular of plastic waste in particular from collection and sorting channels, so as to recover the thermoplastic polymers, in particular polyolefins, or even selectively polypropylene or polyethylene, which it contains in order to be able to recycle them for any type of application.
  • the method according to the invention which comprises the dissolution of the thermoplastics followed by a particular decantation step, in particular continuously, in fact makes it possible to obtain in a simple and advantageously continuous manner, a flow of purified thermoplastics having a sufficiently low impurity content so that the flow of purified thermoplastics can be used in any type of plastic formulation instead of virgin resin.
  • the method according to the invention makes it possible to eliminate at least 70% by weight, preferably at least 80% by weight, of the impurities, and in particular inorganic impurities, contained in the plastic load.
  • the method according to the invention also makes it possible to eliminate organic compounds and polymers, in particular insoluble ones, other than the targeted thermoplastics.
  • the flow of purified thermoplastics, in particular purified polyolefins, obtained at the end of the method is less colored, or even discolored, compared to the plastic feedstock which feeds the method according to the invention.
  • the method according to the invention makes it possible to obtain a flow of purified thermoplastics, in particular the flow of purified polyolefins, or even polypropylene or polyethylene, comprising 5% by weight of impurities or less, very advantageously 1.0% by weight of impurities or less, even more preferably having a content of less than or equal to 0.5% by weight of impurities.
  • the method according to the invention thus proposes a simple scheme corresponding to a sequence of operations, comprising in particular at least one dissolution and one decantation, which makes it possible to rid the plastic waste of at least part of its impurities, in particular of at least part of the additives, and to recover purified thermoplastics, in particular the purified targeted thermoplastics, comprising little of impurities, and advantageously a very low solvent content (preferably less than or equal to 10% by weight, preferably less than or equal to 1% by weight), so as to be able to recover plastic waste by recycling said purified thermoplastics.
  • the invention also has the advantage of participating in the recycling of plastics and the preservation of fossil resources, by allowing the recovery of plastic waste. It allows, in fact, the purification of plastic waste in order to obtain a flow of purified thermoplastic polymers, in particular purified polyolefins, or even purified polypropylene or polyethylene, with a reduced content of impurities and in particular discolored and deodorized, which can be reused to form new plastic objects.
  • the purified thermoplastics obtained can thus be used directly in formulations in a mixture with additives, for example plasticizers, dyes, pigments, fillers, etc., instead of or in a mixture with virgin resins, in order to obtain plastic materials with usage, aesthetic, mechanical or rheological properties facilitating their reuse and recovery.
  • the present invention also relates to a device for treating a plastic load to obtain a flow of purified thermoplastic polymers, which comprises:
  • a decanting device comprising at least one decanter in which a liquid surface velocity varies between 1x10 -7 and 1.000x10 -2 m/s, and preferably in which the injection speed is less than or equal to 1.00 m/s, when the decanting device comprises several decanters, said decanters operating in series or in parallel, said at least one decanter being a vertical or horizontal decanter, preferably of cylindrical or generally cylindrical shape, preferably having a ratio L/D between the total height or length L of the decanter and the diameter D of the decanter of between 0.5 and 12, preferably between 1.0 and 6.0, said decanter(s) comprising a polymer solution feed point, said at least one decanter comprising a first outlet for an effluent enriched in polymer solution and a second outlet for a residue flow, when the decanting device comprises several decanters in series, the first outlet of the downstream decanter is advantageously connected to the feed point of the decanter directly upstream, except for the last
  • thermoplastic polymer separation means located downstream of the decantation device, for separating a solvent flow and a flow of purified thermoplastic polymers.
  • said at least one decanter is a vertical decanter, in which:
  • the feed point of said decanter is located between a quarter of the height of said decanter and three quarters of the height of said decanter, said feed point then defining two zones in the vertical decanter considered, an upper zone located between the feed point and the head of the vertical decanter, and a lower zone located between the feed point and the bottom of the vertical decanter,
  • the first outlet of said decanter is advantageously located in the upper zone of the vertical decanter considered, and the second outlet is located in the lower zone of the vertical decanter,
  • said at least one decanter is a horizontal decanter, in which:
  • the first outlet and the second outlet of said decanter are located towards the end opposite the feed point.
  • the expressions "between ... and " and “between .... and " are equivalent and mean that the limit values of the interval are included in the range of values described. If this is not the case and the limit values are not included in the range described, such precision will be provided by the present invention.
  • different parameter ranges for a given step such as pressure ranges and temperature ranges can be used. alone or in combination.
  • a range of preferred pressure values may be combined with a range of more preferred temperature values.
  • the pressures are absolute pressures and are given in absolute MPa (or MPa abs.).
  • upstream and downstream are to be understood in relation to the general flow of the fluid(s) or flow(s) in question in the process.
  • polymer thermoplastic polymer
  • thermoplastic thermoplastic polymer
  • polyolefins designates any type of homopolymers and/or copolymers, and their mixtures, having olefins as a unit unit. More particularly, the polyolefins can be polyethylene homopolymers, designated by the acronym PE, of any range (for example high density, also called HDPE, or low density, called LDPE), polypropylene homopolymers, designated by the acronym PP, their copolymers and/or their mixtures.
  • PE polyethylene homopolymers
  • PP polypropylene homopolymers
  • additives is a term conventionally used in the field of polymers and in particular in the field of polymer formulations.
  • the additives introduced into polymer formulations may be, for example, plasticizers, fillers (which are solid organic or mineral compounds, making it possible to modify the physical, thermal, mechanical and/or electrical properties of polymer materials or to lower their cost price), reinforcing agents, dyes, plasticizers, pigments, hardeners, flame retardants, combustion retardants, stabilizing agents, antioxidants, UV absorbers, antistatic agents, etc.
  • the additives correspond to at least part of the impurities of the plastic load to be treated and which the treatment method according to the invention makes it possible to eliminate at least in part.
  • Other types of impurities may be impurities of use, such as for example metallic impurities, papers/cardboards, biomass, polymers other than the targeted polymer(s), etc.
  • the impurities which the method according to the invention makes it possible to eliminate at least in part, include the additives conventionally used in the formulations.
  • the latter may be metallic, organic or mineral impurities; they may be packaging residues, food residues or compostable residues (biomass).
  • These usage impurities may also include glass, wood, cardboard, paper, aluminium, iron, metals, tyres, rubber, silicones, rigid polymers, thermosetting polymers, thermoplastics of a nature different from that of the targeted thermoplastics (in particular that of the targeted polyolefins), household, chemical or cosmetic products, used oils, water.
  • a polymer solution is a solution comprising the dissolution solvent and at least the targeted thermoplastic polymers, in particular the targeted polyolefins, dissolved (i.e. in particular solvated and dispersed) in said dissolution solvent, the dissolved polymers being initially present in the feedstock.
  • the polymer solution may further comprise insoluble impurities (and suspended in the polymer solution) and optionally soluble impurities (and solubilized in the dissolution solvent).
  • said polymer solution may therefore comprise impurities in the form of insoluble particles which are advantageously suspended in said polymer solution, optionally soluble impurities dissolved in the dissolution solvent, and/or optionally another liquid phase immiscible with said polymer solution.
  • the boiling point of a compound varies with the operating pressure.
  • the boiling point of the compound considered, in particular of the dissolving solvent is understood to be the boiling point of said compound, in particular of said dissolving solvent, at atmospheric pressure (in particular equal to 0.1 MPa).
  • the boiling point which characterises the dissolving solvent must be understood to be the boiling point of said dissolving solvent at atmospheric pressure (in particular equal to 0.1 MPa).
  • the critical temperature and the critical pressure of a solvent are specific to said solvent and depend on the nature of the solvent considered.
  • the critical temperature and the critical pressure of a pure substance are respectively the temperature and the pressure of the critical point of said pure substance.
  • the pure substance considered is in supercritical form or in the supercritical state; it can then be called a supercritical fluid.
  • the invention thus relates to a method for treating a plastic filler, preferably composed of plastic waste, and advantageously comprising thermoplastic polymers, more particularly polyolefins, said method comprising, preferably consisting of: a) a step of dissolving the plastic filler in a dissolving solvent, preferably comprising at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and preferably paraffinic, advantageously having a boiling point of between -50 and 250°C, preferably between -15 and 150°C, preferentially between -1 and 110°C and preferably between 20 and 100°C, preferably according to a weight ratio between the dissolving solvent and the plastic filler, of between 0.2 and 100.0, preferably between 0.3 and 20.0, preferably between 1.0 and 10.0, even more preferentially between 3.0 and 7.0, to obtain at least one raw polymer solution, the step a) being advantageously carried out at a dissolution temperature of between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and at a dis
  • each decanter being operated very advantageously for a residence time between 1 and 200 hours, preferably between 1 hour and 50 hours, and preferably with a filling rate of between 70% and 100% of the total volume of the decanter considered; b') optionally a step of purifying the decanted polymer solution, comprising: b'1) an additional solid-liquid separation sub-step, making it possible to obtain at least one clarified polymer solution; and/or b'2) washing the decanted or optionally clarified polymer solution, by contact with a dense solution, making it possible to obtain at least one washing effluent and one washed polymer solution; and/or b'3) an extraction of the impurities by an extraction solvent, making it possible to obtain at least one extracted polymer solution and a used
  • plastic charge comprises plastics which themselves more particularly comprise thermoplastic polymers, such as polyolefins.
  • the plastic charge comprises between 50 and 100% by weight, preferably between 70% and 100% by weight of plastics.
  • the plastics included in the feedstock of the process according to the invention are generally production scrap and/or “post-consumer” waste from plastic objects, in particular household plastic waste, plastic waste from construction, automotive plastic waste or any type of transport or waste from electrical and electronic equipment.
  • the plastic waste comes from collection and sorting channels.
  • the plastics or plastic materials comprise polymers that are mixed with additives in order to provide specific properties to the materials, with a view to constituting, after shaping, various objects (for example injection-molded parts, tubes, films, fibers, fabrics, mastics, coatings, etc.).
  • the additives used in plastics can be organic compounds or inorganic compounds. They are, for example, fillers, dyes, pigments, plasticizers, property modifiers, flame retardants, etc.
  • the feedstock of the process according to the invention comprises in particular thermoplastic polymers, preferably at least 50% by weight, preferentially at least 70% by weight, more preferably at least 80% by weight and very preferably at least 90% by weight of thermoplastic polymers, 100% advantageously being the maximum upper limit.
  • the thermoplastic polymers included in the plastic feedstock and targeted by the process according to the invention may be alkene polymers, diene polymers, vinyl polymers and/or styrenic polymers.
  • the thermoplastic polymers included in the plastic feedstock and targeted by the process according to the invention are polyolefins, such as polyethylene (PE), polypropylene (PP) and/or copolymers of ethylene and propylene or their mixtures.
  • the plastic filler comprises at least 80% by weight, preferably at least 85% by weight, more preferably at least 90% by weight, of polyolefins relative to the total weight of the plastic filler, 100% advantageously being the maximum upper limit.
  • the method according to the invention thus aims in particular to purify and recover the polyolefins contained in the filler in order to be able to reuse them in different applications.
  • the plastic filler comprises a mixture of polypropylene (PP) and polyethylene (PE), in particular at least 80% by weight, preferably at least 85% by weight, more preferably at least 90% by weight, of a mixture of polypropylene (PP) and polyethylene (PE), relative to the total weight of the plastic filler.
  • the polyethylene may more particularly be high-density polyethylene (HDPE).
  • HDPE high-density polyethylene
  • said mixture comprises for example between 5 and 95% by weight of PP and between 5 and 95% by weight of PE, in particular HDPE, or between 50 and 95% by weight of PP and between 5 and 50% by weight of PE, in particular HDPE.
  • the method according to the invention then aims to purify and specifically recover the PP and/or the PE.
  • the plastic filler may comprise polymer blends, in particular thermoplastics other than the targeted polyolefins, additives advantageously used to formulate the plastic material and generally usage impurities resulting from the life cycle of plastic materials and objects, and/or resulting from the waste collection and sorting circuit, all of these compounds being considered as impurities.
  • the filler of the process according to the invention generally comprises less than 50% by weight of impurities, preferably less than 20% by weight of impurities, more preferably less than 10% by weight of impurities.
  • the plastic filler may comprise, for example, at least 1% by weight of impurities, or even at least 5% by weight of impurities.
  • the plastic filler may advantageously be pretreated upstream of the process so as to at least eliminate all or part of the so-called coarse impurities, i.e. impurities in the form of particles of a size greater than or equal to 10 mm, preferably greater than or equal to 5 mm, or even greater than or equal to 1 mm, for example impurities of the wood, paper, biomass, iron, aluminum, glass, etc. type, and so as to shape it generally in the form of divided solids so as to facilitate treatment in the process.
  • This pretreatment may comprise a grinding step, a washing step at atmospheric pressure and/or a drying step.
  • This pretreatment may be carried out on a different site, for example in a waste collection and sorting center, or on the same site where the treatment method according to the invention is implemented.
  • this pretreatment makes it possible to reduce the impurity content to less than 20% by weight, preferably less than 15% by weight, preferably less than 10% by weight, the percentages being given relatively to the weight of the plastic filler treated by the method according to the invention.
  • the filler is generally stored in the form of divided solids, for example in the form of ground material, flakes or powder, or even granules, so as to facilitate handling and transport to the process.
  • the method comprises a dissolution step a) in which the plastic filler is brought into contact with a dissolution solvent and the thermoplastics which it contains, and the separation and purification of which are advantageously targeted, in particular the polyolefins which it contains, are dissolved in the dissolution solvent, to obtain at least one, preferably one, crude polymer solution.
  • thermoplastic polymers that is to say a liquid (or fluid) comprising the targeted thermoplastic polymers dissolved in the dissolution solvent.
  • a liquid or fluid
  • the person skilled in the art is well aware of the phenomenon(s) involved in the dissolution of polymers and which comprises at least one mixture, one solvation, one dispersion, one homogenization, one disentanglement of the thermoplastic polymer chains.
  • the pressure and temperature conditions make it possible to maintain the dissolution solvent, at least in part and preferably in its entirety, in the liquid state or possibly in the supercritical state, while the soluble fraction of the plastic filler, in particular the targeted thermoplastic polymers and in particular the targeted polyolefins, and for example at least part of the impurities, is advantageously dissolved, at least in part and preferably in its entirety, in the dissolution solvent.
  • the temperature and pressure conditions in step a) make it possible to avoid or at least limit the dissolution solvent being in gaseous form.
  • the dissolution solvent is an organic solvent or a mixture of organic solvents.
  • the dissolution solvent comprises, preferably consists of, at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic (i.e. saturated), preferably linear or branched.
  • the dissolution solvent comprises at least 80% by weight, preferably at least 95% by weight, more preferably at least 98% by weight of at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, preferably linear or branched, the percentages being expressed relative to the total weight of the dissolution solvent (100% being the maximum).
  • the dissolution solvent comprises at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, having a boiling point (at atmospheric pressure, in particular at 0.1 MPa) of between - 50 and 250°C, preferably between - 15 and 150°C, preferentially between - 1 and 110°C and preferably between 20 and 100°C.
  • the dissolution solvent comprises, preferably consists of, at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, preferably linear or branched, having between 3 and 12 carbon atoms, preferably between 4 and 8 carbon atoms, and very preferably having 6, 7 or 8 carbon atoms.
  • the dissolution solvent comprises a compound chosen from the isomers of butane, pentane, hexane, heptane and octane.
  • the dissolution solvent may comprise, preferably consist of, a mixture of isomers of butane, pentane, hexane, heptane and/or octane, and preferably has a content of said mixture of isomers in the dissolution solvent greater than or equal to 80% by weight, preferably greater than or equal to 95% by weight, preferably greater than or equal to 98% by weight, relative to the total weight of the dissolution solvent.
  • the dissolution solvent comprises, preferably consists of, an isomer or a mixture of isomers of hexane, heptane and/or octane.
  • a preferred hydrocarbon compound for the dissolution solvent comprises a paraffinic aliphatic compound, having a critical temperature (temperature at the critical point of said pure hydrocarbon compound) preferably between 95 and 350°C, preferentially between 130 and 300°C, preferably between 180 and 285°C.
  • dissolution step a) is supplied with the plastic filler and a dissolution solvent, according to a weight ratio between the dissolution solvent and the plastic filler, of between 0.2 and 100.0, preferably between 0.3 and 20.0, more preferably between 1.0 and 10.0, even more preferably between 3.0 and 7.0.
  • the dissolution solvent which feeds the dissolution step a) is in liquid or possibly supercritical form. It can advantageously be preheated, preferably to a temperature between 100 and 300°C, preferentially between 150 and 250°C, prior to its introduction into step a), in particular prior to its introduction into the contacting section and possibly into the dissolution section, in order to facilitate the heating of the plastic charge and/or avoid a drop in temperature of the material flow in the contacting and possibly dissolution sections of step a).
  • the dissolution solvent comprises, preferably consists of, fresh solvent (or a supply of fresh solvent) and/or a stream of recycled solvent from a subsequent step of the process, preferably at least partly from step c) of solvent-polymer separation.
  • the dissolution step is carried out at a temperature, called the dissolution temperature, of between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and preferably a pressure, called the dissolution pressure, of between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferentially between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute.
  • the dissolution temperature in dissolution step a) is greater than or equal to the melting temperature of the targeted thermoplastics, in particular the targeted polyolefins, so as to promote their dissolution and very advantageously reduce the residence time necessary to effectively dissolve said thermoplastics in the dissolution solvent.
  • the temperature in dissolution step a) is less than or equal to the critical temperature of the dissolution solvent, so as to avoid the formation of a supercritical phase during dissolution step a) likely to disrupt the dissolution.
  • the dissolution pressure in the dissolution step is higher than the saturated vapor pressure of the dissolution solvent, at the dissolution temperature, so that the dissolution solvent is at least partly, and preferably entirely, in liquid or possibly supercritical form, at the dissolution temperature, and thus to prevent the dissolution solvent from being partly in gaseous form.
  • the dissolution of the targeted thermoplastics, in particular the targeted polyolefins is optimized, in particular in terms of quality and operating time.
  • said dissolution step a) is carried out for a residence time preferably between 1 and 600 minutes, preferably between 2 and 300 minutes, more preferably between 2 and 180 minutes.
  • the residence time is understood as the residence time at the dissolution temperature and at the dissolution pressure, i.e. the time of implementation of the plastic charge with the dissolution solvent at the dissolution temperature and at the dissolution pressure, in step a).
  • dissolution step a) can advantageously implement different types of equipment such as mixing, transport, heating devices, and such as, for example, a reactor, a pump, a transport circuit, a stirring system, an oven, an exchanger, a mixer, etc.
  • step a) advantageously implements at least one dissolution equipment, and optionally at least one filler preparation device, a mixing device and/or a transport device.
  • These equipment and/or devices can be, for example, a static or dynamic mixer(s), an extruder, a pump, a reactor, a co- or counter-current column, or in a combination of lines and equipment.
  • Transport devices in particular for fluids, such as gases, liquids or solids, are well known to those skilled in the art.
  • the transport devices may comprise at least one of the following devices: a compressor, a pump, an extruder, a vibrating tube, a worm screw, a valve.
  • the equipment and/or devices implemented in step a) may also comprise or be associated with heating systems (for example oven, exchanger, tracing, etc.) to achieve the conditions necessary for dissolution.
  • the dissolution step a) is at least supplied with the plastic feedstock, in particular in the form of one or more plastic feedstock streams, and with the dissolution solvent, in particular in the form of one or more dissolution solvent streams, advantageously by means of one or more transport devices.
  • the plastic feedstock stream(s) may be separate from the dissolution solvent stream(s).
  • Part or all of the plastic feedstock may also be supplied to step a) in a mixture with part or all of the dissolution solvent, the remainder of the solvent and/or feedstock, where appropriate, being able to be supplied to step a) separately.
  • the dissolving solvent When contacting the plastic filler with the dissolving solvent, the dissolving solvent is advantageously at least partly, and preferably entirely, in liquid or optionally supercritical form, while the plastic filler, which comprises the targeted thermoplastics, may be in solid or liquid form and optionally comprise suspended solid particles.
  • the plastic filler may also optionally be injected into the dissolving equipment, mixed with the dissolving solvent, in the form of a suspension in the dissolution solvent, the preparation and injection of the suspension being able to be continuous or discontinuous.
  • the dissolution step a) uses at least one means for at least partially melting the plastic filler, preferably an extruder, optionally at least one means for mixing at least part of the dissolution solvent and the advantageously at least partially melted plastic filler, such as one or a series of two to ten mixer(s) (preferably one to ten static mixer(s)), and dissolution equipment, for example at least one continuously stirred reactor, also called a “Continuous Stirred Tank Reactor” (CSTR) according to English terminology, equipped with at least one mechanical stirring system.
  • a means for at least partially melting the plastic filler preferably an extruder
  • at least one means for mixing at least part of the dissolution solvent and the advantageously at least partially melted plastic filler such as one or a series of two to ten mixer(s) (preferably one to ten static mixer(s)), and dissolution equipment, for example at least one continuously stirred reactor, also called a “Continuous Stirred Tank Reactor” (CSTR) according to English terminology, equipped with at least one mechanical stirring
  • the plastic filler feeds the melting means, in particular the extruder, so that, at the outlet of said means, at least part and preferably all of the targeted thermoplastics, included in the plastic filler, are in the molten state.
  • the plastic filler can then be injected into the dissolution equipment or possibly into a system comprising a mixer or a series of mixer(s) advantageously followed by dissolution equipment.
  • the plastic filler, at least partly in the molten state, can also be pumped using a pump dedicated to viscous fluids often called a melt pump or gear pump.
  • the plastic filler at least partly in the molten state can also be, at the outlet of said melting means, filtered using a filtration device, possibly in addition to the melt pump, in order to eliminate the largest particles, generally the mesh size of this filter is between 10 ⁇ m (micrometer) and 1 mm (millimeter), preferably between 20 and 200 ⁇ m.
  • the dissolution solvent directly feeds the dissolution equipment or possibly the series of mixer(s).
  • step a) uses, prior to at least one CSTR type reactor, an extruder and at least one static mixer into which at least a fraction of the dissolution solvent is injected, so as to promote shearing and intimate mixing between the dissolution solvent and the plastic filler, which contributes to the dissolution of the targeted thermoplastics.
  • the raw polymer solution obtained at the end of dissolution step a) comprises at least the dissolution solvent and the targeted thermoplastics, in particular the targeted polyolefins, dissolved in the dissolution solvent.
  • the raw polymer solution also comprises soluble impurities also dissolved in the dissolution solvent and/or insoluble impurities in suspension.
  • the raw polymer solution obtained at the end of dissolution step a) may optionally also comprise polymers, for example in the molten state, dissolved or not. Step b) decantation of the polymer solution
  • the method according to the invention comprises a step b) of decantation of the raw polymer solution obtained at the end of step a) of dissolution, to generate, at least, a so-called decanted polymer solution and a fraction of residues.
  • the decantation step b) makes it possible, by acting on the differences in densities of the compounds present in the raw polymer solution, to separate at least a portion of the insoluble impurities that may be present in the raw polymer solution, in the form of solid particles, in particular in suspension, or in the form of a liquid phase, for example comprising a molten polymer, and optionally at least a portion of the soluble impurities, dissolved in the dissolution solvent.
  • the decantation step b) thus makes it possible to recover a decanted polymer solution that is freed, at least in part, from the impurities present in the raw polymer solution that feeds said step b).
  • the decantation step b) thus also generates a residue fraction that comprises at least a portion, preferably all, of the insoluble impurities of the raw polymer solution resulting from step a) and optionally the soluble impurities, and possibly the dissolution solvent that may, in part, be entrained with the impurities.
  • the insoluble impurities removed during decantation step b) are, for example, pigments, mineral compounds, packaging residues (glass, wood, cardboard, paper, aluminium) and polymers other than the targeted thermoplastics, in particular other than the targeted polyolefins.
  • the decanted polymer solution comprises a portion of the polyolefins contained in the initial plastic feedstock, for example the polypropylene of the plastic feedstock, while the residue fraction comprises polymer impurities, in particular thermoplastics other than the targeted polyolefins, and/or another portion of the polyolefins contained in the initial plastic feedstock, for example polyethylene, and in particular high-density polyethylene (HDPE), of the plastic feedstock.
  • Said polymer impurities and/or said other portion of the polyolefins may in particular not have been solubilized in dissolution step a).
  • the residue fraction can then advantageously be recovered and treated in another process, for example a second process according to the invention, so as to purify said thermoplastics, in particular said other portion of the polyolefins of the initial plastic feedstock and separated in the residue fraction.
  • decantation step b) of the process according to the invention lies in the fact that it allows efficient purification of the polymer solution, in continuous mode. This This aspect is interesting since the yield in purified target thermoplastics, in particular in purified target polyolefins, is then optimal.
  • decantation step b) also makes it possible, in addition to the continuous elimination of at least part of the impurities, to limit operational problems, in particular of the clogging and/or erosion type, of the process steps located downstream, while contributing effectively to the purification of the plastic load.
  • step b) is carried out at a temperature of between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and a pressure of between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferentially between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute.
  • step b) is carried out under the temperature and pressure conditions of dissolution step a).
  • Step b) implements at least one decantation equipment, also called a decanter.
  • step b) implements between one and ten decanters, preferably between two and five decanters.
  • step b) implements several decanters, i.e. between two and ten, preferably between two and five decanters, said decanters can operate in series and/or in parallel, preferably in parallel.
  • Said decanter(s) is (are) preferably of cylindrical or generally cylindrical shape, closed at each end, in particular by hemispherical or conical ends, and advantageously comprising orifices for example for the supply of raw polymer solution and for the outlet of the various separated flows.
  • the term "generally cylindrical” means that the shape of the decanter is a cylinder closed at the ends, in particular by hemispherical ends or by a first hemispherical end and a second end of conical shape.
  • the decanter(s) implemented in step b) may be of multi-cylindrical shape.
  • multi-cylindrical means that the decanter considered may have several cylindrical sections of different diameters. For example, a first cylindrical zone of diameter D1 and a second cylindrical zone of diameter D2, with D1 greater than D2.
  • the or each decanter implemented in step b) may be a vertical or horizontal decanter.
  • the or each decanter which is preferably of generally cylindrical shape is operated so that the cylinder is positioned respectively vertically or horizontally.
  • the decanter(s) implemented in step b) may be one or more vertical decanters (or verticals) of multi-cylindrical shape.
  • multi-cylindrical means that the decanter considered may have several cylindrical sections of different diameters. For example, a first cylindrical zone of diameter D1 and a second cylindrical zone of diameter D2, with D1 greater than D2, the second cylindrical zone of diameter D2 preferably being located above (i.e. on the side of the head of the decanter) the first cylindrical zone of diameter D1.
  • the diameter D to be considered is the diameter of the widest cylindrical section of said decanter considered, i.e. the diameter D1 of the decanter of the example cited above.
  • Step b) is fed with at least a fraction, or all, of the raw polymer solution from step a).
  • step b) uses a single decanter or several decanters in series
  • the entire raw polymer solution obtained at the end of step a) feeds said decanter or the first decanter in the series.
  • step b) uses several decanters in parallel
  • the raw polymer solution obtained at the end of step a) feeds each decanter operating in parallel.
  • the raw polymer solution is advantageously divided into several partial flows of raw polymer solution, in particular into as many partial flows as there are decanters in parallel.
  • the (or each) decanter used in step b) is supplied with polymer solution, in particular with raw polymer solution or with an effluent enriched with polymer solution, at a supply point located on the decanter considered.
  • said polymer solution feed point is advantageously located between the upper quarter of the height of said decanter and the upper three quarters of the height of said decanter, preferably between the upper third of the height of said decanter and the upper two thirds of the height of said decanter.
  • Said polymer solution feed point then defines two zones in the vertical decanter considered, an upper zone located between the polymer solution feed point and the head of the vertical decanter, and a lower zone located between the polymer solution feed point and the bottom of the vertical decanter.
  • said polymer solution feed point is preferably located on one side of the horizontal decanter, i.e. at one of the ends of the horizontal decanter or close to one of the ends of the decanter.
  • horizontal preferably in an area between one of the two ends of the horizontal decanter and one third of the length of said decanter from said end, preferably between one of the two ends of the horizontal decanter and one quarter of the length of said decanter from said end.
  • the (or each) decanter comprises an outlet for an effluent enriched in polymer solution, i.e. an effluent comprising the polymer solution freed from at least some of the impurities.
  • an effluent enriched in polymer solution is recovered at the outlet of the or each decanter implemented in step b).
  • the effluent enriched in polymer solution can be recovered by drawing off or overflowing.
  • step b) uses a single decanter, the effluent enriched in polymer solution recovered at the outlet of said decanter therefore constitutes the decanted polymer solution.
  • step b) uses several decanters in parallel, all of the effluents enriched in polymer solution and recovered at the outlet of each decanter constitute the decanted polymer solution.
  • step b) uses several decanters in series with each other, the effluent enriched with polymer solution recovered at the outlet of the upstream decanter advantageously directly feeds the downstream decanter with polymer solution and the effluent enriched with polymer solution recovered at the outlet of the last decanter in the series constitutes the decanted polymer solution.
  • the outlet of the effluent enriched in polymer solution is advantageously located in the upper zone of the vertical decanter considered, that is to say in a zone between the polymer solution feed point and the head of the decanter.
  • the outlet of the effluent enriched in polymer solution is advantageously located on the side of the decanter opposite the polymer solution feed point, that is to say at the end or close to the end of the decanter which is opposite the end towards which the polymer solution feed point is located, preferably said outlet of the effluent enriched in polymer solution being located in a zone between the end of the decanter opposite the end towards which the polymer solution feed point is located and one third of the length of the decanter from said opposite end, preferably between the end of the decanter opposite the end towards which the polymer solution feed point is located and one quarter of the length of the decanter from said opposite end.
  • the (or each) decanter also comprises an outlet for a residue stream.
  • a residue stream is recovered at the outlet of the or each decanter implemented in step b).
  • the residue stream recovered at the outlet of said decanter therefore constitutes said residue fraction obtained at the end of step b).
  • step b) uses several decanters in parallel or in series, all of the residue flows recovered at the outlet of each decanter constitute said fraction of residues obtained at the end of step b).
  • the residue stream in the decanter under consideration may be recovered, or purged, continuously or discontinuously.
  • the purge frequency may vary between 0.01 and 20.0 mHz, preferably 0.1 and 10.0 mHz, more preferably between 0.5 and 1.0 mHz.
  • the outlet of the residue flow is advantageously located in the lower zone of the decanter (i.e. in the zone between the polymer solution feed point and the bottom of the decanter), preferably in the bottom of the decanter considered, for example in the bottom of the conical end of the vertical decanter.
  • the outlet of the residue flow is located in the bottom of the decanter considered and advantageously on the side of the decanter opposite the polymer solution feed point, that is to say close to the end of the decanter which is opposite the end towards which the polymer solution feed point is located, preferably in a zone between the end of the decanter opposite the end towards which the polymer solution feed point is located and one third of the length of the decanter from said opposite end, preferably between the end of the decanter opposite the end towards which the polymer solution feed point is located and one quarter of the length of the decanter from said opposite end.
  • Said at least one decanter implemented in step b) is preferably operated with a filling rate of between 70% and 100% of the total volume of the decanter considered.
  • the term “filling rate” corresponds to the ratio between the total volume of material (polymer solution and residues) present in the decanter and the total volume of the decanter (i.e. geometric volume of the decanter).
  • liquid surface velocity also called empty barrel velocity, in particular ascending
  • a liquid surface velocity which varies between 1x10' 7 and 1,000x10 -2 m/s, preferably between 1.0x10' 6 and 1.000x10' 2 m/s, preferentially between 1.0x10 -5 and 6.000x10 -3 m/s, preferably between 2.0x10 -5 and 5.000x10' 3 m/s, very preferably between 2.0x10 -5 and 9.00x10' 4 m/s, in particular between 2.0x10 -5 and 5.00x10' 4 m/s.
  • This liquid surface velocity is well known to those skilled in the art and corresponds to the flow rate Q of liquid freed from at least part of the impurities divided by the area S of the section of the decanter (in particular of the widest section in the case of a multi-cylindrical decanter).
  • VSL liquid surface velocity
  • the liquid superficial velocity is adjusted so as to be less than or equal to a value equal to 0.85 times the sedimentation velocity, preferably 0.80 times the sedimentation velocity.
  • the liquid superficial velocity is a function of the sedimentation velocity but also of the length L of the horizontal decanter.
  • the sedimentation velocity advantageously corresponds to the speed, or average speed, at which the impurity particles sediment in the polymer solution.
  • the sedimentation velocity is therefore more particularly a function of the gravitational force, the density, the diameter and concentration of the impurity particles considered and the viscosity of the medium, i.e. of the polymer solution.
  • said decanter(s) have(s) an injection speed of the polymer solution, in particular of the raw polymer solution or of the effluent enriched with polymer solution, less than or equal to 1.00 m/s, preferably less than or equal to 0.10 m/s, preferentially less than or equal to 0.05 m/s, and preferably greater than or equal to 0.0001, or even greater than or equal to 0.001 m/s.
  • the residence time can be adjusted between 1 and 200 hours, preferably between 1 hour and 50 hours.
  • the residence time corresponds to the residence time in the decanter, namely, the ratio between the useful volume of the decanter (i.e. the volume of material in the decanter which is a function of the filling rate of the decanter considered) and the volume flow rate of polymer solution (raw polymer solution or effluent enriched with polymer solution) feeding the decanter considered.
  • the residue fraction can be recovered and treated to recover any solvent it may contain.
  • the residue fraction may comprise polymeric impurities, in particular thermoplastics other than the targeted polyolefins, or even polyolefins, for example polyethylene (PE) and in particular high-density polyethylene (HDPE), which were contained in the plastic feedstock but which are not the specific targeted polyolefins.
  • the residue fraction may then advantageously be recovered and treated in another process, for example in a second process according to the invention, so as to purify said thermoplastics, in particular said polyolefins from the residue fraction.
  • the method according to the invention aims to recover and purify the polypropylene (PP) from the plastic filler, said plastic filler being able to comprise other thermoplastics, or even other polyolefins, for example PE and in particular HDPE.
  • Step a) is adjusted to allow dissolving selectively said polypropylene from the plastic filler. It is understood by selective dissolution that the majority of the PP, and possibly a minor fraction of PE, in particular HDPE, contained in the initial plastic filler, is (are) dissolved in the dissolution solvent, while the majority of the PE, in particular HDPE, and possibly a minor fraction of PP, contained in the initial plastic filler, is (are) undissolved.
  • the dissolution temperature is preferably between 170 and 230°C, preferably between 180 and 220°C, and the dissolution pressure preferably between 1.5 and 10.0 MPa absolute, preferably between 2.0 and 8.0 MPa absolute.
  • Step b) then makes it possible to separate at least in part, preferably in total, the thermoplastics other than the targeted PP, for example makes it possible to separate the PE or HDPE.
  • the residue fraction recovered at the bottom of the decanter then advantageously comprises thermoplastics, other than the targeted PP, for example comprises PE and in particular HDPE. Said residue fraction is then very advantageously recovered and treated in a process, for example another recycling process according to the invention, to separate and recover said thermoplastics, for example said PE or HDPE, in purified form.
  • the decanted polymer solution recovered at the end of step b) may optionally undergo a purification step or be sent directly to step c) of solvent-polymer separation.
  • the decanted polymer solution recovered at the end of step b) is sent to a purification step b'), which very preferably comprises an additional solid-liquid separation and/or an adsorption of impurities, in particular soluble ones.
  • the treatment method according to the invention may also comprise an additional purification step of the decanted polymer solution.
  • This optional purification step b') comprises at least one of the sub-steps b'1), b'2), b'3) and b'4) described below: b'1) an additional solid-liquid separation sub-step, b'2) a washing sub-step, by contact with a dense solution, b'3) an extraction sub-step, by contact with an extraction solvent, b'4) a sub-step of adsorption of impurities by contact with an adsorbent solid.
  • thermoplastics recovered at the outlet of the process i.e. obtaining an impurity content of the purified thermoplastic stream of less than or equal to 5% by weight, preferably less than or equal to 1.0% by weight, preferably less than or equal to 0.5% by weight.
  • This optional step b') thus makes it possible to obtain a so-called purified polymer solution, which corresponds to a clarified polymer solution resulting from an additional solid-liquid separation substep b'1), a washed polymer solution resulting from a washing substep b'2), an extracted polymer solution resulting from an extraction substep b'3) or a refined polymer solution resulting from an impurity adsorption substep b'4).
  • the purification step b') comprises an additional solid-liquid separation sub-step b'1) and/or an impurity adsorption sub-step b'4).
  • the process according to the invention comprises an additional solid-liquid separation sub-step b'1) and/or an impurity adsorption sub-step b'4), and more particularly an additional solid-liquid separation sub-step b'1) followed by an impurity adsorption sub-step b'4.
  • the purification process may comprise an additional solid-liquid separation sub-step b’1), to advantageously obtain at least one clarified polymer solution.
  • Sub-step b’1) makes it possible to eliminate impurities that are typically insoluble in the dissolution solvent, which would not have been separated in decantation step b). Indeed, insoluble impurities, in the form of particles suspended in the raw polymer solution, may have densities that are lower than or too close to the polymer solution and therefore cannot be separated, at least not separated effectively, during decantation step b); they may thus remain suspended in the decanted polymer solution at the end of step b).
  • Sub-step b’1) can then make it possible, when integrated into the process according to the invention, to increase the efficiency of the purification of the polymer solution and in particular the efficiency of the separation of insoluble impurities.
  • the optional substep b’1) can generate, in addition to the clarified polymer solution, an insoluble fraction.
  • the insoluble fraction when generated advantageously comprises impurities, typically insoluble and not separated in the decantation step b).
  • the optional substep b'1) is advantageously carried out at a temperature between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and preferably at a pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferentially between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute.
  • the substep b'1) of separation of the insolubles is carried out at temperature and pressure conditions at the outlet of dissolution step a), i.e. at the dissolution temperature and dissolution pressure as defined above
  • sub-step b’1) is preferably fed with the decanted polymer solution from decantation step b).
  • sub-step b’1) can be fed with a washed polymer solution from a washing sub-step b’2).
  • the optional sub-step b’1) implements a section comprising at least one solid-liquid separation equipment, for example chosen from a filter, a sand filter, a tangential filter notably implementing a membrane and/or a depth filter optionally in the presence of filtration aids (for example diatomaceous earth), an eddy current separator, an electrostatic separator, a triboelectric separator, preferably a filter, a sand filter and/or an electrostatic separator.
  • a self-cleaning filter can be used, the cleaning or unclogging allowing the elimination of insolubles being carried out using a solvent flow.
  • the optional sub-step b’1) implements at least two, and generally less than five, solid-liquid separation equipment in series and/or in parallel.
  • the presence of at least two solid-liquid separation equipment in series makes it possible to improve the elimination of insolubles while the presence of equipment in parallel makes it possible to manage the maintenance of said equipment and/or unclogging operations.
  • insoluble impurities in particular certain pigments and mineral fillers, conventionally added during the formulation of polymers, can be introduced in the form of particles smaller than 1 ⁇ m. This is the case, for example, for titanium dioxide, calcium carbonate and carbon black.
  • said sub-step ‘b1) of separation of the insolubles advantageously uses an electrostatic separator, which makes it possible to effectively eliminate, at least in part, the insoluble particles smaller than 1 ⁇ m.
  • the sub-step b’1) of separation of the insolubles uses a sand filter, to eliminate particles of different sizes and in particular particles smaller than 1 ⁇ m.
  • the sub-step b’1) of separation of the insolubles uses a tangential filter using in particular a membrane and/or a depth filter, optionally in the presence of filtration aids such as diatomaceous earth.
  • the polymer solution which feeds sub-step b'1) may optionally also comprise a second liquid phase, for example consisting of molten polymers, and whose density is not sufficiently different from that of the polymer solution to be separated during step b).
  • sub-step b'1) advantageously implements equipment allowing the separation of a second liquid phase, preferably by means of at least one two-phase or three-phase separator.
  • the treatment method may optionally further comprise a sub-step b’2) of washing with a dense solution, to advantageously obtain at least one washing effluent and a washed polymer solution.
  • the washed polymer solution obtained at the end of sub-step b’2) advantageously comprises the targeted thermoplastics that the present invention seeks to recover purified, dissolved in the dissolution solvent.
  • the washed polymer solution may also include residual impurities, in particular soluble in the dissolution solvent and/or possibly traces of the washing solvent if sub-step b’2) is carried out.
  • the washing sub-step b’2) can be integrated upstream or downstream, preferably downstream, of an additional solid-liquid separation sub-step b’1), when these two sub-steps are integrated into the treatment method according to the invention.
  • the washing sub-step b’2) When integrated into the process, the washing sub-step b’2) is fed with a dense solution and with the decanted polymer solution from step b) or possibly the clarified polymer solution from a sub-step b’1).
  • the polymer solution that feeds the washing sub-step b’2), in particular the decanted or possibly clarified polymer solution, may comprise insoluble impurities in suspension and/or solubilized impurities, and not separated in step b). These suspended or solubilized impurities may, in part or in total, be eliminated during the washing sub-step b’2) by dissolution or precipitation and/or by entrainment in the dense solution.
  • this sub-step b’2) contributes to the treatment of the plastic load and more particularly to the purification of the polymer solution.
  • the washing sub-step b'2) advantageously comprises bringing the polymer solution, decanted or optionally clarified, which feeds the sub-step b'2), into contact with a dense solution.
  • the dense solution has a higher density than the polymer solution (i.e. the mixture comprising at least the targeted thermoplastics and the dissolution solvent in which the targeted thermoplastics are dissolved), in particular greater than or equal to 0.85, preferably greater than or equal to 0.9, preferentially greater than or equal to 1.0.
  • the dense solution may be an aqueous solution, which preferably comprises at least 50% by weight of water, preferably at least 50% by weight of water. less than 75% by weight of water, very preferably at least 90% by weight of water.
  • the pH of the aqueous solution can be adjusted using an acid or a base so as to promote the dissolution of certain impurities.
  • the dense solution can also optionally be a solution comprising, preferably consisting of, an organic solvent with a density advantageously greater than or equal to 0.85, preferably greater than or equal to 0.9, preferentially greater than or equal to 1.0, and in which the polymers of the plastic filler remain insoluble under the temperature and pressure conditions of sub-step b'2), for example an organic solvent chosen from sulfolane or N-methylpyrrolidone (NMP), optionally mixed with water.
  • the dense solution is an aqueous solution which preferably comprises at least 50% by weight of water, preferably at least 75% by weight of water, very preferably at least 90% by weight of water.
  • the washing substep b’2) is advantageously carried out at a temperature between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and very advantageously at a pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferentially between 1.5 and 15.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute.
  • the washing substep b’2) is carried out at the dissolution temperature and the dissolution pressure.
  • the mass ratio between the mass flow rate of the dense solution and the mass flow rate of the polymer solution, decanted or optionally clarified, which feeds the sub-step b’2) is advantageously between 0.05 and 20.0, preferably between 0.1 and 10.0 and more preferably between 0.5 and 3.0.
  • the contacting between the polymer solution, decanted or optionally clarified, and the dense solution can be carried out at several points of the equipment(s) used, i.e. by several injections of the decanted or clarified polymer solution and/or of the dense solution at different points along the equipment(s), it is then the sum of the injected flows which is taken into account in the calculation of the ratio.
  • Sub-step b'2) can be carried out in one or more washing equipments allowing contact with the dense solution and/or with separation equipments allowing recovery of at least one washing effluent and a washed polymer solution.
  • washing equipments are well known, for example stirred reactors, static mixers, mixer-settlers, two-phase or three-phase separator flasks, co- or counter-current washing columns, tray column, stirred column, packed column, pulsed column, etc., each type of equipment being able to comprise one or more equipments used alone or in combination with equipments of another type.
  • the washing sub-step b'2) is carried out in a countercurrent washing column in which the dense solution is injected, preferably into half, preferably one third, of the column closest to the column head, on the one hand and the decanted or clarified polymer solution is injected, preferably into half, preferably one third, of the column closest to the column bottom, on the other hand.
  • the dense solution is injected, preferably into half, preferably one third, of the column closest to the column head, on the one hand and the decanted or clarified polymer solution is injected, preferably into half, preferably one third, of the column closest to the column bottom, on the other hand.
  • the flows entering and/or leaving the washing column can be divided and injected at several injection points along the column and/or withdrawn at several withdrawal points along the column.
  • the washing sub-step b’2) is carried out in a mixer-decanter comprising an agitated mixing zone, to bring the dense solution and the decanted or clarified polymer solution into contact, and a decantation zone, making it possible to recover a washed polymer solution and a washing effluent.
  • the washing effluent obtained advantageously comprises impurities dissolved in the dense and/or insoluble solvent and entrained in the washing effluent.
  • the washing effluent can be reprocessed in a washing treatment section, on the one hand to separate at least in part the solubilized and/or entrained impurities and optionally purify the washing effluent, to obtain a purified dense solution, and on the other hand to recycle at least part of the purified washing solution.
  • This washing treatment section can implement one or more well-known solid-liquid separation equipment, for example a separator flask, a decanter, a centrifugal decanter, a centrifuge, a filter.
  • the washing effluent can also be sent outside the process, for example to a wastewater treatment plant when the dense solution is an aqueous solution.
  • the method according to the invention may comprise a sub-step b'3) of extraction by contacting with an extraction solvent, to obtain at least one extracted polymer solution and a used solvent.
  • the extracted polymer solution obtained at the end of sub-step b'3) advantageously comprises the targeted thermoplastic polymers that the present invention seeks to recover purified, dissolved in the dissolution solvent.
  • the used solvent is advantageously loaded with impurities.
  • the extracted polymer solution may also comprise residual impurities, in particular soluble in the dissolution solvent and/or traces of the washing solvent and/or the extraction solvent if sub-step(s) b2) and/or b3) is (are) carried out.
  • the extraction sub-step b'3) is advantageously located between the decantation step b) and the solvent-polymer separation step c), and optionally upstream or downstream of an adsorption sub-step b'4) if the latter is also integrated into the process, and preferably downstream of an additional solid-liquid separation sub-step b'1).
  • the extraction sub-step b’3) is advantageously supplied with an extraction solvent and with the decanted polymer solution from step b), the clarified polymer solution from sub-step b’1), the washed polymer solution from sub-step b’2) or the refined polymer solution from an adsorption sub-step b’4).
  • the polymer solution which supplies sub-step b’3) preferably the decanted polymer solution or optionally the clarified, washed or refined solution, can therefore also comprise solubilized impurities. These solubilized impurities can be partially or completely removed during the extraction sub-step b’3) by contacting with an extraction solvent.
  • the extraction sub-step b’3) advantageously implements at least one extraction section, preferably between one and five extraction section(s), very preferably one extraction section.
  • the mass ratio between the mass flow rate of the extraction solvent and the mass flow rate of the polymer solution which feeds b’3), preferably the decanted polymer solution or optionally the clarified, washed or refined polymer solution, is advantageously between 0.05 and 20.0, preferably between 0.1 and 10.0 and more preferably between 0.2 and 5.0.
  • the contacting between the polymer solution which feeds sub-step b’3) and the extraction solvent can be carried out at several points in the extraction section, i.e. by several injections of the polymer solution and/or the extraction solvent at different points along the extraction section, it is then the sum of the injected flows which is taken into account in the calculation of the ratio.
  • the extraction solvent used in extraction sub-step b'3) advantageously comprises an organic solvent or a mixture of organic solvents.
  • the extraction solvent comprises, preferably consists of, at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic (i.e. saturated), preferably linear or branched.
  • the extraction solvent comprises at least 80% by weight, preferably at least 95% by weight, preferably 98% by weight of at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, preferably linear or branched, the percentages being expressed relative to the total weight of the dissolution solvent (100% being the maximum.
  • the extraction solvent comprises at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic (i.e.
  • aliphatic and in particular paraffinic having a boiling point of between - 50 and 250°C, preferably between - 15 and 150°C, preferentially between - 1 and 110°C and preferably between 20 and 100°C (at atmospheric pressure, in particular at
  • the extraction solvent comprises, preferably consists of, at least one aliphatic hydrocarbon compound, in particular paraffinic, preferably linear or branched, having between 3 and 12 carbon atoms, preferably between 4 and 8 carbon atoms.
  • the extraction solvent comprises a compound chosen from the isomers of butane, pentane, hexane and heptane.
  • the extraction solvent may comprise, preferably consist of, a mixture of isomers of butane, pentane, hexane, heptane and octane, and preferably has a content of said mixture of isomers in the extraction solvent greater than or equal to 80% by weight, preferably greater than or equal to 95% by weight, preferably greater than or equal to 98% by weight, relative to the total weight of the extraction solvent.
  • the extraction solvent is a paraffinic aliphatic compound, having a critical temperature (temperature at the critical point of said pure hydrocarbon compound) preferably between 95 and 350°C, preferentially between 130 and 300°C, preferably between 180 and 285°C.
  • the extraction solvent used in the optional sub-step b’3) is the same solvent as the dissolution solvent used in step a), optionally in a different physical state (for example the extraction solvent in the supercritical state compared to the dissolution solvent in the liquid state), so as to facilitate the management of the solvents and in particular their purification and their recycling in particular to the dissolution step a) and optionally to the extraction sub-step b’3).
  • Another advantage of using identical dissolution and extraction solvents, in identical or different physical states, is, in addition to facilitating the management of the solvents used in the process according to the invention, in particular the recovery of the solvents, their treatment and their recycling to at least one of the steps of the process, to limit the energy consumption and the costs in particular generated by the treatment and purification of the solvents.
  • the extraction section(s) of the optional sub-step b'3) may comprise one or more extraction equipment, allowing contact with the extraction solvent and/or with separation equipment allowing recovery of at least one used solvent, in particular loaded with impurities, and an extracted polymer solution.
  • extraction equipment allowing contact with the extraction solvent and/or with separation equipment allowing recovery of at least one used solvent, in particular loaded with impurities, and an extracted polymer solution.
  • These equipments are well known, for example stirred reactors, static mixers, mixer-settlers, two-phase or three-phase separator flasks, co- or counter-current washing columns, tray columns, stirred columns, packed columns, pulsed columns etc., each type of equipment being able to include one or more pieces of equipment used alone or in combination with equipment of another type.
  • the extraction is carried out in a countercurrent extraction column where the extraction solvent is injected, on the one hand, and the polymer solution which feeds sub-step b’3) is injected, on the other hand.
  • the polymer solution which feeds b’3) preferably the decanted or optionally clarified, washed or refined polymer solution, is injected into the upper half, preferably the upper third, of the column, i.e.
  • the flows entering and/or exiting the countercurrent extraction column can be divided into several injection and/or withdrawal points along the column.
  • the extraction is carried out in a mixer-decanter which advantageously comprises a stirred mixing zone to bring into contact the extraction solvent and the polymer solution which feeds b’3), preferably the decanted or optionally clarified, washed or refined polymer solution, and a decantation zone making it possible to recover an extracted polymer solution on the one hand and a used solvent on the other hand.
  • a mixer-decanter which advantageously comprises a stirred mixing zone to bring into contact the extraction solvent and the polymer solution which feeds b’3), preferably the decanted or optionally clarified, washed or refined polymer solution, and a decantation zone making it possible to recover an extracted polymer solution on the one hand and a used solvent on the other hand.
  • the extraction sub-step b’3) is carried out under temperature and pressure conditions different from the temperature and pressure conditions of the dissolution step a).
  • the extraction substep b'3) implements a liquid/liquid extraction section.
  • the liquid/liquid extraction section is operated between 100°C and 300°C, preferably between 150°C and 250°C, and at a pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferentially between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute.
  • the temperature and pressure conditions are adjusted so that the extraction solvent is in the liquid state, the dissolution solvent preferably also being in the liquid state.
  • liquid/liquid extraction is carried out under temperature and pressure conditions different from the dissolution conditions reached in step a), in particular at a temperature higher than the dissolution temperature and/or at a pressure lower than the dissolution pressure, so as to thus place itself in a two-phase zone of the corresponding polymer-solvent mixing diagram.
  • the extraction sub-step b’3) implements an extraction section under particular temperature and pressure conditions in which the extraction solvent is advantageously at least partly in supercritical form.
  • extraction may be called supercritical extraction.
  • the extraction is carried out by bringing the polymer solution, preferably the decanted or optionally clarified, washed or refined polymer solution, into contact with an extraction solvent, advantageously under temperature and pressure conditions which make it possible to obtain a supercritical phase composed mainly (i.e. preferably at least 50% by weight, preferentially at least 70% by weight, more preferably at least 90% by weight) of the extraction solvent.
  • the extraction is carried out by bringing the polymer solution, preferably the decanted or optionally clarified, washed or refined polymer solution, into contact with an extraction solvent which is at least partly, preferably entirely, in the supercritical state.
  • an extraction solvent which is at least partly, preferably entirely, in the supercritical state.
  • sub-step b’3) uses an extraction solvent comprising at least 80% by weight, preferably at least 95% by weight, preferably 98% by weight of at least one aliphatic paraffinic hydrocarbon compound (or alkane) (100% being the maximum, the percentages being expressed relative to the total weight of the extraction solvent) having a critical temperature preferably between 95 and 350°C, preferably between 130 and 300°C, preferably between 180 and 285°C.
  • an extraction solvent comprising at least 80% by weight, preferably at least 95% by weight, preferably 98% by weight of at least one aliphatic paraffinic hydrocarbon compound (or alkane) (100% being the maximum, the percentages being expressed relative to the total weight of the extraction solvent) having a critical temperature preferably between 95 and 350°C, preferably between 130 and 300°C, preferably between 180 and 285°C.
  • the supercritical extraction sub-step b'3) of this other particular embodiment is carried out at a temperature preferably between 150°C and 300°C, preferably between 180°C and 280°C, and at a pressure preferably between 2.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 2.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 2.0 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 3.0 and 15.0 MPa absolute.
  • the operating pressure of such a supercritical extraction sub-step b'3) is between 2.7 MPa and 7.5 MPa absolute, preferably between 3.0 MPa and 5.5 MPa absolute.
  • the temperature and pressure conditions are adjusted, in particular in an adjustment section implemented in the extraction sub-step b'3) upstream of the extraction section, so that the extraction solvent is at least partly in the supercritical state in the extraction section.
  • the extraction sub-step b’3) implements a supercritical extraction and the extraction solvent is the same as the dissolution solvent, except that the extraction solvent is at least partly in supercritical phase.
  • the dissolution solvent can become at least partly in supercritical form, advantageously optimizing the decantation during the extraction step, more particularly at each extraction phase or tray, between the liquid phase and the supercritical phase, which thus makes it possible to maximize the purification.
  • the used solvent obtained is in particular loaded with soluble impurities. It can be reprocessed in an organic treatment section allowing on the one hand to separate at least part of the impurities and purify the solvent to obtain a purified extraction solvent, and on the other hand to recycle at least part of the purified extraction solvent at the inlet of extraction b’3), and/or at the inlet of dissolution step a) in the case where the dissolution solvent and the extraction solvent are identical.
  • the used solvent can be treated according to any method known to a person skilled in the art, such as one or more methods among distillation, evaporation, extraction, adsorption, crystallization and precipitation of insolubles, or by purging.
  • the treatment method according to the invention may comprise an adsorption sub-step b’4), to obtain a refined polymer solution.
  • the refined polymer solution obtained at the end of the optional sub-step b’4) advantageously comprises the targeted thermoplastic polymers, in particular the targeted polyolefins, dissolved in the dissolution solvent.
  • the adsorption sub-step b'4) is preferably implemented downstream of the decantation step b) and upstream of the solvent-polymer separation step c). However, it can be implemented upstream of the decantation step b) and/or during the dissolution step a), by introducing adsorbent particles mixed with the raw polymer solution, said adsorbent particles being eliminated during the decantation step b) and possibly during an additional solid-liquid separation sub-step b'1) or even during a washing sub-step b'2).
  • the adsorption sub-step b'4) can also be optionally implemented upstream or downstream of an extraction sub-step b'3).
  • the adsorption sub-step b'4) is implemented by bringing the polymer solution which feeds it into contact with one or more adsorbents.
  • the optional adsorption sub-step b’4) advantageously implements an adsorption section operated in the presence of at least one adsorbent, preferably solid, and in particular in the form of a fixed bed, an entrained bed (or slurry, i.e. in the form of particles introduced into the flow to be purified and entrained with this flow) or in the form of an ebullating bed, preferably in the form of a fixed bed or an entrained bed.
  • the adsorbent(s) implemented in sub-step b) is (are) preferably an alumina, a silica, a silica-alumina, an activated carbon, a bleaching earth, or their mixtures, preferably an activated carbon, a bleaching earth or their mixtures, preferably in the form of a fixed bed or an entrained bed, the circulation of the flows being able to be ascending or descending.
  • the adsorption sub-step b'4) is carried out at a temperature between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and at a pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferentially between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute.
  • the adsorption sub-step b'4) is carried out at the dissolution temperature and pressure conditions, i.e. at the dissolution temperature and the dissolution pressure reached in step a).
  • the hourly volumetric speed (or WH), which corresponds to the ratio between the volumetric flow rate of the polymer solution which feeds b'4) and the volume of adsorbent, advantageously in operation in b'4) is between 0.05 and 10 h -1 , preferably between 0.1 and 5.0 h -1 .
  • the adsorption section may comprise one or more fixed bed(s) of adsorbent, for example in the form of adsorption column(s), preferably at least two adsorption columns, preferentially between two and four adsorption columns, containing said adsorbent(s).
  • an operating mode may be an operation called "swing", according to the established Anglo-Saxon term, in which one of the columns is online, i.e. in operation, while the other column is in reserve.
  • the adsorbent of the online column is used up, this column is isolated while the column in reserve is put online, i.e. in operation.
  • the spent adsorbent can then be regenerated in situ and/or replaced with fresh adsorbent so that the column containing it can be brought back online once the other column has been isolated.
  • Another mode of operation of this particular embodiment of b’4) is to have at least two adsorbent columns operating in series.
  • This first column is isolated and the used adsorbent is regenerated in situ or replaced by fresh adsorbent.
  • the column is then put back online in the last position and so on.
  • This operation is called permutable mode, or according to the English term “PRS” for Permutable Reactor System or even “lead and lag” according to the dedicated Anglo-Saxon term.
  • the association of at least two adsorption columns makes it possible to overcome the possible and possibly rapid poisoning and/or clogging of the adsorbent under the joint action of impurities, contaminants and insolubles possibly present in the flow to be treated.
  • the presence of at least two adsorption columns facilitates the replacement and/or regeneration of the adsorbent, advantageously without stopping the process, and also makes it possible to control costs and limit adsorbent consumption.
  • the method comprises a step c) of solvent-polymer separation, to obtain at least one stream of purified thermoplastic polymers, more particularly at least one stream of purified polyolefins, and preferably at least one fraction of solvent.
  • This step c) is located downstream of the decantation step b), or possibly of a step b') of purification of the decanted polymer solution.
  • Step c) of solvent-polymer separation aims to separate, at least in part, preferably mainly, or even in total, the solvent(s), in particular the dissolution solvent, contained in the decanted or purified polymer solution which feeds step c), so as to recover the targeted thermoplastics freed at least in part, preferably in total, of impurities and the dissolution solvent, and possibly of the other solvent(s) used in the process (i.e. the extraction solvent and/or the dense solution).
  • the solvent(s) may be separated, for example, by flash evaporation of the solvents, atomization, stripping, crystallization of the polymers and solid-liquid separation, demixing, density difference and in particular decantation or centrifugation, etc.
  • Step c) may implement several separation operations in series.
  • step c) may comprise a solvent-polymer separation by demixing at least a portion of the solvent(s) in supercritical form, the solvent(s) being in supercritical form after adjustment of the temperature and/or pressure conditions in step c), preferably adjustment of the pressure and the temperature being maintained between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, so as to be in the supercritical conditions of at least one of the compounds of the solvent(s), followed by at least one separation of the residual solvent by evaporation, in particular under pressure conditions lower than the pressure used for the passage to the supercritical state of the solvent, in particular at a pressure between 4 and 0.000005 MPa (i.e. 5 Pa), preferably between 3 and 0.000005 MPa (i.e. 5 Pa), the temperature being able to be maintained between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C.
  • the stream of purified thermoplastic polymers obtained at the end of step c) may correspond to a concentrated polymer solution or to purified liquid (i.e. molten) or solid thermoplastic polymers.
  • the solvent-polymer separation step c) may optionally further comprise a conditioning section for conditioning the thermoplastics, in particular the targeted polyolefins, recovered, in solid form and more particularly in the form of solid granules.
  • the recovered purified thermoplastic polymers are cooled, advantageously to a temperature below the melting temperature of the polymers, to obtain a fraction comprising thermoplastics in the solid state.
  • Step c) of solvent-polymer separation also aims to recover at least in part, preferably mainly and preferentially in full, the solvent(s) contained in the decanted or purified polymer solution that feeds step c), and in particular the dissolution solvent and optionally the extraction solvent and/or the dense solution.
  • the solvent(s) contained in the decanted or purified polymer solution that feeds step c) and in particular the dissolution solvent and optionally the extraction solvent and/or the dense solution.
  • step c) advantageously makes it possible to obtain at least one fraction of solvent.
  • Step c) of solvent-polymer separation also aims optionally to purify the fraction of solvent recovered and to recycle in particular upstream of dissolution step a) and possibly upstream of sub-step b'2) and/or sub-step b'3).
  • the solvent fraction recovered at the end of step c) can be treated in an organic treatment section located at the end of step c), so as to purify it and obtain a purified solvent, in particular a purified dissolution solvent and optionally a purified dense solution and/or a purified extraction solvent, in order to be able to advantageously recycle it to the dissolution step a), and/or optionally to the washing sub-step b'2) or the extraction sub-step b'3).
  • Said optional organic treatment section at the end of step c) can implement any method known to those skilled in the art, for example one or more methods among distillation, evaporation, liquid-liquid extraction, adsorption, crystallization and precipitation of insolubles, or by purging.
  • the process according to the invention makes it possible to obtain a stream of purified thermoplastic polymers, and more particularly purified polyolefins, from any type of plastic filler and in particular plastic waste.
  • the process according to the invention makes it possible to eliminate at least 70% by weight, preferably at least 80% by weight, of the impurities, and in particular inorganic impurities, contained in the plastic filler.
  • the process according to the invention also makes it possible to eliminate organic compounds and polymers, in particular insoluble ones, other than the targeted thermoplastics.
  • the stream of purified thermoplastics, in particular purified polyolefins, obtained at the end of the process is less colored or even discolored compared to the plastic filler which is supplied by the process according to the invention.
  • the stream of purified thermoplastic polymers obtained at the end of the process according to the invention can then be used in any application, for example as a replacement for the same polymers in the virgin state.
  • the flow of purified thermoplastic polymers, obtained continuously by the process according to the invention thus has a sufficiently low impurity content to be able to be used in any application.
  • the flow of purified thermoplastic polymers obtained at the end of the process according to the invention advantageously has an impurity content of less than or equal to 5% by weight, very advantageously an impurity content of less than or equal to 1.0% by weight of impurities, or even a content of less than or equal to 0.5% by weight of impurities.
  • the flow of purified thermoplastic polymers obtained at the end of the process according to the invention has a residual solvent content (in particular dissolution solvent) of less than or equal to 5% by weight, preferably less than or equal to 1.0% by weight, preferably less than or equal to 0.1% by weight, or even a content less than or equal to 500 ppm by weight, relative to the total weight of the purified thermoplastic stream.
  • the present invention also relates to a device for treating a plastic load to obtain a flow of purified thermoplastic polymers, which comprises:
  • - means for bringing into contact and dissolving at least in part the plastic filler in a dissolution solvent, such as an extruder, one or more static mixers, one or more continuously stirred reactors, also called “Continuous Stirred Tank Reactor” (CSTR) according to English terminology, equipped with suitable stirring system(s), to obtain a raw polymer solution;
  • a dissolution solvent such as an extruder, one or more static mixers, one or more continuously stirred reactors, also called “Continuous Stirred Tank Reactor” (CSTR) according to English terminology, equipped with suitable stirring system(s), to obtain a raw polymer solution;
  • a decanting device comprising at least one decanter (also called a static decanter), preferably between one and ten decanters, preferably between two and five decanters; when the decanting device comprises several decanters, said decanters operate in series or in parallel, preferably in parallel, said decanter(s) being vertical or horizontal, preferably cylindrical or generally cylindrical in shape, or even multi-cylindrical in shape, preferably having a ratio L/D between the total height or length L of the decanter and the diameter (or width) D of the decanter of between 0.5 and 12, preferably between 1.0 and 6.0, said decanter(s) comprising a feed point, to be supplied with polymer solution, in particular with raw polymer solution or with an effluent enriched with polymer solution, advantageously the feed point of the decanter or of the first decanter of the decanters in series or of each decanter in parallel being connected to said means for contacting and dissolving to supply said decanter(s) with at least
  • the outlet of the effluent enriched in polymer solution) of the downstream decanter is advantageously connected to the feed point of the decanter directly upstream (i.e. the first outlet of the decanter i is connected to the feed point of the decanter i+1), except for the last decanter in the series for which the first outlet (i.e. the outlet of the effluent enriched in polymer solution) is connected to means located downstream of the decantation device, in particular solvent-polymer separation means or possibly an additional purification system, when the decantation device comprises several decanters in parallel, all of said first outlets (i.e.
  • the outlets of the effluent enriched in polymer solution) of said decanters are connected to each other and to a mixing system for mixing all of the effluents enriched in polymer solution recovered at the outlet of said decanters in parallel, said mixing system being very advantageously connected to means located downstream of the decantation device, in particular solvent-polymer separation means or possibly an additional purification system additional purification, preferably when the decanter considered is a vertical decanter, the first outlet (i.e. outlet of the effluent enriched in polymer solution) of said decanter is advantageously located in the upper zone of the vertical decanter considered, i.e.
  • the second outlet is advantageously located in the lower zone of the vertical decanter, preferably in the bottom (or lower end) of the vertical decanter, preferably when the decanter considered is a horizontal decanter, the first outlet (i.e.
  • outlet of the effluent enriched in polymer solution) of said decanter and preferably the second outlet is (are) advantageously located towards the end opposite the feed point, that is to say at the end or close to the end which is opposite the end towards which the feed point is located, preferably said first outlet and preferably said second outlet, is (are) located in a zone between the end opposite the feed point and a third of the length of the decanter from said opposite end, preferably between the end opposite the feed point and a quarter of the length of the decanter from said opposite end, said decanter(s) having a design so as to have:
  • liquid surface velocity varying between 1x10" 7 and 1,000x10" 2 m/s, preferably between 1,0x10' 6 and 1,000x10' 2 m/s, preferentially between 1,0x10" 5 and 6,000x10' 3 m/s, preferably between 2,0x10 -5 and 5,000x10' 3 m/s, very preferably between 2,0x10 -5 and 9,00x10" 4 m/s, in particular between 2,0x10" 5 and 5,00x10" 4 m/s,
  • an injection speed less than or equal to 1.00 m/s, preferably less than or equal to 0.10 m/s, preferentially less than or equal to 0.05 m/s, and preferably greater than or equal to 0.001 m/s;
  • an additional purification system located downstream of the decantation device, and comprising in particular additional solid-liquid separation means, for example filters, washing means, extraction means and/or adsorption means, when said additional purification system comprises several means, said means operate in series with each other;
  • additional solid-liquid separation means for example filters, washing means, extraction means and/or adsorption means
  • - solvent-polymer separation means located downstream of the decantation device, for separating a solvent flow comprising in particular the dissolution solvent and a flow of purified thermoplastic polymers, in particular a flow of purified polyolefins, said solvent-polymer separation means being advantageously connected to said decantation or possibly to said additional purification system.
  • the treatment device comprises at least one additional purification system, preferably comprising additional solid-liquid separation means, for example filters and/or adsorption means, preferably additional solid-liquid separation means then adsorption means.
  • additional solid-liquid separation means for example filters and/or adsorption means, preferably additional solid-liquid separation means then adsorption means.
  • Said device for treating a plastic load also advantageously comprises means of transport between said means and devices.
  • Figure 1 shows the diagram of a decanter implemented according to an embodiment of the method of the present invention, in which the decanter is a vertical decanter, generally cylindrical, the bottom of said decanter being conical and the head end being hemispherical in shape.
  • the decanter has a length L and a diameter D. It is fed with a polymer solution at the feed point 1. The effluent enriched with polymer solution is recovered at point 2 and the residues purged at point 3.
  • Figure 2 shows the schematic of a decanter implemented according to another embodiment of the method of the present invention, in which the decanter is a horizontal decanter, generally cylindrical, with hemispherical ends.
  • the decanter has a length L and a diameter D. It is fed with a polymer solution at the feed point 1.
  • the effluent enriched with polymer solution is recovered at point 2 and the residues purged at point 3.
  • thermogravimetric analysis or TGA
  • the ash content is determined by thermogravimetric analysis (or TGA), using a Perkin Elmer TGA 8000 device, according to the ISO 11358-1 (2014) standard. A sample of 10-20 mg of material is placed on a platinum plate. The temperature is equilibrated at 50°C for 10 minutes, then increased at a heating rate of 20°C/min to 950°C under nitrogen flow. The ash content corresponds to the weight determined at 850°C relative to the weight of the initial sample, expressed as a weight percentage (% by weight);
  • the contents of organic compounds are determined by high performance liquid chromatography (HPLC); - the colour parameters are expressed in the CIE L*a*b* reference system (defined by the International Commission on Illumination (CIE)), determined by colorimetry (according to the ISO 11664-4 standard), with: o a parameter L* of lightness (or luminance), such that the closer L* is to 100, the lighter or more transparent the analysed solid is; conversely, the closer L* is to 0, the more opaque the analysed solid is; o a parameter a* (corresponding to a green-red axis), which measures the colour ranging from green (negative values) to red (positive values); a target value of a* is a value approaching 0; o a parameter b* (corresponding to a blue-yellow axis), which measures the colour ranging from blue (negative values) to
  • L*a*b* values are determined using a Standard Konica/Minolta Colorimeter CM-3700A device, on solid samples of approximately 20 g of cryo-ground material.
  • a filler from plastic waste and containing 95% by weight of polypropylene (PP) is introduced in the form of flakes into an extruder heated to 200°C.
  • the filler is at least partly in molten form and is mixed with n-heptane used as a solvent and previously heated to 200°C, according to a solvent/filler weight ratio of 5/1.
  • the mixture comprising the solvent and the filler is introduced into a stirred reactor and heated to 200°C, and maintained at 2.0 MPa absolute, for a residence time of 1 hour.
  • a crude polymer solution is then obtained.
  • the raw polymer solution is continuously withdrawn from the stirred reactor and injected into a static, vertical decanter, having an L/D ratio between the total height and the diameter of the generally cylindrical decanter of 3.1.
  • Said decanter is operated under the following conditions:
  • a “cake” is deposited at the bottom of the decanter: it includes insoluble compounds, inorganic solids, a solvent fraction, and organic elements. This “cake” is purged sequentially at a frequency of 0.8 mHz.
  • the decanted polymer solution from step b) is then subjected to a solvent-polymer separation step c).
  • Solid A is composed of polypropylene (PP).
  • PP polypropylene
  • Table 1 compares the characteristics measured for the feedstock and for the solid A obtained, in particular the ash content (which gives an indication of the content of inorganic impurities), the colorimetry parameters L, a and b and the relative weight quantities of three organic compounds (Irganox® 1010, Irgafos® 168, Irgafos® 168 oxidized).
  • the contents of the three organic impurities tested (Irganox® 1010, Irgafos® 168, Irgafos® 168 oxidized) are also reduced in solid A (respectively 194 ppm by weight, 138 ppm by weight and 505 ppm by weight) compared to the plastic filler (respectively 1831 ppm by weight, 628 ppm by weight and 1899 ppm by weight);
  • the filler is at least partly in molten form and is mixed with n-heptane used as a solvent and previously heated to 200°C, according to a solvent/filler weight ratio of 5/1.
  • the mixture is then introduced into a stirred reactor and heated to 200°C, and maintained at 2.0 MPa absolute, for a residence time of 1 hour.
  • a crude polymer solution is then obtained.
  • the raw polymer solution is continuously withdrawn from the stirred reactor and injected into a static, vertical decanter, having an L/D ratio between the total height of the decanter and the diameter of the generally cylindrical decanter of 3.1.
  • Said decanter is operated under the following conditions:
  • the decanted polymer solution is filtered through a 10 pm mesh filter and then through a 1 pm mesh filter.
  • the filtered polymer solution is then sent to an adsorption column containing a bed of activated carbon, and operated at 200°C and 2.0 MPa.
  • the adsorbed polymer solution, recovered at the outlet of the adsorption column, is then subjected to a solvent-polymer separation step.
  • Solid B is composed of polypropylene (PP).
  • Solid B is analyzed in the same way as solid A of Example 1. The results are summarized in Table 2 below, which compares the characteristics measured for the feed and the solid B obtained, in particular the ash content (which gives an indication of the content of inorganic impurities), the colorimetry parameters L, a and b and the relative weight quantities of three organic compounds (Irganox® 1010, Irgafos® 168, Irgafos ®168 oxidized).
  • the solid B obtained composed of polypropylene (PP), is purified with respect to the plastic charge (see table 2) since:
  • the contents of the three organic impurities tested (Irganox® 1010, Irgafos® 168, Irgafos® 168 oxidized) are also reduced in solid B (respectively 158 ppm by weight, 113 ppm by weight and 494 ppm by weight) compared to the plastic filler (respectively 1831 ppm by weight, 628 ppm by weight and 1899 ppm by weight);

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de traitement d'une charge plastique, comprenant : a) la dissolution de la charge plastique dans un solvant de dissolution, entre 100°C et 300°C et entre 1,0 et 100,0 MPa absolu, pour obtenir une solution polymère brute; b) la décantation de la solution polymère brute, pour obtenir une solution polymère décantée et une fraction de résidus, l'étape b) étant opérée à 100-300°C et à 1,0-100,0 MPa absolu et mettant en œuvre au moins un décanteur, un effluent enrichi en solution polymère étant récupéré en sortie du ou de chaque décanteur pour constituer ladite solution polymère décantée, un flux de résidus étant récupéré en sortie du ou de chaque décanteur pour constituer ladite fraction de résidus, la vitesse superficielle liquide dans ledit décanteur variant entre 1x10-7 et 1,000x10-2 m/s; c) la séparation solvant-polymère, pour obtenir un flux de thermoplastiques purifiés. La présente invention concerne également un dispositif pour opérer un tel procédé.

Description

PROCEDE DE RECYCLAGE DE PLASTIQUES COMPRENANT LA SEPARATION PAR
DECANTATION D’IMPURETES D’UNE SOLUTION POLYMERES
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un procédé de traitement de plastiques, en particulier usagés, afin d’obtenir un flux de polymères thermoplastiques purifiés qui peut être valorisé par exemple dans la fabrication de nouveaux objets plastiques. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de purification d’une charge plastique, notamment issue de déchets plastiques, comprenant des polymères thermoplastiques et en particulier des polyoléfines, par exemple du polyéthylène et/ou du polypropylène, par dissolution des thermoplastiques visés dans un solvant puis purification de la solution polymère obtenue. Ledit procédé comprend en particulier une étape de purification de la solution polymère obtenue par décantation d’au moins une partie des impuretés, permettant ainsi de récupérer en sortie de procédé selon l’invention un flux de thermoplastiques purifiés.
TECHNIQUE ANTERIEURE
Les plastiques issus des filières de collecte et de tri peuvent être valorisés selon différentes filières.
Le recyclage dit mécanique permet de réutiliser en partie certains déchets soit directement dans de nouveaux objets soit en mélangeant les flux de déchets plastiques triés mécaniquement à des flux de polymères vierges. Ce type de valorisation est limité puisque, même s’il permet d’obtenir un flux concentré en un type particulier de polymère, le tri mécanique ne permet pas d’éliminer les impuretés qui sont au moins en partie emprisonnées dans la matrice polymère, comme par exemple les additifs tels que les charges (ou « fillers » selon la terminologie Anglo-Saxonne), les colorants, les pigments, et les métaux. En effet, les additifs sont des composés classiquement introduits dans les formulations polymériques pour conférer à la matière, et donc aux objets finaux, les propriétés désirées, par exemple une résistance mécanique élevée, une couleur particulière, etc.
Le recyclage dit chimique vise à reformer au moins en partie des monomères selon un enchaînement d’étapes généralement complexe. Par exemple, les déchets plastiques peuvent subir une étape de pyrolyse, et l’huile de pyrolyse récupérée, généralement après purification, peut être convertie au moins en partie par exemple en oléfines par vapocraquage. Ces oléfines peuvent ensuite être polymérisées. Ce type d’enchainement peut être adapté pour des charges peu triées ou des refus de centre de tri, mais il nécessite généralement une consommation d’énergie importante du fait notamment des traitements à haute température. Une autre voie de recyclage des déchets plastiques consiste à mettre en solution, au moins en partie, les plastiques, en particulier les thermoplastiques, en vue de les purifier, en éliminant les impuretés, par exemple les additifs tels que les charges ou fillers selon la terminologie anglo-saxonne, les colorants, les pigments, et les métaux et/ou les polymères de la charge autres que celui/ceux visés.
Plusieurs études présentent ainsi différentes méthodes de traitement de déchets plastiques par dissolution et purification.
Le document US 2017/002110 décrit une méthode particulière de purification d’une charge polymère, notamment issue de déchets plastiques par dissolution du polymère dans un solvant, dans des conditions particulières de température et de pression, puis contact de la solution polymère obtenue avec un solide.
Le document WO 2018/114047 propose quant à lui une méthode de dissolution sélective d’un polymère particulier d’un plastique dans un solvant à une température de dissolution proche de la température d’ébullition du solvant. Cependant, le procédé du document WO 2018/114047 ne permet de traiter et séparer efficacement les impuretés, par exemple les additifs.
Le document US 2018/0208736 propose un procédé de traitement par liquéfaction de thermoplastiques dans un solvant puis séparation des insolubles et/ou des gaz. Le procédé du document US 2018/0208736 ne permet pas de traiter efficacement les impuretés, et en particulier les impuretés solubles dans le solvant. L’objectif de US 2018/0208736 est de fournir une composition plastique pouvant être utilisée dans un procédé de craquage, une pureté élevée n’est donc pas recherchée. En effet, US 2018/0208736 indique par exemple qu’il reste environ 2% poids d’impuretés après traitement dans un réacteur d’une charge (comprenant environ 3% poids de matériaux étrangers solides par rapport au poids total des composés solides de la charge) par dissolution dans du docosane (qui a une température d’ébullition à 369°C) à 150-300°C et 1,1-1, 5 bar (soit 0,11-0,15 MPa) puis décantation dans une zone non agitée dudit réacteur.
Le document WO2018/118579 décrit une méthode de purification d’une charge polymère notamment issue de déchets plastiques par dissolution du polymère dans un solvant dans un réacteur sous agitation, suivie d’une étape de sédimentation. Plus particulièrement, WO2018/118579 illustre la purification d’une charge composée de polypropylène postconsommation par dissolution dans le n-butane dans un autoclave agité à 140°C et 900 psig (6,21 MPa), suivie d’une phase de sédimentation après arrêt de l’agitation dans l’autoclave. La solution polymère obtenue est envoyée ou non à travers des lits de solides puis dépressurisées de manière à pouvoir séparer au moins une partie du solvant butane du polypropylène.
La présente invention vise à perfectionner ces procédés de traitement des thermoplastiques par dissolution dans un solvant. En particulier, la présente invention cherche à optimiser l’élimination, avantageusement en continu, des impuretés d’une charge plastique et à récupérer un flux de thermoplastiques, en particulier de polyoléfines, purifié et notamment décoloré et désodorisé, tout en limitant le nombre d’opérations dans le procédé mis en œuvre, et notamment le nombre d’étapes de séparation et/ou purification dudit procédé. La présente invention cherche ainsi à éliminer efficacement les impuretés, par exemple les additifs, d’une charge plastique, qui comprend en particulier des thermoplastiques, et en particulier des polyoléfines, de manière à obtenir en continu un flux de thermoplastiques purifiés, en particulier un flux de polyoléfines purifiées, qui pourra être réutilisé par exemple comme base polymère dans la fabrication de nouveaux objets plastiques à la place de résine vierge, en mettant en œuvre un procédé en continu et simple.
RESUME DE L’INVENTION
L’invention concerne un procédé de traitement d’une charge plastique, comprenant : a) une étape de dissolution de la charge plastique dans un solvant de dissolution, l’étape a) étant opérée à une température de dissolution comprise entre 100°C et 300°C et à une pression de dissolution entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu, pour obtenir au moins une solution polymère brute ; b) une étape de décantation de la solution polymère brute, pour obtenir une solution polymère décantée et une fraction de résidus, l’étape b) étant opérée à une température comprise entre 100°C et 300°C et une pression entre 1,0 et 100,0 MPa absolu, et mettant en œuvre au moins un décanteur, lorsque l’étape b) comprend plusieurs décanteurs, lesdits décanteurs fonctionnent en série ou en parallèle, le décanteur ou le premier décanteur des décanteurs en série ou encore chaque décanteur en parallèle étant alimenté en au moins une fraction de ladite solution polymère brute, dans laquelle un effluent enrichi en solution polymère est récupéré en sortie du ou de chaque décanteur, l’effluent enrichi en solution polymère récupéré en sortie dudit décanteur ou du dernier décanteur des décanteurs fonctionnant en série ou encore l’ensemble des effluents enrichis en solution polymère récupérés en sortie de chaque décanteur fonctionnant en parallèle, constituant ladite solution polymère décantée, un flux de résidus étant récupéré en sortie du ou de chaque décanteur, l’ensemble des flux de résidus récupérés constituant ladite fraction de résidus, ledit au moins un décanteur présentant une vitesse superficielle liquide variant entre 1x10-7 et 1,000x10'2 m/s ; puis c) une étape de séparation solvant-polymère, pour obtenir au moins un flux de polymères thermoplastiques purifiés.
L’avantage du procédé selon l’invention est de proposer un traitement efficace et simple d’une charge plastique, et notamment de déchets plastiques en particulier issus des filières de collecte et de tri, de manière à récupérer les polymères thermoplastiques, en particulier les polyoléfines, voire sélectivement le polypropylène ou le polyéthylène, qu’elle contient pour pouvoir les recycler vers tout type d’applications. Le procédé selon l’invention, qui comprend la dissolution des thermoplastiques suivie d’une étape de décantation particulière, notamment en continu, permet en effet d’obtenir de façon simple et avantageusement en continu, un flux de thermoplastiques purifiés présentant une teneur en impuretés suffisamment faible pour que le flux de thermoplastiques purifiés puisse être utilisé dans tout type de formulation de plastiques à la place de résine vierge. Plus particulièrement le procédé selon l’invention permet d’éliminer au moins 70% poids, préférentiellement au moins 80% poids, des impuretés, et en particulier des impuretés inorganiques, contenues dans la charge plastique. Le procédé selon l’invention permet également d’éliminer des composés organiques et des polymères notamment insolubles autres que les thermoplastiques visés. De plus, très avantageusement, le flux de thermoplastiques purifiés, en particulier de polyoléfines purifiées, obtenu à l’issue du procédé est moins coloré, voire décoloré, par rapport à la charge plastique qui alimente le procédé selon l’invention. Dans des cas très particuliers, le procédé selon l’invention permet d’obtenir un flux de thermoplastiques purifiés, notamment le flux de polyoléfines purifiées, voire de polypropylène ou de polyéthylène, comprenant 5% poids d’impuretés ou moins, très avantageusement 1 ,0% poids d’impuretés ou moins, encore plus préférentiellement présentant une teneur inférieure ou égale à 0,5% poids d’impuretés.
Le procédé selon l’invention propose ainsi un schéma simple correspondant à un enchaînement d’opérations, comprenant en particulier au moins une dissolution et une décantation, qui permet de débarrasser les déchets plastiques d’au moins une partie de leurs impuretés, notamment d’au moins une partie des additifs, et de récupérer des thermoplastiques purifiés, en particulier les thermoplastiques visés purifiés, comprenant peu d’impuretés, et avantageusement une teneur très faible en solvant (de préférence inférieure ou égale à 10% poids, préférentiellement inférieure ou égale à 1% poids), de manière à pouvoir valoriser les déchets plastiques par recyclage desdits thermoplastiques purifiés.
L’invention a encore comme avantage de participer au recyclage des plastiques et à la préservation des ressources fossiles, en permettant la valorisation des déchets plastiques. Elle permet, en effet, la purification des déchets plastiques en vue d’obtenir un flux de polymères thermoplastiques purifiés, en particulier de polyoléfines purifiées, voire de polypropylène ou de polyéthylène purifié, à teneur réduite en impuretés et notamment décoloré et désodorisé, pouvant être réutilisé pour former de nouveaux objets plastiques. Les thermoplastiques purifiés obtenus pourront ainsi être utilisés directement dans des formulations en mélange avec des additifs, par exemple des plastifiants, colorants, pigments, charges, etc., à la place ou en mélange avec des résines vierges, en vue d’obtenir des matières plastiques avec des propriétés d’usage, esthétiques, mécaniques ou rhéologiques facilitant leur réemploi et leur valorisation.
La présente invention concerne également un dispositif de traitement d’une charge plastique pour obtenir un flux de polymères thermoplastiques purifiés, qui comprend :
- des moyens pour mettre en contact et dissoudre au moins en partie la charge plastique dans un solvant de dissolution, pour obtenir une solution polymère brute ;
- un dispositif de décantation comprenant au moins un décanteur dans lequel une vitesse superficielle liquide varie entre 1x10-7 et 1,000x10-2 m/s, et de préférence dans lequel la vitesse d’injection est inférieure ou égale à 1 ,00 m/s , lorsque le dispositif de décantation comprend plusieurs décanteurs, lesdits décanteurs fonctionnant en série ou en parallèle, ledit au moins un décanteur étant un décanteur vertical ou horizontal, de préférence de forme cylindrique ou globalement cylindrique, présentant de préférence un ratio L/D entre la hauteur ou longueur totale L du décanteur et le diamètre D du décanteur compris entre 0,5 et 12, de préférence entre 1 ,0 et 6,0, ledit(ou lesdits) décanteur(s) comprenant un point d’alimentation en solution polymère, ledit au moins un décanteur comprenant une première sortie pour un effluent enrichi en solution polymère et une deuxième sortie pour un flux de résidus, lorsque le dispositif de décantation comprend plusieurs décanteurs en série, la première sortie du décanteur en aval est avantageusement connectée au point d’alimentation du décanteur directement en amont, sauf pour le dernier décanteur de la série pour lequel la première sortie est connectée à des moyens situés en aval du dispositif de décantation, lorsque le dispositif de décantation comprend plusieurs décanteurs en parallèle, l’ensemble desdites premières sorties desdits décanteurs sont connectées entre elles et à un système de mélange pour mélanger l’ensemble des effluents enrichi en solution polymère récupérés en sortie desdits décanteurs en parallèle, ledit système de mélange étant connecté à des moyens situés en aval du dispositif de décantation ;
- éventuellement un système de purification supplémentaire, situé en aval du dispositif de décantation ;
- des moyens de séparation solvant-polymère, situés en aval du dispositif de décantation, pour séparer un flux de solvant et un flux de polymères thermoplastiques purifiés.
Selon un mode de réalisation, ledit au moins un décanteur est un décanteur vertical, dans lequel :
- le point d’alimentation dudit décanteur est situé entre le quart de la hauteur dudit décanteur et les trois quarts de la hauteur dudit décanteur, ledit point d’alimentation définissant alors deux zones dans le décanteur vertical considéré, une zone supérieure située entre le point d’alimentation et la tête du décanteur vertical, et une zone inférieure située entre le point d’alimentation et le fond du décanteur vertical,
- la première sortie dudit décanteur est avantageusement située dans la zone supérieure du décanteur vertical considéré, et la deuxième sortie est située dans la zone inférieure du décanteur vertical,
Selon un autre mode de réalisation, ledit au moins un décanteur est un décanteur horizontal, dans lequel :
- le point d’alimentation dudit décanteur est situé vers une extrémité du décanteur horizontal considéré,
- la première sortie et la deuxième sortie dudit décanteur sont situées vers l’extrémité opposée au point d’alimentation.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION
Selon la présente invention, les expressions « compris entre ... et ... » et « entre .... et ... » sont équivalentes et signifient que les valeurs limites de l’intervalle sont incluses dans la gamme de valeurs décrite. Si tel n’est pas le cas et que les valeurs limites ne sont pas incluses dans la gamme décrite, une telle précision sera apportée par la présente invention.
Dans le sens de la présente invention, les différentes plages de paramètres pour une étape donnée telles que les plages de pression et les plages de température peuvent être utilisées seules ou en combinaison. Par exemple, dans le sens de la présente invention, une plage de valeurs préférées de pression peut être combinée avec une plage de valeurs de température plus préférées.
Dans la suite, des modes de réalisation particuliers de l’invention sont décrits. Ils peuvent être mis en œuvre séparément ou combinés entre eux, sans limitation de combinaisons lorsque c’est techniquement réalisable.
Selon la présente invention, les pressions sont des pressions absolues et sont données en MPa absolus (ou MPa abs.).
Les termes « amont » et « aval » sont à comprendre en fonction de l’écoulement général du/des fluides ou flux en question dans le procédé.
Dans cette description, les termes « polymère », « polymère thermoplastique » et « thermoplastique » peuvent être utilisés indifféremment à la place les uns des autres.
Le terme « polyoléfines » désigne quant à lui tout type d’homopolymères et/ou copolymères, et leurs mélanges, ayant pour motif unitaire des oléfines. Plus particulièrement, les polyoléfines peuvent être des homopolymères de polyéthylène, désignés sous le sigle PE, de toute gamme (par exemple de haute densité, appelé également HDPE, ou de faible densité, appelé LDPE), des homopolymères de polypropylène, désignés sous le sigle PP, leurs copolymères et/ou leurs mélanges.
Le terme « additifs » est un terme classiquement utilisé dans le domaine des polymères et en particulier dans le domaine des formulations des polymères. Les additifs introduits dans les formulations polymères peuvent être, par exemple, des plastifiants, des charges ou « fillers » selon la terminologie anglo-saxonne consacrée (qui sont des composés solides organiques ou minéraux, permettant de modifier les propriétés physiques, thermiques, mécaniques et/ou électriques des matériaux polymères ou d’en abaisser le prix de revient), des agents de renfort, des colorants, des plastifiants, des pigments, des durcisseurs, des agents ignifugeants, des agents retardateurs de combustion, des agents stabilisants, antioxydants, des absorbeurs UV, des agents antistatiques, etc.
Les additifs correspondent à au moins une partie des impuretés de la charge plastique à traiter et que le procédé de traitement selon l’invention permet d’éliminer au moins en partie. D’autres types d’impuretés peuvent être des impuretés d’usage, comme par exemples des impuretés métalliques, des papiers/cartons, de la biomasse, des polymères autres que le(s) polymère(s) visé(s), etc.
Ainsi selon l’invention, les impuretés, que le procédé selon l’invention permet d’éliminer au moins en partie, comprennent les additifs classiquement utilisés dans les formulations polymères et généralement des impuretés d’usage issues du cycle de vie des matériaux et objets plastiques, et/ou issues du circuit de collecte et de tri des déchets. Ces dernières peuvent être des impuretés de type métalliques, organiques ou minérales ; il peut s’agir de résidus d’emballages, de résidus alimentaires ou de résidus compostables (biomasse). Ces impuretés d’usage peuvent également comprendre du verre, du bois, du carton, du papier, de l’aluminium, du fer, des métaux, des pneus, du caoutchouc, des silicones, des polymères rigides, des polymères thermodurcissables, des thermoplastiques de nature différente de celle des thermoplastiques visés (en particulier de celle des polyoléfines visées) des produits ménagers, chimiques ou cosmétiques, des huiles usagées, de l’eau.
Selon l’invention, une solution polymère est une solution comprenant le solvant de dissolution et au moins les polymères thermoplastiques visés, notamment les polyoléfines visées, dissous (c’est-à-dire en particulier solvaté(e)s et dispersé(e)s) dans ledit solvant de dissolution, les polymères dissous étant initialement présents dans la charge. La solution polymère peut en outre comprendre des impuretés insolubles (et en suspension dans la solution polymère) et éventuellement solubles (et solubilisées dans le solvant de dissolution). En fonction des étapes du procédé selon l’invention, ladite solution polymère peut donc comprendre des impuretés sous forme de particules insolubles qui sont avantageusement en suspension dans ladite solution polymère, éventuellement des impuretés solubles dissoutes dans le solvant de dissolution, et/ou éventuellement une autre phase liquide non miscible avec ladite solution polymère.
Il est bien connu que la température d’ébullition d’un composé varie avec la pression d’opération. Cependant, sans autre indication, c’est-à-dire sans indication de la pression, la température d’ébullition du composé considéré, en particulier du solvant de dissolution, s’entend comme étant la température d’ébullition dudit composé, en particulier dudit solvant de dissolution, à la pression atmosphérique (en particulier égale à 0,1 MPa). Ainsi, la température d’ébullition qui caractérise le solvant de dissolution doit être comprise comme étant la température d’ébullition dudit solvant de dissolution à pression atmosphérique (en particulier égale à 0,1 MPa).
La température critique et la pression critique d’un solvant, en particulier du solvant de dissolution, sont propres audit solvant et dépendent de la nature du solvant considéré. Pour un corps pur, la température critique et la pression critique d’un corps pur sont respectivement la température et la pression du point critique dudit corps pur. Comme bien connu par l’homme du métier, au point critique et au-delà, le corps pur considéré est sous forme supercritique ou à l’état supercritique ; il peut alors être appelé fluide supercritique. L’invention concerne ainsi un procédé de traitement d’une charge plastique, composée de préférence de déchets plastiques, et comprenant avantageusement des polymères thermoplastiques, plus particulièrement des polyoléfines, ledit procédé comprenant, de préférence consistant en : a) une étape de dissolution de la charge plastique dans un solvant de dissolution, de préférence comprenant au moins un composé hydrocarboné de préférence aliphatique et de manière préférée paraffinique, présentant avantageusement une température d’ébullition comprise entre -50 et 250°C, de préférence entre - 15 et 150°C, préférentiellement entre - 1 et 110°C et de manière préférée entre 20 et 100°C, de préférence selon un ratio pondéral entre le solvant de dissolution et la charge plastique, compris entre 0,2 et 100,0, de préférence entre 0,3 et 20,0, de manière préférée entre 1,0 et 10,0, encore plus préférentiellement entre 3,0 et 7,0, pour obtenir au moins une solution polymère brute, l’étape a) étant opérée avantageusement à une température de dissolution comprise entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et à une pression de dissolution entre 1,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1 ,0 et 25, 0 MPa absolu, préférentiellement entre 1 ,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu ; b) une étape de décantation de la solution polymère brute, pour obtenir une solution polymère décantée et une fraction de résidus, l’étape b) étant opérée à une température comprise entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et une pression entre 1,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1,0 et 25, 0 MPa absolu, préférentiellement entre 1,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu, l’étape b) mettant en œuvre au moins un décanteur, de préférence entre un et dix décanteur(s), préférentiellement entre deux et cinq décanteurs, fonctionnant avantageusement en série ou en parallèle, de préférence en parallèle, le (ou chaque) décanteur étant de manière particulière un décanteur vertical ou horizontal, avantageusement de forme cylindrique ou globalement cylindrique, de préférence présentant un ratio L/D entre la hauteur ou longueur totale L du décanteur et le diamètre ou largeur D du décanteur compris entre 0,5 et 12, de préférence entre 1,0 et 6,0, ledit décanteur ou le premier décanteur des décanteurs en série ou encore chaque décanteur en parallèle étant alimenté en au moins une fraction, ou la totalité, de ladite solution polymère brute, avantageusement en un point d’alimentation situé sur le décanteur considéré, un effluent enrichi en solution polymère étant récupéré en sortie du ou de chaque décanteur, l’effluent enrichi en solution polymère récupéré en sortie dudit décanteur ou du dernier décanteur des décanteurs en série ou encore l’ensemble des effluents enrichis en solution polymère récupérés en sortie de chaque décanteur en parallèle constituant ladite solution polymère décantée, un flux de résidus étant récupéré, en particulier en continu ou discontinu, en sortie du ou de chaque décanteur, l’ensemble des flux de résidus récupérés constituant ladite fraction de résidus, ledit (ou lesdits) décanteur(s) présentant :
- une vitesse superficielle liquide variant entre 1x10'7 et 1 ,000x10-2 m/s, de préférence entre 1 ,0x10-6 et 1,000x10’2 m/s, préférentiellement entre 1,0x10’5 et 6,000x10’3 m/s, de manière préférée entre 2,0x10’5 et 5,000x10-3 m/s, de manière très préférée entre 2,0x10’5 et 9,00x10 -4 m/s, en particulier entre 2,0x10-5 et 5,00x10’4 m/s,
- de préférence une vitesse d’injection inférieure ou égale à 1,00 m/s, de préférence inférieure ou égale à 0,10 m/s, préférentiellement inférieure ou égale à 0,05 m/s, et de manière préférée supérieure ou égale à 0,001 m/s ; chaque décanteur étant opéré très avantageusement pendant un temps de séjour entre 1 et 200 heures, de préférence entre 1 heure et 50 heures, et de préférence avec un taux de remplissage compris entre 70% et 100% du volume total du décanteur considéré ; b') optionnellement une étape de purification de la solution polymère décantée, comprenant : b’1) une sous-étape de séparation solide-liquide supplémentaire, permettant d’obtenir au moins une solution polymère clarifiée ; et/ou b’2) un lavage de la solution polymère décantée ou éventuellement clarifiée, par contact avec une solution dense, permettant d’obtenir au moins un effluent de lavage et une solution polymère lavée ; et/ou b’3) une extraction des impuretés par un solvant d’extraction, permettant d’obtenir au moins une solution polymère extraite et un solvant usagé ; et/ou b’4) une d’adsorption des impuretés par contact avec un adsorbant solide, pour obtenir au moins une solution polymère raffinée ; l’étape de purification permettant d’obtenir une solution polymère purifiée qui correspond avantageusement à une solution polymère clarifiée ou lavée ou extraite ou raffinée ; puis c) une étape de séparation solvant-polymère, pour obtenir au moins un flux de polymères thermoplastiques purifiés, plus particulièrement au moins un flux de polyoléfines purifiées, voire au moins un flux de polypropylène purifié ou au moins un flux de polyéthylène purifié.
La charge
La charge du procédé selon l’invention, dite charge plastique, comprend des plastiques qui eux-mêmes comprennent plus particulièrement des polymères thermoplastiques, comme les polyoléfines. De préférence, la charge plastique comprend entre 50 et 100% poids, de manière préférée entre 70% et 100% poids de plastiques.
Les plastiques compris dans la charge du procédé selon l’invention sont généralement des rebus de production et/ou des déchets « post-consommation » d’objets plastiques, notamment des déchets plastiques ménagers, des déchets plastiques issus du bâtiment, des déchets plastiques automobiles ou de tout type de transports ou encore des déchets d'équipements électriques et électroniques. De préférence, les déchets plastiques sont issus des filières de collecte et de tri. Les plastiques ou matières plastiques comprennent des polymères qui sont mélangés à des additifs afin d’apporter des propriétés spécifiques aux matériaux, en vue de constituer, après mise en forme, des objets diverses (par exemple des pièces moulées par injection, des tubes, des films, des fibres, des tissus, des mastics, des revêtements, etc.). Les additifs utilisés dans les plastiques peuvent être des composés organiques ou des composés inorganiques. Ce sont par exemple par exemple des charges ou « fillers », colorants, pigments, plastifiants, modificateurs de propriétés, retardateur de combustion, etc.
La charge du procédé selon l’invention comprend en particulier des polymères thermoplastiques, de préférence au moins 50% poids, préférentiellement au moins 70% poids, de manière préférée au moins 80% poids et de manière très préférée au moins 90% poids de polymères thermoplastiques, 100% étant avantageusement la borne supérieure maximale. Les polymères thermoplastiques compris dans la charge plastique et visés par le procédé selon l’invention peuvent être des polymères d’alcènes, des polymères de diènes, des polymères vinyliques et/ou des polymères styréniques. De manière préférée, les polymères thermoplastiques compris dans la charge plastique et visés par le procédé selon l’invention sont des polyoléfines, telles que du polyéthylène (PE), du polypropylène (PP) et/ou des copolymères de l’éthylène et du propylène ou encore leurs mélanges. De manière préférée, la charge plastique comprend au moins 80% poids, de préférence au moins 85% poids, de manière préférée au moins 90% poids, de polyoléfines par rapport au poids total de la charge plastique, 100% étant avantageusement la borne supérieure maximale. Le procédé selon l’invention vise ainsi tout particulièrement à purifier et récupérer les polyoléfines contenues dans la charge pour pouvoir les réutiliser dans différentes applications. Selon un mode de réalisation particulier, la charge plastique comprend un mélange de polypropylène (PP) et de polyéthylène (PE), en particulier au moins 80% poids, de préférence au moins 85% poids, de manière préférée au moins 90% poids, d’un mélange de polypropylène (PP) et de polyéthylène (PE), par rapport au poids total de la charge plastique. Le polyéthylène peut être plus particulièrement du polyéthylène haute densité (HDPE). Dans ce mode de réalisation particulier, ledit mélange comprend par exemple entre 5 et 95% poids de PP et entre 5 et 95% poids de PE, en particulier de HDPE, ou entre 50 et 95% poids de PP et entre 5 et 50% poids de PE, en particulier de HDPE. Dans ce mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention vise alors à purifier et récupérer spécifiquement le PP et/ou le PE.
La charge plastique peut comprendre des mélanges de polymères, en particulier des thermoplastiques autres que les polyoléfines visées, des additifs avantageusement utilisés pour formuler la matière plastique et généralement des impuretés d’usage issues du cycle de vie des matériaux et objets plastiques, et/ou issues du circuit de collecte et de tri des déchets, l’ensemble de ces composés étant considérés comme des impuretés. La charge du procédé selon l’invention comprend généralement moins de 50% poids d’impuretés, de préférence moins de 20% poids d’impuretés, de manière préférée moins de 10% poids d’impuretés. La charge plastique peut comprendre par exemple au moins 1% poids d’impuretés, voire au moins 5% poids d’impuretés.
La charge plastique peut avantageusement être prétraitée en amont du procédé de manière à au moins éliminer tout ou partie des impuretés dites grossières, c’est-à-dire des impuretés sous forme de particules de taille supérieure ou égale 10 mm, de préférence supérieure ou égale à 5 mm, voire supérieure ou égale à 1 mm, par exemple des impuretés de type bois, papier, biomasse, fer, aluminium, verre, etc., et de manière à la mettre en forme généralement sous forme de solides divisés de manière à faciliter le traitement dans le procédé. Ce prétraitement peut comprendre une étape de broyage, une étape de lavage à pression atmosphérique et/ou une étape de séchage. Ce prétraitement peut être réalisé sur un site différent, par exemple dans un centre de collecte et de tri des déchets, ou sur le même site où est mis en œuvre le procédé de traitement selon l’invention. De manière préférée, ce prétraitement permet de réduire la teneur en impuretés à moins de 20% en poids, de préférence moins de 15% poids, de manière préférée moins de 10% poids, les pourcentages étant donnés relativement par rapport au poids de la charge plastique traitée par le procédé selon l’invention. A l’issue du prétraitement, la charge est généralement stockée sous forme de solides divisés, par exemple sous forme de broyats, paillettes ou de poudre, ou encore de granulés, de manière à faciliter la manipulation et le transport jusqu’au procédé.
Etape a) de dissolution
Selon l’invention, le procédé comprend une étape a) de dissolution dans laquelle la charge plastique est mise en contact avec un solvant de dissolution et les thermoplastiques qu’elle contient, et dont la séparation et purification sont avantageusement visées, en particulier les polyoléfines qu’elle contient, sont dissous dans le solvant de dissolution, pour obtenir au moins une, de préférence une, solution polymère brute.
Par dissolution, il faut comprendre tout phénomène conduisant à l’obtention d’au moins d’une solution de polymères thermoplastiques, c’est-à-dire un liquide (ou fluide) comprenant les polymères thermoplastiques visés dissous dans le solvant de dissolution. L’homme du métier connaît bien le/les phénomène(s) mis en jeu dans la dissolution des polymères et qui comprend au moins un mélange, une solvatation, une dispersion, une homogénéisation, un désenchevêtrement des chaînes polymères thermoplastiques.
Au cours et à l’issue de l’étape a) de dissolution, les conditions de pression et de température permettent de maintenir le solvant de dissolution, au moins en partie et de préférence en totalité, à l’état liquide ou éventuellement à l’état supercritique, tandis que la fraction soluble de la charge plastique, en particulier les polymères thermoplastiques visés et tout particulièrement les polyoléfines visées, et par exemple au moins une partie des impuretés, est avantageusement dissoute, au moins en partie et de préférence en totalité, dans le solvant de dissolution. En d’autres termes, les conditions de température et de pression dans l’étape a) permettent d’éviter ou au moins de limiter que le solvant de dissolution soit sous forme gazeuse.
Le solvant de dissolution est un solvant organique ou un mélange de solvants organiques. Avantageusement, le solvant de dissolution comprend, de préférence consiste en, au moins un composé hydrocarboné de préférence aliphatique et en particulier paraffinique (c’est-à- dire saturé), de préférence linéaire ou ramifié. De préférence, le solvant de dissolution comprend au moins 80% poids, préférentiellement au moins 95% poids, de manière préférée au moins 98% poids d’au moins un composé hydrocarboné, de préférence aliphatique et en particulier paraffinique, de préférence linéaire ou ramifié, les pourcentages étant exprimés par rapport au poids total du solvant de dissolution (100% étant le maximum). De manière préférée, le solvant de dissolution comprend au moins un composé hydrocarboné de préférence aliphatique et en particulier paraffinique, présentant une température d’ébullition (à pression atmosphérique, en particulier à 0,1 MPa) comprise entre - 50 et 250°C, de préférence entre - 15 et 150°C, préférentiellement entre - 1 et 110°C et de manière préférée entre 20 et 100°C. De manière préférée, le solvant de dissolution comprend, de préférence consiste en, au moins un composé hydrocarboné, de préférence aliphatique et en particulier paraffinique, de préférence linéaire ou ramifié, ayant entre 3 et 12 atomes de carbone, préférentiellement entre 4 et 8 atomes de carbone, et de manière très préférée ayant 6, 7 ou 8 atomes de carbone. Par exemple, le solvant de dissolution comprend un composé choisi parmi les isomères du butane, du pentane, de l’hexane, de l’heptane et de l’octane. Le solvant de dissolution peut comprendre, de préférence consister en, un mélange d’isomères du butane, du pentane, de l’hexane, de l’heptane et/ou de l’octane, et de manière préférée à une teneur en ledit mélange d’isomères dans le solvant de dissolution supérieure ou égale à 80% poids, préférentiellement supérieure ou égale à 95% poids, de manière préférée supérieure ou égale à 98% poids, par rapport au poids total du solvant de dissolution. Selon un mode de réalisation très préféré, le solvant de dissolution comprend, de préférence consiste en, un isomère ou un mélange d’isomères de l’hexane, de l’heptane et/ou de l’octane. Très avantageusement, un composé hydrocarboné préféré pour le solvant de dissolution comprend un composé aliphatique paraffinique, présentant une température critique (température au point critique dudit composé hydrocarboné pur) comprise de préférence entre 95 et 350°C, préférentiellement entre 130 et 300°C, de manière préférée entre 180 et 285°C.
De préférence, l’étape a) de dissolution est alimentée par la charge plastique et un solvant de dissolution, selon un ratio pondéral entre le solvant de dissolution et la charge plastique, compris entre 0,2 et 100,0, de préférence entre 0,3 et 20,0, de manière préférée entre 1,0 et 10,0, encore plus préférentiellement entre 3,0 et 7,0.
Avantageusement, le solvant de dissolution qui alimente l’étape a) de dissolution est sous forme liquide ou éventuellement supercritique. Il peut avantageusement être préchauffé, de préférence à une température entre 100 et 300°C, préférentiellement entre 150 et 250°C, préalablement à son introduction dans l’étape a), en particulier préalablement à son introduction dans la section de mise en contact et éventuellement dans la section de dissolution, afin de faciliter la mise en température de la charge plastique et/ou éviter une chute de température du flux de matière dans les sections de mise en contact et éventuellement de dissolution de l’étape a).
Avantageusement, le solvant de dissolution comprend, de préférence est constitué de, du solvant frais (ou un appoint de solvant frais) et/ou un flux de solvant recyclé issu d’une étape ultérieure du procédé, de préférence au moins en partie issu de l’étape c) de séparation solvant-polymère. Très avantageusement, l’étape de dissolution est opérée à une température, appelée température de dissolution, comprise entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et de préférence une pression, appelée pression de dissolution, entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1 ,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu. La température et la pression peuvent évoluer au cours de l’étape de dissolution, depuis les conditions atmosphériques ou les conditions d’introduction de la charge plastique et/ou du solvant de dissolution dans le procédé, jusqu’à atteindre les conditions de dissolution, c’est- à-dire la température de dissolution, en particulier entre 100 et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et avantageusement la pression de dissolution, en particulier entre 1 ,0 et 100,0 MPa, de préférence entre 1,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu. Très avantageusement, à l’issue de l’étape de dissolution, la solution polymère brute est à la température de dissolution et à la pression de dissolution.
Le fait de limiter la température dans l’étape a) de dissolution, à une température inférieure ou égale à 300°C, de préférence inférieure ou égale à 250°C, permet d’éviter ou de limiter la dégradation thermique des thermoplastiques visés, en particulier des polyoléfines visées, mais aussi de limiter le besoin énergétique du procédé, participant ainsi à la limitation des coûts de fonctionnement du procédé. Avantageusement, la température de dissolution est supérieure ou égale à la température de fusion des thermoplastiques visés, en particulier des polyoléfines visées, de manière à favoriser leur dissolution et très avantageusement réduire le temps de séjour nécessaire pour dissoudre efficacement lesdits thermoplastiques dans le solvant de dissolution. De manière très préférée, la température dans l’étape a) de dissolution est inférieure ou égale à la température critique du solvant de dissolution, de manière éviter la formation d’une phase supercritique lors de l’étape a) de dissolution susceptible de perturber la dissolution.
Parallèlement, la pression de dissolution dans l’étape de dissolution est supérieure à la tension de vapeur saturante du solvant de dissolution, à la température de dissolution, de manière à ce que le solvant de dissolution soit au moins en partie, et de préférence en totalité, sous forme liquide ou éventuellement supercritique, à la température de dissolution, et ainsi éviter que le solvant de dissolution se retrouve en partie sous forme gazeuse. Ainsi, la dissolution des thermoplastiques visés, en particulier des polyoléfines visées, est optimisée, en particulier en termes notamment de qualité et de temps d’opération.
Avantageusement, ladite étape a) de dissolution est mise en œuvre pendant un temps de séjour de préférence compris entre 1 et 600 minutes, de préférence entre 2 et 300 minutes, de manière préférée entre 2 et 180 minutes. Le temps de séjour est entendu comme le temps de séjour à la température de dissolution et à la pression de dissolution, c’est-à-dire le temps de mise en œuvre de la charge plastique avec le solvant de dissolution à la température de dissolution et à la pression de dissolution, dans l’étape a).
De manière à permettre la mise en contact entre le solvant de dissolution et la charge plastique et surtout une dissolution efficace et homogène des thermoplastiques visés dans le solvant de dissolution, l’étape a) de dissolution peut avantageusement mettre en œuvre différents types d’équipements tels que des dispositifs de mélange, de transport, de chauffage, et comme par exemple un réacteur, une pompe, un circuit de transport, un système d’agitation, un four, un échangeur, un mélangeur, etc. En particulier, l’étape a) met en œuvre avantageusement au moins un équipement de dissolution, et éventuellement au moins un dispositif de préparation de la charge, un dispositif de mélange et/ou un dispositif de transport. Ces équipements et/ou dispositifs peuvent être par exemple un(des) mélangeur(s) statique(s) ou dynamique(s), une extrudeuse, une pompe, un réacteur, une colonne à co- ou contre-courant, ou dans une combinaison de lignes et d’équipements. Les dispositifs de transport en particulier des fluides, comme les gaz, liquides ou solides, sont bien connus de l’homme du métier. De manière non limitative, les dispositifs de transport peuvent comprendre au moins un des dispositifs suivants : un compresseur, une pompe, une extrudeuse, un tube vibrant, une vis sans fin, une vanne. Les équipements et/ou dispositifs mis en œuvre dans l’étape a) peuvent aussi comprendre ou être associés à des systèmes de chauffe (par exemple four, échangeur, traçage...) pour atteindre les conditions nécessaires à la dissolution.
L’étape a) de dissolution est au moins alimentée par la charge plastique, en particulier sous forme d’un ou plusieurs flux de charge plastique, et par le solvant de dissolution, en particulier sous forme d’un ou plusieurs flux de solvant de dissolution, avantageusement au moyen d’un ou plusieurs dispositifs de transport. Le(les) flux de charge plastique peut(peuvent) être distinct(s) du(des) flux de solvant de dissolution. Une partie ou la totalité de la charge plastique peut également alimenter l’étape a) en mélange avec une partie ou la totalité du solvant de dissolution, le reste du solvant et/ou de la charge, le cas échéant, pouvant alimenter l’étape a) séparément.
Lors de la mise en contact de la charge plastique avec le solvant de dissolution, le solvant de dissolution est avantageusement au moins en partie, et de préférence en totalité, sous forme liquide ou éventuellement supercritique, tandis que la charge plastique, qui comprend les thermoplastiques visés, peut être sous forme solide ou liquide et comprendre éventuellement des particules solides en suspension. La charge plastique peut également éventuellement être injectée dans l’équipement de dissolution, en mélange avec le solvant de dissolution, sous forme de suspension dans le solvant de dissolution, la préparation et l’injection de la suspension pouvant être continue ou discontinue.
De manière préférée, l’étape a) de dissolution met en œuvre au moins un moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique, de préférence une extrudeuse, éventuellement au moins un moyen pour mélanger au moins une partie du solvant de dissolution et la charge plastique avantageusement au moins en partie fondue, comme un ou une série de deux à dix mélangeur(s) (de préférence un à dix mélangeur(s) statique(s)), et un équipement de dissolution, par exemple au moins un réacteur agité en continu, appelé encore « Continuous Stirred Tank Reactor » (CSTR) selon la terminologie anglo-saxonne, équipé par au moins un système d’agitation mécanique. Dans ce cas, la charge plastique alimente le moyen pour fondre, en particulier l’extrudeuse, de sorte que, en sortie dudit moyen, au moins une partie et de préférence la totalité des thermoplastiques visés, compris dans la charge plastique, se trouvent à l’état fondu. La charge plastique peut alors être ensuite injectée dans l’équipement de dissolution ou éventuellement dans un système comprenant un mélangeur ou une série de mélangeur(s) avantageusement suivi(s) d’un équipement de dissolution . La charge plastique, au moins en partie à l’état fondu, peut également être pompée à l’aide d’une pompe dédiée aux fluides visqueux souvent appelée pompe de melt ou pompe à engrenage. La charge plastique, au moins en partie à l’état fondu peut également être, en sortie dudit moyen pour fondre, filtrée à l’aide d’un dispositif de filtration, éventuellement en complément de la pompe de melt, en vue d’éliminer les particules les plus grosses, généralement la taille de la maille de ce filtre est comprise entre 10 m (micromètre) et 1 mm (millimètre), de préférence entre 20 et 200 pm. Parallèlement, le solvant de dissolution alimente directement l’équipement de dissolution ou éventuellement le ou la série de mélangeur(s).
De manière préférée, l’étape a) met en œuvre, préalablement à au moins un réacteur de type CSTR, une extrudeuse et au moins un mélangeur statique dans lesquels au moins une fraction du solvant de dissolution est injectée, de manière à favoriser le cisaillement et le mélange intime entre le solvant de dissolution et la charge plastique, ce qui contribue à la dissolution des thermoplastiques visés.
Très avantageusement, la solution polymère brute obtenue à l’issue de l’étape a) de dissolution comprend au moins le solvant de dissolution et les thermoplastiques visés, en particulier les polyoléfines visées, dissous dans le solvant de dissolution. En général, la solution polymère brute comprend également des impuretés solubles également dissoutes dans le solvant de dissolution et/ou des impuretés insolubles en suspension. La solution polymère brute obtenue à l’issue de l’étape a) de dissolution peut éventuellement comprendre également des polymères, par exemple à l’état fondu, dissous ou non. Etape b) de décantation de la solution polymère
Le procédé selon l’invention comprend une étape b) de décantation de la solution polymère brute obtenue à l’issue de l’étape a) de dissolution, pour générer, au moins, une solution polymère dite décantée et une fraction de résidus.
En effet, l’étape b) de décantation permet, en jouant sur les différences de densités des composés présents dans la solution polymère brute, de séparer au moins une partie des impuretés insolubles qui peuvent être présentes dans la solution polymère brute, sous forme de particules solides, en particulier en suspension, ou sous forme de phase liquide, par exemple comprenant un polymère fondu, et éventuellement au moins une partie des impuretés solubles, dissoutes dans le solvant de dissolution. L’étape b) de décantation permet ainsi de récupérer une solution polymère décantée qui est débarrassée, au moins en partie, des impuretés présentes dans la solution polymère brute qui alimente ladite étape b). L’étape b) de décantation génère ainsi également une fraction de résidus qui comprend au moins une partie, de préférence la totalité, des impuretés insolubles de la solution polymère brute issue de l’étape a) et éventuellement des impuretés solubles, et possiblement du solvant de dissolution qui peut, en partie, être entraîné avec les impuretés. Les impuretés insolubles éliminées lors de l’étape b) de décantation sont par exemple des pigments, des composés minéraux, des résidus d’emballages (verre, bois, carton, papier, aluminium) et des polymères autres que les thermoplastiques visés, en particulier autres que les polyoléfines visées.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la solution polymère décanté comprend une partie des polyoléfines contenues dans la charge plastique initiale, par exemple le polypropylène de la charge plastique, tandis que la fraction de résidus comprend des impuretés polymères, en particulier des thermoplastiques autres que les polyoléfines visées, et/ou une autre partie des polyoléfines contenues dans la charge plastique initiale, par exemple le polyéthylène, et en particulier le polyéthylène haute densité (HDPE), de la charge plastique. Lesdites impuretés polymères et/ou ladite autre partie des polyoléfines peuvent notamment ne pas avoir été solubilisées à l’étape a) de dissolution. La fraction de résidus peut alors avantageusement être récupérée et traitée dans un autre procédé, par exemple un deuxième procédé selon l’invention, de manière à purifier lesdits thermoplastiques, en particulier ladite autre partie des polyoléfines de la charge plastique initiale et séparée dans la fraction de résidus.
Un autre avantage de l’étape b) de décantation du procédé selon l’invention réside dans le fait qu’elle permet une purification efficace de la solution polymère, en mode continu. Cet aspect est intéressant puisque le rendement en thermoplastiques visés purifiés, en particulier en polyoléfines visées purifiées, est alors optimal.
Avantageusement, l’étape b) de décantation permet aussi, outre l’élimination en continu d’au moins une partie des impuretés, de limiter les problèmes opératoires, en particulier de type bouchage et/ou érosion, des étapes du procédé situées en aval, tout en contribuant efficacement à la purification de la charge plastique.
Avantageusement, l’étape b) est opérée à une température comprise entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et une pression entre 1,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1 ,0 et 25, 0 MPa absolu, préférentiellement entre 1,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu. De manière préférée, l’étape b) est opérée dans les conditions de température et de pression de l’étape a) de dissolution.
L’étape b) met en œuvre au moins un équipement de décantation, nommé aussi décanteur. De préférence, l’étape b) met en œuvre entre un et dix décanteur(s), préférentiellement entre deux et cinq décanteurs. Lorsque l’étape b) met en œuvre plusieurs décanteurs, c’est-à-dire entre deux et dix, de préférence entre deux et cinq décanteurs, lesdits décanteurs peuvent fonctionner en série et/ou en parallèle, de préférence en parallèle.
Ledit ou lesdits décanteur(s) est(sont) de manière préférée de forme cylindrique ou globalement cylindrique, fermée à chaque extrémité, en particulier par des extrémités hémisphériques ou coniques, et comprenant avantageusement des orifices par exemple pour l’alimentation en solution polymère brute et pour la sortie des différents flux séparés. Le terme « globalement cylindrique » signifie que la forme du décanteur est un cylindre fermé aux extrémités, en particulier par des extrémités hémisphériques ou par une première extrémité hémisphérique et une deuxième extrémité de forme conique. De manière très particulière, le(ou les) décanteur(s) mis en œuvre dans l’étape b) peu(ven)t être de forme multi-cylindrique. L’expression « multi-cylindrique » signifie que le décanteur considéré peut présenter plusieurs sections cylindriques de diamètres différents. Par exemple, une première zone cylindrique de diamètre D1 et une deuxième zone cylindrique de diamètre D2, avec D1 supérieur à D2.
Le ou chaque décanteur mis en œuvre en étape b) peut être un décanteur vertical ou horizontal. En d’autres termes, le ou chaque décanteur qui est de manière préférée de forme globalement cylindrique est opéré se sorte que le cylindre est positionné respectivement verticalement ou horizontalement.
De préférence, ledit (ou lesdits) décanteur(s) mis en œuvre dans l’étape b), qui de manière préférée est(sont) de forme cylindrique ou globalement cylindrique, présente un ratio L/D entre la longueur totale L du décanteur considéré (i.e. la longueur totale du cylindre fermé, les extrémités étant comprises) et le diamètre (ou la largeur) D du décanteur considéré étant compris entre 0,5 et 12, de préférence entre 1,0 et 6,0.
De manière très particulière, le(ou les) décanteur(s) mis en œuvre dans l’étape b) peu(ven)t être un(ou des) décanteur(s) vertical (ou verticaux) de forme multi-cylindrique. L’expression « multi-cylindrique » signifie que le décanteur considéré peut présenter plusieurs sections cylindriques de différents diamètres. Par exemple, une première zone cylindrique de diamètre D1 et une deuxième zone cylindrique de diamètre D2, avec D1 supérieur à D2, la deuxième zone cylindrique de diamètre D2 étant de préférence située au-dessus (c’est-à- dire du côté de la tête du décanteur) de la première zone cylindrique de diamètre D1. Dans ce mode de réalisation très particulier, le diamètre D à considérer est le diamètre de la section cylindrique la plus large dudit décanteur considéré, c’est-à-dire le diamètre D1 du décanteur de l’exemple cité ci-dessus.
L’étape b) est alimentée en au moins une fraction, ou la totalité, de la solution polymère brute issue de l’étape a). Dans le mode de réalisation dans lequel l’étape b) met en œuvre un unique décanteur ou plusieurs décanteurs en série, la totalité de solution polymère brute obtenue à l’issue de l’étape a) alimente ledit décanteur ou le premier décanteur de la série. Dans le mode de réalisation dans lequel l’étape b) met en œuvre plusieurs décanteurs en parallèle, la solution polymère brute obtenue à l’issue de l’étape a) alimente chaque décanteur fonctionnant en parallèle. Dans ce dernier mode de réalisation, la solution polymère brute est avantageusement divisée en plusieurs flux partiels de solution polymère brute, en particulier en autant de flux partiels que de décanteurs en parallèle.
Le (ou chaque) décanteur mis en œuvre dans l’étape b) est alimenté en solution polymère, en particulier en solution polymère brute ou en un effluent enrichi en solution polymère, en un point d’alimentation situé sur le décanteur considéré.
Lorsque le décanteur considéré est un décanteur vertical, ledit point d’alimentation en solution polymère est avantageusement situé entre le quart supérieur de la hauteur dudit décanteur et les trois quarts supérieurs de la hauteur dudit décanteur, de préférence entre le tiers supérieur de la hauteur dudit décanteur et les deux tiers supérieurs de la hauteur dudit décanteur. Ledit point d’alimentation en solution polymère définit alors deux zones dans le décanteur vertical considéré, une zone supérieure située entre le point d’alimentation en solution polymère et la tête du décanteur vertical, et une zone inférieure située entre le point d’alimentation en solution polymère et le fond du décanteur vertical.
Lorsque le décanteur considéré est un décanteur horizontal, ledit point d’alimentation en solution polymère est de préférence situé d’un côté du décanteur horizontal, c’est-à-dire à l’une des extrémités du décanteur horizontal ou proche d’une des extrémités du décanteur horizontal, de préférence dans une zone comprise entre une des deux extrémités du décanteur horizontal et un tier de la longueur dudit décanteur à partir de ladite extrémité, de préférence comprise entre une des deux extrémités du décanteur horizontal et un quart de la longueur dudit décanteur à partir de ladite extrémité.
Le (ou chaque) décanteur comprend une sortie d’un effluent enrichi en solution polymère, c’est-à-dire un effluent comprenant la solution polymère débarrassée d’au moins une partie des impuretés. Ainsi un effluent enrichi en solution polymère est récupéré en sortie du ou de chaque décanteur mis en œuvre à l’étape b). L’effluent enrichi en solution polymère peut être récupéré par soutirage ou débordement. Lorsque l’étape b) met en œuvre un seul décanteur, l’effluent enrichi en solution polymère récupéré en sortie dudit décanteur constitue donc la solution polymère décantée. Lorsque l’étape b) met en œuvre plusieurs décanteurs en parallèle, l’ensemble des effluents enrichis en solution polymère et récupérés en sortie de chaque décanteur constitue la solution polymère décantée. Enfin lorsque l’étape b) met en œuvre plusieurs décanteurs en série les uns des autres, l’effluent enrichi en solution polymère récupéré en sortie du décanteur amont avantageusement alimente directement le décanteur aval en solution polymère et l’effluent enrichi en solution polymère récupéré en sortie du dernier décanteur de la série constitue la solution polymère décantée.
Lorsque le décanteur considéré est un décanteur vertical, la sortie de’ l’effluent enrichi en solution polymère est avantageusement située dans la zone supérieure du décanteur vertical considéré, c’est-à-dire dans une zone entre le point d’alimentation en solution polymère et la tête du décanteur.
Lorsque le décanteur considéré est un décanteur horizontal, la sortie de l’effluent enrichi en solution polymère est avantageusement située du côté du décanteur opposé au point d’alimentation en solution polymère, c’est-à-dire à l’extrémité ou proche de l’extrémité du décanteur qui est opposée à l’extrémité vers laquelle se situe le point d’alimentation en solution polymère, de préférence ladite sortie de l’effluent enrichi en solution polymère étant située dans une zone comprise entre l’extrémité du décanteur opposée à l’extrémité vers laquelle se situe le point d’alimentation en solution polymère et un tier de la longueur du décanteur à partir de ladite extrémité opposée, de préférence comprise entre l’extrémité du décanteur opposée à l’extrémité vers laquelle se situe le point d’alimentation en solution polymère et un quart de la longueur du décanteur à partir de ladite extrémité opposée.
Le (ou chaque) décanteur comprend également une sortie d’un flux de résidus. Ainsi, un flux de résidus est récupéré en sortie du ou de chaque décanteur mis en œuvre dans l’étape b). Lorsque l’étape b) met en œuvre un seul décanteur, le flux de résidus récupéré en sortie dudit décanteur constitue donc ladite fraction de résidus obtenue à l’issue de l’étape b). Lorsque l’étape b) met en œuvre plusieurs décanteurs en parallèle ou en série, l’ensemble des flux de résidus récupérés en sortie de chaque décanteur constitue ladite fraction de résidus obtenue à l’issue de l’étape b).
Le flux de résidus dans le décanteur considéré peut être récupéré, ou purgé, de manière continue ou discontinue. Lorsque le flux de résidus est purgé de manière discontinue, la fréquence de purge peut varier entre 0,01 et 20,0 mHz, de préférence 0,1 et 10,0 mHz, préférentiellement entre 0,5 et 1 ,0 mHz.
Lorsque le décanteur considéré est un décanteur vertical, la sortie du flux de résidus est avantageusement située dans la zone inférieure du décanteur (c’est-à-dire dans la zone comprise entre le point d’alimentation en solution polymère et le fond du décanteur), de manière préférée dans le fond du décanteur considéré, par exemple dans le fond de l’extrémité conique du décanteur vertical.
Lorsque le décanteur considéré est un décanteur horizontal, la sortie du flux de résidus est située dans le fond du décanteur considéré et avantageusement du côté du décanteur opposé au point d’alimentation en solution polymère, c’est-à-dire proche de l’extrémité du décanteur qui est opposée à l’extrémité vers laquelle se situe le point d’alimentation en solution polymère, de préférence dans une zone comprise entre l’extrémité du décanteur opposée à l’extrémité vers laquelle se situe le point d’alimentation en solution polymère et un tiers de la longueur du décanteur à partir de ladite extrémité opposée, préférentiellement comprise entre l’extrémité du décanteur opposée à l’extrémité vers laquelle se situe le point d’alimentation en solution polymère et un quart de la longueur du décanteur à partir de ladite extrémité opposée.
Ledit au moins un décanteur mis en œuvre dans l’étape b) est de préférence opéré avec un taux de remplissage compris entre 70% et 100% du volume total du décanteur considéré. Le terme « taux de remplissage » correspond au ratio entre le volume de matière total (solution polymère et résidus) présent dans le décanteur et le volume total du décanteur (i.e. volume géométrique du décanteur).
Dans ledit au moins un décanteur mis en œuvre dans l’étape b), il existe une vitesse superficielle liquide (appelée encore vitesse en fût vide en particulier ascendante) qui varie entre 1x10’7 et 1 ,000x10-2 m/s, de préférence entre 1 ,0x10’6 et 1 ,000x10'2 m/s, préférentiellement entre 1 ,0x10-5 et 6,000x10-3 m/s, de manière préférée entre 2,0x10-5 et 5,000x10’3 m/s, de manière très préférée entre 2,0x10-5 et 9,00x10’4 m/s, en particulier entre 2,0x10-5 et 5,00x10’4 m/s. Cette vitesse superficielle liquide, dénommée VSL (ou encore Q/S), est bien connue de l’homme du métier et correspond au débit Q de liquide débarrassé d’au moins une partie des impuretés divisé par l’aire S de la section du décanteur (en particulier de la section la plus large dans le cas d’un décanteur multi-cylindrique). Dans le cas d’un décanteur vertical, la vitesse superficielle liquide est ajustée de sorte à être inférieure ou égale à une valeur égale à 0,85 fois la vitesse de sédimentation, de préférence 0,80 fois la vitesse de sédimentation. Dans le cas d’un décanteur horizontal, la vitesse superficielle liquide est fonction de la vitesse de sédimentation mais aussi de la longueur L du décanteur horizontal. La vitesse de sédimentation correspond avantageusement à la vitesse, ou vitesse moyenne, à laquelle les particules d’impuretés sédimentent dans la solution polymère. La vitesse de sédimentation est donc plus particulièrement fonction de la force gravitationnelle, de la densité, du diamètre et concentration des particules d’impuretés considérées et de la viscosité du milieu, c’est-à-dire de la solution polymère.
Très avantageusement, ledit (ou lesdits) décanteur(s) présente(nt) une vitesse d’injection de la solution polymère, en particulier de la solution polymère brute ou de l’effluent enrichi en solution polymère, inférieure ou égale à 1,00 m/s, de préférence inférieure ou égale à 0,10 m/s, préférentiellement inférieure ou égale à 0,05 m/s, et de manière préférée supérieure ou égale à 0,0001, voire supérieure ou égale à 0,001 m/s
Ainsi, dans chaque décanteur, le temps de séjour peut être ajusté entre 1 et 200 heures, de préférence entre 1 heure et 50 heures. Le temps de séjour correspond ici au temps de résidence dans le décanteur, à savoir, le rapport entre le volume utile du décanteur (c’est-à- dire le volume de matière dans le décanteur qui est fonction du taux de remplissage du décanteur considéré) et le débit volumique de solution polymère (solution polymère brute ou effluent enrichi en solution polymère) alimentant le décanteur considéré.
La fraction de résidus peut être récupérée et traitée de manière à récupérer le solvant qu’elle peut éventuellement contenir.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la fraction de résidus peut comprend des impuretés polymères, en particulier des thermoplastiques autres que les polyoléfines visées, voire des polyoléfines, par exemple le polyéthylène (PE) et en particulier le polyéthylène haute densité (HDPE), qui étaient contenues dans la charge plastique mais qui ne sont pas les polyoléfines spécifiques visées. La fraction de résidus peut alors avantageusement être récupérée et traitée dans un autre procédé, par exemple dans un deuxième procédé selon l’invention, de manière à purifier lesdits thermoplastiques, en particulier lesdites polyoléfines de la fraction de résidus.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé selon l’invention a pour objet de récupérer et purifier le polypropylène (PP) de la charge plastique, ladite charge plastique pouvant comprendre d’autres thermoplastiques, voire d’autres polyoléfines, par exemple du PE et en particulier du HDPE. L’étape a) est ajustée pour permettre de dissoudre sélectivement ledit polypropylène de la charge plastique. Il est entendu par dissolution sélective que la majorité du PP, et éventuellement une fraction minoritaire de PE, en particulier de HDPE, contenue(s) dans la charge plastique initiale, est(sont) dissoutes dans le solvant de dissolution, tandis que la majorité du PE, en particulier du HDPE, et éventuellement une fraction minoritaire de PP, contenue(s) dans la charge plastique initiale, est(sont) non dissoutes. Selon ce mode de réalisation particulier, la température de dissolution est de préférence entre 170 et 230°C, préférentiellement entre 180 et 220°C, et la pression de dissolution de préférence entre 1,5 et 10,0 MPa absolu, préférentiellement entre 2,0 et 8,0 MPa absolu. L’étape b) permet ensuite de séparer au moins en partie, de préférence en totalité, les thermoplastiques autres que le PP visé, par exemple permet de séparer le PE ou HDPE. La fraction de résidus récupérée en fond de décanteur comprend alors avantageusement les thermoplastiques, autres que le PP visé, par exemple comprend du PE et en particulier du HDPE. Ladite fraction de résidus est alors très avantageusement récupérée et traitée dans un procédé, par exemple un autre procédé de recyclage selon l’invention, pour séparer et récupérer lesdits thermoplastiques, par exemple ledit PE ou HDPE, sous forme purifiée.
La solution polymère décantée récupérée à l’issue de l’étape b) peut subir éventuellement une étape de purification ou être envoyée directement à l’étape c) de séparation solvant- polymère. De préférence, la solution polymère décantée récupérée à l’issue de l’étape b) est envoyée dans une étape b’) de purification, qui comprend très préférentiellement une séparation solide-liquide supplémentaire et/ou une adsorption des impuretés notamment solubles.
Etape b’) optionnelle de purification de la solution polymère
Le procédé de traitement selon l’invention peut également comprendre une étape de purification supplémentaire de la solution polymère décantée. Cette étape b’) optionnelle de purification comprend au moins l’une des sous-étapes b’1), b’2), b’3) et b’4) décrites ci- après : b'1) une sous-étape de séparation solide-liquide supplémentaire, b'2) une sous-étape de lavage, par contact avec une solution dense, b’3) une sous-étape d’extraction, par contact avec un solvant d’extraction, b’4) une sous-étape d’adsorption des impuretés par contact avec un solide adsorbant.
L’intégration au procédé selon l’invention d’une telle étape b’) et en particulier d’une ou de plusieurs des sous-étapes b’1), b’2), b’3), b’4) permet très avantageusement une purification maximale de la solution polymère et participe ainsi à l’atteinte de l’objectif de pureté du flux de thermoplastiques purifiés récupéré en sortie de procédé, c’est-à-dire à l’obtention d’une teneur en impuretés du flux de thermoplastiques purifiés inférieure ou égale à 5% poids, de préférence inférieure ou égale à 1 ,0% poids, préférentiellement inférieure ou égale à 0,5% poids. Cette étape optionnelle b’) permet ainsi d’obtenir une solution polymère dite purifiée, qui correspond une solution polymère clarifiée issue d’une sous-étape b’1) de séparation solide-liquide supplémentaire, une solution polymère lavée issue d’une sous-étape b’2) de lavage, une solution polymère extraite issue d’une sous-étape b’3) d’extraction ou une solution polymère raffinée issue d’une sous-étape b’4) d’adsorption des impuretés.
De préférence, lorsqu’elle est intégrée au procédé selon l’invention, l’étape b’) de purification comprend une sous-étape b’1) de séparation solide-liquide supplémentaire et/ou une sous- étape b’4) d’adsorption des impuretés. Selon un mode de réalisation très particulier, le procédé selon l’invention comprend une sous-étape b’1) de séparation solide-liquide supplémentaire et/ou une sous-étape b’4) d’adsorption des impuretés, et plus particulièrement une sous-étape b’1) de séparation solide-liquide supplémentaire suivie d’une sous-étape b’4) d’adsorption des impuretés.
Sous-étape b’1) optionnelle de séparation solide-liquide supplémentaire
Le procédé de purification peut comprendre une sous-étape b’1) de séparation solide-liquide supplémentaire, pour obtenir avantageusement au moins une solution polymère clarifiée. La sous-étape b’1) permet d’éliminer des impuretés typiquement insolubles dans le solvant de dissolution, qui n’auraient pas été séparées à l’étape b) de décantation. En effet, des impuretés insolubles, sous forme de particules en suspension dans la solution polymère brute, peuvent présenter des densités inférieures ou trop proches de la solution polymère et ne peuvent donc pas être séparées, au moins pas être séparées efficacement, lors de l’étape b) de décantation ; elles peuvent ainsi rester en suspension dans la solution polymère décantée à l’issue de l’étape b). La sous-étape b’1) peut alors permettre, lorsqu’elle est intégrée au procédé selon l’invention, d’augmenter l’efficacité de la purification de la solution polymère et en particulier l’efficacité de la séparation des impuretés insolubles.
La sous-étape b’1) optionnelle peut générer, outre la solution polymère clarifiée, une fraction insoluble. La fraction insoluble lorsqu’elle est générée comprend avantageusement des impuretés, typiquement insolubles et non séparées à l’étape b) de décantation.
La sous-étape b’1) optionnelle est avantageusement mise en œuvre à une température entre 100 et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et de préférence à une pression entre 1,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1 ,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1 ,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu. Très avantageusement, la sous-étape b’1) de séparation des insolubles est mise en œuvre aux conditions de température et de pression en sortie de l’étape a) de dissolution, c’est-à-dire à la température de dissolution et la pression de dissolution telles que définies plus haut
Lorsqu’elle est intégrée au procédé, la sous-étape b’1) est de préférence alimentée par la solution polymère décantée issue de l’étape b) de décantation. Selon un autre mode de réalisation, la sous-étape b’1) peut être alimentée par une solution polymère lavée issue d’une sous-étape b’2) de lavage.
Avantageusement, la sous-étape b’1) optionnelle met en œuvre une section comprenant au moins un équipement de séparation solide-liquide, par exemple choisi parmi un filtre, un filtre à sable, un filtre tangentiel mettant notamment en œuvre une membrane et/ou un filtre en profondeur éventuellement en présence d’adjuvants de filtration (par exemple des terres de diatomées), un séparateur à courant de Foucault, un séparateur électrostatique, un séparateur triboélectrique, de préférence un filtre, un filtre à sable et/ou un séparateur électrostatique. Avantageusement, un filtre autonettoyant peut être utilisé, le nettoyage ou décolmatage permettant l’élimination des insolubles étant réalisé à l’aide d’un flux de solvant.
Selon un mode de réalisation particulier, la sous-étape b’1) optionnelle met en œuvre au moins deux, et généralement moins de cinq, équipements de séparation solide-liquide en série et/ou en parallèle. La présence d’au moins deux équipements de séparation solide- liquide en série permet d’améliorer l’élimination des insolubles tandis que la présence d’équipements en parallèle permet de gérer la maintenance desdits équipements et/ou des opérations de décolmatage.
Certaines impuretés insolubles, notamment certains pigments et charges minérales, ajoutés classiquement lors de la formulation des polymères, peuvent être introduits sous forme de particules de taille inférieure à 1 pm. C’est par exemple le cas du dioxyde de titane, du carbonate de calcium et du noir de carbone. Selon un mode de réalisation particulier, ladite sous-étape ‘b1 ) de séparation des insolubles met avantageusement en œuvre un séparateur électrostatique, ce qui permet d’éliminer efficacement au moins en partie, les particules insolubles de taille inférieure à 1 pm. Selon un autre mode de réalisation particulier, la sous- étape b’1) de séparation des insolubles met en œuvre un filtre à sable, pour éliminer les particules de différentes tailles et notamment des particules de taille inférieure à 1 pm. Selon encore un autre mode de réalisation particulier, la sous-étape b’1) de séparation des insolubles met en œuvre un filtre tangentiel mettant notamment en œuvre une membrane et/ou un filtre en profondeur, éventuellement en présence d’adjuvants de filtration comme des terres de diatomées.
En fonction de la nature de la charge, la solution polymère qui alimente la sous-étape b’1), de préférence la solution polymère décantée, peut éventuellement également comprendre une deuxième phase liquide, par exemple constituée de polymères fondus, et dont la densité n’est pas assez différente de celle de la solution polymère pour être séparée lors de l’étape b). Selon un autre mode de réalisation particulier, la sous-étape b’1) met avantageusement en œuvre des équipements permettant la séparation d’une seconde phase liquide, de préférence au moyen d’au moins un séparateur biphasique ou triphasique.
Sous-Etape b’2) optionnelle de lavage
Le procédé de traitement peut éventuellement comprendre en outre une sous-étape b’2) de lavage par une solution dense, pour obtenir avantageusement au moins un effluent de lavage et une solution polymère lavée. La solution polymère lavée obtenue à l’issue de la sous-étape b’2) comprend avantageusement les thermoplastiques visés que la présente invention cherche à récupérer purifiés, dissous dans le solvant de dissolution.
Eventuellement la solution polymère lavée peut comprendre également des impuretés résiduelles en particulier solubles dans le solvant de dissolution et/ou éventuellement des traces du solvant de lavage si la sous-étape b’2) est réalisée.
La sous-étape b’2) de lavage peut être intégrée en amont ou en aval, de préférence en aval, d’une sous-étape b’1) de séparation solide-liquide supplémentaire, lorsque ces deux sous- étapes sont intégrées au procédé de traitement selon l’invention.
Lorsqu’elle est intégrée au procédé, la sous-étape b’2) de lavage est alimentée par une solution dense et par la solution polymère décantée issue de l’étape b) ou éventuellement la solution polymère clarifiée issue d’une sous-étape b’1). La solution polymère qui alimente la sous-étape b’2) de lavage, en particulier la solution polymère décantée ou éventuellement clarifiée, peut comprendre des impuretés insolubles en suspension et/ou des impuretés solubilisées, et non séparées à l’étape b). Ces impuretés en suspension ou solubilisées peuvent, en partie ou en totalité, être éliminés lors de la sous-étape b’2) de lavage par dissolution ou précipitation et/ou par entrainement dans la solution dense. Ainsi lorsqu’elle est mise en œuvre, cette sous-étape b’2) contribue au traitement de la charge plastique et plus particulièrement à la purification de la solution polymère.
La sous-étape b’2) de lavage comprend avantageusement la mise en contact de la solution polymère, décantée ou éventuellement clarifiée, qui alimente la sous-étape b’2), avec une solution dense. Avantageusement, la solution dense a une densité plus élevée que la solution polymère (c’est-à-dire le mélange comprenant au moins les thermoplastiques visés et le solvant de dissolution dans lequel sont dissous les thermoplastiques visés), en particulier supérieure ou égale à 0,85, de préférence supérieure ou égale à 0,9, préférentiellement supérieure ou égale à 1,0. La solution dense peut être une solution aqueuse, qui comprend de préférence au moins 50% poids d’eau, de manière préférée au moins 75% poids d’eau, de manière très préférée au moins 90% poids d’eau. Le pH de la solution aqueuse peut être ajusté à l’aide d’un acide ou d’une base de manière à favoriser la dissolution de certaines impuretés. La solution dense peut aussi être éventuellement une solution comprenant, de préférence consistant en, un solvant organique de densité avantageusement supérieure ou égale à 0,85, de préférence supérieure ou égale à 0,9, préférentiellement supérieure ou égale à 1,0, et dans lequel les polymères de la charge plastique restent insolubles dans les conditions de température et pression de la sous-étape b’2), par exemple un solvant organique choisi parmi sulfolane ou N-méthylpyrrolidone (NMP), éventuellement en mélange avec de l’eau. De manière très préférée, la solution dense est une solution aqueuse qui comprend de préférence au moins 50% poids d’eau, de manière préférée au moins 75% poids d’eau, de manière très préférée au moins 90% poids d’eau.
La sous-étape b’2) de lavage est avantageusement mise en œuvre à une température entre 100 et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et très avantageusement à une pression entre 1,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1,5 et 15,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et15,0 MPa absolu. Très avantageusement, la sous-étape b’2) de lavage est mise en œuvre à la température de dissolution et la pression de dissolution.
Dans la sous-étape b’2) de lavage, lorsqu’elle est intégrée au procédé, le ratio massique entre le débit massique de la solution dense et le débit massique de la solution polymère, décantée ou éventuellement clarifiée, qui alimente la sous-étape b’2) est avantageusement compris entre 0,05 et 20,0, de préférence entre 0,1 et 10,0 et de manière préférée entre 0,5 et 3,0. La mise en contact entre la solution polymère, décantée ou éventuellement clarifiée, et la solution dense peut être réalisée en plusieurs points du(des) équipement(s) utilisé(s), c’est-à-dire par plusieurs injections de la solution polymère décantée ou clarifiée et/ou de la solution dense en différents points le long de l’équipement (des équipements), c’est alors la somme des flux injectés qui est prise en compte dans le calcul du ratio.
La sous-étape b’2) peut être réalisée dans un ou plusieurs équipements de lavage permettant la mise en contact avec la solution dense et/ou avec des équipements de séparation permettant de récupérer au moins un effluent de lavage et une solution polymère lavée. Ces équipements sont bien connus, par exemple réacteurs agités, mélangeurs statiques, mélangeurs décanteurs, ballons séparateurs diphasique ou triphasique, colonnes de lavage à co ou contre-courant, colonne à plateaux, colonne agitée, colonne garnie, colonne pulsée, etc, chaque type d’équipement pouvant comprendre un ou plusieurs équipements utilisés seul(s) ou en combinaison avec des équipements d’un autre type. Selon un mode de réalisation préféré, la sous-étape b’2) de lavage est réalisée dans une colonne de lavage à contre-courant dans laquelle la solution dense est injectée, de préférence dans la moitié, de manière préférée le tiers, de la colonne le plus proche de la tête de colonne, d’une part et la solution polymère décantée ou clarifiée est injectée, de préférence dans la moitié, de manière préférée le tiers, de la colonne le plus proche du fond de colonne, d’autre part. Selon ce mode de réalisation, il est possible de récupérer au moins une solution polymère lavée et un effluent de lavage.
Selon un mode très particulier, les flux en entrée et/ou sortie de la colonne de lavage peuvent être divisés et injectés en plusieurs points d’injection le long de la colonne et/ou soutirés en plusieurs points de soutirage le long de la colonne.
Selon un autre mode de réalisation, la sous-étape b’2) de lavage est réalisée dans un mélangeur-décanteur comprenant une zone de mélange agitée, pour mettre en contact la solution dense et la solution polymère décantée ou clarifiée, et une zone de décantation, permettant de récupérer une solution polymère lavée et un effluent de lavage.
A l’issue de la sous-étape b’2) de lavage, l’effluent de lavage obtenu comprend avantageusement des impuretés solubilisées dans le solvant dense et/ou insolubles et entraînées dans l’effluent de lavage. L’effluent de lavage peut être retraité dans une section de traitement de lavage, d’une part pour séparer au moins en partie les impuretés solubilisées et/ou entraînées et éventuellement purifier l’effluent de lavage, pour obtenir une solution dense purifiée, et d’autre part pour recycler au moins une partie de la solution de lavage purifiée. Cette section de traitement de lavage peut mettre en œuvre un ou des équipement(s) bien connu(s) de séparation solide-liquide, par exemple un ballon séparateur, un décanteur, un décanteur centrifuge, une centrifugeuse, un filtre. L’effluent de lavage peut également être envoyé en dehors du procédé, par exemple dans une station de traitement des eaux usés lorsque la solution dense est une solution aqueuse.
Etape b’3) optionnelle d’extraction
Le procédé selon l’invention peut comprendre une sous-étape b’3) d’extraction par mise en contact avec un solvant d’extraction, pour obtenir au moins une solution polymère extraite et un solvant usagé. La solution polymère extraite obtenue à l’issue de la sous-étape b’3) comprend avantageusement les polymères thermoplastiques visés que la présente invention cherche à récupérer purifiés, dissous dans le solvant de dissolution. Le solvant usé est avantageusement chargé en impuretés. Eventuellement la solution polymère extraite peut comprendre également des impuretés résiduelles en particulier solubles dans le solvant de dissolution et/ou des traces du solvant de lavage et/ou du solvant d’extraction si la(les) sous- étape^) b2) et/ou b3) est(sont) réalisée(s). Lorsqu’elle est intégrée au procédé selon l’invention, la sous-étape b’3) d’extraction est située avantageusement entre l’étape b) de décantation et l’étape c) de séparation solvant- polymères, et éventuellement en amont ou en aval d’une sous-étape b’4) d’adsorption si cette dernière est également intégrée au procédé, et de préférence en aval d’une sous-étape b’1) de séparation solide-liquide supplémentaire.
La sous-étape b’3) d’extraction est alimentée avantageusement par un solvant d’extraction et par la solution polymère décantée issue de l’étape b), la solution polymère clarifiée issue de la sous-étape b’1), la solution polymère lavée issue de la sous-étape b’2) ou la solution polymère raffinée issue d’une sous-étape b’4) d’adsorption. La solution polymère qui alimente la sous-étape b’3), de préférence la solution polymère décantée ou éventuellement la solution clarifiée, lavée ou raffinée, peut donc également comprendre des impuretés solubilisées. Ces impuretés solubilisées peuvent en partie ou en totalité être éliminées lors de la sous-étape b’3) d’extraction par mise en contact avec un solvant d’extraction.
Lorsqu’elle est intégrée au procédé selon l’invention, la sous-étape b’3) d’extraction met avantageusement en œuvre au moins une section d’extraction, de préférence entre une et cinq section(s) d’extraction, de manière très préférée une section d’extraction.
Le ratio massique entre le débit massique du solvant d’extraction et le débit massique de la solution polymère qui alimente b’3), de préférence la solution polymère décantée ou éventuellement la solution polymère clarifiée, lavée ou raffinée, est avantageusement compris entre 0,05 et 20,0, de préférence entre 0,1 et 10,0 et de manière préférée entre 0,2 et 5,0. La mise en contact entre la solution polymère qui alimente la sous-étape b’3) et le solvant d’extraction peut être réalisée en plusieurs points de la section d’extraction, c’est-à- dire par plusieurs injections de la solution polymère et/ou du solvant d’extraction en différents points le long de la section d’extraction, c’est alors la somme des flux injectés qui est prise en compte dans le calcul du ratio.
Le solvant d’extraction mis en œuvre dans la sous-étape b’3) d’extraction comprend avantageusement un solvant organique ou un mélange de solvants organiques. De préférence, le solvant d’extraction comprend, de préférence consiste en, au moins un composé hydrocarboné de préférence aliphatique et en particulier paraffinique (c’est-à-dire saturé), de préférence linéaire ou ramifié. De préférence, le solvant d’extraction comprend au moins 80% poids, préférentiellement au moins 95% poids, de manière préférée 98% poids d’au moins un composé hydrocarboné, de préférence aliphatique et en particulier paraffinique, de préférence linéaire ou ramifié, les pourcentages étant exprimés par rapport au poids total du solvant de dissolution (100% étant le maximum. De manière préférée, le solvant d’extraction comprend au moins un composé hydrocarboné de préférence aliphatique et en particulier paraffinique, présentant une température d’ébullition comprise entre - 50 et 250°C, de préférence entre - 15 et 150°C, préférentiellement entre - 1 et 110°C et de manière préférée entre 20 et 100°C (à pression atmosphérique, en particulier à
0.1 MPa). De manière préférée, le solvant d’extraction comprend, de préférence consiste en, au moins un composé hydrocarboné aliphatique en particulier paraffinique, de préférence linéaire ou ramifié, ayant entre 3 et 12 atomes de carbone, préférentiellement entre 4 et 8 atomes de carbone. Par exemple, le solvant d’extraction comprend un composé choisi parmi les isomères du butane, du pentane, de l’hexane et de l’heptane. Le solvant d’extraction peut comprendre, de préférence consister en, un mélange d’isomères du butane, du pentane, de l’hexane, de l’heptane et de l’octane, et de manière préférée à une teneur en ledit mélange d’isomères dans le solvant d’extraction supérieure ou égale à 80% poids, préférentiellement supérieure ou égale à 95% poids, de manière préférée supérieure ou égale à 98% poids, par rapport au poids total du solvant d’extraction. De manière préférée, le solvant d’extraction est un composé aliphatique paraffinique, présentant une température critique (température au point critique dudit composé hydrocarboné pur) comprise de préférence entre 95 et 350°C, préférentiellement entre 130 et 300°C, de manière préférée entre 180 et 285°C.
De manière très préférée, le solvant extraction mis en œuvre dans la sous-étape b’3) optionnelle est le même solvant que le solvant de dissolution mis en œuvre dans l’étape a), éventuellement dans un état physique différent (par exemple le solvant d’extraction à l’état supercritique par rapport au solvant de dissolution à l’état liquide), de manière à faciliter la gestion des solvants et notamment leur purification et leur recyclage en particulier vers l’étape a) de dissolution et éventuellement vers la sous-étape b’3) d’extraction. Un autre intérêt d’utiliser des solvants de dissolution et d’extraction identiques, dans des états physiques identiques ou différents, est, en plus de faciliter la gestion des solvants mis en jeu dans le procédé selon l’invention, en particulier la récupération des solvants, leur traitement et leur recyclage vers au moins une des étapes du procédé, de limiter les consommations énergétiques et les coûts en particulier générés par le traitement et la purification des solvants.
La(les) section(s) d’extraction de la sous-étape b’3) optionnelle peu(ven)t comprendre un ou des équipement(s) d’extraction, permettant la mise en contact avec le solvant d’extraction et/ou avec des équipements de séparation permettant de récupérer au moins un solvant usagé, en particulier chargé en impuretés, et une solution polymère extraite. Ces équipements sont bien connus, par exemple des réacteurs agités, mélangeurs statiques, mélangeurs décanteurs, ballons séparateurs diphasique ou triphasique, colonnes de lavage à co ou contre-courant, colonne à plateaux, colonne agitée, colonne garnie, colonne pulsée etc., chaque type d’équipement pouvant comprendre un ou plusieurs équipements utilisés seul(s) ou en combinaison avec des équipements d’un autre type.
Selon un mode de réalisation préféré de b’3), l’extraction est réalisée dans une colonne d’extraction à contre-courant où le solvant d’extraction est injecté, d’une part, et la solution polymère qui alimente la sous-étape b’3) est injectée, d’autre part. Selon ce mode de réalisation, il est possible de récupérer au moins une solution polymère extraite, d’une part, et un solvant usagé notamment chargé en impuretés, d’autre part. De préférence, la solution polymère qui alimente b’3), de préférence la solution polymère décantée ou éventuellement clarifiée, lavée ou raffinée, est injectée dans la moitié supérieure, de manière préférée le tiers supérieur, de la colonne, c’est-à-dire la moitié, et de manière préférée le tiers, le plus proche de la tête de la colonne d’extraction à contre-courant tandis que le solvant d’extraction est injecté dans la moitié inférieure, de manière préférée le tiers inférieur, de la colonne, c’est-à-dire la moitié, et de manière préférée le tiers, le plus proche du fond de colonne d’extraction à contre-courant.
Les flux en entrée et/ou sortie de la colonne d’extraction à contre-courant peuvent être divisés en plusieurs points d’injection et/ou de soutirage le long de la colonne.
Selon un autre mode de réalisation de b’3), l’extraction est réalisée dans un mélangeur- décanteur qui comprend avantageusement une zone de mélange agitée pour mettre en contact le solvant d’extraction et la solution polymère qui alimente b’3), de préférence la solution polymère décantée ou éventuellement clarifiée, lavée ou raffinée, et une zone de décantation permettant de récupérer une solution polymère extraite d’une part et un solvant usagé d’autre part.
Avantageusement, la sous-étape b’3) d’extraction est mise en œuvre dans des conditions de température et pression différentes des conditions de température et pression de l’étape a) de dissolution.
Selon un mode de réalisation préféré de b’3), la sous-étape b’3) d’extraction met en œuvre une section d’extraction liquide/liquide. De manière préférée, la section d’extraction liquide/liquide est opérée entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150°C et 250°C, et à une pression entre 1,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1 ,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu. Dans tous les cas, dans ce mode de réalisation, les conditions de température et pression sont ajustées de sorte que le solvant d’extraction soit à l’état liquide, le solvant de dissolution étant de préférence lui-aussi à l’état liquide. Très avantageusement, l’extraction liquide/liquide en particulier lorsque le solvant d’extraction est le même que le solvant de dissolution, est mise en œuvre dans des conditions de température et de pression différentes des conditions de dissolution atteintes à l’étape a), en particulier à une température supérieure à la température de dissolution et/ou à une pression inférieure à la pression de dissolution, de manière à se placer ainsi dans une zone diphasique du diagramme de mélange polymère-solvant correspondant.
Selon un autre mode de réalisation préféré de b’3), la sous-étape b’3) d’extraction met en œuvre une section d’extraction dans des conditions de température et pression particulières dans lesquelles le solvant d’extraction est avantageusement au moins en partie sous forme supercritique. Une telle extraction peut être appelée extraction supercritique. Dans ce mode de réalisation, l’extraction est réalisée par mise en contact de la solution polymère, de préférence la solution polymère décantée ou éventuellement clarifiée, lavée ou raffinée, avec un solvant d’extraction, avantageusement dans des conditions de température et de pression qui permettent l’obtention d’une phase supercritique composée majoritairement (c’est-à-dire de préférence au moins 50% poids, préférentiellement au moins 70% poids, de manière préférée au moins 90% poids) du solvant d’extraction. En d’autres termes, dans ce mode de réalisation, l’extraction est réalisée par mise en contact de la solution polymère, de préférence la solution polymère décantée ou éventuellement clarifiée, lavée ou raffinée, avec un solvant d’extraction qui est au moins en partie, de préférence en totalité, à l’état supercritique. Une telle sous-étape b’3) d’extraction supercritique permet avantageusement une purification efficace de la solution polymère, notamment du fait de la très forte affinité des impuretés organiques, comme certains des additifs, notamment certains colorants, plastifiants, etc., pour la phase supercritique. L’utilisation d’un solvant d’extraction à l’état supercritique permet également de créer un écart de densité conséquent entre la phase supercritique et la solution polymère sous forme liquide, ce qui facilite une séparation par décantation entre la phase supercritique et la phase liquide, et par conséquent ce qui contribue à la purification de la solution polymère.
Dans cet autre mode de réalisation préféré, la sous-étape b’3) met en œuvre un solvant d’extraction comprenant au moins 80% poids, préférentiellement au moins 95% poids, de manière préférée 98% poids d’au moins un composé hydrocarboné paraffinique aliphatique (ou alcane) (100% étant le maximum, les pourcentages étant exprimés par rapport au poids total du solvant d’extraction) présentant une température critique de préférence comprise entre 95 et 350°C, préférentiellement entre 130 et 300°C, de manière préférée entre 180 et 285°C.
Avantageusement, la sous-étape b’3) d’extraction supercritique de cet autre mode de réalisation particulier est mise en œuvre à une température de préférence entre 150°C et 300°C, de manière préférée entre 180°C et 280°C, et à une pression de préférence entre 2,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 2,0 et 25,0 MPa absolu, de manière préférée entre 2,0 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 3,0 et 15,0 MPa absolu. De manière très préférée, la pression d’opération d’une telle sous-étape b’3) d’extraction supercritique est comprise entre 2,7 MPa et 7,5 MPa absolu, préférentiellement entre 3,0 MPa et 5,5 MPa absolu. Dans tous les cas, dans ce mode de réalisation, les conditions de température et pression sont ajustées, notamment dans une section d’ajustement mise en œuvre à la sous-étape b’3) d’extraction en amont de la section d’extraction, de sorte que le solvant d’extraction soit au moins en partie à l’état supercritique dans la section d’extraction.
Dans un mode de réalisation particulier, la sous-étape b’3) d’extraction met en œuvre une extraction supercritique et le solvant d’extraction est le même que le solvant de dissolution, hormis le fait que le solvant d’extraction est au moins en partie sous en phase supercritique. Dans ce cas d’extraction supercritique, le solvant de dissolution peut devenir au moins en partie sous forme supercritique, optimisant avantageusement la décantation lors de l’étape d’extraction, plus particulièrement à chaque phase ou plateau d’extraction, entre la phase liquide et la phase supercritique, ce qui permet ainsi de maximiser la purification.
Avantageusement à l’issue de la sous-étape b’3) d’extraction, le solvant usagé obtenu est en particulier chargé en impuretés solubles. Il peut être retraité dans une section de traitement organique permettant d’une part de séparer au moins une partie des impuretés et purifier le solvant pour obtenir un solvant d’extraction purifié, et d’autre part de recycler au moins une partie du solvant d’extraction purifié en entrée de b’3) d’extraction, et/ou en entrée de l’étape a) de dissolution dans le cas où le solvant de dissolution et le solvant d’extraction sont identiques. Le solvant usagé peut être traité selon toute méthode connue de l’homme du métier, comme une ou plusieurs méthodes parmi distillation, évaporation, extraction, adsorption, cristallisation et précipitation des insolubles, ou par purge.
Sous-Etape b’4) optionnelle d’adsorption
Le procédé de traitement selon l’invention peut comprendre une sous-étape b’4) d’adsorption, pour obtenir une solution polymère raffinée. La solution polymère raffinée obtenue à l’issue de la sous-étape b’4) optionnelle comprend avantageusement les polymères thermoplastiques visés, en particulier les polyoléfines visées, dissous dans le solvant de dissolution.
Lorsqu’elle est intégrée au procédé selon l’invention, la sous-étape b’4) d’adsorption est de préférence mise en œuvre en aval de l’étape b) de décantation et en amont de l’étape c) de séparation solvant-polymères. Elle peut cependant être mise en œuvre en amont de l’étape b) de décantation et/ou pendant l’étape a) de dissolution, par introduction de particules d’adsorbant en mélange avec la solution polymère brute, lesdites particules d’adsorbant étant éliminées lors de l’étape b) de décantation et éventuellement lors d’une sous-étape b’1) de séparation solide-liquide supplémentaire voire lors d’une sous-étape b’2) de lavage. La sous-étape b’4) d’adsorption peut encore être éventuellement mise en œuvre en amont ou en aval d’une sous-étape b’3) d’extraction. Ainsi, lorsqu’elle est intégrée au procédé selon l’invention, la sous-étape b’4) d’adsorption est mise en œuvre par mise en contact de la solution polymère qui l’alimente avec un(ou des) adsorbant(s).
La sous-étape b’4) optionnelle d’adsorption met avantageusement en œuvre une section d’adsorption opérée en présence d’au moins un adsorbant, de préférence solide, et en particulier sous forme de lit fixe, de lit entraîné (ou slurry, c’est-à-dire sous forme de particules introduites dans le flux à purifier et entraînées avec ce flux) ou sous forme de lit bouillonnant, de préférence sous forme de lit fixe ou de lit entraîné. Le(ou les) adsorbant(s) mis en œuvre dans la sous-étape b) est(sont) de préférence une alumine, une silice, une silice-alumine, un charbon actif, une terre décolorante, ou leurs mélanges, de manière préférée un charbon actif, une terre décolorante ou leurs mélanges, de préférence sous forme de lit fixe ou de lit entraîné, la circulation des flux pouvant être ascendante ou descendante.
Avantageusement, lorsqu’elle est intégrée au procédé, la sous-étape b’4) d’adsorption est mise en œuvre à une température entre 100 et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et à une pression entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu. Très avantageusement, la sous-étape b’4) d’adsorption est mise en œuvre aux conditions de température et de pression de dissolution, c’est-à-dire à la température de dissolution et la pression de dissolution atteintes à l’étape a). De préférence, dans l’éventuelle sous-étape b’4), la vitesse volumique horaire (ou WH), qui correspond au ratio entre le débit volumique de la solution polymère qui alimente b’4) et le volume d’adsorbant, avantageusement en opération dans b’4), est comprise entre 0,05 et 10 h-1, préférentiellement entre 0,1 et 5,0 h-1.
Selon un mode de réalisation particulier de la sous-étape b’4), la section d’adsorption peut comprendre un ou plusieurs lit(s) fixe(s) d’adsorbant, par exemple sous forme de colonne(s) d’adsorption, de préférence au moins deux colonnes d’adsorption, préférentiellement entre deux et quatre colonnes d’adsorption, contenant ledit(ou lesdits) adsorbant(s). Lorsque la section d’adsorption comprend deux colonnes d’adsorption, un mode de fonctionnement peut être un fonctionnement appelé « swing », selon le terme anglo-saxon consacré, dans lequel l’une des colonnes est en ligne, c’est-à-dire en fonctionnement, tandis que l’autre colonne est en réserve. Lorsque l’adsorbant de la colonne en ligne est usé, cette colonne est isolée tandis que la colonne en réserve est mise en ligne, c’est-à-dire en fonctionnement. L’adsorbant usé peut être ensuite régénéré in situ et/ou remplacé par de l’adsorbant frais pour que la colonne le contenant puisse à nouveau être remise en ligne une fois que l’autre colonne aura été isolée.
Un autre mode de fonctionnement de ce mode de réalisation particulier de b’4) est d’avoir au moins deux colonnes d’adsorbant fonctionnant en série. Lorsque l’adsorbant de la colonne placée en tête est usé, cette première colonne est isolée et l’adsorbant usé est régénéré in situ ou remplacé par de l’adsorbant frais. La colonne est ensuite remise en ligne en dernière position et ainsi de suite. Ce fonctionnement est appelé mode permutable, ou selon le terme anglais « PRS » pour Permutable Reactor System ou encore « lead and lag » selon le terme anglo-saxon consacré. L’association d’au moins deux colonnes d’adsorption permet de palier à l’empoisonnement et/ou au colmatage possible et éventuellement rapide de l’adsorbant sous l’action conjointe des impuretés, des contaminants et des insolubles éventuellement présents dans le flux à traiter. La présence d’au moins deux colonnes d’adsorption facilite en effet le remplacement et/ou la régénération de l’adsorbant, avantageusement sans arrêt du procédé, et permet aussi de maîtriser les coûts et de limiter la consommation d’adsorbant.
Etape c) de séparation solvant-polymère
Selon l’invention, le procédé comprend une étape c) de séparation solvant-polymère, pour obtenir au moins un flux de polymères thermoplastiques purifiés, plus particulièrement au moins un flux de polyoléfines purifiées, et de préférence au moins une fraction de solvant. Cette étape c) se situe en aval de l’étape b) de décantation, ou éventuellement d’une étape b’) de purification de la solution polymère décantée.
L’étape c) de séparation solvant-polymère vise à séparer, au moins en partie, de préférence majoritairement, voire en totalité, le(les) solvant(s), en particulier le solvant de dissolution, contenu(s) dans la solution polymère décantée ou purifiée qui alimente l’étape c), de manière à récupérer les thermoplastiques visés débarrassés au moins en partie, de préférence en totalité, des impuretés et du solvant de dissolution, et éventuellement du(des) autres solvants mis en œuvre dans le procédé (i.e. le solvant d’extraction et/ou la solution dense). Par majoritairement, il faut comprendre au moins 50% poids, préférentiellement au moins de préférence au moins 70% poids, de manière préférée au moins 90% poids, de manière très préférée au moins 95% poids, par rapport au poids du(ou des) solvant(s) contenu(s) dans la solution polymère décantée ou purifiée qui alimente l’étape c), en particulier du solvant de dissolution et éventuellement du solvant d’extraction et/ou de la solution dense contenu(s) dans la solution polymère décantée ou purifiée qui alimente l’étape c). Toute méthode de séparation solvant-polymère connue de l’homme du métier peut être mise en œuvre, notamment toutes les méthodes permettant un changement de phase des polymères ou des solvant(s). Le(les) solvant(s) peu(ven)t être séparé(s), par exemple, par évaporation des solvants par flash, atomisation, stripage, cristallisation des polymères et séparation solide-liquide, démixtion, différence de densité et notamment décantation ou centrifugation, etc. L’étape c) peut mettre en œuvre plusieurs opérations de séparation en série. Par exemple, l’étape c) peut comprendre une séparation solvant-polymère par démixtion d’au moins une partie du(ou des) solvant(s) sous forme supercritique, le(ou les) solvant(s) étant sous forme supercritique après ajustement des conditions de températures et/ou pression à l’étape c), de préférence ajustement de la pression et la température étant maintenue entre 100 et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, de manière à être dans les conditions supercritiques d’au moins un des composés du(ou des) solvant(s), suivie par au moins une séparation du solvant résiduel par évaporation notamment dans des conditions de pression plus basse que la pression utilisée pour le passage à l’état supercritique du solvant, en particulier à une pression entre 4 et 0,000005 MPa (soit 5 Pa), de préférence entre 3 et 0,000005 MPa (soit 5 Pa), la température pouvant être maintenue entre 100 et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C.
Le flux de polymères thermoplastiques purifiés obtenue à l’issue de l’étape c) peut correspondre à une solution polymère concentrée ou à des polymères thermoplastiques purifiés liquides (c’est-à-dire l’état fondu) ou solides. L’étape c) de séparation solvant- polymère peut éventuellement comprendre en outre une section de conditionnement pour conditionner les thermoplastiques, en particulier les polyoléfines visées, récupéré(e)s, sous forme solide et plus particulièrement sous forme de granulés solides. Dans cette éventuelle section de conditionnement, les polymères thermoplastiques purifiés récupérés sont refroidis, avantageusement à une température inférieure à la température de fusion des polymères, pour obtenir une fraction comportant des thermoplastiques à l’état solide.
L’étape c) de séparation solvant-polymère vise également à récupérer au moins en partie, de préférence majoritairement et préférentiellement en totalité, le(les) solvant(s) contenu(s) dans la solution polymère décantée ou purifiée qui alimente l’étape c), et en particulier le solvant de dissolution et éventuellement le solvant d’extraction et/ou la solution dense. Par majoritairement, il faut comprendre au moins 50% poids, préférentiellement au moins de préférence au moins 70% poids, de manière préférée au moins 90% poids, de manière très préférée au moins 95% poids, par rapport au poids du(ou des) solvant(s) contenu(s) dans la solution polymère décantée ou purifiée qui alimente l’étape c). Ainsi, l’étape c) permet avantageusement d’obtenir au moins une fraction de solvant. L’étape c) de séparation solvant-polymère vise aussi éventuellement à purifier la fraction de solvant récupérée et à la recycler notamment en amont de l’étape a) de dissolution et éventuellement en amont de la sous-étape b’2) et/ou de la sous-étape b’3).
Très avantageusement, la fraction de solvant récupérée à l’issue de l’étape c) peut être traitée dans une section de traitement organique située à l’issue de l’étape c), de manière à la purifier et obtenir un solvant purifié, en particulier un solvant de dissolution purifié et éventuellement une solution dense purifiée et/ou un solvant d’extraction purifié, pour pouvoir avantageusement le recycler vers l’étape a) de dissolution, et/ou éventuellement vers la sous-étape b’2) de lavage ou la sous-étape b’3) d’extraction. Ladite éventuelle section de traitement organique à l’issue de l’étape c) peut mettre en œuvre toute méthode connue de l’homme du métier, par exemple une ou plusieurs méthodes parmi distillation, évaporation, extraction liquide-liquide, adsorption, cristallisation et précipitation des insolubles, ou par purge.
Ainsi, le procédé selon l’invention permet d’obtenir un flux de polymères thermoplastiques purifiés, et plus particulièrement de polyoléfines purifiées, à partir de tout type de charge plastique et en particulier de déchets plastiques. En particulier, le procédé selon l’invention permet d’éliminer au moins 70% poids, préférentiellement au moins 80% poids, des impuretés, et en particulier des impuretés inorganiques, contenues dans la charge plastique. Le procédé selon l’invention permet également d’éliminer des composés organiques et des polymères notamment insolubles autres que les thermoplastiques visés. De plus, très avantageusement, le flux de thermoplastiques purifiés, en particulier de polyoléfines purifiées, obtenu à l’issue du procédé est moins coloré voire décoloré par rapport la charge plastique qui alimente par le procédé selon l’invention. Le flux de polymères thermoplastiques purifiés obtenu à l’issue du procédé selon l’invention peut alors être utilisé dans toute application par exemple en remplacement des mêmes polymères à l’état vierge. Le flux de polymères thermoplastiques purifiés, obtenu par le procédé selon l’invention, en continu, présente ainsi une teneur en impuretés suffisamment faible pour pouvoir être utilisé dans toute application.
De manière très préférée, le flux de polymères thermoplastiques purifiés obtenu à l’issue du procédé selon l’invention présente avantageusement une teneur en impuretés inférieure ou égale à 5% poids, très avantageusement en impuretés inférieure ou égale à 1,0% poids d’impuretés, voire une teneur inférieure ou égale à 0,5% poids d’impuretés. Très avantageusement, le flux de polymères thermoplastiques purifiés obtenu à l’issue du procédé selon l’invention (présente une teneur en solvant résiduel (en particulier en solvant de dissolution) inférieure ou égale à 5% poids, de préférence inférieure ou égale à 1,0% poids, de manière préférée inférieure ou égale à 0,1% poids inférieure ou égale à, voire une teneur inférieure ou égale à 500 ppm poids, par rapport au poids total du flux de thermoplastiques purifiés.
Dispositif
La présente invention concerne également un dispositif de traitement d’une charge plastique pour obtenir un flux de polymères thermoplastiques purifiés, qui comprend :
- des moyens pour mettre en contact et dissoudre au moins en partie la charge plastique dans un solvant de dissolution, comme une extrudeuse, un(des) mélangeurs(s) statique(s), un ou des réacteur(s) agité(s) en continu, appelés encore « Continuous Stirred Tank Reactor » (CSTR) selon la terminologie anglo-saxonne, muni(s) de système(s) d’agitation adapté(s), pour obtenir une solution polymère brute ;
- un dispositif de décantation comprenant au moins un décanteur (appelé aussi décanteur statique), de préférence entre un et dix décanteur(s), préférentiellement entre deux et cinq décanteurs ; lorsque le dispositif de décantation comprend plusieurs décanteurs, lesdits décanteurs fonctionnent en série ou en parallèle, de préférence en parallèle, ledit(ou lesdits) décanteur(s) étant vertical(verticaux) ou horizontal(horizontaux), de préférence de forme cylindrique ou globalement cylindrique, voire de forme multi-cylindrique, présentant de préférence un ratio L/D entre la hauteur ou longueur totale L du décanteur et le diamètre (ou largeur) D du décanteur compris entre 0,5 et 12, de préférence entre 1 ,0 et 6,0, ledit(ou lesdits) décanteur(s) comprenant un point d’alimentation, pour être alimenté(s) en solution polymère, en particulier en solution polymère brute ou en un effluent enrichi en solution polymère, avantageusement le point d’alimentation du décanteur ou du premier décanteur des décanteurs en série ou encore de chaque décanteur en parallèle étant connecté auxdits moyens pour mettre en contact et dissoudre pour alimenter ledit(ou lesdits) décanteur en au moins une fraction, ou la totalité, de ladite solution polymère brute, de préférence lorsque le décanteur considéré est un décanteur vertical, le point d’alimentation dudit décanteur est avantageusement situé entre le quart de la hauteur dudit décanteur, à partir de la tête (ou extrémité haute) dudit décanteur vertical, et les trois quarts de la hauteur dudit décanteur, à partir de la tête (ou extrémité haute) dudit décanteur vertical, de préférence entre le tiers de la hauteur dudit décanteur, à partir de la tête (ou extrémité haute) dudit décanteur vertical, et les deux tiers supérieurs de la hauteur dudit décanteur, à partir de la tête (ou extrémité haute) dudit décanteur vertical, ledit point d’alimentation définissant alors deux zones dans le décanteur vertical considéré, une zone supérieure située entre le point d’alimentation et la tête (ou extrémité haute) du décanteur vertical, et une zone inférieure située entre le point d’alimentation et le fond (ou extrémité basse) du décanteur vertical, de préférence lorsque le décanteur considéré est un décanteur horizontal, le point d’alimentation dudit décanteur est avantageusement situé vers une extrémité du décanteur horizontal considéré, c’est-à-dire à l’une des extrémités du décanteur horizontal ou proche d’une des extrémités du décanteur horizontal, de préférence dans une zone comprise entre une des deux extrémités du décanteur horizontal et un tier de la longueur dudit décanteur à partir de ladite extrémité, de préférence comprise entre une des deux extrémités du décanteur horizontal et un quart de la longueur dudit décanteur à partir de ladite extrémité, ledit(ou lesdits) décanteur(s) comprenant une première sortie pour un effluent enrichi en solution polymère et une deuxième sortie pour un flux de résidus, lorsque le dispositif de décantation comprend plusieurs décanteurs en série, la première sortie (i.e. la sortie de l’effluent enrichi en solution polymère) du décanteur en aval est avantageusement connectée au point d’alimentation du décanteur directement en amont (c’est-à-dire la première sortie du décanteur i est connectée au point d’alimentation du décanteur i+1), sauf pour le dernier décanteur de la série pour lequel la première sortie (i.e. la sortie de l’effluent enrichi en solution polymère) est connectée à des moyens situés en aval du dispositif de décantation, en particulier des moyens de séparation solvant-polymère ou éventuellement un système de purification supplémentaire, lorsque le dispositif de décantation comprend plusieurs décanteurs en parallèle, l’ensemble desdites premières sorties (i.e. les sorties de l’effluent enrichi en solution polymère) desdits décanteurs sont connectées entre elles et à un système de mélange pour mélanger l’ensemble des effluents enrichi en solution polymère récupérés en sortie desdits décanteurs en parallèle, ledit système de mélange étant très avantageusement connecté à des moyens situés en aval du dispositif de décantation, en particulier des moyens de séparation solvant- polymère ou éventuellement un système de purification supplémentaire, de préférence lorsque le décanteur considéré est un décanteur vertical, la première sortie (i.e. sortie de l’effluent enrichi en solution polymère) dudit décanteur est avantageusement située dans la zone supérieure du décanteur vertical considéré, c’est-à-dire dans une zone entre le point d’alimentation et la tête (ou extrémité haute) du décanteur vertical, et la deuxième sortie est avantageusement située dans la zone inférieure du décanteur vertical, de préférence dans le fond (ou extrémité basse) du décanteur vertical, de préférence lorsque le décanteur considéré est un décanteur horizontal, la première sortie (i.e. sortie de l’effluent enrichi en solution polymère) dudit décanteur et de préférence la deuxième sortie, est(sont) avantageusement située(s) vers l’extrémité opposée au point d’alimentation, c’est-à-dire à l’extrémité ou proche de l’extrémité qui est opposée à l’extrémité vers laquelle se situe le point d’alimentation, de préférence ladite première sortie et de préférence ladite deuxième sortie, est(sont) située(s) dans une zone comprise entre l’extrémité opposée au point d’alimentation et un tier de la longueur du décanteur à partir de ladite extrémité opposée, de préférence comprise entre l’extrémité opposée au point d’alimentation et un quart de la longueur du décanteur à partir de ladite extrémité opposée, ledit(ou lesdits) décanteur(s) présentant un design de sorte à avoir :
- une vitesse superficielle liquide variant entre 1x10"7 et 1 ,000x10"2 m/s, de préférence entre 1 ,0x10'6 et 1 ,000x10’2 m/s, préférentiellement entre 1 ,0x10"5 et 6,000x10’3 m/s, de manière préférée entre 2,0x10-5 et 5,000x10’3 m/s, de manière très préférée entre 2,0x10-5 et 9,00x10" 4 m/s, en particulier entre 2,0x10"5 et 5,00x10"4 m/s,
- de préférence une vitesse d’injection inférieure ou égale à 1 ,00 m/s, de préférence inférieure ou égale à 0,10 m/s, préférentiellement inférieure ou égale à 0,05 m/s, et de manière préférée supérieure ou égale à 0,001 m/s ;
- éventuellement un système de purification supplémentaire, situé en aval du dispositif de décantation, et comprenant en particulier des moyens de séparation solide-liquide supplémentaires par exemple des filtres, des moyens de lavage, des moyens d’extraction et/ou des moyens d’adsorption, lorsque ledit système de purification supplémentaire comprend plusieurs moyens, lesdits moyens fonctionnent en série les uns des autres ;
- des moyens de séparation solvant-polymère, situés en aval du dispositif de décantation, pour séparer un flux de solvant comprenant en particulier le solvant de dissolution et un flux de polymères thermoplastiques purifiés, en particulier un flux de polyoléfines purifiées, lesdits moyens de séparation solvant-polymère étant avantageusement connectés audit de décantation ou éventuellement audit système de purification supplémentaire.
De manière préférée, le dispositif de traitement comprend au moins un système de purification supplémentaire, de préférence comprenant des moyens de séparation solide- liquide supplémentaires par exemple des filtres et/ou des moyens d’adsorption, préférentiellement des moyens de séparation solide-liquide supplémentaires puis des moyens d’adsorption. Ledit dispositif de traitement d’une charge plastique comprend également avantageusement des moyens de transport entre lesdits moyens et dispositifs.
Les exemples et figures qui suivent illustrent l'invention, en particulier des modes de réalisation particuliers de l’invention, sans en limiter la portée.
LISTE DES FIGURES
La Figure 1 représente le schéma d’un décanteur mis en œuvre selon un mode de réalisation du procédé de la présente invention, dans lequel le décanteur est un décanteur vertical, globalement cylindrique, le fond dudit décanteur étant conique et l’extrémité de tête étant de forme hémisphérique. Le décanteur a une longueur L et un diamètre D. Il est alimenté en une solution polymère au point d’alimentation 1. L’effluent enrichi en solution polymère est récupéré au point 2 et les résidus purgés au point 3.
La Figure 2 représente le schéma d’un décanteur mis en œuvre selon un autre mode de réalisation du procédé de la présente invention, dans lequel le décanteur est un décanteur horizontal, globalement cylindrique, avec des extrémités de forme hémisphérique. Le décanteur a une longueur L et un diamètre D. Il est alimenté en une solution polymère au point d’alimentation 1. L’effluent enrichi en solution polymère est récupéré au point 2 et les résidus purgés au point 3.
EXEMPLES
Dans les exemples ci-après, les analyses réalisées sur la charge et les produits obtenus sont les suivantes :
- le taux de cendre, qui donne une indication sur la teneur en impuretés inorganiques, est déterminé par analyse thermogravimétrique (ou TGA pour thermogravimetric analysis selon le terme anglosaxon). Le taux de cendre est déterminé par analyse thermogravimétrique (ou TGA), à l’aide d’un appareil Perkin Elmer TGA 8000, selon la norme ISO 11358-1 (2014). Un échantillon de 10-20 mg de matière est placé sur un plateau en platine. La température est équilibrée à 50°C pendant 10 minutes, puis augmente à une vitesse de chauffe de 20°C/min jusqu’à 950°C sous flux d’azote. Le taux de cendre correspond au poids déterminé à 850°C par rapport au poids de l’échantillon de départ, exprimé en pourcentage poids (% poids) ;
- les teneurs en composés organiques, en particulier en Irganox® 1010, Irgafos® 168, Irgafos® 168 oxydé, sont déterminées par chromatographie liquide haute performance (HPLC) ; - les paramètres de couleur sont exprimés dans le système de référence CIE L*a*b* (défini par la Commission Internationale de l’Eclairage (CIE)), déterminé par colorimétrie (selon la norme ISO 11664-4), avec : o un paramètre L* de clarté (ou luminance), tel que plus L* est proche de 100, plus le solide analysé est clair ou transparent ; au contraire plus L* est proche de 0, plus le solide analysé est opaque ; o un paramètre a* (correspondant à un axe vert-rouge), qui mesure la couleur allant du vert (valeurs négatives) au rouge (valeurs positives) ; une valeur cible de a* est une valeur approchant 0 ; o un paramètre b* (correspondant à un axe bleu-jaune), qui mesure la couleur allant du bleu (valeurs négatives) au jaune (valeurs positives) ; une valeur cible de b* est une valeur approchant 0.
Les valeurs L*a*b* sont déterminées à l’aide d’un appareil Standard Konica/Minolta Colorimeter CM-3700A, sur des échantillons solides d’environ 20 g de matière cryobroyée.
Exemple 1 (conforme à l’invention)
Etape a) de dissolution :
Une charge issue de déchets plastiques et contenant 95% poids de polypropylène (PP) est introduite sous forme de paillettes dans une extrudeuse chauffée à 200°C. En sortie d’extrudeuse, la charge est au moins en partie sous forme fondue et est mélangée avec du n-heptane utilisé comme solvant et préalablement chauffée à 200°C, selon un ratio pondéral solvant/charge de 5/1. Le mélange comprenant le solvant et la charge est introduit dans un réacteur agité et chauffé à 200°C, et maintenu à 2,0 MPa absolu, pendant un temps de séjour de 1 heure. Une solution polymère brute est alors obtenue.
Etape b) décantation :
La solution polymère brute issue de l’étape a) de dissolution est ensuite soumise à une étape b) de décantation :
La solution polymère brute est soutirée en continu du réacteur agité et injectée dans un décanteur statique, vertical, présentant un ratio L/D entre la hauteur totale et le diamètre du décanteur globalement cylindrique de 3,1. Ledit décanteur est opéré selon les conditions suivantes :
- Une température de 200°C
- Une pression de 2,0 MPa
- Une vitesse d’injection de 0,04 m/s - Une vitesse en fût vide ascendante de 0,07 mm/s
- Un temps de séjours de 1h.
Un « gâteau » se dépose dans le fond du décanteur : il comprend des composés insolubles, des solides inorganiques, une fraction de solvant, et des éléments organiques. Ce « gâteau » est purgé de façon séquentielle à une fréquence de 0,8 mHz.
Etape c) séparation solvant-polymère :
En sortie du décanteur, la solution polymère décantée issue de l’étape b) est soumise ensuite à une étape c) de séparation solvant-polymère.
En sortie de procédé, à température et pression atmosphériques, un solide A est obtenu. Le solide A est composé de polypropylène (PP). Le solide A est analysé. Les résultats sont résumés dans le tableau 1 ci-dessous. Le tableau 1 compare des caractéristiques mesurées pour la charge et pour le solide A obtenu, notamment le taux de cendre (qui donne une indication sur la teneur en impuretés inorganiques), les paramètres L, a et b de colorimétrie et les quantités pondérales relatives en trois composés organiques (Irganox® 1010, Irgafos® 168, Irgafos® 168 oxydé).
Tableau 1
Le solide A obtenu composé de polypropylène (PP) est purifié par rapport à la charge plastique (voir tableau 1) puisque : - plus de 80% poids d’impuretés inorganiques (100x(1 , 09-0, 2)/1, 09=81, 65%) ont été éliminées (le solide A comprend plus de 80% poids en moins d’impuretés inorganiques par rapport à la charge plastique) ;
- les teneurs des trois impuretés organiques testées (Irganox® 1010, Irgafos® 168, Irgafos® 168 oxydé) sont également réduites dans le solide A (respectivement 194 ppm poids, 138 ppm poids et 505 ppm poids) par rapport à la charge plastique (respectivement 1831 ppm poids, 628 ppm poids et 1899 ppm poids) ;
- le solide A est également moins coloré que la charge : le paramètre L de luminosité est augmenté pour le solide A (88,65) et se rapproche de 100 par rapport à celui mesuré pour la charge (57,47), tandis que les paramètres a et b sont plus proches de la valeur 0 pour le solide A (a=1,23 et b=7,76) comparativement à la charge (respectivement 14,68 et 10,83).
Exemple 2 (conforme à l’invention)
Une charge issue de déchets plastiques, de même type que celle de l’Exemple 1 , contenant 95% poids de polypropylène (PP), est introduite sous forme de paillettes dans une extrudeuse chauffée à 200°C. En sortie d’extrudeuse, la charge est au moins en partie sous forme fondue et est mélangée avec du n-heptane utilisé comme solvant et préalablement chauffée à 200°C, selon un ratio pondéral solvant/charge de 5/1. Le mélange est ensuite introduit dans un réacteur agité et chauffé à 200°C, et maintenu à 2,0 MPa absolu, pendant un temps de séjour de 1 heure. Une solution polymère brute est alors obtenue.
La solution polymère brute est soutirée en continu du réacteur agité et injectée dans un décanteur statique, vertical, présentant un ratio L/D entre la hauteur totale du décanteur et le diamètre du décanteur globalement cylindrique de 3,1. Ledit décanteur est opéré selon les conditions suivantes :
- Une température de 200°C
- Une pression de 2,0 MPa
- Une vitesse d’injection de 0,04 m/s
- Une vitesse en fût vide ascendante de 0,07 mm/s
- Un temps de séjours de 1h.
Des impuretés se déposent dans le fond du décanteur, pour former un « gâteau » ou « lit » qui est purgé de façon discontinue à une fréquence de 0,8 mHz.
En sortie du décanteur, la solution polymère décantée est filtrée sur un filtre d’ouverture de mailles de 10 pm puis sur un filtre d’ouverture de mailles de 1 pm. La solution polymère filtrée est ensuite envoyée dans une colonne d’adsorption contenant un lit de charbon actif, et opérée à 200°C et 2,0 MPa.
La solution polymère adsorbée, récupérée en sortie de colonne d’adsorption, est soumise ensuite à une étape de séparation solvant-polymère.
En sortie de procédé, et à température et pression atmosphériques, un solide B est obtenu. Le solide B est composé de polypropylène (PP). Le solide B est analysé, de la même manière que le solide A de l’Exemple 1. Les résultats sont résumés dans le tableau 2 ci- dessous, qui compare des caractéristiques mesurées pour la charge et le solide B obtenu, notamment le taux de cendre (qui donne une indication sur la teneur en impuretés inorganiques), les paramètres L, a et b de colorimétrie et les quantités pondérales relatives en trois composés organiques (Irganox® 1010, Irgafos® 168, Irgafos ®168 oxydé).
Tableau 2
Le solide B obtenu, composé de polypropylène (PP), est purifié par rapport à la charge plastique (voir tableau 2) puisque :
- environ 100% poids des impuretés inorganiques (100x(1 , 1 -0,0)/1 , 1 =100%) ont été éliminées ;
- les teneurs des trois impuretés organiques testées (Irganox® 1010, Irgafos® 168, Irgafos® 168 oxydé) sont également réduites dans le solide B (respectivement 158 ppm poids, 113 ppm poids et 494 ppm poids) par rapport à la charge plastique (respectivement 1831 ppm poids, 628 ppm poids et 1899 ppm poids) ; - le solide B est également moins coloré que la charge et les paramètres de colorimétrie sont améliorés : le paramètre L de luminosité est augmenté pour le solide B (98,89) et se rapproche de 100 par rapport à celui mesuré pour la charge (57,47), tandis que les paramètres a et b sont plus proches de la valeur 0 pour le solide B (a = -0,29 et b = 4,61) comparativement à la charge (respectivement 14,68 et 10,83).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement d’une charge plastique, comprenant : a) une étape de dissolution de la charge plastique dans un solvant de dissolution, l’étape a) étant opérée à une température de dissolution comprise entre 100°C et 300°C et à une pression de dissolution entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu, pour obtenir au moins une solution polymère brute ; b) une étape de décantation de la solution polymère brute, pour obtenir une solution polymère décantée et une fraction de résidus, l’étape b) étant opérée à une température comprise entre 100°C et 300°C et une pression entre 1,0 et 100,0 MPa absolu, et mettant en œuvre au moins un décanteur, lorsque l’étape b) comprend plusieurs décanteurs, lesdits décanteurs fonctionnent en série ou en parallèle, le décanteur ou le premier décanteur des décanteurs en série ou encore chaque décanteur en parallèle étant alimenté en au moins une fraction de ladite solution polymère brute, dans laquelle un effluent enrichi en solution polymère est récupéré en sortie du ou de chaque décanteur, l’effluent enrichi en solution polymère récupéré en sortie dudit décanteur ou du dernier décanteur des décanteurs fonctionnant en série ou encore l’ensemble des effluents enrichis en solution polymère récupérés en sortie de chaque décanteur fonctionnant en parallèle, constituant ladite solution polymère décantée, un flux de résidus étant récupéré en sortie du ou de chaque décanteur, l’ensemble des flux de résidus récupérés constituant ladite fraction de résidus, ledit au moins un décanteur présentant une vitesse superficielle liquide variant entre 1x10'7 et 1,000x10-2 m/s ; puis c) une étape de séparation solvant-polymère, pour obtenir au moins un flux de polymères thermoplastiques purifiés.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le solvant de dissolution et la charge plastique alimentent l’étape a) selon un ratio pondéral entre le solvant de dissolution et la charge plastique, compris entre 0,2 et 100,0, de préférence entre 0,3 et 20,0, de manière préférée entre 1 ,0 et 10,0, encore plus préférentiellement entre 3,0 et 7,0.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le solvant de dissolution comprend au moins un composé hydrocarboné, ledit solvant de dissolution présentant une température d’ébullition comprise entre -50 et 250°C, de préférence entre - 15 et 150°C, préférentiellement entre - 1 et 110°C et de manière préférée entre 20 et 100°C.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le solvant de dissolution comprend, de préférence consiste en, un mélange d’isomères du butane, du pentane, de l’hexane, de l’heptane et/ou de l’octane, et de manière préférée, un isomère ou un mélange d’isomères de l’hexane, de l’heptane et/ou de l’octane.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape b) met en œuvre entre un et dix décanteur(s), préférentiellement entre deux et cinq décanteurs.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque décanteur de l’étape b) est de forme cylindrique ou globalement cylindrique, présentant un ratio L/D entre la longueur totale L et le diamètre D du décanteur compris entre 0,5 et 12, de préférence entre 1 ,0 et 6,0.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la vitesse superficielle liquide varie, dans chaque décanteur, entre 1 ,0x10'6 et 1 ,000x10-2 m/s, préférentiellement entre 1 ,0x10-5 et 6,000x10-3 m/s, de manière très préférée entre 2,0x10’5 et 9,00x10-4 m/s.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque décanteur présente une vitesse d’injection inférieure ou égale à 1 ,00 m/s, de préférence inférieure ou égale à 0,10 m/s, préférentiellement inférieure ou égale à 0,05 m/s, et de manière préférée supérieure ou égale à 0,001 m/s.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque décanteur est opéré avec un taux de remplissage compris entre 70% et 100% du volume total du décanteur considéré.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape de purification de la solution polymère décantée pour obtenir une solution polymère purifiée, ladite étape de purification comprenant : b’1) une sous-étape de séparation solide-liquide supplémentaire ; et/ou b’2) une sous-étape de lavage, par contact avec une solution dense ; et/ou b’3) une sous-étape d’extraction, par contact avec un solvant d’extraction ; et/ou b’4) une sous-étape d’adsorption des impuretés par contact avec un adsorbant solide.
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la charge plastique comprend des polymères thermoplastiques, plus particulièrement des polyoléfines.
12. Dispositif de traitement d’une charge plastique pour obtenir un flux de polymères thermoplastiques purifiés, qui comprend :
- des moyens pour mettre en contact et dissoudre au moins en partie la charge plastique dans un solvant de dissolution, pour obtenir une solution polymère brute ;
- un dispositif de décantation comprenant au moins un décanteur dans lequel une vitesse superficielle liquide varie entre 1x10'7 et 1 ,000x10’2 m/s et de préférence dans lequel la vitesse d’injection est inférieure ou égale à 1,00 m/s, lorsque le dispositif de décantation comprend plusieurs décanteurs, lesdits décanteurs fonctionnant en série ou en parallèle, ledit au moins un décanteur étant un décanteur vertical ou horizontal, de préférence de forme cylindrique ou globalement cylindrique, présentant de préférence un ratio L/D entre la hauteur ou longueur totale L du décanteur et le diamètre D du décanteur compris entre 0,5 et
12, ledit(ou lesdits) décanteur(s) comprenant un point d’alimentation en solution polymère, ledit au moins un décanteur comprenant une première sortie pour un effluent enrichi en solution polymère et une deuxième sortie pour un flux de résidus, lorsque le dispositif de décantation comprend plusieurs décanteurs en série, la première sortie du décanteur en aval est avantageusement connectée au point d’alimentation du décanteur directement en amont, sauf pour le dernier décanteur de la série pour lequel la première sortie est connectée à des moyens situés en aval du dispositif de décantation, lorsque le dispositif de décantation comprend plusieurs décanteurs en parallèle, l’ensemble desdites premières sorties desdits décanteurs sont connectées entre elles et à un système de mélange pour mélanger l’ensemble des effluents enrichi en solution polymère récupérés en sortie desdits décanteurs en parallèle, ledit système de mélange étant connecté à des moyens situés en aval du dispositif de décantation ;
- éventuellement un système de purification supplémentaire, situé en aval du dispositif de décantation ;
- des moyens de séparation solvant-polymère, situés en aval du dispositif de décantation, pour séparer un flux de solvant et un flux de polymères thermoplastiques purifiés.
13. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel la vitesse superficielle liquide dans ledit au moins un décanteur varie entre 1,0x10-6 et 1 ,000x10’2 m/s, préférentiellement entre 1 ,0x10’5 et 6,000x10-3 m/s, de manière très préférée entre 2,0x10'5 et 9,00x10’4 m/s.
14. Dispositif selon la revendication 12 ou 13, dans lequel ledit au moins décanteur est un décanteur vertical, dans lequel :
- le point d’alimentation dudit décanteur est situé entre le quart de la hauteur dudit décanteur et les trois quarts de la hauteur dudit décanteur, ledit point d’alimentation définissant alors deux zones dans le décanteur vertical considéré, une zone supérieure située entre le point d’alimentation et la tête du décanteur vertical, et une zone inférieure située entre le point d’alimentation et le fond du décanteur vertical, et
- la première sortie dudit décanteur est située dans la zone supérieure du décanteur vertical considéré, et la deuxième sortie est située dans la zone inférieure du décanteur vertical.
15. Dispositif selon la revendication 12 ou 13, dans lequel ledit au moins décanteur est un décanteur horizontal, dans lequel :
- le point d’alimentation dudit décanteur est situé vers une extrémité du décanteur horizontal considéré,
- la première sortie et la deuxième sortie dudit décanteur sont situées vers l’extrémité opposée au point d’alimentation.
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