ES2249438T3 - Procedimiento de reciclado de una materia plastica. - Google Patents
Procedimiento de reciclado de una materia plastica.Info
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Abstract
Procedimiento de reciclado de una materia plástica según el cual la materia plástica se pone en contacto con un disolvente capaz de disolverla y la materia plástica disuelta en el disolvente es precipitada con un compuesto no disolvente en presencia de un agente de separación de fases, el cual agente de separación de fases es compatible con el disolvente e incompatible con el no disolvente, y está igualmente presente durante la puesta en contacto de la materia plástica con el disolvente y mejora la disolución de la materia plástica por el disolvente
Description
Procedimiento de reciclado de una materia
plástica.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para el reciclado de una materia plástica.
Las materias plásticas se utilizan abundantemente
para la fabricación de diversos artículos, flexibles o rígidos,
tales como por ejemplo toldos, telas revestidas y otros elementos
para el habitáculo interior de vehículos, tubos, marcos de ventanas
o cables eléctricos con aislamiento polímero.
Una trituración intensa de estos artículos
conduciría muy frecuentemente a una mezcla de partículas finas de
composición heterogénea, cuya purificación y reutilización serían
difíciles. Además, en el caso de artículos reforzados por fibras
(por ejemplo de poliéster), las fibras forman frecuentemente una
clase de guata que complica mucho la reutilización de los
materiales triturados.
Ya se han propuesto diferentes procedimientos
basados en una disolución por medio de disolventes orgánicos. Así,
la solicitud de patente EP 945481 a nombre de la firma solicitante
propone un procedimiento de reciclado de un artículo a base de al
menos un polímero de cloruro de vinilo, según el cual:
- (a)
- el artículo se desmenuza en fragmentos de una dimensión media de 1 cm a 50 cm en el caso de que excediera estas dimensiones;
- (b)
- los fragmentos del artículo, secos, se ponen en contacto con un disolvente capaz de disolver el polímero, sustancialmente anhidro, que forma un azeótropo con el agua;
- (c)
- se provoca la precipitación del polímero disuelto el disolvente por inyección de vapor de agua en la solución así obtenida lo que provoca además el arrastre del azeótropo disolvente-agua y deja subsistir de este modo una mezcla constituida esencialmente por agua y partículas sólidas de polímero; y
- (d)
- se recogen las partículas de polímero.
Teniendo en cuenta el coste del disolvente y los
inconvenientes que podría presentar su desecho en el medio ambiente,
es deseable tratar la fracción azeotrópica con el fin de recuperar
de ella el disolvente. La solución propuesta en esta solicitud de
patente consiste en utilizar CaCl_{2} como agente de separación de
fases que provoca su decantación del azeótropo (en forma líquida)
en una fase acuosa y una fase esencialmente constituida por
disolvente. Este CaCl_{2} se encuentra en la fase acuosa y puede
reutilizarse como agente de separación de fases mediante
reconcentración por evaporación del agua. Esta operación es costosa
tanto en términos de necesidades energéticas, como de equipo,
teniendo en cuenta la corrosividad del CaCl_{2}.
Este tipo de problema, a saber la recuperación de
los constituyentes de una mezcla disolvente - no disolvente es de
hecho un fenómeno que se encuentra en la mayor parte de los
procedimientos de reciclado de materias plásticas que implican la
puesta en solución en un disolvente y la precipitación de la materia
plástica disuelta por un compuesto no disolvente.
La presente invención está basada en la
sorprendente constatación de que la adición de ciertos agentes de
separación de fases a la mezcla disolvente - no disolvente de una
materia plástica permite no solamente facilitar la decantación de
esta mezcla, sino también aumentar el podar de disolución de la fase
rica en disolvente frente a la materia plástica en cuestión. En
consecuencia, el procedimiento llega a ser más flexible, menos
consumidor de energía y menos costoso.
En consecuencia, la presente invención permite
proporcionar un procedimiento de reciclado que sea sencillo,
económico, seguro, poco contaminante, y que permite recoger
materias plásticas de una pureza elevada.
Más precisamente, la presente invención se
refiere a un procedimiento de reciclado de una materia plástica
según el cual la materia plástica se pone en contacto con un
disolvente capaz de disolverla y la materia plástica disuelta en el
disolvente es precipitada con un compuesto no disolvente en
presencia de agente de separación de fases, en el cual agente de
separación de fases es compatible con el disolvente e incompatible
con el compuesto no disolvente, está igualmente presente durante la
puesta en contacto de la materia plástica con el disolvente y mejora
la disolución de la materia plástica por el disolvente.
La materia plástica en cuestión puede ser de
cualquier naturaleza. Puede tratarse de un polímero apolar, tal como
un polímero de etileno (PE) o de propileno (PP). Igualmente puede
tratarse de un polímero polar, tal como un polímero de cloruro de
vinilo (PVC) o de cloruro de vinilideno (PVDC). Se han obtenido
buenos resultados con PVC. Por PVC, se pretende designar cualquier
homo- o copolímero que contenga al menos 50% en peso de cloruro de
vinilo.
La materia plástica puede presentarse bajo
cualquier forma. Por ejemplo, puede tratarse de desechos de
polimerización, de amasadura o eventualmente de puesta en estado
líquido o pastoso, eventualmente incluso en solución en un
disolvente. Igualmente se puede tratar de artículos sólidos que
comprenden uno o varios aditivos usuales, tales como por ejemplo
plastificantes, estabilizantes, antioxidantes, agentes
ignifugantes, pigmentos, materias de carga, etc., comprendidos
fibras de refuerzo. Estas fibras pueden de cualquier naturaleza,
bien sea naturales o sintéticas; igualmente se pueden utilizar
fibras de vidrio, de celulosa o de materia plástica. Frecuentemente
se trata de fibras de materia plástica, y en particular de fibras
de poliéster. El poli(tereftalato de etileno) (PET) da buenos
resultados, principalmente para el refuerzo de hojas utilizadas como
toldos. El diámetro de las fibras es habitualmente del orden de 10
a 100 \mum. En las hojas reforzadas, se trata frecuentemente de
fibras largas, cuya longitud puede alcanzar varios metros. Sin
embargo, igualmente puede tratarse de fibras más cortas, de algunos
milímetros a algunos centímetros de longitud, que forman
eventualmente una tela, una tela no tejida o un fieltro. A modo de
ilustración, las fibras pueden representar de 1 a 50% del peso de
una hoja reforzada.
Estos artículos pueden presentarse en la forma de
tubos flexibles o rígidos, de recipientes, de hojas para el
revestimiento de suelos, de toldos, de marcos de ventanas, de
fundas aislantes de cables eléctricos, etc. Pueden haber sido
fabricados por cualquier técnica conocida: extrusión,
revestimiento, inyección, etc. Puede ser interesante desmenuzar
estos artículos de modo que se reduzcan a fragmentos de tamaño
reducido, fáciles de manipular y de disolver en el procedimientos
según la invención. Tratamientos de desmenuzamiento adecuados se
describen en la solicitud de patente EP 945481 antes mencionada,
que se incorpora como referencia en la presente solicitud.
En el procedimiento según invención, la materia
plástica se pone en contacto con un disolvente capaz de disolverla,
en presencia de un agente de separación de fases. En el caso en
donde el artículo está reforzado por fibras, la mezcla disolvente -
agente de separación de fases no debe provocar sin embargo la
disolución de los constituyentes distintos de la materia plástica a
reciclar. La recuperación de eventuales refuerzos o
"accesorios", tales como rebordes de fijación metálicos,
etiquetas, conductores metálicos etc, incorporados en, o junto a, la
materia plástica y que no habrían sido retirados de ella antes de
que dicha materia hubiera sido sometida al procedimiento según la
invención, se describe en la solicitud de patente EP 945481
incorporada en la presente memoria como referencia.
El agente de separación de fases según la
presente invención es por definición un compuesto que favorece la
decantación de las mezclas disolvente - no disolvente de la materia
plástica. Según la presente invención, este agente es además
compatible con el disolvente, no compatible con el compuesto no
disolvente y mejora la disolución de la materia plástica por el
disolvente. Así pues, este agente de separación de fases estará
casi ausente en la fase rica en compuesto no disolvente procedente
de la decantación, lo que puede ser ventajoso en el caso en donde
el compuesto no disolvente puede ser desechado al medio ambiente
(por ejemplo si este compuesto no disolvente es el agua) y lo que
favorece igualmente la obtención de una materia plástica
sustancialmente exenta de este agente.
La disolución se efectúa generalmente bajo una
presión al menos igual a la presión atmosférica, incluso al menos
igual a 1,5 bares. Ventajosamente, esta presión no excede de 10
bares, de preferencia 5 bares.
La temperatura de disolución es generalmente de
al menos 75ºC, incluso 100ºC; generalmente no excede de 125ºC,
incluso 110ºC.
Puede resultar ventajoso trabajar bajo una
atmósfera inerte, por ejemplo bajo nitrógeno, para evitar cualquier
riesgo de explosión y de degradación del disolvente, del compuesto
no disolvente y/o del agente de separación de fases.
La cantidad de disolvente y de agente de
separación de fases a utilizar debe elegirse de modo que se evite
que el aumento de la viscosidad provocado por la disolución de la
materia plástica perturbe el buen desarrollo del procedimiento
(filtración, ...). Se prefiere que, durante la etapa de disolución,
la materia plástica no exceda de 200 g por litro de mezcla
disolvente - agente de separación de fases, y en particular 100
g/l.
En la perspectiva de una nueva utilización de la
materia plástica así recogida, una variante ventajosa del
procedimiento según la invención consiste en incorporar al
disolvente, además del agente de separación de fases, antes o
durante la etapa de disolución de la materia plástica, uno o varios
aditivos (estabilizantes, plastificantes, etc.), cuyas naturalezas
y cantidades estén adaptadas a las propiedades que se desea
conferir a la materia plástica reciclada. Es deseable, en este caso,
que el o los aditivos así incorporados sean solubles en el
disolvente utilizado. Sin embargo, los eventuales aditivos
insolubles pueden estar dispersados finamente en el disolvente.
Después de la disolución de la materia plástica y
la eventual separación de los constituyentes no disueltos, se
provoca la precipitación de la materia plástica disuelta
eventualmente reduciendo la presión (generalmente hasta la presión
atmosférica), lo que provoca generalmente una disminución de la
temperatura, pero sobre todo añadiendo en el disolvente que contiene
la materia plástica disuelta, un compuesto no disolvente en una
cantidad suficiente para provocar la precipitación completa de la
materia plástica disuelta. Ventajosamente, esta precipitación se
realiza por la inyección conjunta del compuesto no disolvente en
forma líquida y en forma gaseosa lo que acelera la precipitación de
la materia plástica. No es despreciable que el compuesto no
disolvente inyectado contenga eventualmente una baja concentración
de disolvente; esto es interesante en la medida que, como se expone
más adelante, una eventual etapa ulterior del procedimiento puede
precisamente proporcionar tal fuente de compuesto no disolvente, que
se puede reutilizar así sin depuración particular.
Con el fin de reducir el tamaño de las partículas
obtenidas por precipitación, es ventajoso que esta precipitación
tenga lugar en presencia de un agente dispersante. Desde el punto
de vista práctico, éste se añade ventajosamente al disolvente desde
el comienzo de la disolución de la materia plástica.
Alternativamente, este agente dispersante puede añadirse al mismo
tiempo que el compuesto no disolvente utilizado para la
precipitación (bien en la misma corriente o bien separadamente),
pero esta manera del procedimiento es más difícil de controlar y
podría conducir a una falta de homogeneización del medio. Por
agente dispersante según esta variante de la invención, se pretende
designar agentes tensioactivos, tales como bentonita,
poli(alcohol vinílico), gelatina, ésteres o éteres
celulósicos, (co)polímeros hidrosolubles... Los éteres
celulósicos dan buenos resultados. El agente dispersante según esta
variante de la invención se utilice en una cantidad generalmente
superior o igual a 0,001% en peso con respecto al peso del PVC, de
preferencia superior o igual a 0,01%, o mejor, superior o igual a
0,1%. El contenido en agente dispersante es generalmente inferior o
igual a 5%, incluso 2%, o mejor, 1%.
Otro medio que permite reducir la granulometría
del producto obtenido es añadir el compuesto no disolvente de modo
progresivo en el disolvente que contiene la materia plástica
disuelta y reducir la presión por debajo de la presión atmosférica
en el curso de la adición progresiva del compuesto no disolvente. Se
observa así generalmente una inversión de fases, es decir que el
medio de precipitación pasa de una dispersión del compuesto no
disolvente en el disolvente, a una dispersión del disolvente en el
compuesto no disolvente. Este fenómeno va acompañado por una caída
brusca de la viscosidad y es a partir de este momento cuando la
materia plástica, que estaba disuelta, precipita en forma de granos
cada vez más densos. Es particularmente ventajoso que la reducción
de presión recomendada antes tenga lugar antes de la inversión de
fases, de manera que ésta tenga lugar a presión reducida. Según
esta variante ventajosa de la presente invención, la presión es
generalmente inferior o igual a 0,9 bares, incluso 0,8 bares y de
preferencia, 0,7 bares durante la inversión de fases. Esta presión
es generalmente superior a 0,2 bar, incluso a 0,4 bar. Otra ventaja
de una disminución de la presión durante la adición progresiva del
compuesto no disolvente es que permite disminuir el umbral de
concentración crítica en materia plástica a partir del cual se
asiste a una masificación del medio. Esto permite pues de alguna
manera tratar más polímero con una misma cantidad de disolvente.
Finalmente, para reducir la granulometría al
máximo y obtener un producto exento de aglomerados, es ventajoso a
la vez utilizar un agente dispersante, y reducir la presión por
debajo de la presión atmosférica en el curso de la adición
progresiva de compuesto no disolvente.
El disolvente capaz de disolver la materia
plástica se elige preferiblemente entre los líquidos que tengan un
parámetro de solubilidad (cuya definición y valores experimentales
figuran en "Properties of Polymers", D. W. Van Krevelen,
Edición de 1990, pp. 200-202, así como en
"Polymer Handbook", J. Brandrup and E.H. Immergut,
Editors, Segunda Edición, p. IV-337 a
IV-359) próximo al parámetro de solubilidad de la
materia plástica a disover. En cuanto al compuesto no disolvente de
la materia plástica, se elige de preferencia uno que tenga un
fuerte parámetro de solubilidad diferente del de la materia
plástica a disolver. Ha de entenderse que por disolvente y
compuesto no disolvente, se entiende tanto sustancias puras como
mezclas de sustancias. El agente de separación de fases presenta de
preferencia igualmente un parámetro de solubilidad diferente del de
la materia plástica a disolver.
Según una variante preferida del procedimiento
según la invención, el parámetro de solubilidad del disolvente es
próximo al de la materia plástica y el del agente de separación de
fases es:
- -
- inferior al parámetro de solubilidad de la materia plástica si el parámetro de solubilidad del compuesto no disolvente es superior al de la materia plástica
- -
- superior al parámetro de solubilidad de la materia plástica si el parámetro de solubilidad del compuesto no disolvente es inferior al de la materia plástica.
Es importante advertir que numerosos residuos o
desechos de materia plástica contienen una cantidad no despreciable
de agua que, por su polaridad, presenta un parámetro de solubilidad
netamente más elevado que el de las materias plásticas y es por
esto por lo que es un compuesto no disolvente de éstas. En
consecuencia, según una variante preferida del procedimiento según
la presente invención, el compuesto no disolvente elegido para la
precipitación de la materia plástica disuelta en el disolvente es
agua y el agente de separación de fases, un compuesto orgánico
apolar (que presenta por esto un parámetro de solubilidad netamente
más débil que el del agua).
Según una variante preferida del procedimiento
según la invención, el agente de separación de fases y el
disolvente se eliminan sustancialmente del medio de precipitación
por evaporación a una temperatura inferior a la temperatura de
ebullición del compuesto no disolvente. Esta eliminación es posible
principalmente para la elección de sustancias que tiene un punto de
ebullición inferior al del compuesto no disolvente y/o que
presentan un azeótropo con este último.
Es ventajoso en el contexto del procedimiento
según la invención, que el disolvente utilizado sea miscible con el
compuesto no disolvente, y forme con él una mezcla azeotrópica. En
este caso, un gran parte del disolvente puede eliminarse por
evaporación del medio de precipitación en forma de vapor de
composición azeotrópica.
En ciertos casos, los vapores que contienen el
disolvente y el agente de separación de fases contienen igualmente
una fracción sustancial del compuesto no disolvente. Estos vapores
se condensan ventajosamente y se someten a una decantación y una
eliminación subsiguiente de la fase rica en el compuesto no
disolvente antes de la reutilización para la disolución de la
materia plástica. Esta reutilización puede tener lugar durante un
procedimiento ulterior, si se trata de un procedimiento discontinuo
(o por lotes) de reciclado de la materia plástica, o forma parte
integrante del procedimiento propiamente dicho en el caso de un
procedimiento continuo. La fase rica en el compuesto no disolvente
resultante de la decantación puede igualmente reutilizarse durante
la precipitación de la materia plástica, como ya se ha indicado
precedentemente.
Una ventaja importante del procedimiento según la
presente invención es que puede funcionar en bucle cerrado, sin
generación de desechos, dado que tanto la fase que contiene el
disolvente como el agente de separación de fases que contiene el
compuesto no disolvente pueden ser reciclados y reutilizados en el
procedimiento.
Según otra variante ventajosa del procedimiento
según la presente invención, los vapores que contienen el
disolvente y el agente de separación de fases son simplemente
condensados y reutilizados tales cuales en la disolución de la
materia plástica, sin decantación previa. Esto es ventajoso cuando
estos vapores contienen poco compuesto no disolvente y/o es posible
de trabajar en equilibrio di-fásico, con dos fases
(una fase rica en disolvente y que contiene sustancialmente todo el
agente de separación de fases, puesto que éste es compatible con el
disolvente y no compatible con el compuesto no disolvente; y una
fase rica en el compuesto no disolvente). La fase rica en
disolvente asegura entonces por la elección correcta de las
concentraciones en agente de separación (requeridas para obtener el
buen parámetro de solubilidad), la disolución selectiva de la
materia plástica. La fase rica en compuesto no disolvente no
perturba esta disolución. Siendo entonces un sistema
di-fásico, la fase rica en disolvente llega a ser
totalmente insensible a la cantidad de compuesto no disolvente
añadida (por ejemplo, al agua contenida en la materia plástica a
reciclar). Solo aumenta la cantidad de fase rica en el compuesto no
disolvente. El procedimiento según esta variante de la invención es
pues más flexible al nivel de la gama de las concentraciones
toleradas en el compuesto no disolvente. Otra ventaja importante de
esta variante es pues que ya no es necesario eliminar previamente
(por secado) o a posteriori el agua llevada con la materia plástica
a reciclar. Es suficiente entonces en el procedimiento según la
invención elegir el agua como el compuesto no disolvente y el agua
contenida en la materia plástica es entonces simplemente desplazada
hacia la fase rica en el compuesto no disolvente. Se trata de una
importante economía de energía, teniendo en cuenta el importante
calor de vaporización del agua.
El procedimiento según la invención ha sido
aplicado con éxito al reciclado de del PVC, eligiéndose como
disolvente, la MEK (metiletilcetona), como el compuesto no
disolvente, el agua, y como agente de separación de fases, un
hidrocarburo alifático que tiene de 5 a 7 átomos de carbono. Se han
obtenido excelentes resultados eligiéndose n-hexano
como agente de separación de fases.
Las características del procedimiento según la
presente invención pueden ser integradas en cualquier procedimiento
en donde la materia plástica sea PVC y en donde:
- (a)
- el PVC se pone en contacto con el disolvente y el agente de separación de fases, y se disuelve;
- (b)
- se provoca la precipitación del PVC disuelto en el disolvente por inyección de vapor de agua en la solución así obtenida, lo que permite eliminar el disolvente y el agente de separación de fases por evaporación y deja así subsistir un mezcla esencialmente constituida por agua y partículas sólidas de PVC; y
- (c)
- se recogen las partículas de PVC.
De manera más precisa, las características del
procedimiento según la presente invención pueden estar integradas en
el procedimiento descrito en la solicitud de patente EP 945481
introducida en la presente memoria como referencia. En este caso, es
ventajoso elegir un procedimiento por lotes, que se desarrolle en
bucle con recuperación de los vapores que contiene el disolvente y
el agente de separación de fases, condensación y reciclado de una
fracción o de la totalidad de ellas para disolución en el lote
siguiente. En este caso, se han obtenido buenos resultados con MEK
como disolvente y n-hexano como agente de separación
de fases. El agente de separación de fases se añade durante el
primer lote, bien en la etapa de disolución, o bien después de la
condensación de los vapores. La segunda solución ha dado buenos
resultados. Antes del reciclado (de una fracción) de los vapores
condensados, se ha revelado interesante dejar decantar bajo la
acción del agente de separación de fases y eliminar la fase rica en
el compuesto no disolvente. Alternativamente, se puede reciclar la
totalidad de los vapores condensados, con la condición de adaptar la
cantidad de agente de separación de fases utilizado. En efecto, en
ese caso, el medio de disolución contiene una cantidad importante
del compuesto no disolvente, y es necesario suficiente agente de
separación de fases para contrarrestar el efecto negativo del
compuesto no disolvente sobre la disolución de la materia plástica.
Con ciertos compuestos, tales como la MEK (como disolvente), el
agua (como el compuesto no disolvente) y el
n-hexano (como el agente de separación de fases), se
asiste a la formación de dos fases durante la disolución. En este
caso, como el contenido en agua total del medio es generalmente al
menos 5% (en peso), se vigilará elegir un contenido en hexano de al
menos 5% igualmente (puesto que el resto del medio está constituido
por MEK) con en el fin de obtener una fase rica en MEK capaz de
disolver el PVC en un intervalo de temperaturas aceptable. De
preferencia, se vigilará que el contenido de agua no exceda de 15%,
lo que permite limitar el contendido de hexano a
30%.
30%.
Se procedió a una campaña de ensayos que
implicaban las etapas siguientes:
- 1.
- Se pusieron en solución 15 kg de PVC homopolímero en 147 kg de MEK y 8 kg de agua (procedente de desechos de PVC, que no habían sido secados antes de la disolución), a una presión de +/-3,5 bares (bares absolutos) y a una temperatura de 110ºC (siendo necesaria esta temperatura para la disolución del PVC en 10 min), en un autoclave agitado 250 litros de capacidad útil;
- 2.
- Se expandió la solución a 1 bar y se inyectaron en el interior del autoclave 90 kg de agua (60 kg en forma de vapor de agua, y 30 kg en forma líquida); de este modo se precipitó el PVC disuelto; tanto que el medio contenía todavía MEK, la temperatura permaneció aproximadamente igual a 74ºC (temperatura de ebullición del azeótropo a 1 bar); cuando la casi totalidad de la MEK hubo sido arrastrada, la temperatura subió a para alcanzar 100ºC y se mantuvo en dicho valor 30 min;
- 3.
- Se recogieron los vapores y se condensaron a 30ºC; se le añadió n-hexano de manera que se obtuviera una mezcla que comprendía 170 kg de MEK (78,9% en peso), 23 kg de agua (10,8%) y 22 kg de hexano (10,3%);
- 4.
- A continuación la mezcla se agitó vigorosamente y se dejó decantar 30 min a 30ºC;
- 5.
- Se retiraron 155 kg de la fase rica en disolvente que comprendía 83,5% de MEK, 5% de agua y 11,5% de hexano;
- 6.
- Se calentó a 115ºC bajo una presión de 4,4 bares y se trasvasó al reactor de disolución;
- 7.
- Se llevó a cabo una nueva disolución de 15 kg de PVC en un medio que contenía 83,5% de MEK, 5% de agua y 11,5% de hexano; esta vez, una temperatura de aproximadamente 90ºC fue suficiente para una disolución fácil del PVC en 10 min bajo una presión de 2,8 bares;
- 8.
- Se expandió la solución a una presión de1 bar y se reinyectaron 90 kg de agua (60 kg en forma de vapor de agua, y 30 kg en forma líquida); se produjo la precipitación del PVC disuelto; se recogieron y condensaron los vapores.
- 9.
- Se agitó el conjunto y después se dejo decantar durante 5 min; de nuevo se efectuó una retirada de 155 kg de la fase rica en disolvente que comprendía 83,5% de MEK, 5% de agua y 11,5% de hexano; y
- 10.
- Se efectuó de nuevo una disolución de 15 kg de PVC en un medio que contenía 83,5% de MEK, 5% de agua y 11,5% de hexano a una temperatura de 90ºC en 10 min.
Se midió que después de centrifugación, el PVC
separado de la fase acuosa no contenía más que 60 ppm de MEK y 13
ppm de hexano y que el agua de precipitación no contenía más que 100
ppm de MEK y 10 ppm de hexano.
Se procedió a una campaña de ensayos que
implicaban las etapas siguientes:
- 1.
- Se pusieron en solución 15 kg de PVC homopolímero en 147 kg de MEK y 8 kg de agua (procedente de desechos de PVC, que no habían sido secados antes de la disolución), bajo una presión de \pm 3,5 bares y a una temperatura de 110ºC (siendo necesaria esta temperatura para la disolución del PVC en 10 min), en un autoclave agitado de 250 litros de capacidad;
- 2.
- Se expandió la solución a 1 bar y se le inyectaron 90 kg de agua (60 kg en forme de vapor de agua, y 30 kg en forma líquida); se precipitó así el PVC disuelto; tanto que el medio contenía todavía MEK, la temperatura se dejó aproximadamente igual a 74ºC (temperatura de ebullición del azeótropo a 1 bar); cuando la casi totalidad de la MEK había sido arrastrada, se elevó la temperatura para alcanzar 100ºC y se le mantuvo en ese valor durante 30 min;
- 3.
- Se recogieron los vapores y condensaron a 30ºC; al conjunto se añadió n- hexano de manera que se obtuviera una mezcla de 155 kg que contenía 109,4 kg de MEK (71% en peso), 22,4 kg de agua (14%) y 23,3 kg de hexano (15%);
- 4.
- Se tomó esta mezcla tal cual para la disolución siguiente;
- 5.
- Se calentó a 110ºC bajo 4,4 bares y se le trasvasó al reactor de disolución;
- 6.
- Se efectuó una nueva disolución de 15 kg de PVC en un medio que contenía 71% de MEK, 14% de agua y 15% de hexano; esta vez, una temperatura de aproximadamente 90ºC fue suficiente para una disolución fácil del PVC en 10 min bajo una presión de 3,3 bares;
- 7.
- Se expandió la solución a 1 bar y se le inyectaron 90 kg de agua (60 kg en forma de vapor de agua, y 30 kg en forma líquida); así se precipitó el PVC disuelto; se recogieron y condensaron los vapores;
- 8.
- Se retiró una parte de estos vapores condensados para obtener la misma proporción y la misma masa que en el punto 3 anterior; y
\newpage
- 9.
- Se efectuó una nueva disolución de 15 kg de PVC en un medio que contenía 71% de MEK, 14% de agua y 15% de hexano; todavía esta vez, una temperatura de 90ºC fue suficiente para obtener la disolución del PVC en 10 min bajo una presión de 3,3 bares.
- 1.
- Se prepararon 155 kg de una solución que comprendía 82% de MEK, 5% de agua y 13% de hexano;
- 2.
- Se calentó a 115ºC bajo una presión de 4,4 bares y se trasvasó al reactor de disolución;
- 3.
- Se realizó una disolución de 15,5 kg de PVC en este medio a 100ºC en 10 min y bajo una presión de 2,8 bares;
- 4.
- Se expandió la solución a 1 bar y se le inyectó progresivamente vapor de agua y agua en forma líquida (60 kg en total). Cuando se alcanzó un régimen estable de inyección de vapor, se redujo la presión del reactor a 0,65 bares para que el cambio de fases y la precipitación se realizaran a una temperatura reducida de 63,8 a 66ºC; y
- 5.
- Se recogió PVC en forma de partículas que tenían un diámetro medio de 375 \mum, de las cuales el 90% de las partículas eran inferiores a 489 \mum.
- 1.
- Se prepararon 155 kg de una solución que comprendía 82% de MEK, 5% de agua y 13% de hexano;
- 2.
- Se calentó a 115ºC bajo una presión de 4,4 bares y se trasvasó al reactor de disolución;
- 3.
- Se efectuó la disolución de 14 kg de PVC en esta solución a una temperatura de 100ºC, en 10 min y bajo una presión de 2,8 bares;
- 4.
- Se expandió la solución a 1 bar y se inyectó progresivamente vapor de agua y agua en forma líquida (60 kg en total). Se mantuvo el reactor a presión atmosférica durante la inversión de fases y la precipitación, que tuvo lugar a una temperatura de 72 a 75ºC; y
- 5.
- Se recogió PVC que tenía un diámetro medio de 621 \mum y del cual 90% de las partículas eran inferiores a 883 \mum.
- 1.
- Se prepararon 155 kg de una solución que comprendía 82% de MEK, 5% de agua y 13% de hexano;
- 2.
- Se calentó a 115ºC bajo una presión de 4,4 bares y se trasvasó al reactor de disolución;
- 3.
- Se efectuó la disolución de 14 kg de PVC en esta solución a una temperatura de 100ºC, en 10 min bajo una presión de 2,8 bares;
- 4.
- Se expandió la solución a 1 bar y se inyectó progresivamente de vapor de agua y de agua en forma líquida (60 kg en total). Cuando se alcanzó un régimen estable de inyección de vapor, se redujo la presión del reactor a 0,55 bares, y la precipitación y la inversión de fases tuvieron lugar a una temperatura reducida de 64 a 65ºC; y
- 5.
- Se recogió PVC que tenía un diámetro medio de partículas de 314 \mum de las que el 90% de las partículas eran inferiores a 443 \mum.
Ejemplos 6, 7 y
8
- 1.
- Se preparó una solución que comprendía 82% de MEK, 5% de agua y 13% de hexano
- 2.
- Se efectuó la disolución de 250 g de PVC en 2667 g de esta solución en un reactor de vidrio de 5 litros;
- 3.
- Se inyectó el dispersante (Methocel K100 (éter celulósico)) en las cantidades recogidas en la tabla siguiente; y
- 4.
- Se precipitó el PVC disuelto por inyección de vapor a presión atmosférica.
La tabla siguiente resume los resultados
obtenidos.
\newpage
Ejemplo | [Agente dispersante], (%) | Diámetro medio, (\mum) |
6 | 0 | 480 |
7 | 0,1 | 376 |
8 | 0,2 | 325 |
- 1.
- Se prepararon 155 kg de una solución que comprendía 82% de MEK, 5% de agua y 13% de hexano;
- 2.
- Se calentó a 115ºC bajo una presión de 4,4 bares y se trasvasó al reactor de disolución;
- 3.
- Se efectuó la disolución de 17,25 kg de PVC en esta solución a una temperatura de aproximadamente 100ºC, en 10 min y bajo una presión de 2,8 bares;
- 4.
- Se expandió la solución a 1 bar y se inyectó progresivamente vapor de agua y agua en forma líquida (60 kg en total). Se mantuvo el reactor a presión atmosférica durante la inversión de fases y la precipitación, que tuvo lugar a una temperatura reducida de 72 a 75ºC; y
- 5.
- Se recogió PVC de granulometría muy gruesa, del cual solamente 76% de las partículas pasaban a través de un tamiz de 1 mm.
- 1.
- Se prepararon 155 kg de una solución que comprendía 82% de MEK, 5% de agua y 13% de hexano;
- 2.
- Se calentó a 115ºC bajo una presión de 4,4 bares y se trasvasó al reactor de disolución;
- 3.
- Se efectuó la disolución de 16,7 kg de PVC en esta solución a una temperatura de 100ºC, en 10 min y bajo una presión de 2,8 bares;
- 4.
- Se introdujo en la disolución, el mismo agente de dispersión que en los ejemplos 6 a 8 a razón de 0,2% en peso con respecto al PVC;
- 5.
- Se expandió la solución a 1 bar y se le inyectó progresivamente vapor de agua y agua en forma líquida (60 kg en total). Cuando se alcanzó un régimen estable de inyección de vapor, se redujo la presión a 0,7 bar en el reactor y la inversión de fases y la precipitación tuvieron lugar a una temperatura reducida de 64 a 65ºC; y
- 6.
- El PVC recuperado poseía una granulometría netamente más fina, pasando 99,8% del producto a través de un tamiz de 1 mm.
Claims (12)
1. Procedimiento de reciclado de una materia
plástica según el cual la materia plástica se pone en contacto con
un disolvente capaz de disolverla y la materia plástica disuelta en
el disolvente es precipitada con un compuesto no disolvente en
presencia de un agente de separación de fases, el cual agente de
separación de fases es compatible con el disolvente e incompatible
con el no disolvente, y está igualmente presente durante la puesta
en contacto de la materia plástica con el disolvente y mejora la
disolución de la materia plástica por el disolvente.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
cual la precipitación de la materia plástica tiene lugar en
presencia de un agente dispersante.
3. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la cual se añade el compuesto no
disolvente de manera progresiva en el disolvente que contiene la
materia plástica disuelta y en el cual se reduce la presión por
debajo de la presión atmosférica en el curso de la adición
progresiva del compuesto no disolvente.
4. Procedimiento según unas cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual el parámetro de
solubilidad del disolvente es próximo al de la materia plástica y
el del agente de separación de fases es:
- -
- inferior al parámetro de solubilidad de la materia plástica si el parámetro de solubilidad del compuesto no disolvente es superior al de la materia plástica,
- -
- superior al parámetro de solubilidad de la materia plástica si el parámetro de solubilidad del compuesto no disolvente es inferior al de la materia plástica.
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual el compuesto no disolvente
es agua y el agente de separación de fases, un compuesto orgánico
apolar.
6. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual el disolvente y el agente
de separación de fases son sustancialmente eliminados del medio de
precipitación por evaporación a una temperatura inferior a la
temperatura de ebullición del compuesto no disolvente.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en
donde el disolvente es miscible con el compuesto no disolvente y
forma con él una mezcla azeotrópica.
8. Procedimiento según la reivindicación 6 o 7,
en el cual los vapores que contienen el disolvente y el agente de
separación de fases contienen igualmente una fracción sustancial de
compuesto no disolvente, y en el cual estos vapores son condensados
y son sometidos a una decantación y a una eliminación subsiguiente
de la fase rica en compuesto no disolvente antes de la
reutilización por la disolución de la materia plástica.
9. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7,
en el cual los vapores que contienen el disolvente y el agente de
separación de fases se condensan y reutilizan tales cuales en la
disolución de la materia plástica, sin decantación previa.
10. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, donde la materia plástica es PVC, el
disolvente es MEK, el compuesto no disolvente es agua y el agente
de separación de fases es un hidrocarburo alifático que tiene de 5
a 7 átomos de carbono.
11. Procedimiento según la reivindicación 8, en
donde el agente de separación de fases es
n-hexano.
12. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual la materia plástica es PVC
y según el cual:
- (a)
- el PVC se pone en contacto con el disolvente y el agente de separación de fases, y se disuelve;
- (b)
- se provoca la precipitación del PVC disuelto en el disolvente por inyección de vapor de agua en la solución así obtenida, lo que permite eliminar el disolvente y el agente de separación de fases por evaporación y dejar así subsistir una mezcla esencialmente constituida por agua y partículas sólidas de PVC; y
- (c)
- se recogen las partículas de PVC.
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