FR3009972A1

FR3009972A1 - PROCESS FOR VEHICULATING A SOLUTION OF PLASTIC MATERIAL IN A SOLVENT

Info

Publication number: FR3009972A1
Application number: FR1358401A
Authority: FR
Inventors: Francesco Tarantino
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2015-03-06
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: FR3009972B1

Abstract

Procédé pour véhiculer une solution de matière plastique dans un solvant, ledit procédé utilisant une pompe à effet vortex.A method for conveying a solution of plastic material in a solvent, said method using a vortex pump.

Description

- 1 - Procédé pour véhiculer une solution de matière plastique dans un solvant La présente invention concerne un procédé pour véhiculer une solution de matière plastique dans un solvant. Les matières plastiques sont abondamment utilisées sous des formes diverses, principalement à l'état solide, pour la fabrication d'articles variés, souples ou rigides, tels que par exemple des bâches, des tissus enduits et autres éléments pour l'habillage intérieur de véhicules, des tuyaux, des blisters (emballages pharmaceutiques), des châssis de fenêtres ou des câbles électriques à isolation polymérique. Toutefois, il arrive souvent qu'à un moment donné de leur existence, ils soient en solution dans un solvant dont il faut alors les extraire. Ainsi, on est confronté à des solutions de polymère à la fin de certains procédés de polymérisation (dits "en solution"), au cours de certains procédés de recyclage, lors du nettoyage de certaines installations de fabrication d'objets ou de peintures à base de polymères...The present invention relates to a method for conveying a solution of plastic material in a solvent. Plastics are widely used in various forms, mainly in the solid state, for the manufacture of various items, flexible or rigid, such as for example tarpaulins, coated fabrics and other elements for the interior trim of vehicles , pipes, blisters (pharmaceutical packaging), window frames or electrical cables with polymeric insulation. However, it often happens that at a given moment of their existence, they are in solution in a solvent from which it is then necessary to extract them. Thus, we are confronted with polymer solutions at the end of certain polymerization processes (called "in solution"), during certain recycling processes, during the cleaning of certain object-making or paint-based installations. of polymers ...

Ainsi, différents procédés de recyclage de matières plastiques basés sur une dissolution au moyen de solvants organiques ont été proposés. La demande de brevet EP 945481 au nom de la demanderesse propose par exemple un procédé de recyclage d'un article à base d'au moins un polymère du chlorure de vinyle, selon lequel : (a) l'article est déchiqueté en fragments d'une dimension moyenne de 1 cm à 50 cm au cas où il excéderait ces dimensions ; (b) les fragments d'article, secs, sont mis en contact avec un solvant capable de dissoudre le polymère, substantiellement anhydre, formant avec l'eau un azéotrope (MEK de préférence); (c) on provoque la précipitation du polymère dissous dans le solvant par injection de vapeur d'eau dans la solution ainsi obtenue, ce qui provoque en outre l'entraînement de l'azéotrope solvant-eau et laisse ainsi subsister un mélange essentiellement constitué d'eau et de particules solides de polymère; (d) on recueille les particules de polymère.Thus, various processes for recycling plastics based on dissolution using organic solvents have been proposed. The patent application EP 945481 in the name of the applicant proposes for example a recycling process of an article based on at least one vinyl chloride polymer, according to which: (a) the article is shredded into fragments of an average dimension of 1 cm to 50 cm in case it exceeds these dimensions; (b) the dry article fragments are contacted with a solvent capable of dissolving the substantially anhydrous polymer, forming with water azeotrope (MEK preferably); (c) the precipitation of the polymer dissolved in the solvent is caused by the injection of water vapor into the solution thus obtained, which further causes the entrainment of the solvent-water azeotrope and thus leaves a mixture consisting essentially of water and solid particles of polymer; (d) the polymer particles are collected.

Un tel procédé comprend généralement également au moins une des étapes suivantes : al : les fragments d'articles sont alimentés d'un silo de stockage vers un dissolveur - 2 - bl : la solution de polymère est alimentée du dissolveur vers un filtre primaire séparant les insolubles de grande taille (typiquement des renforts ou accessoires ayant au moins une dimension > 150 um) de la solution de polymère b2 : les insolubles sont de préférence traités pour en ôter les traces de polymère et de solvant résiduaire, ce qui peut se faire par stripping à la vapeur b3 : la solution de polymère est envoyée vers un précipiteur moyennant passage préalable dans un décanteur centrifuge pour en ôter les insolubles de plus petite taille cl : les particules de polymère issues du précipiteur sont séparées de l'eau et amenées vers un sécheur à l'aide d'une pompe. Selon le type d'insolubles contenu dans l'article à recycler, il peut être intéressant d'opérer les étapes b, bl, b2 et b3 dans un même réacteur, qui est alors un dissolveur-filtre. La demande EP 2276801 au nom de la demanderesse décrit un procédé utilisant un tel appareil.Such a method generally also comprises at least one of the following steps: a: the fragments of articles are fed from a storage silo to a dissolver - 2 - bl: the polymer solution is fed from the dissolver to a primary filter separating the large insolubles (typically reinforcements or accessories having at least a dimension> 150 μm) of the polymer solution b2: the insolubles are preferably treated to remove traces of polymer and residual solvent, which can be done by stripping with steam b3: the polymer solution is sent to a precipitator by prior passage in a centrifugal decanter to remove insoluble smaller size cl: the polymer particles from the precipitator are separated from the water and brought to a dryer using a pump. Depending on the type of insoluble content in the article to be recycled, it may be advantageous to operate the steps b, bl, b2 and b3 in the same reactor, which is then a dissolver-filter. EP 2276801 in the name of the applicant describes a method using such an apparatus.

L'étape bl décrite ci-dessus est généralement réalisée à l'aide d'une pompe. Or, la demanderesse a constaté que cette pompe avait tendance à se boucher très rapidement, les insolubles généralement présents dans la solution ayant tendance à venir obturer les ouvertures du rotor de la pompe. Ceci est particulièrement problématique lorsque les (fragments d') articles à traiter sont des déchets de câbles car ceux-ci contiennent souvent des morceaux de cuivre dont la morphologie favorise particulièrement le bouchage. Une solution à ce problème consiste à utiliser deux pompes en parallèle de sorte a pouvoir en déboucher une pendant que l'autre fonctionne. Une telle solution est toutefois coûteuse et pose des problèmes de sécurité (les pompes contenant une solution de polymère à haute température). La demanderesse a dès lors eu l'idée de remplacer les pompes classiques avec rotor « fermé » (c.à.d. comprenant un volume interne délimité par une enceinte), par un type de pompe généralement utilisé en pisciculture et appelée pompe à effet vortex ou à rotor ouvert. Bien que présentant un rendement plus faible, une telle pompe ne présente en fait quasi aucun risque de colmatage puisque le rotor ne possède pas d'ouvertures et que le liquide ne doit pas pénétrer en son sein. Par conséquent, la présente invention concerne un procédé pour véhiculer une solution de matière plastique dans un solvant, ledit procédé utilisant une pompe à effet vortex. La matière plastique concernée par la présente invention peut être de toute - 3 - nature. Il peut s'agir d'un polymère apolaire, tel qu'un polymère de l'éthylène (PE) ou du propylène (PP) ; les polymères du styrène tels que le PS (polystyrène) l'ABS (terpolymère acrylonitrile-butadiène-styrène). Il peut également s'agir d'un polymère polaire tel qu'un polymère du chlorure de vinyle (PVC) ou du chlorure de vinylidène (PVDC), ou un copolymère d'éthylène et d'alcool polyvinylique (EVOH). Il peut également s'agir d'un mélange de telles matières plastiques dont au moins une est en solution. De bons résultats ont été obtenus avec le PVC. Par PVC, on entend désigner tout homo- ou copolymère contenant au moins 50 % en poids de chlorure de vinyle.Step b1 described above is generally carried out using a pump. However, the Applicant has found that this pump has a tendency to clog very quickly, insolubles generally present in the solution tending to plug the openings of the rotor of the pump. This is particularly problematic when the (fragments of) articles to be treated are waste cables because they often contain pieces of copper whose morphology particularly favors clogging. One solution to this problem is to use two pumps in parallel so that one can open while the other operates. Such a solution, however, is expensive and poses safety problems (pumps containing a polymer solution at high temperature). The Applicant therefore had the idea of replacing the conventional pumps with "closed" rotor (ie including an internal volume delimited by an enclosure), by a type of pump generally used in fish farming and called an effect pump. vortex or open rotor. Although having a lower efficiency, such a pump has in fact almost no risk of clogging since the rotor has no openings and the liquid must not penetrate within it. Accordingly, the present invention relates to a method for conveying a solution of plastic material in a solvent, said method using a vortex pump. The plastics material of the present invention may be of any kind. It may be an apolar polymer, such as a polymer of ethylene (PE) or propylene (PP); styrene polymers such as PS (polystyrene) ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymer). It may also be a polar polymer such as a polymer of vinyl chloride (PVC) or vinylidene chloride (PVDC), or a copolymer of ethylene and polyvinyl alcohol (EVOH). It can also be a mixture of such plastics of which at least one is in solution. Good results have been obtained with PVC. By PVC is meant any homo- or copolymer containing at least 50% by weight of vinyl chloride.

Avant sa mise en solution, la matière plastique peut se présenter sous une forme quelconque. Il peut par exemple s'agir de déchets de polymérisation, de compoundage ou de mise en oeuvre, éventuellement à l'état liquide ou pâteux, éventuellement même en solution dans un solvant. Il peut également s'agir d'articles solides (sous la forme de tuyaux souples ou rigides, de récipients, de feuilles pour le revêtement des sols, de bâches, de châssis de fenêtres, de gaines d'isolation de câbles électriques, etc.) comprenant un ou plusieurs additifs usuels tels que par exemple plastifiants, stabilisants, antioxydants, agents ignifugeants, pigments, matières de charge, etc., y compris des fibres de renforcement. Ces fibres peuvent être de toute nature, naturelles ou synthétiques ; on peut notamment utiliser des fibres de verre, de cellulose ou de matière plastique, telles que des fibres de polyester et en particulier, de fibres de polyéthylène-téréphtalate (PET). Les insolubles généralement contenus dans la solution (et généralement présents dans les articles susmentionnés) peuvent être des (fragments de) renforts (fibres, charges diverses), des"accessoires" tels qu'oeillets métalliques, étiquettes, conducteurs métalliques etc. ; des matières plastiques d'une autre nature... Ainsi par exemple, des déchets de câbles électriques contiennent généralement du PVC et du cuivre ; des déchets de membranes pour toiture comprennent généralement du PVC et des fibres de PET ; des déchets de blisters pharmaceutiques comprennent généralement plusieurs matières plastiques différentes (PVC et PE typiquement), qui ne sont pas solubles dans les mêmes solvants ; des déchets de papiers peints contiennent souvent du PVC et du papier etc. par définition, ces insolubles sont présents sous forme de particules solides dans la solution. A noter qu'il peut y avoir plusieurs types d'insolubles tels que décrit ci-dessus dans une même solution. La présente invention donne de bons résultats avec une solution de matière plastique obtenue à partir de déchets de câbles électriques. Dans un procédé où le choix du solvant capable de dissoudre la matière - 4 - plastique est libre (procédé de recyclage par exemple), celui-ci est de préférence sélectionné parmi les liquides ayant un paramètre de solubilité (dont une définition et des valeurs expérimentales figurent dans "Properties of Polymers", D.W. Van Krevelen, Edition de 1990, pp.200-202, ainsi que dans "Polymer Handbook", J. Brandrup and E.H. Immergut, Editors, Second Edition, p.IV-337 à IV-359) voisin du paramètre de solubilité de la matière plastique à dissoudre et/ou présentant des interactions fortes avec celui-ci (liens hydrogènes par exemple). Le terme « voisin » équivaut généralement à « ne s'écartant pas de plus de 6 unités ». Il s'agit en général d'un solvant organique, de préférence polaire tel que la MEK (méthyl éthyl cétone), qui donne de bons résultats avec de nombreux polymères et en particulier, avec les polymères halogénés tels que le PVC. Il est entendu que par solvant, on entend aussi bien des substances simples que des mélanges de substances. En particulier, dans le cas d'un procédé de recyclage travaillant en continu et/ou en boucle fermé, le solvant peut être un flux de liquide recyclé et peut contenir une certaine quantité de non solvant. Selon l'invention, la solution de matière plastique est véhiculée (par exemple d'un dissolveur vers un filtre) à l'aide d'une pompe à effet vortex. Le principe à la base d'une telle pompe est l'aspiration/refoulement d'un liquide par création d'un tourbillon à l'aide d'une roue qui est mise en rotation dans le corps de la pompe.Before being dissolved, the plastic material may be in any form. It may for example be waste polymerization, compounding or implementation, possibly in the liquid or pasty state, possibly even in solution in a solvent. It may also be solid articles (in the form of flexible or rigid pipes, containers, sheets for covering floors, tarpaulins, window frames, electrical cable insulation sleeves, etc.). ) comprising one or more usual additives such as, for example, plasticizers, stabilizers, antioxidants, flame retardants, pigments, fillers, etc., including reinforcing fibers. These fibers can be of any nature, natural or synthetic; in particular, glass, cellulose or plastic fibers, such as polyester fibers and, in particular, polyethylene terephthalate (PET) fibers can be used. The insolubles generally contained in the solution (and generally present in the aforementioned articles) may be (fragments of) reinforcements (fibers, various fillers), "accessories" such as metal eyelets, labels, metal conductors, etc. ; plastic materials of another nature ... For example, waste electrical cables generally contain PVC and copper; roof membrane waste generally comprises PVC and PET fibers; Pharmaceutical blister waste generally comprises several different plastics (typically PVC and PE), which are not soluble in the same solvents; wallpaper waste often contains PVC and paper etc. by definition, these insolubles are present as solid particles in the solution. Note that there may be several types of insolubles as described above in the same solution. The present invention gives good results with a plastic solution obtained from waste electric cables. In a process where the choice of the solvent capable of dissolving the plastic material is free (recycling process for example), it is preferably selected from liquids having a solubility parameter (including a definition and experimental values). can be found in "Properties of Polymers", DW Van Krevelen, 1990 Edition, pp.200-202, and in "Polymer Handbook", J. Brandrup and EH Immergut, Editors, Second Edition, pp.IV-337 to IV- 359) close to the solubility parameter of the plastic material to be dissolved and / or having strong interactions with it (hydrogen bonds for example). The term "neighbor" is generally equivalent to "not deviating more than 6 units". It is generally an organic solvent, preferably polar such as MEK (methyl ethyl ketone), which gives good results with many polymers and in particular with halogenated polymers such as PVC. It is understood that by solvent is meant both simple substances and mixtures of substances. In particular, in the case of a continuous and / or closed loop recycling process, the solvent may be a recycled liquid stream and may contain a certain amount of non-solvent. According to the invention, the plastic solution is conveyed (for example from a dissolver to a filter) using a vortex pump. The basic principle of such a pump is the suction / discharge of a liquid by creating a vortex with a wheel which is rotated in the body of the pump.

La roue, bien que de préférence « pleine » (ne permettant pas au liquide de pénétrer en sein ni de la traverser), est généralement munie d'aubes qui peuvent être courbes ou droites (radiales). De telles pompes sont notamment commercialisées par la société Robuschi (pompes des séries RKC et RKN) et par la Weir Minerals (pompes Wemco®).The wheel, although preferably "full" (not allowing the liquid to enter the breast nor to cross), is generally provided with blades that can be curved or straight (radial). Such pumps are in particular marketed by Robuschi (pumps RKC and RKN series) and Weir Minerals (Wemco® pumps).

Le procédé selon l'invention est de préférence intégré à un procédé de recyclage de matière plastique tel que décrit ci-dessus. A cet effet, la présente invention concerne également un procédé de recyclage (de fragments) d'articles en matière plastique par dissolution/précipitation, selon lequel avant précipitation de la matière plastique, la solution obtenue par dissolution des (fragments d') articles est véhiculée à travers un filtre à l'aide d'une pompe à effet vortex. Les caractéristiques des articles, de la matière plastique, du solvant, de la pompe... sont telles que décrites précédemment. En ce qui concerne le filtre, celui-ci est avantageusement un filtre de type Nutsche. Ce genre de filtre comprend généralement une cuve, une plaque filtrante, des bras pour agiter la suspension et un mécanisme de décharge du - 5 - « cake » (filtrat ou insolubles). A la suite du passage de la solution à travers le filtre, on est en présence de deux produits distincts : le filtrat (ou insolubles) d'une part, et la solution épurée d'autre part.The process according to the invention is preferably incorporated into a plastic recycling process as described above. To this end, the present invention also relates to a process for recycling (fragments) of plastic articles by dissolution / precipitation, according to which before precipitation of the plastic material, the solution obtained by dissolving the (fragments of) articles is conveyed through a filter using a vortex pump. The characteristics of the articles, the plastic material, the solvent, the pump, etc. are as previously described. As regards the filter, it is advantageously a Nutsche type filter. This type of filter generally comprises a tank, a filter plate, arms for stirring the suspension and a "cake" discharge mechanism (filtrate or insoluble). Following the passage of the solution through the filter, there are two distinct products: the filtrate (or insoluble) on the one hand, and the purified solution on the other hand.

Le filtrat contient généralement des résidus de solvant en une quantité de l'ordre des % en poids, voire des 10aines de %. Il est donc de préférence soumis à un traitement d'épuration pour en ôter substantiellement ces résidus (par exemple pour atteindre des teneurs résiduelles en solvant de 50 à 100 ppm (parts par million en poids)). Un stripping à la vapeur convient bien à cet effet.The filtrate generally contains solvent residues in an amount of about 1% by weight or even 10%%. It is therefore preferably subjected to a purification treatment to substantially remove these residues (for example to reach residual solvent levels of 50 to 100 ppm (parts per million by weight)). Steam stripping is well suited for this purpose.

Quant à la solution épurée, elle peut selon le cas être soumise à une filtration supplémentaire avant précipitation de la matière plastique.As for the purified solution, it may, depending on the case, be subjected to additional filtration before precipitation of the plastic material.

Claims

CLAIMS1 - A method for conveying a plastic solution in a solvent, said method using a vortex pump.

2 - Process according to claim 1, wherein the plastic material is a polymer of vinyl chloride (PVC).

3 - Process according to the preceding claim, wherein the solvent is MEK (methyl ethyl ketone).

4 - Process according to any one of the preceding claims, wherein the plastic solution contains insolubles.

5 - Process according to any one of the preceding claims, wherein the plastic solution is obtained from waste electric cables.

6 - Method for recycling (fragments) of plastic articles by dissolution / precipitation, according to which before precipitation of the plastic material, the solution obtained by dissolving the (fragments of) articles is conveyed through a filter by a method according to any one of the preceding claims.

7 - Process according to the preceding claim, wherein the filter is a Nutsche type filter.