RU2355675C2 - Способ и устройство для деполимеризации - Google Patents

Способ и устройство для деполимеризации Download PDF

Info

Publication number
RU2355675C2
RU2355675C2 RU2005141291/04A RU2005141291A RU2355675C2 RU 2355675 C2 RU2355675 C2 RU 2355675C2 RU 2005141291/04 A RU2005141291/04 A RU 2005141291/04A RU 2005141291 A RU2005141291 A RU 2005141291A RU 2355675 C2 RU2355675 C2 RU 2355675C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
polymer material
lock chamber
monomer
gas
Prior art date
Application number
RU2005141291/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005141291A (ru
Inventor
Эгберт ШЕЛА (AT)
Эгберт ШЕЛА
Моймир РУЖИЧКА (AT)
Моймир РУЖИЧКА
Original Assignee
Рем Гмбх Унд Ко.Кг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рем Гмбх Унд Ко.Кг filed Critical Рем Гмбх Унд Ко.Кг
Publication of RU2005141291A publication Critical patent/RU2005141291A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2355675C2 publication Critical patent/RU2355675C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/10—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by stirrers or by rotary drums or rotary receptacles or endless belts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/003—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor in a downward flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/0035—Periodical feeding or evacuation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/087—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/30—Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group
    • C07C67/333—Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/48—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00407—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements outside the reactor bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00415—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements electric resistance heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00513—Controlling the temperature using inert heat absorbing solids in the bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/182—Details relating to the spatial orientation of the reactor horizontal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/194—Details relating to the geometry of the reactor round
    • B01J2219/1941—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
    • B01J2219/1943—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped cylindrical

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Изобретение относится к регенерации мономерных сложных эфиров замещенной или незамещенной акриловой кислоты или стиролсодержащих мономеров, а именно к устройству для регенерации мономерных сложных эфиров замещенной или незамещенной акриловой кислоты или стиролсодержащих мономеров из содержащего соответствующие структурные единицы полимерного материала, включающему обогреваемый реактор для генерирования содержащего мономер газа из полимерного материала и передвигающее устройство для приведения в движение содержащегося в реакторе передвигаемого продукта, которое скомбинировано с реактором или является частью реактора, причем передвигаемый продукт содержит полимерный материал и теплоноситель. Для повышения выхода и чистоты регенерируемого мономера благоприятно использование теплоносителя, состоящего из множества сферических частиц, обладающих диаметром от 0,075 до 0,25 мм. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для регенерации мономерных сложных эфиров замещенной или незамещенной акриловой кислоты, стирола и/или мономерных производных стирола из содержащего соответствующие структурные единицы полимерного материала.
Полиакрилаты, к которым преимущественно относятся изготавливаемые из полиметилметакрилата (ПММА) органические стекла, используют, в частности, для производства долговечных предметов широкого потребления. Последние зачастую изготавливают путем формования полиакрилатов, в процессе которого образуются полимерные отходы. В связи с этим, а также с целью повторного использования бывших в употреблении изделий из полиакрилатов представляется целесообразной регенерация соответствующих отходов. То же самое относится к полистиролу и стиролсодержащим сополимерам, а также к регенерации их отходов. Полиакрилаты, в частности ПММА, а также полистирол и стиролсодержащие сополимеры при определенных температурах и давлениях могут быть подвергнуты рентабельному полному расщеплению до соответствующих мономеров (деполимеризации).
В преамбуле описания немецкой заявки на патент DE 19843112 А1 сообщается о непрерывном методе деполимеризации ПММА, согласно которому измельченный полимер загружают в разогретый экструдер с парой вращающихся внутри него, находящихся в плотном взаимном зацеплении самоочищающихся червяков. В результате термического и механического сдвига в экструдере происходит деполимеризация ПММА. Образующийся газообразный метилметакрилат (ММА) отсасывают через дегазационный колпак и конденсируют. Полученный в соответствии с указанной технологией конденсат содержит от 89 до 97% ММА, выход которого составляет менее 97%. В соответствии с указанным методом ПММА в экструдере нагревается от стенок обогревающей рубашки. Однако при увеличении внутреннего объема экструдера соотношение между площадью поверхности обогревающей рубашки (а следовательно, поверхности нагреваемых стенок экструдера) и подлежащим нагреванию реакционным объемом смещается в неблагоприятную сторону. Следовательно, в случае укрупненных установок промышленного масштаба придется чрезвычайно сильно повысить температуру стенок экструдера или смириться со снижением выхода ММА. Повышенная температура стенок экструдера может привести к местным перегревам, которые, в свою очередь, могут стать причиной образования нежелательных побочных продуктов, то есть снижения чистоты деполимеризованного мономера.
Кроме того, из преамбулы описания немецкой заявки на патент DE 19843112 A1 известно о деполимеризации ПММА, осуществляемой путем пиролиза в псевдоожиженном слое. В качестве материала кипящего слоя используют кварцевый песок зернистостью от 0,3 до 0,7 мм. Однако для обеспечения вихревого течения требуется использовать дорогостоящее технологическое оборудование.
В DE 19843112 A1 предложено реализовать в реакторе контакт полимерного материала с горячим, механически турбулизованным твердым веществом (теплоносителем) и образующиеся в результате этого контакта пары выводить из реактора и конденсировать. При этом с одной стороны реактора непрерывно вводится предварительно нагретый теплоноситель, а с другой стороны выводится охлажденный теплоноситель. В качестве теплоносителя в указанном изобретении предлагается использовать неорганические тонкодисперсные твердые вещества с зернистостью от 0,1 до 5 мм или оксиды природного или синтетического происхождения на основе кремния, алюминия, магния, циркония или смесей этих элементов.
Таким образом, для осуществления предлагаемой в указанной заявке технологии необходимо иметь независимое, отделенное от реактора нагревательное устройство, а также устройство для введения теплоносителя в реактор и его выведения из реактора. Кроме того, для обеспечения желаемого выхода мономера выведение теплоносителя из реактора необходимо координировать с временем пребывания полимерного материала в реакционном объеме, а следовательно, с динамикой процесса деполимеризации.
В основу настоящего изобретения была положена задача предложить способ и устройство для регенерации мономерных сложных эфиров замещенной или незамещенной акриловой кислоты, мономерного стирола и/или мономерных производных стирола из содержащего соответствующие структурные единицы полимерного материала, которые позволили бы при минимальных технологических издержках обеспечить эффективную передачу тепла к полимерному материалу и максимально однородное распределение температуры по меньшей мере в отдельных зонах реакционного объема.
В соответствии с предлагаемым в настоящем изобретении способом осуществляют контакт полимерного материала с теплоносителем в обогреваемом реакторе, теплоноситель и полимерный материал в реакторе приводят в движение и образующийся в реакторе, содержащий мономер газ выводят из реактора. Неожиданно оказалось, что если в качестве теплоносителя использовать множество сферических частиц, то деполимеризация приводит к положительным результатам и без использования дорогостоящей технологии псевдоожиженного слоя.
В соответствии с этим в предназначенном для генерирования мономерного газа обогреваемом реакторе предлагаемого в настоящем изобретении устройства предусмотрено присутствие указанного множества сферических частиц. При этом имеется передвигающее устройство, предназначенное для приведения в движение передвигаемого продукта, состоящего из сферических частиц и полимерного материала.
Неожиданное положительное воздействие сферических частиц на процесс деполимеризации по всей вероятности обусловлено тем, что по сравнению с частицами иной формы шарики особенно легко перемещаются относительно друг друга, поверхностей реактора и возможно находящихся внутри реактора устройств (например, нагревателя и/или передвигающего устройства), а также относительно частиц полимерного материала, в связи с чем они особенно хорошо перемешиваются друг с другом и с частицами полимерного материала. Благодаря этому может быть обеспечена как эффективная передача тепла от нагревателя к полимерному материалу, так и максимально однородное распределение температуры по меньшей мере в отдельных зонах реакционного объема.
Что касается размеров шариков, то как показали соответствующие опыты, их оптимальный диаметр находится в интервале от 0,075 до 0,25 мм, предпочтительно от 0,1 до 0,2 мм. Если диаметр шариков находится в указанном диапазоне, то отдельный шарик, во-первых, обладает необходимой для деполимеризации высокой теплоемкостью, а во-вторых, способен особенно легко перемещаться подобно частицам жидкости.
Передвигающее устройство может иметь разное конструктивное исполнение. Пригодны, в частности, любые, известные специалистам варианты конструктивного исполнения передвигающего устройства, например движущиеся или вращающиеся стенки, или движущиеся другие детали реактора. Передвигающее устройство может иметь также, например, одну или несколько деталей, выполняющих механическое колебательное и/или непрерывное линейное (в том числе криволинейное) движение и при этом создающих и/или поддерживающих движение передвигаемого в реакторе продукта. Предпочтительными являются передвигающие устройства с одним или несколькими вращающимися валами, в частности, снабженными изогнутыми в виде лопаток и/или иными смесительными органами. Вал может быть расположен (валы могут быть расположены), например, горизонтально или вертикально. С точки зрения эффективности перемешивания оптимальным вариантом конструктивного исполнения является, например, находящаяся в реакционном резервуаре мешалка с вертикальным валом, на котором зафиксирован по меньшей мере один смесительный орган, выступающий в радиальном направлении относительно вала. Подобный вариант осуществления изобретения позволяет обеспечить непрерывное движение по меньшей мере части передвигаемого продукта, причем благодаря присутствию сферических частиц происходит непрерывное движение внутри передвигаемого продукта, сопровождаемое перемешиванием его компонентов.
В процессе деполимеризации сферические частицы предпочтительно пребывают в реакторе, и их не вводят в него с одной стороны и не выводят с другой стороны, как предложено в немецкой заявке на патент DE 19843112 А1. Пребывание сферических частиц в реакторе существенно упрощает осуществление технологического процесса. Кроме того, в этом случае можно избежать выполняемого в соответствии с DE 19843112 А1, сравнительно дорогостоящего и сопровождаемого потерями нагревания теплоносителя за пределами реактора (смотри следующий абзац). Однако настоящее изобретение не ограничивается тем, что сферические частицы пребывают в реакторе. Используя другие варианты осуществления изобретения, можно простым методом достичь также более эффективного по сравнению с обычным теплоносителем перемешивания, соответственно обеспечить улучшенное перемешивание более простыми средствами. В частности, можно обойтись меньшей, потребляемой приводом энергией, соответственно менее мощными передвигающими устройствами, а также меньшей, расходуемой на нагревание мощностью. Это позволяет избежать местных перегревов, сопровождаемых указанными выше негативными последствиями.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предусмотрен непосредственный, предпочтительно электрический обогрев реактора или по меньшей мере отдельных частей реактора. Так, например, нагревают обращенную внутрь реакционного объема поверхность наружных стенок реактора и/или по меньшей мере часть находящегося внутри реактора передвигающего устройства. В частности, с нагревателем теплопроводно соединена по меньшей мере одна деталь реактора или внутренняя деталь, причем в процессе приведения сферических частиц в движение эта деталь вступает с отдельными частицами в постоянно повторяющийся контакт. Таким образом, посредством частиц обеспечивается оптимальная передача тепла к полимерному материалу.
Если полимерный материал состоит из акриловых соединений, средняя температура частиц теплоносителя в реакторе составляет прежде всего от 250 до 600°С и в случае регенерации ММА предпочтительно не превышает 425°С, то есть находится ниже температуры самовоспламенения ММА. Результаты описанных ниже экспериментов показывают, что используя предлагаемый в изобретении способ, даже при столь низких температурах можно обеспечить высокий выход обладающего высокой чистотой мономера.
Нагревание и деполимеризацию полимерного материала предлагаемым в изобретении способом осуществляют во время его пребывания в одном и том же реакционном резервуаре. В данном случае, например, в отличие от немецкой заявки на патент DE 3146194 А1 отсутствует необходимость в предварительном нагревании полимерного материала в нагревательном объеме, присоединенном перед предназначенным для непосредственной реакции резервуаром, поскольку использование сферических частиц обеспечивает особенно быструю передачу тепла от источника нагревания к полимерному материалу и особенно равномерное распределение температуры.
Однако настоящее изобретение не ограничивается использованием только указанного выше одноступенчатого нагревания. Напротив, полимерный материал может быть подвергнут нагреванию, например, в присоединенном к реактору сборнике или может быть загружен в такой сборник, уже находясь в нагретом состоянии.
Сферические частицы предпочтительно выполнены из материала, не участвующего в протекающих при регенерации мономера реакциях. Это позволяет упростить процесс восстановления теплоносителя или даже отказаться от него. Так, например, хорошо пригодным материалом сферических частиц является сталь. Особенно предпочтительной является специальная сталь, прежде всего сталь, содержащая хром и никель, например марки 18/10 Cr/Ni (сталь V2A) или 17/12/2 Cr/Ni/Mo (сталь V4A). Даже простая сталь обладает характерной упругостью, в связи с чем при соответствующих механических импульсах, передаваемых частицам передвигающим устройством, к способности отдельных частиц легко перемещаться добавляется также их способность к скачкообразным движениям, что ускоряет распределение тепла. Кроме того, специальная сталь особенно хорошо пригодна в качестве материала сферических частиц, поскольку она обладает химической стойкостью по отношению к множеству веществ, вводимых в реактор или попадающих в него вместе с полимерным материалом. Наряду с этим шарики из стали V2A или V4A экономичны в изготовлении.
Деполимеризацию предпочтительно осуществляют в атмосфере защитного газа, например азота. При этом давление в реакторе может быть ниже давления внешней среды (как правило, равного атмосферному давлению), быть одинаковым с ним или превышать его. В случае избыточного давления в реакторе речь идет, например, о разнице между давлением в реакторе и давлением внешней среды, составляющей до 133,3 гПа (100 торр). Хотя изобретение и предусматривает возможность использования более высокого избыточного давления, однако на практике это означает дополнительные расходы на соответствующую приборную технику. Избыточное давление предпочтительно находится в интервале от 50 до 80 гПа (от 37,5 до 60 торр), прежде всего от 65 до 70 гПа (от 48,75 до 52,5 торр). Под пониженным давлением подразумевается давление в реакторе ниже давления внешней среды, например, на 80-133,3 гПа (60-100 торр). В данном случае возможно также более глубокое разрежение (то есть более низкое абсолютное давление) в реакторе.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения для введения полимерного материала в реактор предусмотрено шлюзовое устройство, причем такое устройство снабжено шлюзовой камерой. Кроме того, имеется первое запорное приспособление, расположенное со стороны входа в шлюзовую камеру, и второе запорное приспособление, расположенное со стороны выхода из шлюзовой камеры. С шлюзовой камерой скомбинировано устройство для вакуумирования и устройство для заполнения защитным газом, благодаря которым можно эвакуировать газ из шлюзовой камеры с закрытыми первым и вторым запорными приспособлениями и заполнить шлюзовую камеру защитным газом. Указанным образом при открытом первом запорном приспособлении можно повторно ввести в шлюзовую камеру соответствующее количество полимерного материала, вакуумировать шлюзовую камеру, заполнить ее защитным газом и, открыв второе запорное приспособление, ввести полимерный материал в реактор.
В связи с тем, что полимерный материал непосредственно перед загрузкой в реактор уже пребывает в атмосфере защитного газа, можно отказаться от непосредственного заполнения реактора защитным газом. Тем самым может быть обеспечено, в частности, более эффективное изолирование реактора, что позволяет сократить теплопотери.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи. Однако изобретение не ограничено приведенными примерами его осуществления. На прилагаемых чертежах схематически показано:
на фиг.1 - установка для регенерации мономеров из полимерных материалов;
на фиг.2 - вид сверху на обогреваемый реактор для генерирования содержащего мономер газа из полимерного материала;
на фиг.3 - расположение сферических частиц, приводимых в движение смесительным органом;
на фиг.4 - расположение показанных на фиг.3 частиц в следующий момент времени;
на фиг.5 - шлюзовое устройство, присоединенное, например, к показанному на фиг.1 реактору и предназначенное для введения в реактор полимерного материала.
Показанная на фиг.1 установка предназначена для деполимеризации и регенерации, например, ММА. Однако после необходимой корректировки давления и температуры в реакторе 1 ее можно использовать также для регенерации других мономерных сложных эфиров замещенной или незамещенной акриловой кислоты, мономерного стирола и/или мономерных производных стирола.
Рассматриваемая ниже установка представляет собой устройство в соответствии с одним из описанных выше вариантов осуществления изобретения. Некоторые составные части или несколько составных частей установки могут быть заменены другими составными частями. В частности, иным образом могут быть выполнены рассматриваемый ниже узел подачи полимерного материала в реактор, сам реактор и/или переработка выводимого из реактора газа, содержащего мономер.
Подвергаемый деполимеризации полимерный материал находится в сборнике 23, к выпускному отверстию которого присоединено дозирующее устройство 21. Полимерный материал посредством дозирующего устройства 21 загружают в шлюзовую камеру 19. Шлюзовое устройство более подробно рассмотрено на примере, показанном на фиг.5. Шлюзовое устройство и шлюзовая камера предназначены для загрузки полимерного материала в реактор 1, осуществляемой таким образом, чтобы процесс деполимеризации протекал в атмосфере инертного газа.
Полимерный материал загружают в реактор 1 через загрузочное отверстие 14. Показанный на фиг.1 реактор 1 представляет собой обогреваемый резервуар с горизонтально расположенным непрерывно вращающимся валом 3, от которого в перпендикулярном направлении отходит множество рычагов 11. На дальних от вала 3 концах рычагов 11 находятся соответствующие смесительные органы 13, поперечное сечение которых обладает, например, треугольной формой. Смесительные органы, которыми могут являться также и сами рычаги, могут обладать и иной конструкцией, например они могут быть выполнены в виде лопастей и/или к концу того или иного рычага может быть прикреплено множество смесительных элементов. Пригодный смесительный орган выбирают в соответствии с видом и размером сферических частиц используемого теплоносителя и/или в соответствии с видом и размером кусков полимерного материала. Так, например, полимерный материал перед загрузкой в реактор может быть подготовлен различным образом, в частности измельчен до кусков разной величины и/или формы. Наиболее распространенным и пригодным методом подготовки является рубка крупных частей полимерного материала на куски размером от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Благодаря использованию сферических частиц деполимеризация может быть осуществлена с высоким выходом и высокой чистотой регенерируемых мономеров независимо от размеров и формы кусков полимерного материала.
На фиг.2 показан реактор в другом конструктивном исполнении, а именно реактор 51 с вертикально расположенным вращающимся валом 53 и множеством (в данном случае тремя) посаженных непосредственно на вал 53, отходящих от него в радиальном направлении смесительных органов 63 в виде лопаток. Схематически показанные на фиг.2 смесительные органы 63 для наглядности имеют прямолинейную форму. В некоторых вариантах осуществления изобретения смесительные органы 63 могут обладать кривизной в вертикальном и/или горизонтальном направлениях.
На фиг.2 показан перемещаемый смесительными органами 63 продукт 65, состоящий из кусков 66 полимерного материала и шариков 67 (для наглядности показан только один из трех секторов реактора 51, отделенных друг от друга смесительными органами 63). В связи со сферической формой шарики 67 могут легко перемещаться относительно друг друга и кусков полимерного материала 66. Таким образом, внутри перемещаемого продукта 65 отсутствуют какие-либо механические зацепления или заклинивания. Для обеспечения особенно высокой подвижности находящихся внутри перемещаемого продукта 65 компонентов предпочтительно, если общий объем шариков 67 превышает общий объем пребывающих в твердом состоянии кусков 66 полимерного материала, в частности, если общий объем шариков 67 превышает его по меньшей мере вдвое. Благодаря этому в максимальной степени исключается взаимное прилипание или зацепление кусков полимерного материала.
Кроме того, предпочтительным является использование шариков, выполненных из специальной стали, поскольку в этом случае отсутствует прилипание к ним полимерного материала, прежде всего ПММА. Однако высокая подвижность шариков в любом случае способствует предотвращению прилипания полимерного материала к смесительным органам, другим деталям передвигающего устройства и/или стенкам реактора.
Как показано на фиг.2, реактор 51 снабжен электрическим нагревательным элементом 59, находящимся по меньшей мере на его боковой стенке. Предпочтительно обогревается в основном вся поверхность боковых стенок и днища реактора и/или обогрев осуществляется посредством одного, равномерно размещенного вдоль стенок нагревательного устройства. Может использоваться, например, обычный резистивный электронагреватель и/или нагревательное устройство индуктивного действия, что касается не только данного варианта осуществления изобретения.
Например, цилиндрическая наружная рубашка показанного на фиг.1 реактора 1 по всей поверхности обогревается нагревательным устройством 9. Для длительного сохранения высоких антифрикционных свойств вал 3 может быть снабжен скомбинированной с ним системой охлаждения 5.
Помещенный в реактор 1 полимерный материал в результате его движения, сопровождаемого перемешиванием, и под действием находящихся в реакторе шариков в течение короткого промежутка времени нагревается и деполимеризуется. Время, необходимое для полного превращения куска ПММА в мономерную газовую фазу, зависит от средней температуры шариков и в наиболее типичном случае составляет от пяти до шести секунд.
Газообразный ММА через отверстие 15 выходит из реактора 1 и по предназначенному для газообразного мономера трубопроводу 25 поступает в сепаратор 27, в котором от газа отделяются наполнители, например пигменты. В качестве сепаратора 27 используют, в частности, циклон, как показано на фиг.1. Наполнители могут быть удалены из сепаратора 27 по трубопроводу 28 с помощью насоса 29. Наряду с ММА и наполнителями в сепаратор 27 попадает и защитный газ (в данном случае азот). Защитный газ впоследствии отделяют от ММА или выводят вместе с ним.
Смесь ММА с защитным газом по трубопроводу 31 поступает в охлаждающее устройство 33 (например, закалочную среду), где эту горячую газовую смесь орошают, разбрызгивая форсункой рециркулируемую часть охлажденного конденсата, благодаря чему в течение короткого промежутка времени происходит охлаждение газовой смеси. Это позволяет дополнительно повысить выход и чистоту мономера. Одновременно существенно уменьшается риск отложения твердых веществ, которые могли бы образоваться в случае использования обычных холодильников. Охлажденный в охлаждающем устройстве 33 мономер по трубопроводу 35 стекает в емкость 37. Часть находящегося в емкости 37 мономера насосом 41 по рециркуляционной линии 40 возвращают к форсунке охлаждающего устройства 33. На рециркуляционной линии 40 находится противоточное охлаждающее устройство 43.
По другому, присоединенному к емкости 37 трубопроводу 38 насосом 39 осуществляют выведение мономера с установки. По линии 46, соединенной с трубопроводом 38 и снабженной запорным клапаном 47, возможна дополнительная рециркуляция мономера в охлаждающее устройство 33. С этой целью левый конец линии 46 соединен с рециркуляционной линией 40, по которой осуществляется подача конденсата в охлаждающее устройство 33 из противоточного охлаждающего устройства 43. Путем регулирования клапана 47 можно варьировать соотношение между двумя обладающими разной температурой потоками рециркулируемого мономера и, следовательно, регулировать температуру соответствующей смеси, поступающей к форсунке охлаждающего устройства 33.
Фиг.3 и 4 наглядно демонстрируют существенный эффект, достигаемый благодаря использованию обладающих круглой формой частиц теплоносителя. Прилегающий к смесительному органу 63 шарик 68 движется в направлении, показанном на соответствующих схемах обращенной вниз двойной стрелкой, и передает движение двум другим примыкающим к нему шарикам 69 и 70. Направление результирующего перемещения шариков 69 и 70 показано двумя одинарными стрелками (фиг.3). Шарики 69, 70 устремляются в разные стороны друг от друга, весьма слабо сопротивляясь такому перемещению и предоставляя шарику 68 возможность легко проникнуть между ними (фиг.4). Аналогичным образом с таким же незначительным сопротивлением шарики могут перемещаться и относительно кусков полимерного материала.
На фиг.5 показано шлюзовое устройство 22, которое может быть присоединено, например, перед реактором 1 (см. фиг.1). Шлюзовая камера 19 шлюзового устройства 22 снабжена загрузочным штуцером 20, к которому присоединено, например, показанное на фиг.1 дозирующее устройство 21. Со стороны входа в шлюзовую камеру 19 расположено первое (в данном случае верхнее) запорное приспособление 71, которое в представленном варианте исполнения шлюзового устройства 22 может перекрывать его посредством перемещаемого взад и вперед запорного элемента 80 загрузочного штуцера 20. В общем случае запорное приспособление 71 выполнено таким образом, чтобы оно газоплотно закрывало шлюзовую камеру 19 со стороны входа. Со стороны выхода из шлюзовой камеры 19 (в данном случае в ее нижней части) находится второе запорное приспособление 72, которое может перекрывать линию 17 загрузки полимера в реактор, например, посредством также перемещаемого взад и вперед запорного элемента 81. Второе запорное приспособление 81 выполнено таким образом, чтобы оно также могло газоплотно закрывать шлюзовую камеру 19 (в данном случае со стороны выхода).
Кроме того, к шлюзовой камере 19 присоединена газовая линия 74, на которой находится главный вентиль 78. С правой стороны от главного вентиля расположен тройник 75, который разделяет газовую линию 74 на верхнюю и нижнюю ветви. Верхняя ветвь оснащена насосом 76. На нижней ветви расположен вентиль 79, предназначенный для подачи защитного газа. Нижняя ветвь примыкает, например, к показанной на фиг.1 линии защитного газа. Верхняя и нижняя ветви необязательно направлены вверх и вниз, как показано на фиг.5, а могут иметь любое нужное направление.
В процессе деполимеризации, в частности, во время эксплуатации показанной на фиг.1 установки или установки, обладающей иной конструкцией, реактор периодически заполняют определенным количеством полимерного материала. Сначала очередную порцию полимерного материала через загрузочный штуцер 20 вводят в шлюзовую камеру 19. При этом второе, нижнее запорное приспособление 72 остается закрытым. После загрузки полимерного материала в шлюзовую камеру 19 закрывают и второе, верхнее запорное приспособление 71. Затем открывают главный вентиль 78 (если он уже не был открыт) и эвакуируют газ (в частности, воздух) из шлюзовой камеры 19 с помощью насоса 76. При этом вентиль 79 на линии подачи защитного газа остается закрытым. После этого выключают насос 76 и в случае необходимости дополнительно перекрывают верхнюю ветвь газовой линии 74. Далее, открыв вентиль 79, при открытом главном вентиле 78 в шлюзовую камеру 19 вводят защитный газ, пока в ней не будет создано желаемое давление. Создаваемое в шлюзовой камере 19 давление предпочтительно превышает давление защитного газа в реакторе. Благодаря этому, во-первых, можно скомпенсировать потери защитного газа, обусловленные выведением смеси мономер/защитный газ из реактора, а во-вторых, предотвратить выход смеси мономер/защитный газ через линию загрузки полимерного материала в шлюзовую камеру 19.
После создания в шлюзовой камере 19 окончательного давления открывают второе, нижнее запорное приспособление 72, и находящийся в камере полимерный материал поступает в реактор.
Ниже приведены примеры конструктивного исполнения и осуществления технологии деполимеризации в реакторе.
Пример 1
Выбран лопаточный реактор диаметром 280 мм и длиной 400 мм. В качестве теплоносителя в реактор загружали 12 кг стальных шариков диаметром 0,2 мм. В процессе деполимеризации температура шариков составляла 456°С, избыточное давление защитного газа (например, азота) в реакторе по отношению к атмосферному давлению над уровнем моря составляло 66,7 гПа (около 50 торр), вал лопаточного реактора вращался с частотой 100 мин.-1. Выход ММА, достигнутый на установке, конструкция которой аналогична показанной на фиг.1, составил 97%, чистота 98,5%.
Пример 2
Опыт выполнен аналогично примеру 1, однако в реактор загружали 20 кг стальных шариков, средняя температура которых составляла 380°С. Выход ММА чистотой 99% составил 98%.
Пример 3
Опыт выполнен аналогично примеру 2, однако деполимеризацию осуществляли при средней температуре шариков 320°С. Выход ММА чистотой 99% составил 98,5%.

Claims (2)

1. Устройство для регенерации мономерных сложных эфиров замещенной или незамещенной акриловой кислоты или стиролсодержащих мономеров из содержащего соответствующие структурные единицы полимерного материала, включающее:
обогреваемый реактор для генерирования содержащего мономер газа из полимерного материала и
передвигающее устройство для приведения в движение содержащегося в реакторе передвигаемого продукта, которое скомбинировано с реактором или является частью реактора,
причем передвигаемый продукт содержит полимерный материал и теплоноситель, состоящий из множества сферических частиц, обладающих диаметром от 0,075 до 0,25 мм.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит шлюзовое устройство для загрузки полимерного материала в реактор, имеющее шлюзовую камеру, первое запорное приспособление, расположенное со стороны входа в шлюзовую камеру, и второе запорное приспособление, расположенное со стороны выхода из шлюзовой камеры, причем с шлюзовой камерой скомбинированы вакуумирующее устройство и устройство для заполнения газом, выполненное с возможностью эвакуирования из шлюзовой камеры газа при закрытых первом и втором запорных приспособлениях и заполнения его защитным газом.
RU2005141291/04A 2003-06-03 2004-03-20 Способ и устройство для деполимеризации RU2355675C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10325251A DE10325251A1 (de) 2003-06-03 2003-06-03 Verfahren und Anordnung zur Depolymerisation
DE10325251.7 2003-06-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005141291A RU2005141291A (ru) 2006-08-27
RU2355675C2 true RU2355675C2 (ru) 2009-05-20

Family

ID=33482496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005141291/04A RU2355675C2 (ru) 2003-06-03 2004-03-20 Способ и устройство для деполимеризации

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP1631538A1 (ru)
JP (1) JP2006526582A (ru)
KR (1) KR20060021342A (ru)
CN (1) CN100415708C (ru)
BR (1) BRPI0411093A (ru)
CA (1) CA2527969A1 (ru)
DE (1) DE10325251A1 (ru)
MX (1) MXPA05013109A (ru)
RU (1) RU2355675C2 (ru)
WO (1) WO2004106277A1 (ru)
ZA (1) ZA200509808B (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531942C1 (ru) * 2013-05-22 2014-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" Камерный модуль реактора синтеза гликолида и лактида
RU2655925C2 (ru) * 2016-07-28 2018-05-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Способ получения стирола из отходов полистирола

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8809491B2 (en) * 2009-12-11 2014-08-19 INVISTA North America S.à r.l. Depolymerization of oligomeric cyclic ethers
DE102010050152B4 (de) * 2010-11-02 2016-02-11 Adam Handerek Reaktor und Verfahren zum zumindest teilweisen Zersetzen, insbesondere Depolymerisieren, und/oder Reinigen von Kunststoffmaterial
DE202010015018U1 (de) * 2010-11-07 2011-04-14 Bohnet, Hans Anordnung zur Herstellung von strukturierten Substraten
DE102012220498A1 (de) * 2012-11-09 2014-05-15 Aquafil Engineering Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Polymeren
CN113462016A (zh) * 2020-03-30 2021-10-01 中石油吉林化工工程有限公司 一种生产聚甲基丙烯酸甲酯的裂解回收设备
JP7297134B1 (ja) 2022-09-28 2023-06-23 住友化学株式会社 （メタ）アクリル酸メチルの再生システムおよび（メタ）アクリル酸メチルの再生方法
JP7233595B1 (ja) 2022-09-28 2023-03-06 住友化学株式会社 （メタ）アクリル酸メチルの再生システムおよび（メタ）アクリル酸メチルの再生方法
JP7304477B1 (ja) * 2022-12-14 2023-07-06 住友化学株式会社 ビニル系単量体製造装置
JP7346762B1 (ja) 2023-04-28 2023-09-19 住友化学株式会社 熱分解装置および再生（メタ）アクリル酸エステルの製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19843112C2 (de) * 1998-09-21 2002-07-18 Roehm Gmbh Verfahren zur Rückgewinnung von monomeren Estern substituierter oder unsubstituierter Acrylsäure aus entsprechende Struktureinheiten aufweisendem Polymermaterial, vorzugsweise durch Depolymerisation von Polymethylmethacrylat

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
F. SASSE et al. Chemical Recycling of Polymer Materials. - Chem. Eng. Technol, 21, №10, 1998, p.777-789. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531942C1 (ru) * 2013-05-22 2014-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" Камерный модуль реактора синтеза гликолида и лактида
RU2655925C2 (ru) * 2016-07-28 2018-05-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Способ получения стирола из отходов полистирола

Also Published As

Publication number Publication date
EP1631538A1 (de) 2006-03-08
MXPA05013109A (es) 2006-03-17
WO2004106277A1 (de) 2004-12-09
CN1812957A (zh) 2006-08-02
RU2005141291A (ru) 2006-08-27
JP2006526582A (ja) 2006-11-24
BRPI0411093A (pt) 2006-07-18
CA2527969A1 (en) 2004-12-09
KR20060021342A (ko) 2006-03-07
ZA200509808B (en) 2006-08-30
CN100415708C (zh) 2008-09-03
DE10325251A1 (de) 2005-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2355675C2 (ru) Способ и устройство для деполимеризации
Lewandowski et al. Efficiency and proportions of waste tyre pyrolysis products depending on the reactor type—A review
JP5819607B2 (ja) 減圧熱分解処理装置及び連続油化炭化設備
RU2700030C1 (ru) Способ и аппарат для производства нефтепродуктов
EP2351812A2 (en) Apparatus and process for thermal decomposition of any kind of organic material
JP7391088B2 (ja) プラスチック廃材を液体燃料に触媒変換する方法
ES2211176T3 (es) Procedimiento para la despolimerizacion de poli(metacrilato de metilo).
KR20220065005A (ko) 폴리스티렌의 해중합 방법
KR20210005887A (ko) 에너지 균형이 개선된 복합 재료의 재활용 방법
Kim et al. Pyrolysis of polystyrene in a batch-type stirred vessel
KR20220065813A (ko) 외부 중합체의 존재하에 폴리스티렌의 해중합 방법
RU2422478C1 (ru) Способ переработки органических отходов и устройство для переработки органических отходов
JPH0789900A (ja) プラスチックから高品質モノマーを回収する方法
WO2003029384A1 (en) Pyrolysis apparatus for processing coarse granules made from plastic and rubber scraps
AU2012392294B2 (en) Apparatus and method for material treatment of raw materials
WO2019226135A2 (en) Pyrolysis reactor
US20060205845A1 (en) Depolymerization method and device
US20060093533A1 (en) Method and device for increasing the intrinsic viscosity of polyester material by means of solid phase polymerisation
RU58533U1 (ru) Установка для пиролиза резиносодержащих отходов
RU2133196C1 (ru) Способ утилизации отходов фторопластов и получения преимущественно тонкодисперсного порошка и устройство для его осуществления
RU2700862C1 (ru) Способ утилизации полимерных компонентов коммунальных и промышленных отходов и устройство для его осуществления
RU2433345C1 (ru) Способ рециклинга наполнителей из отходов полимерных композитов
CN117091138B (zh) 一种生活垃圾热转化-热分选耦合工艺和装置
JP4139897B2 (ja) プラスチックの熱分解方法及び装置
KR101456621B1 (ko) 폐기물 재활용 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20100805

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120321