RU2430121C2 - Способ утилизации отходов полимеров - Google Patents
Способ утилизации отходов полимеров Download PDFInfo
- Publication number
- RU2430121C2 RU2430121C2 RU2009138096A RU2009138096A RU2430121C2 RU 2430121 C2 RU2430121 C2 RU 2430121C2 RU 2009138096 A RU2009138096 A RU 2009138096A RU 2009138096 A RU2009138096 A RU 2009138096A RU 2430121 C2 RU2430121 C2 RU 2430121C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alcohol
- polymer
- temperature
- atm
- waste
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химической технологии, экологии, в частности к способу утилизации отходов полимеров. Способ утилизации отходов полимеров осуществляют в низших спиртах-растворителях, находящихся в сверхкритическом состоянии, в реакторах закрытого типа, при температуре и давлении, превышающих критические значения для исходной реакционной смеси. В качестве низшего спирта используют метиловый спирт, этиловый спирт, пропиловый спирт, изопропиловый спирт. Процесс осуществляют в области давления 100-270 атм и при 200-260°С в реакторе-автоклаве с перемешиванием. Способ позволяет провести деполимеризацию и превращение полимерных материалов в гомогенные жидкие соединения с высокой степенью конверсии за малые времена контакта. 5 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области химической технологии, экологии, а более подробно к способам утилизации отходов полимеров.
Промышленные синтетические полимеры являются весьма устойчивыми химическими соединениями и могут сохраняться в окружающей среде в течение многих десятков лет без заметного химического разрушения (Зезин А.Б. Полимеры и окружающая среда. // Соросовский образовательный журнал. 1996. №2. С.57-64). Для рециклинга или утилизации отходов полимерных материалов применяется много методов, которые можно разделить на недеструктивные и деструктивные превращения (С.А.Вольфсон. Вторичная переработка полимеров. Высокомолекулярные соединения, Серия С, 2000, 42, 11, 2000-2014).
К недеструктивным превращениям полимерных материалов и их отходов относят переработку использованных ранее полимеров путем их гранулирования (механическая переработка), химической модификации с целью их повторного использования.
К деструктивным превращениям полимерных материалов относят переработку использованных ранее полимеров путем их деления макрочастиц на фракции с меньшей массой частиц или на мономеры (Вельгош З., Полачек Й., Маховска С. // Пластические массы. 1998. №1. С.41-43) с целью получения сырья для производства других продуктов или энергии.
Известен способ деполимеризации отходов полиуретана путем его обработки активным органическим растворителем с последующим использованием полученного раствора (Горбат Т.В., Журавлев В.А., Онорина Л.Э., Кожинова Т.В., Ракк И.А. // Пластические массы. 2001. №4. С.39-40).
Известен способ превращений полиимидной пленки путем щелочного их гидролиза до получения исходных мономеров - диаминов и тетракарбоновых кислот (Пат. РФ №590317, C08J 11/00, 30.01.19787).
Известен способ переработки вторичного полиэтилентерефталата с получением диметилтерефталата в процессе метанолиза или терефталевой кислоты и этиленгликоля в гидролитическом процессе (Кузнецов С.В. // Пластические массы. 2001. №9. С.3-7).
Известен способ высокотемпературной переработки полимерных отходов (полиэтилен, полипропилен, полистирол), который заключается в их предварительном смешении, растворении в нефтяной дистиллированной фракции с температурой кипения 30-540°С при соотношении 1:5-1:20 и деструкции в реакторе при 500-520°С, атмосферном давлении в присутствии катализатора сложного состава (Карнаухова Л.И., Гузева Л.И. // Пластические массы. 1999. №9. С.37-38). При этом получают мас.% на исходное сырье: газ до С4 включительно (12.0); бензин Н.К. - 195°С (38.0); дизельная фракция 195-350°С (35.4); остаток > 350°С (12.5); кокс (2.0).
К основным недостаткам вышеперечисленных способов переработки и превращений полимерных материалов и их отходов следует отнести селективность способа к типу полимера, использование сильных кислот или щелочей в качестве растворителей или получение кислот в продуктах превращений, значительная дороговизна процессов деполимеризации, большие времена, требующиеся для достижения высокой степени превращения, сложный подготовительный процесс, сложные методы разделения продуктов превращений.
Известен способ высокотемпературной обработки отходов полиметилметакрилата и политетрафторэтилена (Пат. РФ №502916, C08F 11/00, 15.02.1976), принятый за прототип. По этому способу разложение полимеров проводят в замкнутом объеме при температурах до 800°С. Продукты разложения в первом случае содержат до 95% метилметакрилата, пропан, этилен и углекислый газ. При разложении политетрафторэтилена - 87% тетрафторэтилена, 12% октофторпропана и 1% четырефтористого углерода.
К главным недостаткам способа обработки отходов полимеров в известном способе следует отнести необходимость создания высоких температур (>750°С) нагрева полимера, необходимость проведения процесса в инертной среде или вакууме, необходимость создания хорошего контакта нагревательной поверхности и полимера.
Предлагаемое изобретение решает задачу высокоэффективной, простой по реализации утилизации широкого класса отходов вышеперечисленных полимерных материалов при их превращениях в сверхкритических низших спиртах в гомогенные жидкие соединения без применения или образования вредных, токсичных соединений и веществ.
Технический результат - деполимеризация и превращение отходов полимерных материалов в гомогенные жидкие соединения с высокой степенью конверсии за малые времена контакта.
Полученные в результате деполимеризации отходов полимерных материалов гомогенные жидкие соединения могут быть использованы как высококалорийное топливо для применения в энергетических установках.
Основные идеи практической реализации способа утилизации широкого класса отходов твердых полимерных материалов, предложенного в настоящем изобретении, заключаются в том, что процесс разложения полимеров осуществляют в низших спиртах-растворителях (С1-С3), находящихся в сверхкритическом состоянии, таких как: сверхкритический метиловый спирт, сверхкритический этиловый спирт, сверхкритический пропиловый спирт, сверхкритический изопропиловый спирт, в области давлений 100-270 атм и при температурах 200-260°С в реакторе закрытого типа - автоклаве с перемешиванием.
Утилизации подвергают отходы следующих классов полимеров: полисульфоны, полифениленсульфиды, полиэфирсульфоны, полиэфиримиды, полифенилсульфоны, полиацетали.
Преимущества предложенного способа утилизации отходов полимеров заключаются в следующем. Термическим превращениям в сверхкритических низших спиртах могут быть подвергнуты практически все полимеры, независимо от их состава, наполнителей и примесей, а также характера и вида отходов без специальной обработки. Не возникает в этом случае и необходимости предварительной сортировки отходов, их промывки или очистки от других органических веществ.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
Отходы из твердого полимера - полисульфона без какой-либо предварительной обработки подвергают механическому дроблению (резки) на куски-гранулы с эффективным размером 5-10 мм. Гранулы полисульфона Udel 3500 помещают в реактор-автоклав с перемешиванием с жидким изопропиловым спиртом. Реактор закрывают и нагревают до температуры 260°С. При этом давление поднимают в первые 10-15 мин до 110 атм, затем до 190 атм вследствие значительного газовыделения, вызванного деструктивными превращениями полимера. После 1 ч реакции сверхкритический раствор дросселируют в камеру низкого давления.
Конечный продукт представляет собой гомогенный жидкий раствор желтого цвета с запахом бензина. Наличия твердой фазы не обнаружено.
Пример 2
Отходы из твердого полимера - полиэфиримида без какой-либо предварительной обработки подвергаются механическому дроблению (резки) на куски-гранулы с эффективным размером 5-10 мм. Гранулы полиэфиримида Ultem 100 помещают в реактор-автоклав с перемешиванием с жидким изопропиловым спиртом. Реактор закрывают и нагревают до температуры 260°С. При этом давление поднимают в первые 10-15 мин до 100 атм, затем до 130 атм вследствие газовыделения, вызванного деструктивными превращениями полимера. После 1 ч реакции сверхкритический раствор дросселируют в камеру низкого давления.
Конечный продукт представляет собой гомогенный жидкий раствор прозрачно желтого цвета с запахом бензина. Наличия твердой фазы не обнаружено. Раствор через 5 дней на свету приобретает темно-коричневый цвет.
Пример 3
Отходы из твердого полимера - полиэфирсульфона без какой-либо предварительной обработки подвергают механическому дроблению (резки) на куски-гранулы с эффективным размером 5-10 мм. Гранулы полиэфирсульфона помещают в реактор-автоклав с перемешиванием с жидким изопропиловым спиртом. Реактор закрывают и нагревают до температуры 260°С. При этом давление поднимают в первые 10-15 мин до 110 атм, затем до 140 атм вследствие газовыделения, вызванного деструктивными превращениями полимера. После 1 ч реакции сверхкритический раствор дросселируют в камеру низкого давления.
Конечный продукт представляет собой жидкий раствор желтого цвета с запахом бензина и наличием твердых частиц белого цвета, находящихся во взвешенном состоянии в растворе.
Пример 4
Отходы из твердого полимера - полифенилсульфона без какой-либо предварительной обработки подвергают механическому дроблению (резки) на куски-гранулы с эффективным размером 5-10 мм. Гранулы полифенилсульфона помещают в реактор-автоклав с перемешиванием с жидким изопропиловым спиртом. Реактор закрывают и нагревают до температуры 260°С. При этом давление поднимают в первые 10-15 мин до 110 атм, затем до 210 атм вследствие значительного газовыделения вызванного деструктивными превращениями полимера. После 1 ч реакции сверхкритический раствор дросселируют в камеру низкого давления.
Конечный продукт представляет собой гомогенный жидкий раствор прозрачно-желтого цвета с запахом бензина. Наличия твердой фазы не обнаружено.
Пример 5
Отходы из твердого полимера - полиацеталя без какой-либо предварительной обработки подвергают механическому дроблению (резки) на куски-гранулы с эффективным размером 5-10 мм. Гранулы полиацеталя помещают в реактор-автоклав с перемешиванием с жидким пропиловым спиртом. Реактор закрывают и нагревают до температуры 260°С. При этом давление поднимают в первые 10-15 мин до 100 атм, затем до 150 атм вследствие газовыделения, вызванного деструктивными превращениями полимера. После 1 ч реакции сверхкритический раствор дросселируют в камеру низкого давления.
Конечный продукт представляет собой гомогенный жидкий раствор прозрачно-желтого цвета с запахом бензина. Наличия твердой фазы не обнаружено.
Пример 6
Отходы из твердого полимера - полифениленсульфида без какой-либо предварительной обработки подвергают механическому резки на куски с эффективным размером 5-10 мм. Полифениленсульфид в виде пленки помещают в реактор-автоклав с перемешиванием с жидким этиловым спиртом (8% воды, 92% - этиловый спирт). Реактор закрывают и нагревают до температуры 280°С. При этом давление поднималось в первые 10-15 мин до 180 атм, затем до 330 атм вследствие сильного газовыделения, вызванного деструктивными превращениями полимера. После 1 ч реакции сверхкритический раствор дросселируют в камеру низкого давления.
Конечный продукт представляет собой гомогенный жидкий раствор прозрачно-желтого цвета с запахом дизельного топлива. Наличия твердой фазы не обнаружено.
Хром-масс-спектрометрический анализ жидкости показывает, что в ней содержатся органические соединения в виде двух или трех колец, а также соединения с -ОН группой, два кольца с -S-соединением и т.д. Сделан вывод, что спирт активно участвует в реакциях с дефрагментированным полимером, который полностью разлагается, что подтверждается отсутствием твердых частиц полимера в продуктах дросселирования.
Пример 7
Отходы из твердого полимера - полиэфирсульфона без какой-либо предварительной обработки подвергают механическому дроблению (резки) на куски-гранулы с эффективным размером 5-10 мм. Гранулы полиэфирсульфона помещают в реактор-автоклав с перемешиванием с жидким метиловым спиртом. Реактор закрывают и нагревают до температуры 260°С. При этом давление поднимают в первые 10-15 мин до 110 атм, затем до 140 атм вследствие газовыделения, вызванного деструктивными превращениями полимера. После 1 ч реакции сверхкритический раствор дросселируют в камеру низкого давления.
Конечный продукт представляет собой жидкий раствор желтого цвета с запахом бензина и наличием твердых частиц белого цвета, находящихся во взвешенном состоянии в растворе.
Примеры демонстрируют, что обработка всех исследуемых отходов полимеров в сверхкритических низших спиртах проходит со 100% степенью превращения и приводит к образованию газовых и гомогенных жидких продуктов.
Как видно из текста и примеров, предлагаемый способ решает задачу высокоэффективного превращения и утилизации широкого класса отходов полимерных материалов в экологически чистые и востребованные гомогенные жидкие продукты.
Способ может быть положено в основу новых технологий, предназначенных для утилизации отходов вышеперечисленных полимерных материалов.
Claims (6)
1. Способ утилизации отходов полимеров, отличающийся тем, что утилизацию отходов полимеров осуществляют в низших спиртах-растворителях, находящихся в сверхкритическом состоянии, в реакторах закрытого типа при температуре и давлении, превышающих критические значения для исходной реакционной смеси.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве низшего спирта используют метиловый спирт.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве низшего спирта используют этиловый спирт.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве низшего спирта используют пропиловый спирт.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве низшего спирта используют изопропиловый спирт.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что его осуществляют в области давления 100-270 атм и при температуре 200-260°С в реакторе-автоклаве с перемешиванием.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009138096A RU2430121C2 (ru) | 2009-10-14 | 2009-10-14 | Способ утилизации отходов полимеров |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009138096A RU2430121C2 (ru) | 2009-10-14 | 2009-10-14 | Способ утилизации отходов полимеров |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009138096A RU2009138096A (ru) | 2011-04-20 |
| RU2430121C2 true RU2430121C2 (ru) | 2011-09-27 |
Family
ID=44051027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009138096A RU2430121C2 (ru) | 2009-10-14 | 2009-10-14 | Способ утилизации отходов полимеров |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2430121C2 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU180007U1 (ru) * | 2018-03-07 | 2018-05-30 | ДВТ Дойче Вассертехнологиен ГмбХ | Система обратноосмотического фильтрования |
| RU180008U1 (ru) * | 2018-03-07 | 2018-05-30 | ДВТ Дойче Вассертехнологиен ГмбХ | Помповый блок системы обратноосмотического фильтрования |
| RU2663739C1 (ru) * | 2017-12-15 | 2018-08-09 | ДВТ Дойче Вассертехнологиен ГмбХ | Способ создания систем прямоточного обратноосмотического фильтрования, система обратноосмотического фильтрования (варианты) и помповый блок системы обратноосмотического фильтрования (варианты) |
| RU2671358C1 (ru) * | 2018-03-22 | 2018-10-30 | ДВТ Дойче Вассертехнологиен ГмбХ | Система обратноосмотического фильтрования, измерительный блок и способ получения данных о состоянии системы обратноосмотического фильтрования |
| RU2687943C1 (ru) * | 2015-06-30 | 2019-05-16 | Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани | Способ очистки загрязненного полипропилена |
| RU2701935C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-10-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ переработки отходов карбоцепных термопластов |
| RU2787361C1 (ru) * | 2022-05-29 | 2023-01-09 | Игорь Олегович Генрих | Способ переработки легкой фракции твердых бытовых и промышленных отходов с отделением полиолефинов |
-
2009
- 2009-10-14 RU RU2009138096A patent/RU2430121C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2687943C1 (ru) * | 2015-06-30 | 2019-05-16 | Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани | Способ очистки загрязненного полипропилена |
| RU2663739C1 (ru) * | 2017-12-15 | 2018-08-09 | ДВТ Дойче Вассертехнологиен ГмбХ | Способ создания систем прямоточного обратноосмотического фильтрования, система обратноосмотического фильтрования (варианты) и помповый блок системы обратноосмотического фильтрования (варианты) |
| RU180007U1 (ru) * | 2018-03-07 | 2018-05-30 | ДВТ Дойче Вассертехнологиен ГмбХ | Система обратноосмотического фильтрования |
| RU180008U1 (ru) * | 2018-03-07 | 2018-05-30 | ДВТ Дойче Вассертехнологиен ГмбХ | Помповый блок системы обратноосмотического фильтрования |
| RU2671358C1 (ru) * | 2018-03-22 | 2018-10-30 | ДВТ Дойче Вассертехнологиен ГмбХ | Система обратноосмотического фильтрования, измерительный блок и способ получения данных о состоянии системы обратноосмотического фильтрования |
| RU2701935C1 (ru) * | 2018-11-23 | 2019-10-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ переработки отходов карбоцепных термопластов |
| RU2787361C1 (ru) * | 2022-05-29 | 2023-01-09 | Игорь Олегович Генрих | Способ переработки легкой фракции твердых бытовых и промышленных отходов с отделением полиолефинов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009138096A (ru) | 2011-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2430121C2 (ru) | Способ утилизации отходов полимеров | |
| Li et al. | Sub–supercritical liquefaction of municipal wet sewage sludge to produce bio-oil: Effect of different organic–water mixed solvents | |
| Jin et al. | Co-liquefaction of micro-and macroalgae in subcritical water | |
| Peng et al. | Co-pyrolysis of industrial sludge and rice straw: Synergistic effects of biomass on reaction characteristics, biochar properties and heavy metals solidification | |
| Cheng et al. | Investigation of rapid conversion of switchgrass in subcritical water | |
| US20240025085A1 (en) | Conversion of co-mingled waste plastics to monomers and fuels in sequential catalytic process | |
| Hu et al. | Production of low-nitrogen bio-crude oils from microalgae pre-treated with pre-cooled NaOH/urea solution | |
| Zhou et al. | Polymeric carbon material from waste sulfuric acid of alkylation and its application in biodiesel production | |
| Su et al. | Investigation on the decomposition of chemical compositions during hydrothermal conversion of dewatered sewage sludge | |
| Gómez-Trejo-López et al. | Waste cooking oil transesterification by sulfonated polyphenylsulfone catalytic membrane: Characterization and biodiesel production yield | |
| Chow et al. | Converting inert plastic waste into energetic materials: A study on the light-accelerated decomposition of plastic waste with the Fenton reaction | |
| Esipovich et al. | A comparative study of the separation stage of rapeseed oil transesterification products obtained using various catalysts | |
| CA2816195A1 (en) | Hydrothermal decomposition method and apparatus for making pyrolysis liquid in the range of diesel fuel | |
| Song et al. | Kinetics and mechanism of monomeric product from methanolysis of poly (3-hydroxybutyrate) catalyzed by acidic functionalized ionic liquids | |
| Nallasivam et al. | Hydrothermal liquefaction of water hyacinth (Eichhornia crassipes): influence of reaction temperature on product yield, carbon and energy recovery, and hydrocarbon species distribution in biocrude | |
| Kang et al. | Catalyst-free valorization of poly-3-hydroxybutyrate to crotonic acid | |
| Simanjuntak et al. | Liquid fuel production by zeolite-A catalyzed pyrolysis of mixed cassava solid waste and rubber seed oil | |
| Gałko et al. | Trends for the thermal degradation of polymeric materials: Analysis of available techniques, issues, and opportunities | |
| EP4225719A1 (en) | Styrene-assisted depolymerization of polyolefins | |
| Asomaning et al. | Thermal processing of algal biomass for biofuel production | |
| CN113061454A (zh) | 一种利用微藻处理废弃口罩制备生物油的方法 | |
| Quitain et al. | Microwave-based pretreatment for efficient biomass-to-biofuel conversion | |
| Haque et al. | Effects of Plasma Modification and Atmosphere on the Catalytic Hydrothermal Liquefaction of Chlorella | |
| CN114247459A (zh) | 氧硫双掺杂氮化碳可见光催化材料的制备方法及其应用 | |
| Polat et al. | TGA-FTIR study on the thermal decomposition of tea waste |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141015 |