RU2663751C2 - Способ и технологический процесс регенерации сырьевых материалов из бумагосодержащих отходов с использованием ионных жидкостей - Google Patents

Способ и технологический процесс регенерации сырьевых материалов из бумагосодержащих отходов с использованием ионных жидкостей Download PDF

Info

Publication number
RU2663751C2
RU2663751C2 RU2015152982A RU2015152982A RU2663751C2 RU 2663751 C2 RU2663751 C2 RU 2663751C2 RU 2015152982 A RU2015152982 A RU 2015152982A RU 2015152982 A RU2015152982 A RU 2015152982A RU 2663751 C2 RU2663751 C2 RU 2663751C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cellulose
plastic
ionic liquid
metal
separating
Prior art date
Application number
RU2015152982A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015152982A (ru
RU2015152982A3 (ru
Inventor
Райнер ПОММЕРСХАЙМ
Original Assignee
Тюлипорт С.А.Р.Л.
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 Тюлипорт С.А.Р.Л. filed Critical Тюлипорт С.А.Р.Л.
Publication of RU2015152982A publication Critical patent/RU2015152982A/ru
Publication of RU2015152982A3 publication Critical patent/RU2015152982A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2663751C2 publication Critical patent/RU2663751C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/02Separating plastics from other materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/06Recovery or working-up of waste materials of polymers without chemical reactions
    • C08J11/08Recovery or working-up of waste materials of polymers without chemical reactions using selective solvents for polymer components
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00Obtaining aluminium
    • C22B21/0015Obtaining aluminium by wet processes
    • C22B21/0023Obtaining aluminium by wet processes from waste materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/006Wet processes
    • C22B7/008Wet processes by an alkaline or ammoniacal leaching
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21BFIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/30Defibrating by other means
    • D21B1/32Defibrating by other means of waste paper
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D21C5/02Working-up waste paper
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/14Secondary fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/02Separating plastics from other materials
    • B29B2017/0213Specific separating techniques
    • B29B2017/0293Dissolving the materials in gases or liquids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2009/00Layered products
    • B29L2009/003Layered products comprising a metal layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/712Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7162Boxes, cartons, cases
    • B29L2031/7166Cartons of the fruit juice or milk type, i.e. containers of polygonal cross sections formed by folding blanks into a tubular body with end-closing or contents-supporting elements, e.g. gable type containers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2301/00Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2301/02Cellulose; Modified cellulose
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64Paper recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу регенерации сырьевых материалов, содержащих целлюлозу, пластмассы и металлы, из содержащих бумагу отходов, упаковочных материалов или композитных материалов, в котором целлюлозу сначала растворяют с использованием ионных жидкостей, а ионные жидкости восстанавливают посредством осаждения, причем способ содержит следующие технологические операции: измельчение сырьевого материала, очистка сырьевого материала, отделение фракции, содержащей целлюлозу, при помощи воды с получением в результате фракции целлюлозы и остальной части композитного материала, сушка фракции, содержащей целлюлозу, растворение целлюлозы в ионной жидкости, осаждение целлюлозы при помощи коагулянта, отделение целлюлозы в виде твердого вещества и сушка целлюлозы, отделение ионной жидкости от коагулянта для целлюлозы, очистка и отведение ионной жидкости, растворение пластмассы из остальной части композитного материала, отделение металла в виде твердого вещества и сушка металла, получение растворителя из раствора пластмассы, регенерирование остатка растворителя из пластмассы, и экструдирование пластмассы. Изобретение также относится к установке, которая содержит один или несколько из следующих основных компонентов: резервуар [LM1] для хранения ионной жидкости, разделительный блок [R1] для составляющей, содержащей целлюлозу, сушильные устройства для составляющей, содержащей целлюлозу, для металла и для целлюлозы, резервуар [LM2] для хранения растворителя, предназначенного для пластмассы, емкость [R2] для растворения и [R3] для осаждения целлюлозы, разделительный блок для отделения целлюлозы или разделительный блок для металла, устройство [R4] для отделения ионной жидкости от коагулянта, устройство для очистки целлюлозы, резервуар [R6] для растворения пластмассы, устройство [R7] для выделения растворителя из раствора полимера, экструдер для пластмассы, теплообменники [WT1, 2], фильтры [F1, 2] и насосы [Р1, 2]. При реализации способа возможно обратное получение всех трех видов основных компонентов из содержащих бумагу отходов, упаковочных материалов или композитных материалов, а именно целлюлозы, пластмассы и металла, в их первоначальной форме и в таком качестве, которое в максимально возможной степени соответствует новому товару. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

Description

Область техники
Изобретение относится к способу, а также технологическому процессу регенерации сырьевых материалов из отходов, как например, из упаковочных материалов или композитных материалов, а также прочих материалов или смесей материалов. При этом одна из составных частей таких материалов или смесей предпочтительно представляет собой бумагу или другой материал на основе целлюлозы. Прочие составные части - это, как правило, пластмасса и/или алюминий или другие металлы. В способе согласно изобретению эти материалы восстанавливают в их первоначальной форме в качестве сырьевых материалов. При этом целлюлозу растворяют в так называемых ионных жидкостях, а пластмассу - в пригодных для этого углеводородах, а затем снова осаждают. Металлическую составляющую выделяют из растворов в виде твердого вещества. Растворители регенерируют. Поскольку такая очистка происходит на молекулярном уровне, полученные сырьевые материалы имеют высокую чистоту и качество. После этого возможно их использование и переработка, так же как и для сырьевых материалов, полученных обычным способом.
Уровень техники
Сейчас упаковочные материалы уже неотделимы от современных замкнутых технологических циклов. В частности, при упаковке пищевых продуктов, но также и других потребительских товаров, используются такие высококачественные ценные материалы, как бумага, то есть целлюлоза, пластмассы и металлы, например алюминий. Хотя за последние годы отмечаются большие усилия, направленные на обратное получение этих материалов, тем не менее в настоящее время преобладающая часть этих материалов утилизируется термически, то есть сжигается. Системы сбора отходов для вторичной переработки, как, например, действующая в Германии дуальная система, или "Зеленая Точка", также мало смогли изменить в этом. В результате ежегодно теряются огромные количества ценных сырьевых материалов.
Если рассматривать мусор, образующийся из упаковочных материалов, несколько подробнее, то можно подразделить его на две большие группы. С одной стороны, речь при этом идет о смесях из упаковок, которые, в свою очередь, состоят из отдельных материалов;
с другой стороны, о так называемых комбинированных упаковках, которые состоят из нескольких слоев разных материалов. Разумеется, на практике, как правило, имеет место смешение обоих этих классов. Независимо от того, рассматриваем мы сейчас смеси из упаковок или комбинированную упаковку, получаемые при этом упаковочные отходы состоят, как правило, всегда из определенной доли бумаги, то есть целлюлозы, доли пластмассы и доли металла, например алюминия.
Хотя преобладающая часть упаковочного мусора сжигается, имеются также применяемые в промышленном масштабе способы, целью которых является по меньшей мере частичная регенерация сырьевых материалов из этих упаковок. Если речь идет о смесях упаковок, то в настоящее время возможно также их промышленное разделение на отдельные компоненты. Однако для комбинированных видов упаковки это сделать труднее. Здесь при почти всех способах, технически применяемых в настоящее время, производят лишь отделение бумажной части соединения от алюминия и/или пластмассы. Фактическое обратное получение материалов в их первоначальной форме только ограничено или вовсе невозможно.
Следствием этого является возможность использования восстановленных материалов лишь для производства вторичных продуктов, например, изделий из картона -из бумажной части, или предметов невысокого качества, изготавливаемых литьем под давлением, - из соединения пластмассы/алюминия.
Если же, напротив, использовать вещества, получаемые из этих упаковочных материалов, в качестве исходных сырьевых материалов, то они имеют решающее преимущество перед материалами, получаемыми обычным путем: для них уже не требуется целый ряд технологических операций, которые необходимы для производства обычных сырьевых материалов. Если при этом подумать о затратах, требуемых для получения, например, металлического алюминия из боксита, или для того, чтобы синтезировать полиэтилен из нефти или просто получить целлюлозу из растения, находящегося на поле, то становится ясным, насколько предпочтительно использование этих материалов из упаковочных отходов.
Особенно отчетливо это преимущество видно применительно к целлюлозе.
Старейший и одновременно наиболее часто используемый способ обработки целлюлозы - это вискозный (ксантогенатный) способ получения гидратцеллюлозного волокна. При этом целлюлоза переводится в растворимое производное. После этого имеется возможность перерабатывать такое производное целлюлозы. Этот процесс использует крайне едкие и загрязняющие окружающую среду химикалии, как, например, раствор едкого натра, сернистый углерод и т.д.
Однако уже несколько лет в нашем распоряжении имеются новые, очень многообещающие растворители, которые подходят для такого способа и удовлетворяют экологическим требованиям. При определенных условиях реакции целлюлоза растворяется посредством этих растворителей, так называемых ионных жидкостей, т.е. жидких ионогенных соединений. Из этого раствора целлюлозу можно снова осаждать при помощи коагулянта - как правило, воды.
Так, например, в журнале "Chemical Fibers International", номер 6/2006, на странице 344 описан способ, при котором целлюлозу растворяют при помощи этилметилимидазол-ацетата, то есть ионной жидкости, и затем из этого получают целлюлозные волокна. Применение ионных жидкостей позволяет непосредственно переводить целлюлозу в раствор, при этом предварительное получение производных не требуется.
Однако для такого способа имеются определенные ограничения, если говорить о его применении для клетчатки вообще. Так, например, в случае растворения древесины, бамбука, скорлупы кокосового ореха или аналогичных исходных материалов гуминовые вещества препятствуют возможности повторного применения растворителя, то есть ионной жидкости.
Но в упаковочных материалах (бумага, изделия из картона и т.д.) и в комбинированных видах упаковки мешающие гуминовые вещества уже удалены в предшествовавшем классическом производственном процессе, и качество целлюлозы достаточно высоко. Следовательно, способ, описываемый в данном изобретении, который работает с ионными жидкостями в качестве растворителей и использует в качестве источника сырья бумагу из отходов, вполне подходит для получения целлюлозы при использовании клетчатки этого класса. Это позволяет вырабатывать целлюлозу, особенно ценный первичный материал, особенно экономичным и экологически чистым образом.
Способы, которые в отличие от этого основаны на применении обычных растворителей, например углеводородов, с давних пор известны, в частности, для повторного использования пластмассовых отходов и неоднократно описаны в литературе.
Так, например, заявка на патент ЕР 06754237 описывает способ переработки для вторичного использования синтетических материалов, содержащих по меньшей мере два полимера на основе полистирола, их сополимеры или смеси. При этом разные полимеры сначала переводят в растворенное состояние, а затем отделяют друг от друга посредством фракционного осаждения.
В заявке ЕР 06743132 применение растворителей используют, помимо прочего, также для разделения полимеров на основе полистирола с добавлением огнезащитных средств и их сополимеров и/или смесей.
В патентном документе ЕР 1392766 предметом изобретения является способ получения полиацетиленов, например полиэтилена низкой плотности, из бывшей в употреблении пластиковой пленки со следующими операциями: выделение из материала, который растворен во втором органическом растворителе, низкомолекулярных составных частей; селективное растворение обработанного таким образом материала пленки, осаждение из раствора по меньшей мере одного примесного полимера и получение полиэтилена из остающегося раствора полимера.
Другие патенты занимаются, в первую очередь, проблематикой выделения отдельных составляющих из смеси отходов посредством физических методов.
Заявка ЕР 2364246 относится к способу и к устройству для сепарирования отдельных видов вторичного сырья из смешанных, в частности, измельченных пластиковых отходов, которые содержат частицы пленки, многослойной пленки и жесткие пластмассовые части. Возможные нежелательные примеси отделяются от пластмассового мусора, и пластмассовый мусор подразделяется на разные фракции посредством флотационного разделения.
Патентный документ ЕР 2463071 рассматривает способ утилизации комбинированных упаковок, как, например, упаковки типа Tetrapack, которые, как известно, первоначально содержат 75% целлюлозы, 20% полиэтилена низкой плотности и примерно 5% алюминия. В первой операции целлюлозная составляющая удаляется. Изобретение концентрируется на дальнейшей утилизации остаточного соединения, которое после первой обработки состоит из 4% целлюлозы, 78% ПЭВД и 18% алюминия. Целью является производство гранулята, который, хотя он содержит пластмассу, не чистую по сорту, однако делает ее пригодной для литья под давлением. Этого достигают за счет измельчения частиц до очень мелкого размера, так что металлические частицы не препятствуют процессу литья под давлением. Такой гранулят может использоваться для производства вторичных продуктов низкого качества, как это упоминалось во вводной части.
Другим путем идет изобретение в патентном документе ЕР 1979497. Здесь разделяют комбинированный материал, состоящий из пластмассы и алюминия. Это производят посредством многоступенчатого плавления. В первой операции пластмассу расплавляют и отделяют. Затем расплавляют алюминий, при этом имеющиеся остатки пластмассы сгорают.
Каждый из перечисленных здесь репрезентативно литературных источников предлагает свой подход к решению проблемы разделения комбинированных материалов или смесей материала либо выделения из них отдельных компонентов для повторного использования. Однако ни один из них не представляет комплексного решения, или же получаемые материалы по своей выделке и своим свойствам не соответствуют новым сырьевым материалам товарного качества.
Раскрытие изобретения
Исходя из этих обстоятельств задача, лежащая в основе данного изобретения, состоит в том, чтобы описать унифицированный способ, при котором возможно обратное получение всех трех основных компонентов, например, комбинированной упаковки или смесей упаковочных материалов, а именно целлюлозы, пластмассы и металла, в их первоначальной форме и в таком качестве, которое в максимально возможной степени соответствует новому товару.
Согласно изобретению это происходит в процессе, основанном на использовании растворителя. Центральная идея - использовать для экстрагирования целлюлозы из бумажной составляющей отходов пригодные для этого ионные жидкости и соединить эту операцию с другими операциями на основе растворения таким образом, что в результате возникает единый процесс, в котором возможна регенерация как целлюлозы, так и пластмассы и металла. При этом пластмасса также экстрагируется из отходов, но с помощью обычных растворителей, таких, как углеводороды. Металл отделяется в виде твердого вещества. В зависимости от состава исходного материала возможен процесс, дающий в результате только один из вышеназванных материалов, или два, или все три.
Следовательно, центральным элементом изобретения является использование бумагосодержащей составляющей отходов в качестве источника сырья для получения практически новой целлюлозы высокого качества. Под бумажными отходами подразумеваются, как известно, уже обработанная целлюлоза, в которой отсутствуют, например, гуминовые вещества. Поэтому здесь возможно экономически целесообразное применение ионных жидкостей, что не относится к другим исходным материалам, например к древесине.
В соответствии с этим процесс выглядит следующим образом:
В качестве исходного сырья, так называемого вводного материала, служат бумагосодержащие отходы в том виде, в каком их собирают и предлагают пункты сбора вторсырья. Следовательно, он может содержать как комбинированные упаковочные материалы, так и смеси из разных видов упаковок или также макулатуру. Этот материал наряду с самими материалами, предназначенными для повторно использования, содержит также механические примеси, например бумагу, стекло, металлы, налипшие на него продукты и остатки пищи и т.д. При механической подготовке эти примеси удаляют в ходе предварительной обработки. Также при предварительной обработке материалы измельчают и отделяют в ходе операции разделения по плотности, чтобы сделать возможной их подачу на дальнейшую переработку.
После этого полученную таким образом фракцию подвергают селективной обработке растворителями. Все материалы, кроме алюминия, полностью растворяются. Получение из процесса нерастворимого алюминия в чистом виде возможно путем фильтрации или гравиметрических способов разделения (седиментация, центрифугирование) уже после процесса растворения целлюлозы и полиэтилена.
В результате того, что в действие приводятся совершенно специфические растворители, возможно целенаправленное переведение целлюлозы, а в одной из последующих операций также полиэтилена или других синтетических материалов, в раствор и затем их осаждение. Добавки, примеси и даже поврежденные полимерные цепочки остаются вне выделенного материала. В результате чистится практически каждая отдельная молекула. Полученная после сушки целлюлоза, а также гранулированный полиэтилен или другая пластмасса по своему молекулярному строению, а также по свойствам не отличается от нового товара, полученного обычным способом.
Использованные растворители обрабатывают и возвращают в процесс. Благодаря такому закрытому технологическому циклу предотвращают загрязнение окружающей среды и повышают экономичность способа.
Следовательно, решающее значение для процесса имеет выбор подходящих растворителей. В этом отношении следует различать два класса материалов, которые требуется растворять при осуществлении процесса: пластмассы и целлюлоза.
Относительно синтетических материалов, встречающихся в смесях, нужно делать различие между полиолефинами, такими, как полиэтилен и полипропилен, пластмассами на основе полистирола, полиэфирами и прочими пластмассами. Если пластмассы присутствуют в свободной форме, то есть не в виде составляющих комбинированной упаковки, то имеется возможность отделять их друг от друга на основе разницы в их плотности в ходе разделительных операций, предшествующих настоящему процессу, и в основном процессе обрабатывать раздельно.
В случае комбинированных видов упаковки приходится экстрагировать пластмассу, выделяя ее из комбинированного материала, только в ходе настоящего процесса. При этом речь идет преимущественно о полиэтилене, то есть о полиолефине. Этот класс синтетических материалов отличается высокой стабильностью по отношению к обычным растворителям - таким, как, например, ацетон, этилацетат и т.д.
Тем не менее, при температурах выше 60°С возможно растворение полиэтилена в некоторых углеводородах, например в ксилоле, гексане и др. На растворимости положительно отражается также предварительная обработка химикалиями, так как она позволяет уменьшить гидрофобность поверхности.
При описанном здесь способе возможно применение отдельных вышеназванных растворителей или смесей из различных жидких углеводородов, которые специально подобраны для полиэтилена, имеющегося в упаковках.
Для растворения целлюлозы из упаковочных отходов вообще - но, в частности, также из комбинированных видов упаковки - согласно изобретению применяют так называемые ионные жидкости.
Под термином "ионные жидкости" (англ. «Ionic Liquids») подразумевают жидкости, составленные исключительно из ионов. При этом речь идет о расплавленных солях органических соединений или эвтектической смеси органических и неорганических солей.
Принципиальная пригодность ионных жидкостей в качестве растворителей для полисахаридов, то есть также и для целлюлозы, давно известна из литературы. Такую ионную жидкость представляет собой, например, 1-бутил-3-метилимидазолхлорид [BMIM]Cl. [BMIM]Cl эффективно растворяет целлюлозу, поскольку хлоридный анион действует как акцептор водородных связей. Взаимодействие хлорида с гидроксильными группами целлюлозы приводит к распаду надмолекулярной структуры целлюлозы, и отдельные биомолекулы окружаются ионной жидкостью.
Другой растворитель, пригодный для описанного здесь способа, - это, например, этилметилимидазол- ацетат [EMIM]OAc (об этом см. также во вводной части). Возможно достижение очень хороших результатов также при растворении целлюлозы, например, посредством [BMIM]CF3SO3 в качестве растворителя.
В результате имеется возможность с помощью этих ионных жидкостей из бумажной или целлюлозной составляющей отходов и комбинированных упаковочных материалов получать растворы с высоким (до 50% и больше) содержанием целлюлозы.
Затем производят регенерацию растворенной целлюлозы путем добавления воды. При этом образуется характерная сеть водородных связей, причем целлюлоза в кристаллическом состоянии выпадает из раствора в осадок, и имеется возможность отделять ее в виде твердого вещества.
Краткое описание чертежей
Ниже представлены несколько примеров технического осуществления такого способа. При этом речь идет о процессе, представленном на [фиг. 1].
Осуществление изобретения
Пример 1:
Исходный материал с высоким содержанием бумаги:
В первой операции мусор или упаковочные отходы, содержащие перерабатываемые материалы, сортируют и очищают. Входным материалом служит фракция, которая состоит преимущественно из отходов, содержащих бумагу, или из макулатуры.
Этот исходный материал измельчают [ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ] и в ходе одной или нескольких последующих операций мытья и разделения [МЫТЬЕ/РАЗДЕЛЕНИЕ] отделяют от прилипших загрязнений, примесей других материалов и пластмасс.
При этом отделение происходит в резервуарах для разделения по плотности с помощью соответствующих средств для плотностного разделения, обычно используемых в установках для утилизации отходов.
Бумажную составляющую материала, подготовленного таким образом, еще раз очищают водой в реакторе [R1], так что получается относительно чистая, водянистая фракция целлюлозы.
После этого из фракции целлюлозы отфильтровывают [F1] твердую часть, высушивают ее [СУШКА] и транспортируют в реактор [R2]. Здесь к ней примешивают ионную жидкость из дополнительного бака [LM1], при этом целлюлоза переходит в растворенное состояние. Затем полученную таким образом жидкость посредством фильтра [F3] отделяют от механических примесей и нерастворенных частиц и подводят к устройству [R3] для осаждения.
В [R3] целлюлозу осаждают, подводя воду [КОАГУЛЯНТ], в результате чего получается твердое вещество, целлюлоза. Затем ее отделяют в разделительном блоке [РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ БЛОК] и при необходимости еще раз промывают. Под разделительным блоком может подразумеваться фильтр, центрифуга, декантер или другое устройство, предназначенное для выделения твердого вещества из суспензии. Затем полученную таким образом целлюлозу сушат, и она пригодна для дальнейшей переработки так же, как целлюлоза, полученная обычным способом.
После этого в устройстве [R4] из жидкости, получаемой из разделительного блока, восстанавливают ионную жидкость. Поскольку ионные жидкости, как правило, не смешиваются с водой, имеется возможность производить разделение гравиметрическим способом, как и в других двухфазных системах. При необходимости возможно также применение центрифуги. Затем ионную жидкость очищают в [R5], например, посредством дистилляции, и посредством устройства [Р3] возвращают в циркуляционный контур. Позициями [V1]-[V6] показан клапан соответствующего ранее расположенного сосуда/реактора.
Пример 2:
Исходный материал с высоким содержанием комбинированных упаковок:
Как и в примере 1, в первой операции мусор или упаковочные отходы, содержащие перерабатываемые материалы, сортируют и очищают. Входным материалом служит фракция, которая состоит преимущественно из комбинированного упаковочного материала.
Этот входной материал измельчают [ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ] и в ходе одной или нескольких последующих операций мытья и разделения [МЫТЬЕ/РАЗДЕЛЕНИЕ] отделяют от прилипших загрязнений, примесей других материалов и пластмасс. При этом отделение происходит в резервуарах для разделения по плотности с помощью соответствующих средств для плотностного разделения, обычно используемых в установках для утилизации отходов.
Бумажную составляющую материала, подготовленного таким образом, при помощи воды отделяют от прочего комбинированного материала в реакторе [R1], так что получаются две фракции: целлюлоза и остальная часть комбинированного материала.
Фракцию целлюлозы из [R1] подвергают дальнейшей переработке, как описано в примере 1.
Соединение алюминия и пластмассы из [R1] транспортируют в виде суспензии посредством устройства [Р1] в блок F2 фильтрования и разделения. Р1 может представлять собой также шнековый транспортер. В блоке [F2] твердую составляющую отделяют. Затем ее сушат [СУШКА] и транспортируют в устройство [R6]. Здесь, добавляя в качестве растворителя [РАСТВОРИТЕЛЬ 2] соответствующий углеводород или смесь из резервуара [LM2] для хранения, из комбинированного материала выделяют пластмассу, то есть в данном случае полиэтилен (РЕ).
Затем эта новая суспензия попадает в разделительный блок [РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ БЛОК], выполненный либо как фильтр, либо как декантер, либо как центрифуга. Здесь металл, то есть алюминий, выделяют из раствора полиэтилена в виде твердого вещества и потом сушат [СУШКА]. После этого возможно его предоставление для дальнейшей обработки так же, как алюминия, полученного обычным путем.
От раствора полиэтилена, получаемого из разделительного блока, в устройстве [R7] отделяют путем дистилляции растворитель, охлаждают его посредством устройства [WT1] и посредством [Р5] возвращают в резервуар [LM2] для хранения. Остающуюся в результате полимерную массу, которая все еще содержит значительную долю растворителя, транспортируют в экструдер, где остаток растворителя испаряется. Растворитель конденсируют в устройстве [WT2] и транспортируют обратно в циркуляционный контур. Полученная пластмасса (РЕ) пригодна для переработки как полиэтилен, произведенный обычным способом.
Пример 3:
В качестве исходного материала - смесь различных материалов:
Как и в предшествовавших примерах, здесь также в ходе первой операции мусор или упаковочные отходы, содержащие перерабатываемые материалы, сортируют и очищают. Входным материалом служит фракция, которая состоит смеси различных материалов.
Этот входной материал измельчают [ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ] и в ходе одной или нескольких последующих операций мытья и разделения [МЫТЬЕ/РАЗДЕЛЕНИЕ] отделяют от прилипших загрязнений, примесей других материалов и пластмасс. При этом отделение происходит в резервуарах для разделения по плотности с помощью соответствующих средств для плотностного разделения, обычно используемых в установках для утилизации отходов.
Бумажную составляющую материала, подготовленного таким образом, при помощи воды отделяют от прочего комбинированного материала в реакторе [R1]. Это возможно в процессе разделения по плотности, как обычно происходит в установках для утилизации отходов.
Массу, содержащую бумагу, отделяют посредством фильтра [F1] и перерабатывают, как описано в примере 1.
Остающийся твердый материал из [R1], содержащий, помимо прочего, металл и различные пластмассы, отделяют в блоке [F2] и транспортируют в устройство [R6]. Затем здесь путем применения разных растворителей последовательно растворяют разные пластмассы и подвергают их дальнейшей переработке, как описано в примере 2.
Допустимо также отделение различных пластмасс и металла друг от друга уже в предвключенной ступени для разделения по плотности, и в [R3] происходит лишь очистка пластмасс.
Металл отделяют как описано в примере 2. Как правило, этот только алюминий. Если же речь идет о смеси разных металлов, то после этого их необходимо разделить обычным способом.

Claims (31)

1. Способ регенерации сырьевых материалов, содержащих целлюлозу, пластмассы и металлы, из содержащих бумагу отходов, упаковочных материалов или композитных материалов, в котором целлюлозу сначала растворяют с использованием ионных жидкостей, а ионные жидкости восстанавливают посредством осаждения, причем способ содержит следующие технологические операции:
измельчение сырьевого материала,
очистка сырьевого материала,
отделение фракции, содержащей целлюлозу, при помощи воды с получением в результате фракции целлюлозы и остальной части композитного материала,
сушка фракции, содержащей целлюлозу,
растворение целлюлозы в ионной жидкости,
осаждение целлюлозы при помощи коагулянта,
отделение целлюлозы в виде твердого вещества и сушка целлюлозы,
отделение ионной жидкости от коагулянта для целлюлозы,
очистка и отведение ионной жидкости,
растворение пластмассы из остальной части композитного материала,
отделение металла в виде твердого вещества и сушка металла,
получение растворителя из раствора пластмассы,
регенерирование остатка растворителя из пластмассы и
экструдирование пластмассы.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используемая ионная жидкость, которую используют для растворения целлюлозы, представляет собой соединение типа А+B-, в котором в качестве катиона содержится ион имидазола, а в качестве аниона - галогенид.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для получения пластмасс из остальной части композитного материала в качестве растворителя используются жидкие углеводороды или их смеси.
4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что металл получают после удаления целлюлозы и пластмассы непосредственно в виде твердого вещества.
5. Установка, которая функционирует в соответствии со способом по пп. 1-4, отличающаяся тем, что она содержит один или несколько из следующих основных компонентов:
резервуар [LM1] для хранения ионной жидкости,
разделительный блок [R1] для составляющей, содержащей целлюлозу,
сушильные устройства для составляющей, содержащей целлюлозу, для металла и для целлюлозы,
резервуар [LM2] для хранения растворителя, предназначенного для пластмассы,
емкость [R2] для растворения и [R3] для осаждения целлюлозы,
разделительный блок для отделения целлюлозы или разделительный блок для металла,
устройство [R4] для отделения ионной жидкости от коагулянта,
устройство для очистки целлюлозы,
резервуар [R6] для растворения пластмассы,
устройство [R7] для выделения растворителя из раствора полимера,
экструдер для пластмассы,
теплообменники [WT1, 2], фильтры [F1, 2] и насосы [Р1, 2].
RU2015152982A 2013-05-31 2014-05-19 Способ и технологический процесс регенерации сырьевых материалов из бумагосодержащих отходов с использованием ионных жидкостей RU2663751C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310009138 DE102013009138A1 (de) 2013-05-31 2013-05-31 Verfahren und technischer Prozess zur Rückgewinnung von Rohstoffen aus papierhaltigen Abfällen mittels lonischer Flüssigkeiten
DE102013009138.1 2013-05-31
PCT/EP2014/060206 WO2014191244A1 (de) 2013-05-31 2014-05-19 Verfahren und technischer prozess zur rückgewinnung von rohstoffen aus papierhaltigen abfällen mittels ionischer flüssigkeiten

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015152982A RU2015152982A (ru) 2017-07-05
RU2015152982A3 RU2015152982A3 (ru) 2018-03-01
RU2663751C2 true RU2663751C2 (ru) 2018-08-09

Family

ID=50732199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015152982A RU2663751C2 (ru) 2013-05-31 2014-05-19 Способ и технологический процесс регенерации сырьевых материалов из бумагосодержащих отходов с использованием ионных жидкостей

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20160122496A1 (ru)
EP (1) EP3003669B1 (ru)
JP (1) JP6515089B2 (ru)
KR (1) KR102212630B1 (ru)
CN (1) CN105451952B (ru)
BR (1) BR112015030021B1 (ru)
CA (1) CA2924589C (ru)
DE (1) DE102013009138A1 (ru)
PL (1) PL3003669T3 (ru)
RU (1) RU2663751C2 (ru)
WO (1) WO2014191244A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2814060C2 (ru) * 2019-05-02 2024-02-21 Уорн Эгейн Текнолоджиз Лимитед Способ переработки

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ307054B6 (cs) * 2015-12-22 2017-12-20 Ústav Chemických Procesů Av Čr, V. V. I. Způsob rozdružování obalového kompozitního materiálu
WO2022204265A1 (en) * 2021-03-23 2022-09-29 Wyonics, Llc Ionic liquid based processes for extraction of metals
CN114523600B (zh) * 2022-03-04 2023-02-24 北京科技大学 一种溶解冷却双釜循环式塑铝分离回收装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992005215A1 (de) * 1990-09-13 1992-04-02 Rwe Entsorgung Aktiengesellschaft Verfahren zur rückgewinnung von metallen und beschichtungsmaterialien aus verbundwerkstoffen
EP0568791A2 (de) * 1992-05-07 1993-11-10 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Aufbereitung von Verpackungsmaterialien
WO1998018607A1 (de) * 1996-10-25 1998-05-07 Der Grüne Punkt - Duales System Deutschland Aktiengesellschaft Verfahren zum aufschluss von abfällen, die wenigstens teilweise wiederverwertbare anteile enthalten
WO2003029329A2 (en) * 2001-10-03 2003-04-10 The University Of Alabama Dissolution and processing of cellulose using ionic liquids

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10127875A1 (de) 2001-06-08 2003-01-30 Der Gruene Punkt Duales Syst Verfahren zur Gewinnung von LDPE aus gebrauchten Kunststofffolien
DE102005026450B4 (de) 2005-06-08 2019-04-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verwendung einer Dichtetrennung zur Trennung von flammgeschützten von flammschutzfreien Polymeren aus Kunststoffen aus Elektroaltgeräten
DE102005026451A1 (de) 2005-06-08 2006-12-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Recycling von Kunststoffen und dessen Verwendung
CA2612598C (en) 2007-01-09 2011-11-01 Roberto Nunes Szente Process and apparatus for use in recycling composite materials
CN101100822B (zh) * 2007-07-04 2010-05-26 中国科学院长春应用化学研究所 利用离子液体进行办公废纸脱墨脱色的方法
DE102008056311A1 (de) 2008-11-07 2010-05-12 Apk Aluminium Und Kunststoffe Ag Verfahren zum Abtrennen einzelner Wertstoffe aus gemischtem, insbesondere zerkleinertem Kunststoffabfall
JP2010221208A (ja) * 2009-03-23 2010-10-07 Hideaki Ichiura 製紙スラッジからパルプ成分と無機成分を分離・回収する方法
JP2012012568A (ja) * 2010-05-31 2012-01-19 Idemitsu Kosan Co Ltd バイオマスの処理方法
JP5874993B2 (ja) * 2010-10-20 2016-03-02 国立大学法人金沢大学 バイオマスの前処理方法
CN102080114B (zh) * 2010-12-09 2013-04-03 东华大学 一种利用废弃棉织物制备细菌纤维素的方法
ES2440319T3 (es) 2010-12-10 2014-01-28 Sp Kloner Ecotec S.L. Método para procesar residuos de envase de tetrabrik para fabricar piezas de plástico
JP5794609B2 (ja) * 2011-01-06 2015-10-14 国立大学法人鳥取大学 セルロース系バイオマスの処理方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992005215A1 (de) * 1990-09-13 1992-04-02 Rwe Entsorgung Aktiengesellschaft Verfahren zur rückgewinnung von metallen und beschichtungsmaterialien aus verbundwerkstoffen
EP0568791A2 (de) * 1992-05-07 1993-11-10 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Aufbereitung von Verpackungsmaterialien
WO1998018607A1 (de) * 1996-10-25 1998-05-07 Der Grüne Punkt - Duales System Deutschland Aktiengesellschaft Verfahren zum aufschluss von abfällen, die wenigstens teilweise wiederverwertbare anteile enthalten
RU2169075C2 (ru) * 1996-10-25 2001-06-20 Дер Грюне Пункт-Дуалес Систем Дойчланд Акциенгезельшафт Способ первичной переработки отходов, по меньшей мере частично содержащих вторично используемое сырье
WO2003029329A2 (en) * 2001-10-03 2003-04-10 The University Of Alabama Dissolution and processing of cellulose using ionic liquids

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2814060C2 (ru) * 2019-05-02 2024-02-21 Уорн Эгейн Текнолоджиз Лимитед Способ переработки

Also Published As

Publication number Publication date
CN105451952B (zh) 2018-02-09
EP3003669B1 (de) 2018-07-11
CA2924589C (en) 2021-05-04
KR20160015322A (ko) 2016-02-12
DE102013009138A1 (de) 2014-12-04
PL3003669T3 (pl) 2019-02-28
BR112015030021A2 (pt) 2017-07-25
WO2014191244A1 (de) 2014-12-04
US20160122496A1 (en) 2016-05-05
CN105451952A (zh) 2016-03-30
JP2016525935A (ja) 2016-09-01
CA2924589A1 (en) 2014-12-04
RU2015152982A (ru) 2017-07-05
BR112015030021B1 (pt) 2021-01-05
KR102212630B1 (ko) 2021-02-05
RU2015152982A3 (ru) 2018-03-01
EP3003669A1 (de) 2016-04-13
JP6515089B2 (ja) 2019-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102256761B (zh) 由混合的特别是粉碎的塑料废物中分离各有价材料的方法
CA2968244C (en) Process for recycling by separating the constituents of aluminized and plastified packaging, cartoned or not, and corresponding equipment
US4031039A (en) Method for treating waste high-polymer mixture
RU2663751C2 (ru) Способ и технологический процесс регенерации сырьевых материалов из бумагосодержащих отходов с использованием ионных жидкостей
RU2721005C1 (ru) Способ очистки регенерированного полиэтилена
CZ307720B6 (cs) Způsob zpracování odpadu vznikajícího po recyklaci papíru z použitých nápojových kartónů
BR112016016510B1 (pt) Processo para reciclagem através de separação dos constituintes de embalagens aluminizadas e plastificadas, cartonadas ou não e equipamentos correspondentes
CN102993455A (zh) 聚丙烯生产装置尾气的回收利用方法及回收利用系统
KR20240013865A (ko) 폴리스티렌 폐기물의 재생 방법
TW202237364A (zh) 藉由溶解聚合物及吸附純化處理廢塑膠之方法
CN113843918A (zh) 一种废旧塑料再生利用的塑料管道生产工艺
EP3362507B1 (en) Method for decolorizing plastic polyolefin material
KR20230172536A (ko) 폐기물로부터 폴리머를 추출하는 방법
US20040116563A1 (en) Method for separating at least one selected polymer from a mixture of polymers
CN110540876A (zh) 一种废矿物油脱色精制工艺及其操作方法
CN111571859A (zh) 一种危险废弃物包装桶的资源化处理方法及应用
EP4074768A1 (en) Solvent based recycling process of polyolefins
WO2016209094A1 (en) Device and method for separation of components of composite packaging materials
CN116574304A (zh) 一种聚丙烯废料的回收提纯方法、记录媒体及系统
CN108659260A (zh) 一种聚氯乙烯废弃物的回收工艺
JP2024520953A (ja) エネルギー効率の高いポリオレフィンの分離
CN103224646A (zh) 废旧聚苯乙烯泡沫塑料回收新工艺方法
TW202409167A (zh) 使用輕烴溶劑回收基於聚丙烯之舊塑料之方法
NZ732934B2 (en) Process for recycling by separating the constituents of aluminized and plasticized, optionally carton, containers, and respective equipment