TR202013357A2 - DEPOLİMERİZASYON ÜNİTESİ İÇEREN POLİETİLEN TEREFTALAT GERİDÖNÜŞÜM (r-PET) SİSTEMİ VE YÖNTEMİ - Google Patents

Abstract

Buluş; polietilen tereftalat (PET) geri dönüşümü için sistem ve bu PET geri dönüşüm yöntemi ile ilgili olup, özellikle; yüksek saflık seviyesinde, molekül dağılım aralığı çok dar ve yüksek kalitede nihai ürün elde edilmesini ve atık PET üzerinde bulunan mekanik ve organik kirliliklerin (PP, PE, PVC vb.) tamamen giderilmesini sağlayan, IV varyasyonu çok dar bir aralıkta kontrol edilebilen, çoğunlukla içeceklerden, kaplardan, folyodan sonra kalan şişelerin berrak ve renkli paket halinde temin edilen PET atıklarının depolimerize edilerek, taze (orijinal) hammadde ile birlikte geri dönüşümde kullanılması için geliştirilen bir depolimerizasyon ünitesi (2) içeren polietilen tereftalat geri dönüşüm (r-PET) sistemi (100) ve yöntemi ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME DEPOLIMERIZASYON ÜNITESI IÇEREN POLIETILEN TEREFTALAT GERIDÖNÜSÜM (r-PET) SISTEMI VE YÖNTEMI Ilgili Teknik Alan Bulus; polietilen tereftalat (PET) geri dönüsümü için sistem ve bu PET geri dönüsüm yöntemi ile ilgili olup, özellikle; yüksek saflik seviyesinde, molekül dagilim araligi çok dar ve yüksek kalitede nihai ürün elde edilmesini ve atik PET üzerinde bulunan mekanik ve organik kirliliklerin tamamen giderilmesini saglayan, IV varyasyonu çok dar bir aralikta kontrol edilebilen, çogunlukla içeceklerden, kaplardan, folyodan sonra kalan siselerin berrak ve renkli paket halinde temin edilen PET atiklarinin depolimerize edilerek, taze (orijinal) hammadde ile birlikte geri dönüsümde kullanilmasi için gelistirilen bir depolimerizasyon ünitesi içeren polietilen tereftalat geri dönüsüm (r-PET) sistemi ve yöntemi ile ilgilidir.

Teknigin Bilinen Durumu Günümüzde, plastik hammaddesi ve plastik ürünler diger malzemelere göre daha düsük maliyetli, dayanikli ve kolay islenebilen malzemeler olmasi nedeniyle yaygin kullanim alanina sahiptir. Plastikler bünyelerinde ham petrol, kömür ve gaz gibi maddeler bulundurur.

Atik plastik malzemelerin, normal sartlarda dogaya karismasi çok uzun seneler alir. Yaygin plastik malzeme kullanimina bagli olarak artan atik plastik ürünlerin, Çevre kirliligine neden oldugu bilinmekle birlikte, bu sorunun ortadan kaldirilmasi büyük önem kazanmistir. Buna ek olarak; bu endüstrinin artan yayginliginin, gelecekte hammadde sorunu yasanmasina neden olabilecegi öngörülmektedir. Bu nedenlerle, geri dönüsüm; hem günümüzün hammadde ihtiyaçlarini karsilamak hem de gelecek nesillere yasanabilir bir dünya birakmak adina oldukça önemli bir yatirim haline gelmektedir. Üretimde plastik geri dönüsüm ürünlerinin kullanilmasi, hem enerjiden hem de dogal kaynaklardan ciddi tasarruf saglamakta olup, atik plastiklerin geri dönüsümde hammadde olarak ya da orijinal hammadde ile birlikte kullanilmasina yönelik çalismalar artmaktadir.

Yüksek hacimli endüstriyel tesislerde plastik siselerin geri dönüstürme islemi yaygin olarak birden fazla adim içerir. Genel uygulamalarda geri dönüstürülebilir plastikler geri dönüsüm kutularindan veya birakma alanlarindan toplanir, mekanik veya manuel olarak bir malzeme geri kazanim tesisinde plastik türüne göre ayrilir. Atiklar; mekanik olarak temizlenir, küçük pullar halinde ögütülür, tekrar yikanir, kurutulur, yüksek isi kullanilarak eritilir, filtrelenir ve son olarak parçacik haline getirilip tekrar kullanilmak üzere üretim tesisine gönderilir. Ancak ayirma sirasinda yabanci maddelerden tamamen kurtulmak olanakli olmamaktadir. Atikta hala mevcut olan bu yabanci maddeler ise isitma islemi sirasinda çesitli bozulma gazlari ve bozulma materyalleri üreterek geri kazanilan ürünün kirlenmesine veya bozulmasina neden olmaktadir. Bu malzemeler genellikle geri kazanim cihazlarinda katilasarak makinelere ve aletlere zarar verip, geri dönüsüm sürecinde verim kaybina neden olur. Buna bagli olarak da maliyet artar ve enerji verimliligi düser.

Mevcut teknikte atik plastiklerin geri dönüsümde kullanilmasi sirasinda mekanik ve organik kirliliklerin tam olarak giderilememesi, istenilen viskozitenin saglanamamasi, nihai ürünün düsük kalitede olmasi, karmasik sistem yapisi ya da is gücü ve maliyet bakimindan yüksek olmasi gibi bir takim sorunlarla karsilasildigi bilinmektedir. Geri dönüsüm için toplanan plastik ürünlerindeki yabanci maddelerin ve kirliliklerin uzaklastirilmasi çok önemli bir islem adimidir. Atik plastik malzemedeki mevcut kontaminasyon, nihai ürünün kalitesini dogrudan etkilemekte olup, kalan olasi kirlilikler nihai ürünün kalitesinde düsüse neden olmaktadir.

Bundan dolayi; atik plastiklerin maliyet, enerji ve kalite açisindan daha verimli geri dönüstürülmesi ile ilgili çalismalar yapilmaya devam etmektedir.

Birlesik Devletler patent dokümaninda, geri dönüsüm sirasinda pet atiklari temizliginin optimizasyonu anlatilmaktadir. Bu bulusta, atik malzemenin termal geçmisini takip ederek maliyeti minimize etmek amaçlanmaktadir. patent basvurusunda, pet siselerin geri dönüsümü sirasinda pet kiriklarinin temizligi tarif edilmektedir. Bu dokümanda; kirik pet atiklarinin metal detektör ile metallerden ayiklanmasi, irradyasyon yoluyla kirik atik parçalarin parlakliginin ölçülmesi ve düsük parlaklikta olan parçalarin uzaklastirilmasi, yikama ve özgül agirliga göre kirik parçalarin seçilmesi islem adimlarini içeren bir temizleme yöntemi anlatilmaktadir. Bununla birlikte; asagida ayrintili açiklamasi verilen bulus kapsaminda yer alan polimerlerin monomerlere yikildigi glikoliz sirasinda, atik plastik kiriklarinin üzerinde kalan kirliligin giderilmesiyle saglanan verimli bir organik (PVC, PP, PE, vb.) temizlik islemine sahip olmadigi görülmektedir.

Teknik arastirmalar sonucunda ortaya çikan bir diger basvuru olan CN110330770 yayin numarali patent dokümani; polietilen tereftalat (PET) geri dönüsümü sonrasinda elde edilen RPET malzeme kalitesini yükseltmek için cam elyaf, plastiklestirici, sertlestirici, mika, stabilizatör ve katki maddeleri kullanilmasi ile ilgilidir. Geri dönüstürülmüs malzemelerde karsilasilan kalite kaybi ve yeni hammadde ile farkli mekanik ve kimyasal özellige sahip olmasindan kaynaklanan sorunlari gidermek amaçlanmistir. Bu sistemde; geri dönüsüm sirasinda kullanilan katki malzemeleri, yeni üretilen plastik malzemenin tekrar geri dönüsümünü zorlastirarak maliyeti arttirmakta ve tekrar geri dönüsüm sürecini karmasik hale getirmektedir. Mevcut yapi tüm bunlarin yaninda, yukarida sözü edilen olumsuzluklara çözüm getirmeyi amaçlayan bir yenilige sahip degildir.

Sonuç olarak yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir.

Bulusun Amaci ve Kisa Açiklamasi Bulus, mevcut teknikte kullanilan yapilanmalardan farkli olarak bu alanda yeni bir açilim getiren farkli teknik özelliklere sahip bir sistem ve yöntemin ortaya koyulmasini amaçlamaktadir.

Bulus; polietilen tereftalat (PET) geri dönüsümü için sistem ve bu PET geri dönüsüm yöntemi ile ilgili olup, özellikle; yüksek saflik seviyesinde, molekül dagilim araligi çok dar ve yüksek kalitede nihai ürün elde edilmesini ve atik PET üzerinde bulunan mekanik ve organik kirliliklerin (PP, PE, PVC vb.) tamamen giderilmesini saglayan, IV varyasyonu çok dar bir aralikta kontrol edilebilen, çogunlukla içeceklerden, kaplardan, folyodan sonra kalan siselerin berrak ve renkli paket halinde temin edilen PET atiklarinin depolimerize edilerek, taze (orijinal) hammadde ile birlikte geri dönüsümde kullanilmasi için gelistirilen bir depolimerizasyon ünitesi içeren polietilen tereftalat geri dönüsüm (r-PET) sistemi ve yöntemi ile ilgilidir.

Bulusun öncelikli amaci; atik PET kiriklarinin glikoliz yoluyla monomerlerine ayrilarak üretimde kullanilmak üzere yüksek saflik seviyesinde monomer elde edilmesini saglayan glikoliz reaksiyonun gerçeklestigi bir depolimerizasyon ünitesi içeren bir atik PET geri dönüsüm sistemi ve yöntemi gelistirmektir.

Bulusun bir amaci; nihai ürün kalitesini arttirmak için polimer kalitesini stabilize ederek büyük moleküllerin, esit agirlikta yeniden polimerize edilmesini saglayan bir r-PET sistemi ve yöntemi gelistirmektir.

Bulusun bir amaci, polimer eriyiginin depolimerizasyonundan sonra yeniden polimerize edilebilmesi sayesinde viskozite ve erime noktasinin istenilen seviyeye getirilerek, geri dönüsümde kullanilan hammaddenin kalitesini arttirabilen bir r-PET sistemi ve yöntemi saglamaktir.

Bulusun baska bir amaci, kullanilacak olan hammadde kalitesinin arttirilabilmesi sayesinde temin edilecek olan PET kiriginin yüksek kalitede olma gereksinimini ortadan kaldirilarak, düsük kaliteli PET kiriklarinin da kullanilabilmesine izin veren bir r-PET sistemi ve yöntemi saglamaktir.

Bulusun baska bir amaci; depolimerizasyon ünitesinde temin edilen glikoliz reaktöründe gerçeklesen reaksiyon sirasinda gerçeklesen difüzyon ve vakum ortaminin etkisiyle organik kirliliklerin (PP, PE, PVC vb.) verimli bir sekilde giderilmesini saglamaktir.

Bulusun baska bir amaci; farkli kalitedeki PET kiriklarinda da mekanik ve organik kirliliklerin (PP, PE, PVC vb.) tamamen kaldirilmasini saglayan bir depolimerizasyon ünitesi içeren r- PET sistemi ve yöntemi gelistirmektir.

Bulusun bir diger amaci, çevrimiçi viskozimetre ve kontrol sistemi içermesi sayesinde IV varyasyonu çok dar bir aralikta kontrol edilebilen bir r-PET sistemi ve yöntemi saglamaktir.

Bulusun bir diger amaci; viskoziteye bagli olusan düzgünsüzlük sorununu ortadan kaldiran bir r-PET sistemi ve yöntemi saglamaktir.

Bulusun bir diger amaci nihai ürün kalitesinde düsüs olmadan düsük kaliteli PET kiriklarinin kullanilabilmesi sayesinde üretim maliyetini azaltan bir r-PET sistemi ve yöntemi saglamaktir.

Bulusun bir diger amaci ise düsük enerji tüketimi ve yüksek verim saglayan bir r-PET sistemi ve yöntemi gelistirmektir.

Yukarida anlatilan amaçlari yerine getirmek üzere bulus; bir taze hammadde ünitesi, bir depolimerizasyon ünitesi, bir polikondenzasyon ünitesi, bir filtreleme ünitesi ve kati faz polimerizasyon ünitesi Içeren bir polietilen tereftalat geri dönüsüm (r-PET) sistemi olup, özellikle adi geçen depolimerizasyon ünitesi; kirik PET atiklarinin toplandigi bir besleme tanki, - basinçli hava üfleci yardimiyla basinçli hava yoluyla tasinan PET kiriklari içindeki metallerin ayiklanmasini saglayan bir metal dedektör, - metal ayristirmasina ugrayan PET kiriklarinin, hava ve su gibi gaz ve sivilardan ayrismasini saglayan bir siklon, - bu siklon çeperinden geçerek dibe çöken küçük PET partiküllerinin toplandigi bir silo, - siloda toplanan PET partikülleri, erime noktasinin altindaki sicaklikta akiskan forma dönüstüren bir kati ekstrüder, - kati ekstrüderden geçen eriyik PET kiriklarindan depolimerizasyon yöntemi ile Bis(2-hidroksietil) tereftalat (BHET) monomeri elde edilmesini saglayan bir glikoliz reaktörü, olarak iki fazda filtrelenmesini saglayan birinci filtre ve ikinci filtre ve - birinci filtre ve ikinci filtre arasinda esterifikasyon reaksiyonun gerçeklestigi ikinci esterlestirici reaktör içermektedir. Bulusta, söz konusu r-PET sistemi ile r-PET elde etme yöntemi de ayrintili olarak anlatilmaktadir.

Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atiflar yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir.

Bulusun Anlasilmasina Yardimci Olacak Sekiller Bu bulusla gelistirilen depolimerizasyon ünitesi içeren polietilen tereftalat geri dönüsüm (r- PET) sistemi ve yöntemine iliskin örnek uygulamalar ekli sekillerde gösterilmis olup, bu sekillerden: Sekil 1. Bulusta anlatilan depolimerizasyon ünitesi içeren r-PET sistemine iliskin örnek bir sematik görünümdür.

Sekil 2. Bulus konusu depolimerizasyon ünitesine iliskin örnek bir sematik görünümdür.

Sekil 3. Bulus konusu PET atik kullanarak r-PET üretim yöntemine iliskin akis diyagramidir. Çizimlerin mutlaka ölçeklendirilmesi gerekmemektedir ve mevcut bulusu anlamak için gerekli olmayan detaylar ihmal edilmis olabilmektedir. Bundan baska, en azindan büyük ölçüde özdes olan veya en azindan büyük ölçüde özdes islevleri olan elemanlar, ayni numara ile gösterilmektedir.

Parça Referanslarinin Açiklamasi Bu bulusla depolimerizasyon ünitesi içeren polietilen tereftalat geri dönüsüm (r-PET) sistemi ve yönteminin daha iyi açiklanabilmesi için ekte verilen sekilde yer alan unsurlar! kisimlar / parçalar ayri ayri numaralandirilmistir. Numara verilen her kismin açiklamasi da asagida verilmistir. taze hammadde ünitesi (1) birinci esterlestirici reaktör (11) depolimerizasyon ünitesi (2) besleme tanki (21) basinçli hava üfleci (22) metal dedektör (23) siklon (24) kati ekstrüder (26) glikoliz reaktörü (27) birinci filtre (28) ikinci esterlestirici reaktör (29) ikinci filtre (30) polikondenzasyon ünitesi (4) filtreleme ünitesi (5) kati faz polimerizasyon ünitesi (6) Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bu bulus; yüksek saflik seviyesinde, molekül dagilim araligi çok dar ve yüksek kalitede nihai ürün elde edilmesini ve atik polietilen tereftalat (PET) üzerinde bulunan mekanik ve organik kirliliklerin (PP, PE, PVC vb.) tamamen giderilmesini saglayan, IV varyasyonu çok dar bir aralikta kontrol edilebilen, çogunlukla içeceklerden, kaplardan, folyodan sonra kalan siselerin berrak ve renkli paket halinde temin edilen PET atiklarinin depolimerize edilerek, taze (orijinal) hammadde ile birlikte geri dönüsümde kullanilmasi için gelistirilen bir depolimerizasyon ünitesi (2) içeren polietilen tereftalat geri dönüsüm (r-PET) sistemi (100) ve yöntemi ile ilgilidir. Bulus konusu r-PET sistemi (100) temel olarak bir taze hammadde ünitesi (1), bir depolimerizasyon ünitesi (2), bir polikondenzasyon ünitesi (4), bir filtreleme ünitesi (5) ve bir kati faz polimerizasyon ünitesi (6) olmak üzere bes temel birimden olusmakta olup, Sekil - 1'de depolimerizasyon ünitesi (2) içeren r-PET sistemine iliskin örnek bir sematik görünüm verilmektedir.

Bulusta adi geçen taze hammadde ünitesinde (1), saf tereftalik asit (PTA) ile beslenen bir besleme tanki ve bunun direkt esterifikasyon reaksiyonu sonrasinda taze Bis(2-hidroksietil) tereftalat (BHET) elde edilmesini saglayan birinci esterlestirici reaktör (11) bulunur. Taze hammadde ünitesinden (1) elde edilen taze BHET monomer ve oligomerleri, standart bir PET geri dönüsümü sirasinda kullanilan orijinal hammadde saglayan birimdir.

Bulusun en önemli unsuru PET geri dönüsümünde, PET atiklarinin hammadde olarak kullanilmasini saglayan bir depolimerizasyon ünitesi (2) içermesi olup, bu depolimerizasyon ünitesinde (2) gerçeklesen esterifikasyon, glikoliz ve filtreleme islemleri sayesinde polimer atik PET kiriklari parçalanarak, yüksek saflik seviyesinde BHET monomer ve oligomerleri elde edilir. Sekil - 1'de PET geri dönüsümünde, PET atiklarinin hammadde olarak kullanilmasini saglayan söz konusu depolimerizasyon ünitesine (2) iliskin örnek bir sematik görünüm verilmekte olup, bu depolimerizasyon ünitesi (2); e kirik PET atiklarinin toplandigi bir besleme tanki (21), - basinçli hava üfleci (22) yardimiyla basinçli hava yoluyla tasinan PET kiriklari içindeki metallerin ayiklanmasini saglayan bir metal dedektör (23), - metal ayristirmasina ugrayan PET kiriklarinin, hava ve su gibi gaz ve sivilardan ayrismasini saglayan bir siklon (24), - bu siklon (24) çeperinden geçerek dibe çöken küçük PET partiküllerinin toplandigi bir silo (25), - siloda (25) toplanan PET partikülleri, erime noktasinin altindaki sicaklikta akiskan forma dönüstüren bir kati ekstrüder (26), - kati ekstrüderden (26) geçen eriyik PET kiriklarindan depolimerizasyon yöntemi ile Bis(2-hidroksietil) tereftalat (BHET) monomeri elde edilmesini saglayan bir glikoliz reaktörü (27), - glikoliz reaktöründen (27) elde edilen BHET monomer ve oligomerlerin kademeli olarak iki fazda filtrelenmesini saglayan birinci filtre (28) ve ikinci filtre (30) ve - birinci filtre (28) ve ikinci filtre (30) arasinda esterifikasyon reaksiyonun gerçeklestigi ikinci esterlestirici reaktör (29) içermektedir.

Depolimerizasyon ünitesinde (2) temin edilen birinci filtrenin (28) geçirgenligi 200 pm olup, ikinci filtrenin (30) geçirgenligi 40 um olmaktadir. Bulusta yer alan depolimerizasyon ünitesi (2) sayesinde; organik kontaminasyonlarin (PVC, PE, PP) glikoliz reaksiyonu sirasindaki difüzyon ve vakum ortami sayesinde kolayca giderilmesi saglanmaktadir. Malzemenin IV'si göreceli olarak daha düsük ve küçük molekül dagilim direnci daha düsük oldugundan, küçük moleküller kolayca difüze edilebilmekte ve vakumla çikarildigi için de söz konusu organik kirlilikler glikoliz reaksiyonu ile verimli bir sekilde giderilmektedir. Bu bulus sayesinde, her seviye kalitedeki PET kiriklarinda bulunan mekanik ve organik kirliliklerin (PP, PE, PVC vb.) tamamen kaldirilmasi saglanmaktadir.

Bu bulusta yer alan depolimerizasyon ünitesinde (2) glikoliz yoluyla elde edilen yüksek saflik seviyesinde BHET monomer ve oligomerleri, taze hammadde ünitesinden (1) elde edilen taze BHET monomer ve oligomerlerinin içine desarj edilip, dimetiltereftalat (DMT) bazli ya da TPA bazli PET geri dönüsüm (r-PET) hattinda hammadde olarak kullanilmaktadir.

Bulusta anlatilan depolimerizasyon ünitesi (2) içeren bir r-PET sistemi (100) sayesinde, geri dönüsüm sistemlerinde taze (orjinal) hammaddeye olan bagimliligin azalmasi saglanmaktadir.

Bulusta; depolimerizasyon ünitesinden (2) elde edilen BHET monomer ve oligomerlerinin, taze hammadde ünitesinden (1) elde edilen taze BHET monomer ve oligomerlerinin içine belli oranlarda desarj edildikten sonra, yeniden PET zincirini olusturmasi (polimerizasyon) için temin edilen bir polikondenzasyon ünitesi (4) bulunmaktadir. Nihai ürün olan r-PET de bir polimer olup, sistemde var olan monoetilen glikol (MEG) ile iki yönlü ester reaksiyonun bir benzerini ters yönde yasar ve BHET monomerine geri dönüsür. Bulusta adi geçen depolimerizasyon ünitesi (2) ve polikondenzasyon ünitesi (4) sayesinde polimer eriyigi (eriyik atik PET), kisa zincirli molekül olmak üzere depolimerize edilebilmekte ve daha sonra, talep edilen uzun zincirli bir moleküle tekrar polimerize edilebilmektedir. Bu sayede viskozite ve erime noktasi daha da arttirilip, geri dönüsümde kullanilan hammadde kalitesinin arttirilmasi saglanmaktadir. Bu hammadde kalitesinin arttirilmasi sayesinde depolimerizasyon ünitesine (2) beslenen atik PET kiriklarinin yüksek kalitede olma gereksinimi de ortadan kaldirilmaktadir. Baska bir deyisle, adi geçen depolimerizasyon ünitesine (2) düsük kalitede PET atiklarinin beslenmesi olanakli hale gelmektedir.

Bulusta anlatilan bir depolimerizasyon ünitesi (2) içeren r-PET sisteminde (100), polikondenzasyon ünitesinden (4) geçerek yeniden elde edilen polimerin filtrelendigi bir filtreleme ünitesi (5) bulunmakta olup, burada hiçbir katki maddesi eklemeden polikondenzasyon ünitesinden (4) çikan polimerin 20 pm geçirgenlikle filtrelenmesini saglayan bir filtre bulunmaktadir.

Bulus konusu r-PET sisteminde (100) son olarak; ayni veya farkli cins iki monomerin, bir küçük moleküllü yan ürün ortaya çikararak makro molekül olusturmasiyla nihai ürün olan r- PET'in elde edildigi bir kati faz polimerizasyon (SSP- solid state polimerization) ünitesi (6) bulunmaktadir.

Bulus konusu PET atiklarinin geri dönüsümde hammadde olarak kullanilmasini saglayan bir polietilen tereftalat geri dönüsüm (r-PET) yöntemi anlatilmakta olup, bu r-PET yöntemi; - taze hammaddeden, taze Bis(2-hidroksietil) tereftalat (BHET) monomer ve oligomerleri elde etme, e atik PET kiriklari toplama, mekanik ayristirma, esterifikasyon, glikoliz ve filtrasyon asamalarini içeren depolimerizasyon ile polietilen tereftalat (PET) atiklarindan yüksek saflik seviyesinde BHET monomer ve oligomerleri elde etme, - elde edilen BHET monomer ve oligomerlerinin, taze BHET monomer ve oligomerleri içine desarj edilip polikondenzasyon ile polimer sentezi, - filtreleme ve - kati faz polimerizasyonu ile r-PET elde etme Taze hammaddeden, taze Bis(2-hidr0ksietil) tereftalat (BHET) monomer ve oligomerleri elde etme islem adiminda ilk olarak taze hammadde ünitesinde (1) temin edilen bir besleme tankina taze hammadde olarak saf tereflatik asit (PTA) ve monoetilen glikol (MEG) beslenir.

Taze (orjinal) hammadde olan TPA ve MEG, taze hammadde ünitesinde (1) temin edilen birinci esterlestirici reaktörde (11) gerçeklesen esterifikasyon reaksiyonu sonucunda taze Bis(2-hidroksietil) tereftalat (BHET) ve su (HzO) açiga çikarir. Taze hammadde ünitesinde (1) gerçeklesen direkt esterifikasyon reaksiyonu mekanizmasi, TPA + 2EG = BHET + 2H20 olup; reaksiyonunun gösterimi su sekildedir: HOLDCWC'OOH + 2 HOCHZCHZOH HO emegine# i-coccnjCHnH Yukarida anlatilan bu direkt esterifikasyon reaksiyonu sonucunda taze hammaddeden, taze BHET monomer ve oligomerleri elde edilir.

Bulus konusu r-PET yönteminin en önemli islem adimi olan depolimerizasyon ile depolimerizasyon ünitesinde (2), polietilen tereftalat (PET) atiklarindan yüksek kaliteli BHET monomer ve oligomerleri elde etme islemi su sekildedir; - atik PET malzemeleri, PET kiriklari formunda bir besleme tankinda (21) toplanir, metal dedektörden (23) geçerken PET kiriklari içindeki metaller mekanik olarak ayristirilir, siklon (24) çeperinden geçerek dibe çöken küçük PET partikülleri bir siloda (25) toplanir, - siloda (25) toplanan PET partikülleri, erime noktasinin altindaki sicaklikta bir kati ekstrüderden (26) geçerek akiskan forma dönüsür, - kati ekstrüderden (26) geçen eriyik PET kiriklarindan; glikoliz reaktöründe (27) gerçeklesen transesterifikasyon (glikoliz) reaksiyonuyla Bis(2-hidroksietil) tereftalat (BHET) elde edilir, - elde edilen BHET, birinci filtrede (28) 200 um büyüklügünde filtrasyona ugrar, - birinci filtre (28) ve ikinci filtre (30) arasinda temin edilen ikinci esterlestirici reaktörde (29) esterifikasyon reaksiyonu gerçeklesir, ve - ikinci filtrede (30) 40 um büyüklügünde filtrasyon ile yüksek kalitede BHET monomer ve oligomeri elde edilir.

Bulus konusu depolimerizasyon ile PET atiklarindan yüksek kaliteli BHET monomer ve oligomeri elde etme islem adiminda ilk olarak atik PET kiriklari bir besleme tankinda (21) toplanir ve ardindan mekanik ayristirma islemi uygulanir. Mekanik ayristirma isleminde; ilk olarak basinçli hava üfleci (22) yardimiyla basinçli hava yoluyla tasinan atik PET kiriklari bir metal dedektörden (23) geçerek, atik PET kiriklari içindeki olasi metaller ayristirilir. Atik PET kiriklari içindeki metaller uzaklastirildiktan sonra, hava ve su gibi gaz ve sivilardan arindirilmasi için temin edilen bir siklondan (24) geçer ve siklonun (24) çeperinden geçen atik PET kiriklari, dipte küçük atik PET partikülleri kalacak sekilde gaz ve sivilardan ayristirilir. Gaz ve sivilardan ayristirildiktan sonra elde kalan atik PET kiriklari, bir siloda (25) toplanarak buradan temin edilen bir kati ekstüdera (26) geçer. Bu kati ekstüderda (26), içinden geçen atik PET kiriklari erime noktasinin altindaki sicakliga maruz kalarak eriyik faza geçerek akiskan forma dönüsür.

Mekanik ayristirma islem adimi tamamlandiktan sonra elde edilen eriyik atik PET parçaciklari; glikoliz, esterifikasyon, ve filtrasyon islemlerine tabi tutulur. Glikoliz reaktöründe (27) bir testerifikasyon reaksiyonu olan glikoliz reaksiyonuna girer ve esterifikasyon reaksiyonu için atik PET kiriklari ikinci esterlestirici reaktöre (29) beslenir.

Glikoliz reaksiyonunda atik polietilen tereftalat (PET), monoetilen glikoz (MEG) ile reaksiyona girerek, Bis(2-hidroksietiI)tereftalat (BHET) monomer ve oligomerleri açiga çikarir. Bu glikoliz reaksiyonunun gösterimi su sekildedir; her ..MH-i› o o-CIL N O {_MONOMER Polietilen Tereftalat Monoetilen glikol BHET Glikoliz reaktöründe (27), ikinci esterlestirici reaktörde (29) üretilen etilen glikol (EG) buhari; hafif su ve asetaldehit maddesinin kulenin (Sekillerde gösterilmemektedir.) üstünden atilarak, EG'nin agir maddesinin ve tortunun kule dibinden gelip, ilk haline geri döndügü ayrintili damitma kulesi ile elde edilir. Söz konusu damitma kulesinin üstünden çikan buhar, geri dönüsümlü kondanse bir sivinin yani sira, diger bir atik su aritma tesisi tarafindan islenecek olan kule üst yogunlastirici ile yogusturulur.

Bulusta anlatilan esterifikasyon ve glikoliz reaksiyonunda reaksiyon sicakligi 280°C olup, toplam reaksiyon süresi 5 saat olmaktadir. Söz konusu esterifikasyon reaksiyonu boyunca basinç 80 - 110 Pa olup, <30 ppm konsantrasyonunda fosforik asit (H3PO4) katki maddesi eklenmektedir. Söz konusu glikoliz reaksiyonu baslangicinda temin edilen eriyik atik PET kiriklarinin viskozitesi 0,700 dI/g iken depolimerizasyon sonrasinda elde edilen viskozite degeri 0,300 dli'g olmaktadir. Glikoliz reaksiyonundan sonra elde edilen BHET filtrasyon islemi için sirasiyla birinci filtre (28) ve ikinci filtreden (30) geçer ve sirasiyla 200 pm ve 40 um büyüklügünde kademeli olarak filtre edilmesi saglanir.

Bulus konusu r-PET yöntemde glikoliz yoluyla depolimerizasyon islem adimi tamamladiktan sonra artik atik PET kiriklarindan, r-PET için yüksek saflik seviyesine sahip hammadde elde edilmis olur. Bu depolimerizasyon sonrasinda depolimerizasyon ünitesinden (2) elde edilen BHET monomer ve oligomerleri; dimetiltereftalat (DMT) bazli ya da TPA bazli PET geri dönüsüm (r-PET) hattinda hammadde olarak kullanilmak üzere ve taze hammadde ünitesinden (1) elde edilen taze BHET monomer ve oligomerlerinin içine belli oranda desarj edilirek, bir karisim elde edilir. Söz konusu karisimda bulunan BHET monomer ve oligomerlerin PET zincirini olusturarak (polimerizasyon) polimer sentezi ile tekrar polimer elde edilmesi için polikondenzasyon ünitesinde (4) polikondenzasyon islemi gerçeklesir.

Bulusta anlatilan polikondenzasyon islem adiminda basinç 0,2 torr, sicaklik 285 °C ve islem süresi 6 saat olmaktadir. Bu islem adiminda katki maddesi eklenmekte olup, bu katki maddesi <=1 ppm konsantrasyonunda mavi ve kirmizi boyadir. Polikondenzasyon islemi baslangicinda 0,640 dI/g olan viskozite degeri islem sonunda da degismeyerek 0,640 dI/g olmaktadir.

Bulus konusu r-PET yönteminin polikondenzasyon islem adimindan sonra hiç katki maddesi (0 ppm) eklemeden polikondenzasyon ünitesinden (4) çikan malzemeye 20 pm geçirgenlikle filtreleme islemi uygulanir. Bu filtreleme islem adiminda basinç 500 Pa, sicaklik 280 °C ve islem süresi 2 dakika olmaktadir. Filtreleme islemi baslangicinda ve sonunda filtrelenen malzemenin viskozitesinde herhangi bir degisim olmayip, viskozite degeri 0,640 dI/g olmaktadir.

Bulusta anlatilan PET atiklar kullanilarak yüksek kaliteli r-PET yönteminin son islem adimi kati faz polimerizasyonu olup; bu islem adiminda, ayni veya farkli cins iki monomerin, bir küçük moleküllü yan ürün ortaya çikararak makro molekül olusturmasiyla nihai ürün olan r- PET elde edilmektedir. Hiç katki maddesi (0 ppm) eklemeden gerçeklesen kati faz polimerizasyonu ile r-PET elde etme islem adiminda basinç 0.5 torr ve sicaklik 200-250°C araliginda olup, islem süresi 16 saat olmaktadir. Kati faz polimerizasyonu baslangicinda ve sonunda, viskozitede herhangi bir degisim olmayip viskozite degeri 0,640 dI/g olarak kalmaktadir. Bulus ile anlatilan r-PET yönteminin nihai ürünü olan PET atiklarindan elde edilen r-PET içerigindeki farkli kontaminantlarin tahmini bulunma seviyeleri 10 ppm, 5 ppm ya da <1 ppb olmaktadir.

Bu bulusta anlatilan glikoliz reaksiyonu içeren depolimerizasyon ile elde edilen yüksek kalitede hammadde; doymamis reçineler, poliüretan köpükler, kopolesterler, akrilik kaplamalar ve hidrofobik yumusaticilar, tekstil (BCF, POY, Elyaf), BoPET, monofilament, mühendislik ürünleri, medikal ürünler üretmek için kullanilabilecegi gibi, ülkemizde ve dünyada baslica gazli içecek ve dogal kaynak sularinin sislerinde, sivi yag-salça-tursu kavanozunda, kozmetik sektöründe sivi sabun, dus jeli siselerinde, yüksek mukavemetli polyester çember yapiminda, ekonomik ömrü uzun çift katmanli bir sisesi ve zirai tarim ilaçlari için siselerde ve 19 lt geri dönüsümsüz damacana üretimine kadar genis bir yelpazede kullanilmaktadir. Bu bulus ile ilgili teknige düsük maliyetli, düsük enerji tüketimi ile yüksek saflik derecesinde geri dönüsüm saglayan PET atiklarinin hammadde olarak kullanildigi bir PET geri dönüsüm sistemi (100) ve yöntemi kazandirilmaktadir.

Claims (1)

1. ISTEM LER Polietilen tereftalat (PET) atiklarinin depolimerize edilerek taze (orijinal) hammadde ile birlikte geri dönüsümde kullanilarak yüksek saflik seviyesinde ve yüksek kalitede PET elde edilmesini saglayan bir polietilen tereftalat geri dönüsüm (r-PET) sistemi (100) olup, özelligi; PET geri dönüsümünde kullanilan taze BHET monomer ve oligomerleri elde edilen bir taze hammadde ünitesi (1), PET atiklarinin hammadde olarak kullanilmasini saglayan PET atiklarindan BHET monomer ve oligomerleri elde edilen bir depolimerizasyon ünitesi (2), depolimerizasyon ünitesinden (2) elde edilen BHET monomer ve oligomerlerin ve taze hammadde ünitesinden (1) elde edilen taze BHET monomer ve oligomerlerin yeniden PET zincirini olusturmasini saglayan bir polikondenzasyon ünitesi (4), polikondenzasyon ünitesinden (4) geçerek yeniden elde edilen polimerin filtrelendigi bir filtreleme ünitesi (5) ve ayni veya farkli cins iki monomerin, bir küçük moleküllü yan ürün ortaya çikararak makro molekül olusturmasiyla r-PET elde edilmesini saglayan bir kati faz polimerizasyon ünitesi (6) içermesi ile karakterize edilmesidir. Istem 1'e göre bir r-PET sistemi (100) olup, özelligi; adi geçen taze hammadde ünitesinin (1), saf tereftalik asit (PTA) ile beslenen bir besleme tanki ve bunun direkt esterifikasyon reaksiyonu sonrasinda taze Bis(2-hidroksietil) tereftalat (BHET) saglayan birinci esterlestirici reaktör (11) içermesidir. Istem 1'e göre bir r-PET sistemi (100) olup, özelligi; adi geçen depolimerizasyon ünitesinin (1); kirik PET atiklarinin toplandigi bir besleme tanki (21), basinçli hava üfleci (22) yardimiyla basinçli hava yoluyla tasinan PET kiriklari içindeki metallerin ayiklanmasini saglayan bir metal dedektör (23), metal ayristirmasina ugrayan PET kiriklarinin, hava ve su gibi gaz ve sivilardan ayrismasini saglayan bir siklon (24), bu siklon (24) çeperinden geçerek dibe çöken küçük PET partiküllerinin toplandigi bir silo (25), siloda (25) toplanan PET partikülleri, erime noktasinin altindaki sicaklikta akiskan forma dönüstüren bir kati ekstrüder (26), kati ekstrüderden (26) geçen eriyik PET kiriklarindan depolimerizasyon yöntemi ile Bis(2-hidr0ksietil) tereftalat (BHET) monomeri elde edilmesini saglayan bir glikoliz reaktörü (27), glikoliz reaktöründen (27) elde edilen BHET monomer ve oligomerlerin kademeli olarak iki fazda filtrelenmesini saglayan birinci filtre (28) ve ikinci filtre (30) ve birinci filtre (28) ve ikinci filtre (30) arasinda esterifikasyon reaksiyonun gerçeklestigi ikinci esterlestirici reaktör (29) içermesidir. Istem 1 veya Istem 13'e göre bir r-PET sistemi (100) olup, özelligi; adi geçen birinci filtrenin (28) 200 pm geçirgenlige sahip olmasidir. Istem 1 veya Istem 3'e göre bir r-PET sistemi (100) olup, özelligi; adi geçen ikinci filtrenin (30) 40 pm geçirgenlige sahip olmasidir. Istem 1'e göre bir r-PET sistemi (100) olup, özelligi; adi geçen filtreleme ünitesinin (5), 20 pm geçirgenlige sahip bir filtre içermesidir. PET atiklarinin geri dönüsümde hammadde olarak kullanilmasini saglayan bir polietilen tereftalat geri dönüsüm (r-PET) yöntemi olup, özelligi; taze hammadde ünitesinde (1) temin edilen bir besleme tankina taze hammadde olarak saf tereflatik asit (PTA) ve monoetilen glikol (MEG) beslenmesi ve direkt esterifikasyon reaksiyonu gerçeklesen birinci esterlestirici reaktörüne (11) beslenmesiyle taze Bis(2-hidr0ksietil) tereftalat (BHET) monomer ve oligomerleri elde etme, depolimerizasyon ünitesinde (2); atik PET kiriklarini toplama, mekanik ayristirma, esterifikasyon, glikoliz ve filtrasyon asamalarini içeren depolimerizasyon ile PET atiklarindan yüksek saflik seviyesinde BHET monomer ve oligomerleri elde etme, elde edilen BHET monomer ve oligomerlerinin, taze BHET monomer ve oligomerleri içine desarj edilip polikondenzasyon ile polimer sentezi, polikondenzasyon ünitesinden (4) çikan malzemeyi, filtreleme ünitesinde (5) hiç katki maddesi (0 ppm) eklemeden filtreleme ve kati faz polimerizasyon ünitesinde (6) kati faz polimerizasyon islemi ile r-PET islem adimlarini içermesi ile karakterize edilmesidir. Istem ?deki gibi bir r-PET yöntemi olup, özelligi; depolimerizasyon ünitesinde (2) BHET monomer ve oligomerleri elde etme isleminin; - atik PET malzemelerinin, PET kiriklari formunda bir besleme tankinda (21) toplanmasi, - basinçli hava üfleci (22) yardimiyla basinçli hava yoluyla tasinan PET kiriklarinin bir metal dedektörden (23) geçerek PET kiriklari içindeki metallerin mekanik olarak ayristirilmasi, - metal ayristirmasina ugrayan PET kiriklarinin, gaz ve sividan ayristirilmak üzere bir siklon (24) çeperinden geçerek dibe çöken küçük PET partiküllerinin bir siloda (25) toplanmasi, s siloda (25) toplanan PET partiküllerin, erime noktasinin altindaki sicaklikta bir kati ekstrüderden (26) geçerek akiskan forma dönüsmesi, - kati ekstrüderden (26) geçen eriyik PET kiriklarindan; glikoliz reaktöründe (27) gerçeklesen transesterifikasyon (glikoliz) reaksiyonuyla Bis(2- hidroksietil) tereftalat (BHET) elde edilmesi, - elde edilen BHET'in, birinci filtrede (28) 200 um büyüklügünde filtrasyon ile filtrelenmesi, - birinci filtre (28) ve ikinci filtre (30) arasinda temin edilen ikinci esterlestirici reaktörde (29) esterifikasyon reaksiyonuyla BHET monomer ve oligomerleri elde edilmesi, - ikinci filtrede (30) 40 um büyüklügünde filtrasyon ile yüksek kalitede BHET monomer ve oligomeri elde edilmesi islem adimlarini içermesidir. Istem 7 veya Istem 8'deki gibi bir r-PET yöntemi olup, özelligi; adi geçen esterifikasyon ve glikoliz reaksiyonunda reaksiyon sicakliginin 280°C olup, toplam reaksiyon süresinin 5 saat olmasidir. Istem 7 ila Istem 9'daki gibi bir r-PET yöntemi olup, özelligi; adi geçen esterifikasyon reaksiyonu boyunca basincin 80 - 110 Pa olup, <30 ppm konsantrasyonunda fosforik asit (H3P04) katki maddesi eklenmesidir. Istem 7 ila Istem 10'daki gibi bir r-PET yöntemi olupi özelligi; adi geçen glikoliz islemi basinda viskozite degerinin 0,700 dI/g olup, glikoliz islemi sonunda viskozite degerinin 0,300 dI/g olmasidir. Istem ?deki gibi bir r-PET yöntemi olup, özelligi; adi geçen polikondenzasyon islem adiminda <=1 ppm konsantrasyonunda mavi ve kirmizi boya olan katki maddesi eklenmesi olup; islem basincinin 0,2 torr, Islem sicakliginin 28500 ve islem süresinin 6 saat olmasidir. Istem 7 veya Istem 12'deki gibi bir r-PET yöntemi olup, özelligi; adi geçen polikondenzasyon islemi basinda ve sonunda viskozitenin sabit olup, 0,640 dI/g degerinde olmasidir. istem ?deki gibi bir r-PET yöntemi olup, özelligi; adi geçen filtreleme islem adiminda geçirgenlikle filtrelenmesidir. Istem 7 veya Istem 14'teki gibi bir r-PET yöntemi olup, özelligi; adi geçen filtreleme islemi basinda ve sonunda viskozitenin sabit olup, 0,640 dllg degerinde olmasidir. Istem 7'deki gibi bir r-PET yöntemi olup, özelligi; adi geçen kati faz polimerizasyonu islem adiminda hiç katki maddesi (0 ppm) eklenmemesi olup; islem basincinin 0,5 torr, islem süresinin 16 saat ve islem sicakliginin 200-2500C araliginda olmasidir. istem 7 veya istem 16'daki gibi bir r-PET yöntemi olup, özelligi; adi geçen kati faz polimerizasyonu basinda ve sonunda viskozitenin 0,640 dllg degerinde olmasidir. istem 7'deki gibi bir r-PET yöntemi olup, özelligi; elde edilen r-PET içeriginde farkli kontaminantlarin tahmini bulunma seviyelerinin 10 ppm, 5 ppm ya da <1 ppb olmasidir.