TW202411321A - 使用輕烴溶劑回收舊塑料之方法 - Google Patents

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威佛瑞德 懷斯
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Abstract

本發明係關於一種用於純化塑料原料之方法，該方法涉及： a) 溶解步驟，其涉及在120℃與250℃之間之溶解溫度及1.0與25.0 MPa之間之溶解壓力下使該塑料原料與包括沸點在-15與100℃之間之烴基化合物的溶解溶劑接觸，以獲得粗聚合物溶液； b) 純化該粗聚合物溶液以獲得經純化聚合物溶液之步驟，其涉及： b1) 分離不溶性物質； b2) 藉由與濃溶液接觸進行洗滌； b3) 藉由與萃取溶劑接觸進行萃取；及/或 b4) 吸附雜質；然後 c) 溶劑-聚合物分離步驟，其使用在160與300℃之間之溫度及2.7與10.0 MPa之間之壓力下操作之超臨界分離段，接著至少一個溶劑回收段，以獲得經純化熱塑性塑料。

Description

使用輕烴溶劑回收舊塑料之方法
本發明係關於一種用於在例如製造新穎塑料物件中處理舊塑料以便獲得可經濟升級之經純化熱塑性聚合物流的方法。更特定言之，本發明係關於一種用於純化塑料原料(特定言之獲自塑料廢物，包括熱塑性聚合物，特定言之聚烯烴)之方法，該方法包括將熱塑性聚合物溶解於輕烴溶劑(特定言之基於沸點在-15℃與100℃之間之烷烴)中，至少一個純化所得聚合物溶液之步驟，用以至少部分地移除雜質(特定言之習知用於基於塑料之材料中之添加劑)；及分離該聚合物與該溶劑用以回收經純化熱塑性聚合物之優化步驟，以便能夠再利用所回收之經純化熱塑性聚合物並因此經濟地升級該塑料原料。
獲自收集及分選途徑之塑料可在各種途徑中進行經濟地升級。
「機械」回收使得能夠直接在新物件中或藉由混合機械分選之塑料廢物流與原始聚合物流來部分再利用某些廢物。此類型之經濟升級受到限制，因為機械分選使得能夠提高給定類型聚合物流之純度，但其一般無法充分移除至少部分地截留在聚合物基質中之雜質，例如添加劑，諸如填充劑、著色劑、顏料及金屬。
「化學」回收旨在經由一系列一般複雜之步驟至少部分地重整單體。例如，塑料廢物可經歷熱裂解步驟，且一般在純化後所回收之熱裂解油可藉由蒸汽裂解至少部分地轉化為例如烯烴。然後可聚合此等烯烴。此類型之序列可適用於經過極少分選之原料或適用於分選中心的廢棄物，但其一般需要消耗大量能量，特定言之是由於高溫處理。
回收塑料廢物之另一途徑係至少部分溶解塑料，特定言之熱塑性塑料，目的係藉由移除原料中除一或多種目標聚合物以外之聚合物及/或雜質(例如添加劑諸如填充劑、著色劑、顏料及金屬)來純化該等塑料。
因此，若干研究提出多種藉由溶解及純化來處理塑料廢物之方法。US 2017/002110描述一種用於純化聚合物原料(特定言之獲自塑料廢物)之特定方法，該方法藉由在特定溫度及壓力條件下將聚合物溶解於溶劑中，接著使所得聚合物溶液與固體接觸。
WO 2018/114047就其部分而言提出一種在接近溶劑之沸點之溶解溫度下將塑料溶解於該溶劑中之方法。然而，WO 2018/114047之方法無法有效加工除聚合物以外之雜質。
US 2018/0208736提出一種藉由使熱塑性塑料在溶劑中液化，接著分離不溶性物質及/或氣體的處理方法。US 2018/0208736之方法無法有效地加工可溶於該溶劑之雜質。
本發明旨在克服此等缺點並參與塑料之回收。更特定言之，其旨在提出一種用於處理塑料原料(特定言之獲自塑料廢物)，以至少部分地消除其所含雜質，特定言之至少部分其所含添加劑及習知添加至塑料中之添加劑，以便能夠經濟地升級該塑料原料(及更特定言之塑料廢物)的有效、簡單且經濟上可行之方法。本發明實際上尋求有效地從含於舊塑料中之熱塑性塑料中(且特定言之從聚烯烴中)分離雜質，並回收經純化熱塑性聚合物(及特定言之聚烯烴)，以能夠將其用作例如製造新穎塑料物件中之聚合物基質，特定言之代替原始樹脂。
本發明係關於一種用於純化塑料原料之方法，該方法包括： a) 溶解步驟，其涉及在120℃與250℃之間之溶解溫度及1.0與25.0 MPa絕對壓力之間之溶解壓力下使該塑料原料與包括至少一種沸點在-15與100℃之間之烴基化合物的溶解溶劑接觸，以獲得至少一種粗聚合物溶液； b) 純化該粗聚合物溶液以獲得經純化聚合物溶液之步驟，其包括： b1) 分離不溶性物質之子步驟；及/或 b2) 藉由與濃溶液接觸進行洗滌之子步驟；及/或 b3) 藉由與萃取溶劑接觸進行萃取之子步驟；及/或 b4) 藉由與吸附劑接觸吸附雜質之子步驟；然後 c) 溶劑-聚合物分離步驟，其使用至少一個在160與300℃之間之溫度及2.7與10.0 MPa絕對壓力之間之壓力(P超臨界)下操作之超臨界分離段，接著至少一個溶劑回收段，以獲得至少一個經純化熱塑性聚合物部分。
本發明方法之優點係提出一種用於有效處理包括塑料之原料，且特定言之塑料廢物(尤其是獲自收集及分選途徑之塑料廢物)，以便回收其所含熱塑性聚合物(且特定言之聚烯烴)能夠使其再生至任何類型之應用中的方法。根據本發明之方法使得能夠獲得經純化熱塑性塑料流，該流有利地包括對於能夠使經純化熱塑性聚合物流引入任何類型之塑料調配物中代替原始樹脂而言可忽略不計或至少足夠低之含量的雜質(特定言之添加劑)及溶劑(特定言之溶解溶劑)。例如，在根據本發明之方法結束時獲得之經純化熱塑性塑料流(且特定言之經純化聚烯烴流)有利地包括小於5重量%之雜質，非常有利小於1重量%之雜質及非常有利小於5重量%之溶劑(特定言之溶解溶劑)，較佳小於1重量%之溶劑，較佳小於0.1重量%之溶劑。
因此，根據本發明之方法提出一種對應於一系列操作之簡單方案，其使得能夠從塑料廢物中移除至少一部分之雜質(特定言之至少一些添加劑)，及回收有利地包括很少甚至沒有溶劑之經純化熱塑性聚合物，以便能夠藉由回收該等經純化熱塑性塑料來經濟地升級該塑料廢物。有利地，根據該方法之步驟中所使用之條件，存在於塑料原料中之添加劑可溶於或不溶於用於根據本發明之方法全程中之溶劑，從而允許聚合物之有效純化及分離。
此外，根據本發明之方法提出在最佳操作條件(特定言之在溫度及壓力方面)下進行以有效地從該等熱塑性聚合物中分離雜質及溶劑之一系列操作，但合理操作條件因此限制該方法之能量消耗，並因此使該方法在經濟上有利。
本發明亦具有藉由使塑料廢物之經濟升級成為可能來參與塑料回收及保護化石資源之優勢。具體言之，其允許純化塑料廢物用於獲得可再利用用於形成新穎塑料物件之雜質含量降低的經純化熱塑性聚合物部分(特定言之經純化聚烯烴)部分(特定言之經脫色及除臭之熱塑性塑料部分)。因此，所得經純化熱塑性塑料部分可呈與添加劑(例如著色劑、顏料或其他聚合物)之混合物的形式，代替或呈與原始樹脂之混合物的形式直接用於調配物中，用於獲得具有美學、機械或流變工作性能之塑料產品，從而促進其再利用及其經濟升級。
本發明亦能夠有效地且有利地以較低成本從舊溶劑(特定言之溶解溶劑)中分離目標熱塑性聚合物，同時限制該等目標熱塑性聚合物之熱降解。因此，用於處理塑料原料之溶劑(特定言之溶解溶劑)經至少部分回收並可回收至該方法之步驟中之一者中，從而避免過量溶劑消耗，從而實現該方法之生態及經濟優勢。
因此，本發明旨在純化塑料原料(特定言之塑料廢物)以獲得經純化熱塑性聚合物及更特定言之經純化聚烯烴，以便能夠將其用於任何應用(特定言之代替原始樹脂)中。
更特定言之，本發明旨在提出一種方法，該方法包括溶解步驟，接著至少一個純化步驟及然後優化溶劑/聚合物分離，以獲得經純化熱塑性聚合物流。
根據本發明，表述「包括在......與......之間」與「在......與......之間」係等效的且意謂區間之限值包含於所述值之範圍內。若不是該情況且若限值不包含於所述範圍內，則此類澄清將由本發明給出。
出於本發明之目的，給定步驟之參數之各種範圍(諸如壓力範圍及溫度範圍)可單獨或組合使用。例如，出於本發明之目的，較佳壓力值之範圍可與更佳溫度值之範圍組合。
在下文中，可描述本發明之特定實施例。其可各別或組合在一起實施，在技術上可行之情況下沒有組合限制。
根據本發明，壓力係絕對壓力且以MPa絕對壓力(或MPa abs)給出。
術語「上游」及「下游」應理解為隨方法中所考慮之流體或流之一般流動而變化。
在本發明描述中，術語「熱塑性聚合物」與「熱塑性塑料」可互換使用。
術語「添加劑」係習知用於聚合物領域及特定言之聚合物調配物領域中之術語。引入聚合物調配物中之添加劑可為例如塑化劑、填充劑(其係用於改變聚合物材料之物理、熱、機械及/或電氣性能或降低其成本價格之有機或礦物固體化合物)、增強劑、著色劑、顏料、硬化劑、阻燃劑(flame retardant)、燃燒阻滯劑(combustion retardant)、穩定劑、抗氧化劑、UV吸收劑、抗靜電劑等。
該等添加劑對應於待處理之塑料原料之雜質的至少一部分且根據本發明之方法能夠至少部分地移除該等雜質。其他類型之雜質可為使用相關雜質，例如金屬雜質、紙張/紙板、生物質、除目標聚合物以外之聚合物等。
因此，根據本發明，根據本發明之方法能夠至少部分移除之雜質包括習知用於聚合物調配物之添加劑及一般來源於塑料物件及材料之生命週期及/或來源於廢物收集及分選迴路之使用相關雜質。該等雜質可為金屬、有機或礦物類型之雜質；其可為包裝殘留物、食物殘留物或可堆肥殘留物(生物質)。此等使用相關雜質亦可包括玻璃、木材、紙板、紙張、鋁、鐵、金屬、輪胎、橡膠、聚矽氧、硬質聚合物、熱固性聚合物、家用、化學或化妝產品、廢油及水。
根據本發明，聚合物溶液係包括溶解溶劑及至少目標熱塑性聚合物(特定言之目標聚烯烴)之溶液，目標熱塑性聚合物溶解(即，特定言之溶劑化及分散)於該溶解溶劑中，該溶解熱塑性聚合物最初存在於該原料中。該聚合物溶液亦可包括可溶性雜質(溶解於該溶解溶劑中)及/或不溶性雜質(懸浮於該聚合物溶液中)。隨已進行之根據本發明之方法之步驟而變化，該聚合物溶液可因此包括呈有利地懸浮於該聚合物溶液中之不溶性顆粒形式之雜質、溶解於該溶解溶劑中之可溶性雜質及/或視需要不與該聚合物溶液混溶之另一液相。
溶劑(特定言之溶解溶劑)之臨界溫度及臨界壓力係特定於該溶劑且取決於所考慮之溶劑之化學性質。對於純物質，純物質之臨界溫度及臨界壓力分別係該純物質之臨界點之溫度及壓力。如熟習此項技術者所熟知，在臨界點及以上，所考慮之純物質處於超臨界形式或超臨界狀態；然後其可稱為超臨界流體。
本發明係關於一種用於純化塑料原料(較佳由塑料廢物組成，且有利地包括熱塑性聚合物，更特定言之聚烯烴)之方法，該方法包括以下及較佳由以下組成： a) 溶解步驟，其包括使塑料原料與包括至少一種沸點在-15與100℃之間，較佳8與100℃之間，優先25與69℃之間，非常優先25與61℃之間及較佳25與40℃之間的烴基化合物(其有利地為脂族及較佳石蠟族)的溶解溶劑在120℃與250℃之間，較佳130與225℃之間，優先150℃與210℃之間及較佳150℃與195℃之間的溶解溫度及在1.0與25.0 MPa abs.之間，較佳1.0與20.0 MPa abs.之間，較佳3.0與18.0 MPa abs.之間，優先5.0與18.0 MPa abs.之間及較佳6.0與17.0 MPa abs.之間的溶解壓力下接觸，以獲得至少一種粗聚合物溶液；然後 b) 純化該粗聚合物溶液之步驟，其包括以下子步驟中之至少一者： b1) 分離不溶性物質以獲得至少一種經澄清聚合物溶液及較佳不溶性部分之子步驟；及/或 b2) 藉由與濃溶液接觸進行洗滌以獲得至少一種經洗滌聚合物溶液及較佳洗滌流出物之子步驟；及/或 b3) 藉由與萃取溶劑接觸進行萃取以獲得至少一種經萃取聚合物溶液及較佳舊溶劑之子步驟；及/或 b4) 藉由與吸附劑接觸吸附雜質以獲得至少一種經精製聚合物溶液之子步驟； 該純化步驟使得能夠獲得有利地對應於經澄清及/或經洗滌及/或經萃取及/或經精製之聚合物溶液之經純化聚合物溶液；然後 c) 溶劑-聚合物分離步驟，其使用至少一個在160與300℃之間，較佳190與250℃之間，優先200與230℃之間之溫度及2.7與10.0 MPa abs.之間，較佳3.0與6.0 MPa abs.之間，優先3.0與5.0 MPa abs.之間，及較佳3.0與4.0 MPa abs.之間之壓力(P超臨界)下操作的超臨界分離段，接著至少一個特定言之在160與300℃之間之溫度及較佳P超臨界與0.000005 MPa (即5 Pa)之間，優先2.7 MPa與0.000005 MPa之間，且特定言之1.0 MPa與0.000005 MPa之間之壓力下操作的溶劑回收段，以獲得至少一個經純化熱塑性聚合物部分，更特定言之至少一個經純化聚烯烴部分及有利地獲得溶劑部分。
原料
根據本發明之方法之原料(稱為塑料原料)包括其本身更特定言之包括熱塑性聚合物之塑料。較佳地，該塑料原料包括50重量%與100重量%之間及較佳70重量%與100重量%之間之塑料。
根據本發明之方法之原料中所包含之塑料一般是使用壽命結束之生產廢物及/或廢棄塑料物件，特定言之家用塑料廢物、建築業之塑料廢物、汽車或任何類型之輸送或電氣及電子設備廢物之塑料廢物。較佳地，該塑料廢物係來源於收集及分選途徑。塑料或塑料材料包括與添加劑混合之聚合物，用於在成型後構成各種材料及物件(注射成型零件、管材、膜、纖維、織物、膠黏劑、塗料等)。塑料中所使用之添加劑可為有機化合物或無機化合物。其係例如填充劑、著色劑、顏料、塑化劑、改質劑、燃燒阻滯劑等。
根據本發明之方法之原料特定言之包括熱塑性聚合物，相對於該塑料原料之總重量之較佳至少50重量%，優先至少70重量%，較佳至少80重量%及極佳至少90重量%之熱塑性聚合物。包含於該塑料原料中之該等熱塑性聚合物可為烯烴聚合物、二烯聚合物、乙烯基聚合物及/或苯乙烯聚合物。較佳地，包含於該塑料原料中之該等熱塑性聚合物係聚烯烴，諸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及/或乙烯與丙烯之共聚物。較佳地，該塑料原料包括相對於該塑料原料之總重量之至少80重量%，較佳至少85重量%，較佳至少90重量%之聚烯烴，該等聚烯烴特定言之為聚烯烴及/或烯烴共聚物之混合物，特定言之聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及/或乙烯與丙烯之共聚物之混合物。有利地，根據本發明，該塑料原料之聚烯烴主要不是由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)組成，而是聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP)及/或乙烯與丙烯之共聚物之混合物。在此術語「主要」應理解為意謂80重量%。因此，該塑料原料之聚烯烴包括小於80重量%的聚乙烯或小於80重量%的聚丙烯。因此，更特定言之，該塑料原料包含至少80重量%，較佳至少85重量%，較佳至少90重量%之聚乙烯、聚丙烯及/或乙烯與丙烯之共聚物之混合物，該等百分比係相對於該塑料原料之重量給出，該混合物包括小於80重量%之聚乙烯及小於80重量%之聚丙烯。因此，該塑料原料可包括含量小於80重量%，較佳小於72重量%，優先小於68重量%及較佳小於64重量%之聚乙烯，及含量小於80重量%，較佳小於72重量%，優先小於68重量%及較佳小於64重量%之聚丙烯，該等百分比係相對於藉由根據本發明之方法處理之塑料原料之重量給出。因此，根據本發明之方法最特定言之針對純化及回收該原料中所含之聚烯烴，特定言之聚烯烴或其共聚物之混合物，以便能夠將其再利用於各種應用中。
該塑料原料亦可包括雜質，例如該目標熱塑性塑料以外之聚合物，有利地用於調配該塑料材料之添加劑及亦一般源於該等材料及塑料物件之生命週期及/或源於廢物收集及分選迴路之使用相關雜質，此等化合物統稱為雜質。根據本發明之方法之原料可包括至多50重量%之雜質，較佳至多20重量%之雜質，較佳至多10重量%之雜質。該塑料原料可包括例如至少5重量%之雜質。
該塑料原料可有利地在加工前經預處理，以便至少移除全部或一些「粗」雜質，即大於或等於10 mm，較佳大於或等於5 mm，或甚至大於或等於1 mm之尺寸之顆粒形式之雜質，例如諸如木材、紙張、生物質、鐵、鋁、玻璃等之雜質，並使其成型，一般成為分散固體(或顆粒)之形式，以便促進該方法中之處理。此預處理可包括研磨步驟、常壓下洗滌步驟及/或乾燥步驟。此預處理可在不同地點(例如在廢物收集及分選中心)進行，或在進行根據本發明之處理方法之同一地點進行。較佳地，此預處理使得能夠將雜質之含量降低至小於20重量%，較佳小於15重量%，較佳小於10重量%，該等百分比係相對於藉由根據本發明之方法之方式處理之塑料原料之重量給出。在該預處理結束時，該原料一般以分解固體之形式(例如以研磨材料或粉末之形式)儲存，以便於促進在該方法中之處置及輸送。
溶解步驟 a)
根據本發明，該方法包括溶解步驟a)，在該步驟中使該塑料原料與溶解溶劑接觸，以獲得至少一種，較佳一種粗聚合物溶液。具體言之，此步驟有利地能夠溶解該塑料原料含有之至少一部分及較佳所有目標熱塑性聚合物，最特定言之目標聚烯烴。
術語「溶解」應理解為意謂導致產生至少一種聚合物溶液(即包括溶解於溶劑(更特定言之溶解溶劑)中之熱塑性聚合物之液體)的任何現象。熟習此項技術者完全明瞭聚合物溶解所涉及之現象且其至少包括該熱塑性聚合物鏈之混合、分散、均質化、溶劑化及解開(disentangling)。
在該溶解步驟a)期間及結束時，壓力及溫度條件使得能夠將該溶解溶劑至少部分及較佳全部保持為液體形式，從而優化該目標熱塑性塑料(特定言之該目標聚烯烴)之溶解。
溶解溶劑之性質有利地允許使用合理操作條件(且特定言之溫度及壓力條件，特定言之壓力條件)以便首先確保在該溶解步驟a)中亦有利地在該純化步驟b)中將該溶解溶劑至少部分及較佳全部保持為液相，從而允許該目標聚合物之最佳溶解及該聚合物溶液之有利有效純化，其次，在該溶劑-聚合物分離步驟c)中，該溶解溶劑之至少一部分進入超臨界狀態，以允許分層並因此分離該溶解溶劑之至少一部分，且視需要至少部分蒸發殘留溶解溶劑，此因此使得能夠在該方法結束時所回收之經純化熱塑性聚合物中實現非常低之溶劑含量(有利地相對於經純化之熱塑性聚合物部分之總重量，溶劑含量小於5重量%，較佳溶劑含量小於1重量%，較佳溶劑含量小於0.1重量%)。實際上，由沸點低於-15℃之非常輕之烷烴(例如丙烷)組成之溶劑，其對於(特定言之)其相對溫和之臨界條件(溫度及壓力)可為有利的，其將需要使用高壓在該溶解步驟a)及純化步驟b)全程中使該溶解溶劑至少部分及較佳全部保持為液體形式，此將需要巨大成本，特定言之投資成本。相反，在步驟c)中使用重溶劑(諸如沸點高於100℃之烷烴)將需要非常嚴格之操作條件以達到該重溶劑之臨界條件且能夠獲得至少部分處於超臨界狀態之該溶劑。
有利地，該溶解溶劑包括至少一種沸騰溫度在-15與100℃之間，較佳8與100℃之間，較佳25與69℃之間，非常優先25與61℃之間及較佳25與40℃之間的烴基化合物，較佳由其組成，該烴基化合物有利地為脂族及較佳石蠟族(即飽和)，較佳至少一種烷烴。較佳地，該溶解溶劑主要包括較佳至少80重量%，優先至少95重量%，較佳98重量%之烴基化合物，該化合物有利地為脂族，較佳石蠟族(或烷烴)(100%係最大值，該等百分比表示為相對於該溶解溶劑之總重量)，其沸點在-15與100℃之間，較佳8與100℃之間，優先25與69℃之間，非常優先25與61℃之間及較佳25與40℃之間。非常有利地，構成該溶解溶劑之主要量之該烴基化合物(有利地為脂族，較佳石蠟族)具有在130與285℃之間，較佳158與285℃之間，優先185與245℃之間，非常優先185與230℃之間及較佳185與200℃之間之臨界溫度(該純烴基化合物之臨界點處之溫度)。非常特別地，該溶解溶劑之主要石蠟族烴基化合物具有在2.5與5.0 MPa之間，較佳2.7與4.6 MPa之間，優先3.0與3.8 MPa之間及最佳3.0與3.5 MPa之間之臨界壓力。根據一較佳實施例，該溶解溶劑主要包括較佳至少80重量%，優先至少95重量%，較佳98重量%之脂族石蠟族烴基化合物，其較佳為直鏈或分支鏈，沸點在-15與100℃之間，較佳8與100℃之間，優先25與69℃之間，非常優先25與61℃之間及較佳25與40℃之間，並含有4與7個之間之碳原子(即C4-C7)，較佳5、6或7個碳原子(分別為C5、C6或C7)，較佳含有5或6個碳原子(C5或C6)且非常優先含有5個碳原子(C5)。
有利地，該溶解步驟a)係在120℃與250℃之間，較佳130℃與225℃之間，優先150℃與210℃之間及較佳150℃與195℃之間之溶解溫度及在1.0與25.0 MPa絕對壓力之間，較佳1.0與20.0 MPa絕對壓力之間，優先3.0與18.0 MPa絕對壓力之間，非常優先5.0與18.0 MPa絕對壓力之間及較佳6.0與17.0 MPa絕對壓力之間之溶解壓力下進行。更特定言之，該溫度及壓力可在整個步驟a)中從引入該塑料原料及/或溶解溶劑之條件，例如從環境條件，即在10與30℃之間之溫度及大氣壓(0.1 MPa)直至達到溶解條件，即特定言之在120℃與250℃之間，較佳130與225℃之間，優先150℃與210℃之間及較佳150與195℃之間之溶解溫度，及特定言之在1.0與25.0 MPa abs.之間，較佳1.0與20.0 MPa abs.之間，較佳3.0與18.0 MPa abs.之間，優先5.0與18.0 MPa abs.之間及極佳6.0與17.0 MPa abs.之間之溶解壓力。非常有利地，在該溶解步驟a)結束時，溶解聚合物流係處於該溶解溫度及該溶解壓力。
將步驟a)中之溫度限制在小於或等於250℃，較佳小於或等於225℃，優先小於或等於210℃或甚至195℃之溫度能夠避免或限制聚合物(特定言之熱塑性塑料及更特定言之聚烯烴)之熱降解，同時亦限制該方法之能源需求，從而有助於限制該方法之操作成本及碳足跡。較佳地，該溶解溫度係大於或等於聚合物(特定言之熱塑性塑料及更特定言之聚烯烴)之熔點，以促進其溶解。
同時，在該溶解溫度下該溶解壓力有利地大於該溶解溶劑之飽和蒸氣壓，使得在該溶解溫度下該溶解溶劑至少部分及較佳全部為液體形式，從而優化該目標熱塑性塑料之溶解。
非常有利地，調節步驟a)中達到之該溶解溫度及壓力條件，使得該混合物(溶解溶劑+目標熱塑性塑料)係均勻的及極佳為單相，該混合物能夠包括懸浮於該混合物中之不溶性雜質。
較佳地，該塑料原料與該溶解溶劑之間之重量比(原料/溶劑)(或該溶解步驟a)之入口處之該塑料原料之質量流率與該溶解溶劑之質量流率之間之比率)係在0.01與2.0之間，較佳0.05與1.0之間，較佳0.10與0.8之間。
有利地，該溶解步驟a)進行1與600分鐘之間，較佳2與300分鐘之間，較佳5與180分鐘之間之滯留時間。該滯留時間理解為在該溶解溫度及溶解壓力下之滯留時間，即在步驟a)中在該溶解溫度及該溶解壓力下用該溶解溶劑溶解該塑料原料之時間。
有利地，該溶解溶劑包括供應新鮮溶劑及/或獲自該方法之後續步驟(較佳獲自溶劑-聚合物分離步驟c))之經回收溶劑流及較佳由其組成。
使該溶解溶劑與塑料原料接觸以使該塑料原料之熱塑性聚合物至少部分及較佳全部溶解於該溶解溶劑中可在管線及/或一項設備及/或兩項設備之間進行。因此，步驟a)有利地涉及至少一項溶解設備，及視需要至少一個原料製備裝置、混合裝置及/或輸送裝置。此等設備及/或裝置可為，例如，靜態混合器、擠製機、泵、反應器、同流或逆流塔，或與管線及設備之組合。用於輸送(特定言之)流體(諸如液體或固體)之裝置係熟習此項技術者所熟知的。以非限制性方式，輸送裝置可包括泵、擠製機、振動管、無止螺桿或閥門。該等設備及/或裝置亦可包括加熱系統(例如烘箱、交換器、伴熱(tracing)等)或與其組合，以達到溶解所需之條件。該溶解步驟a)可以連續、分批模式或進料-分批模式進行。
該溶解步驟a)有利地藉由一種或多種輸送裝置至少進料該塑料原料(特定言之以一種或多種塑料原料流之形式)及該溶解溶劑(特定言之以一種或多種溶解溶劑流之形式)。該(等)塑料原料流可不同於該(等)溶解溶劑流。在適當情況下，部分或全部塑料原料亦可分別呈與部分或全部溶解溶劑、該溶劑及/或該原料之剩餘部分之混合物的形式進料步驟a)。
在該塑料原料與該溶解溶劑接觸期間，該溶解溶劑有利地至少部分及較佳全部呈液體形式，而包括熱塑性聚合物(特定言之聚烯烴)之塑料原料可呈固體或視需要包括懸浮之固體顆粒之液體形式。該塑料原料亦可視需要呈與該溶解溶劑之混合物以懸浮於該溶解溶劑中之形式注入溶解設備中，該懸浮液之製備及注射可為連續或分批。
根據本發明之特定實施例，步驟a)可使用擠製機及視需要至少一項其他溶解設備。在此情況下，將該等塑料原料視需要與該溶解溶劑之至少一部分進料該擠製機，使得在該擠製機出口處，包含於該原料中之目標熱塑性聚合物(更特定言之聚烯烴)之至少一部分及較佳全部呈熔融形式(及/或呈至少部分溶解形式)。然後將視需要與該溶解溶劑之至少一部分混合之塑料原料至少部分以熔融形式(或部分溶解形式)注入一項溶解設備(例如反應器)中。離開該擠製機之塑料原料至少部分呈熔融形式(或部分溶解形式)亦可藉由專用於黏性流體之泵(通常稱為熔融泵或齒輪泵)泵送。至少部分呈熔融形式(或部分溶解形式)之塑料原料亦可在該擠製機出口處使用過濾裝置(視需要除熔融泵外)進行過濾，用於移除最粗顆粒；一般而言，該過濾器之網格尺寸在10微米與1 mm之間，較佳20與200微米之間。
較佳地，步驟a)包含有利地在幾個點上將該溶解溶劑注入該擠製機中，從而促進該溶解溶劑與該塑料原料之間之剪切且兩者由此緊密混合，其有助於溶解熱塑性塑料及更特定言之聚烯烴。
視需要，該處理方法可包含位於該溶解步驟a)期間或直接在該溶解步驟a)之下游之中間吸附步驟a')，且其包括將呈分散顆粒之形式之固態吸附劑(較佳諸如氧化鋁、二氧化矽、二氧化矽-氧化鋁(silica-alumina)、活性炭或漂白土)引入在步驟a)結束時或視需要在該溶解步驟a) 期間獲得之粗聚合物溶液中。然後可在該純化步驟b)期間，例如在分離不溶性物質之步驟b1)及/或洗滌步驟b2)期間移除該固態吸附劑。在分散形式之固態吸附劑之存在下吸附之可選步驟a')使得優化該聚合物溶液之純化成為可能。
在該溶解步驟a)結束時獲得之該粗聚合物溶液至少包括該溶解溶劑、聚合物(特定言之本發明尋求回收之經純化之溶解於該溶解溶劑中之熱塑性聚合物)。一般而言，該粗聚合物溶液亦包括亦溶解於該溶解溶劑中之可溶性雜質。該粗聚合物溶液亦可視需要包括懸浮液中之不溶性雜質或化合物。在該步驟a)結束時獲得之粗聚合物溶液亦可視需要包括除目標聚合物外之(例如)呈熔融形式之聚合物。
在此等操作條件(特定言之在溫度及壓力方面)下進行之溶解步驟結束時，有利地將該塑料原料之目標熱塑性塑料(特定言之聚烯烴)全部或部分溶解於該溶解溶劑中。所得熱塑性塑料溶液(即粗聚合物溶液)將能夠進行純化步驟b)且然後進行溶劑-聚合物分離步驟c)，以便從該塑料原料中回收呈純化形式之熱塑性塑料，而與任何類型之後續應用相容之雜質及殘留溶劑之含量非常低。因此，根據本發明之方法允許以最佳方式及在完全合理操作條件(特定言之有界，即有限溶解壓力)下從塑料廢物中回收熱塑性塑料(特定言之聚烯烴)，且因此能量消耗受控且因此成本有限。
聚合物溶液之純化之步驟 b)
根據本發明之純化方法包括純化獲自步驟a)之粗聚合物溶液之步驟。該純化步驟b)包括如下所述子步驟b1)、b2)、b3)及b4)中之至少一者： b1) 分離不溶性物質之子步驟， b2) 藉由與濃溶液接觸進行洗滌之子步驟， b3) 藉由與萃取溶劑接觸進行萃取之子步驟， b4) 藉由與吸附劑接觸吸附雜質之子步驟。
可在該純化步驟b)中進行之各個子步驟b1)、b2)、b3)及b4)可以連續、分批或進料-分批模式操作。
較佳地，該純化步驟b)包括至少一個分離不溶性物質之子步驟b1)。該純化步驟b)較佳非常有利按該順序包括幾個(即至少兩個)依次選自子步驟b1)、b2)、b3)及b4)之子步驟，及較佳至少一個分離不溶性物質之子步驟b1)及例如一個吸附子步驟b4)。選自b1)、b2)、b3)及b4)之至少兩個子步驟之組合有利地允許該聚合物溶液之最佳純化。
在步驟b)結束時獲得之聚合物溶液係經純化之聚合物溶液且包括溶解於該溶解溶劑中之目標熱塑性塑料。此經純化之聚合物溶液可對應於獲自分離不溶性物質之子步驟b1)之經澄清聚合物溶液、獲自洗滌子步驟b2)之經洗滌聚合物溶液、獲自萃取子步驟b3)之經萃取聚合物溶液或獲自吸附雜質之子步驟b4)之經精製聚合物溶液。
分離不溶性物質之子步驟 b1)
該純化方法可包括藉由固液分離分離不溶性物質之子步驟b1)，以有利地獲得至少一種經澄清之聚合物溶液(即不含該粗聚合物溶液包括之至少部分，較佳所有不溶性物質)及較佳不溶性部分。該不溶性部分有利地包括特定言之懸浮於獲自步驟a)之粗聚合物溶液中的至少一部分及較佳全部不溶性雜質。
因此，分離不溶性物質之子步驟b1)使得能夠自該溶解溶劑中移除以懸浮形式存在於獲自步驟a)或可選步驟a')之粗聚合物溶液中的至少一部分及較佳全部不溶性化合物顆粒。在分離不溶性物質之子步驟b1)期間移除之不溶性化合物(或雜質)係例如顏料、礦物化合物、包裝殘留物(玻璃、木材、紙板、紙張、鋁)及不溶性聚合物。
當其進行時，除移除至少一部分不溶性雜質外，此分離子步驟b1)有利地使得能夠限制此子步驟b1)下游之方法步驟之操作問題(特定言之諸如堵塞及/或侵蝕)，同時有助於該塑料原料之純化。
分離不溶性物質之子步驟b1)有利地在120℃與250℃之間，較佳130℃與225℃之間，優先150℃與210℃之間及較佳150℃與195℃之間之溫度及1.0與25.0 MPa絕對壓力之間，較佳1.0與20.0 MPa絕對壓力之間，優先3.0與18.0 MPa絕對壓力之間，較佳5.0與18.0 MPa絕對壓力之間及極佳6.0與17.0 MPa絕對壓力之間之壓力下進行。非常有利地，分離不溶性物質之子步驟b1)係在該溶解步驟a)之出口處之溫度及壓力條件下，即在如上定義之溶解溫度及溶解壓力下進行。
當將其併入該方法中時，分離不溶性物質之子步驟b1)較佳進料獲自步驟a)或獲自可選中間吸附步驟a')之粗聚合物溶液。根據另一實施例，子步驟b1)可進料獲自洗滌子步驟b2)之經洗滌聚合物溶液。
有利地，子步驟b1)涉及至少一個固-液分離段(或固-液-液分離段，特定言之除該聚合物溶液及固體雜質外，在該溶解步驟結束時獲得之流出物包括性質上與目標熱塑性塑料不同之呈液體形式且溶解度很小或不溶的雜質及/或聚合物的情況下)。該固液分離段包括至少一項固液分離設備，例如分離容器、傾析器、離心傾析器、離心機、過濾器、砂濾器、切向過濾器(特定言之使用膜及/或深度過濾器)、渦流分離器、靜電分離器、磨擦電分離器，較佳傾析器、過濾器、砂濾器及/或靜電分離器。有利地，可使用自清潔過濾器，使用溶劑流進行移除不溶性物質之清潔或疏通。較佳地，子步驟b1)涉及至少一個有利地包括至少一個傾析器之沉澱段及/或至少一個過濾段。在子步驟b1)中，可在傾析及/或過濾前視需要添加過濾佐劑(例如矽藻土或沙子)。
藉由輸送及/或移除該不溶性部分中可能存在之痕量溶劑之設備(例如運送機、振動管、無止螺桿、擠製機或汽提塔)可促進該不溶性部分之移除。因此，子步驟b1)可包含用於輸送及/或移除痕量溶劑以移除該不溶性部分之設備。有利地，在子步驟b1)中回收之至少一部分之溶劑回收至該方法中。
根據一特定實施例，分離不溶性物質之子步驟b1)包含至少兩項，且一般少於五項串聯及/或並行之固液分離設備。至少兩項串聯固液分離設備之存在使得能夠改進該不溶性物質之移除，而並行設備之存在使得能夠管理該設備之維護及/或疏通操作。
習知在聚合物調配期間中添加之某些不溶性化合物(特定言之某些顏料及礦物填充劑)可呈尺寸小於1 μm之顆粒之形式。例如，二氧化鈦、碳酸鈣及碳黑就是該情況。根據子步驟b1)之特定實施例，該分離不溶性物質之子步驟b1)有利地包含靜電分離器，其使得能夠有效移除至少一部分尺寸小於1 μm之不溶性顆粒。根據子步驟b1)之另一特定實施例，分離不溶性物質之子步驟b1)包含砂濾器，以移除不同尺寸之顆粒且特定言之尺寸小於1 μm之顆粒。根據又一特定實施例，分離不溶性物質之子步驟b1)涉及切向過濾器，特定言之視需要在過濾佐劑(例如矽藻土)之存在下使用膜及/或深度過濾器。
根據該原料之性質，進料子步驟b1)之聚合物溶液(較佳該粗聚合物溶液)亦可視需要包括第二液相，例如由性質上不同於目標熱塑性塑料之熔融聚合物組成。根據另一特定實施例，子步驟b1)有利地包含固-液-液分離段，其使用較佳藉由至少一個兩相或三相分離器之方式用於分離兩個液相及一個固相的設備。
洗滌子步驟 b2)
該純化方法可視需要包括用濃溶液洗滌之子步驟b2)，以有利地獲得至少一種經洗滌聚合物溶液及較佳洗滌流出物。在子步驟b2)結束時獲得之經洗滌聚合物溶液有利地包括本發明尋求回收之經純化之溶解於溶解溶劑中之目標熱塑性聚合物。視需要，該經洗滌聚合物溶液可另外包括特定言之可溶於該溶解溶劑及/或若進行子步驟b2)視需要痕量洗滌溶劑(即，痕量濃溶液)中之殘留雜質。
當將此等兩個子步驟整合至純化步驟b)中時，該洗滌子步驟b2)可整合在分離不溶性物質之子步驟b1)之上游或下游，較佳下游。
當將其整合至該方法中時，該洗滌子步驟b2)進料濃溶液及獲自步驟a)或獲自可選中間吸附步驟a')之粗聚合物溶液，或獲自b1)之經澄清聚合物溶液。進料該洗滌子步驟b2)之聚合物溶液，特定言之粗或經澄清聚合物溶液可包括該懸浮液中呈不溶性化合物形式及/或呈溶解化合物形式之雜質。此等懸浮或溶解化合物中之化合物可在該洗滌子步驟b2)期間藉由溶解或沉澱及/或藉由挾帶在該濃溶液中而部分或全部移除。因此，當進行時，該子步驟b2)有助於塑料原料之處理且更特定言之有助於該聚合物溶液之純化。
該洗滌子步驟b2)有利地涉及使該聚合物溶液(其進料子步驟b2)) (即粗或經澄清聚合物溶液)與濃溶液接觸。有利地，該濃溶液具有比該聚合物溶液(即包括至少目標熱塑性聚合物與該溶解目標熱塑性聚合物之溶解溶劑之混合物)更高之密度。特定言之，該濃溶液具有較佳大於或等於0.85，較佳大於或等於0.9，優先大於或等於1.0及較佳小於或等於1.5之密度。該濃溶液可為水性溶液，其較佳包括至少50重量%之水，較佳至少75重量%之水，極佳至少90重量%之水。水性溶液之pH值可使用酸或鹼來調節，以促進某些化合物之溶解。該濃溶液亦可視需要為包括以下(較佳由其組成)之溶液：具有有利地大於或等於0.85，較佳大於或等於0.9，優先大於或等於1.0之密度，且其中該塑料原料之聚合物在子步驟b2)之溫度及壓力條件下保持不溶之有機溶劑，例如選自環丁碸或N-甲基吡咯啶酮(NMP)之有機溶劑，視需要呈與水之混合物。極佳地，該濃溶液係水性溶液，其較佳包括至少50重量%之水，較佳至少75重量%之水，極佳至少90重量%之水。
該洗滌子步驟b2)有利地在120℃與250℃之間，較佳130℃與225℃之間，優先150℃與210℃之間及較佳150℃與195℃之間之溫度及1.0與25.0 MPa絕對壓力之間，較佳1.0與20.0 MPa絕對壓力之間，優先3.0與18.0 MPa絕對壓力之間，較佳5.0與18.0 MPa絕對壓力之間及極佳6.0與17.0 MPa絕對壓力之間之壓力下進行。非常有利地，該洗滌子步驟b2)係在該溶解溫度及該溶解壓力下進行。
在該洗滌子步驟b2)中，當將其併入該方法中時，該濃溶液之質量流率與進料子步驟b2)之聚合物溶液之質量流率之間之質量比(濃溶液/聚合物溶液)有利地在0.05與20.0之間，較佳0.1與10.0之間及較佳0.5與3.0之間。該聚合物溶液與該濃溶液之間之接觸可在所用設備之幾點處進行，即經由沿該設備之不同點多次注射該聚合物溶液及/或該濃溶液；然後，在計算該質量比(濃溶液/聚合物溶液)時考慮所注射之流之總量。
子步驟b2)可在一項或多項能夠與該濃溶液及/或分離設備接觸之洗滌設備中進行，從而能夠回收至少一種洗滌流出物及一種經洗滌聚合物溶液。此設備係眾所周知的，例如攪拌反應器、靜態混合器、傾析混合器、兩相或三相分離容器、同流或逆流洗滌塔、板式塔、攪拌塔、填充塔、脈衝柱等，各類型之設備可包括一項或多項單獨使用或與另一類型之設備組合使用之設備。
根據一較佳實施例，該洗滌子步驟b2)係在逆流洗滌塔中進行，其中一方面將該濃溶液注入至較佳最接近該塔頂部之塔之較佳上半部分，較佳上三分之一，且另一方面將該粗或經澄清聚合物溶液注入至較佳最接近該塔底部之塔之較佳下半部分，較佳下三分之一。根據該實施例，能夠回收至少一種經洗滌聚合物溶液及有利的洗滌流出物。
根據一非常特定實施例，該洗滌塔入口及/或出口處之流可在沿該塔之幾個注射點處分離及注射及/或在沿該塔之幾個抽出點處抽出。
根據另一實施例，該洗滌子步驟b2)係在混合器-傾析器中進行，該混合器-傾析器包括攪拌混合區(使該濃溶液與該粗或經澄清聚合物溶液接觸)及傾析區(使能夠回收經洗滌聚合物溶液及有利的洗滌流出物)。
在該洗滌子步驟b2)結束時，有利地獲得之洗滌流出物特定言之包括溶解於濃溶液中之化合物及/或挾帶在該洗滌流出物中之不溶性化合物。該洗滌流出物可在洗滌流出物處理段中撤出，一方面用以至少部分地分離所溶解及/或挾帶之化合物及視需要用以純化該洗滌流出物，以獲得經純化濃溶液，且在另一方面用以至少部分地回收部分經純化濃溶液。此洗滌流出物處理段可包含一項或多項眾所周知用於固液分離之設備，例如分離容器、傾析器、離心傾析器、離心機或過濾器。該洗滌流出物亦可送出該過程外，例如當該濃溶液係水性溶液時送至舊水處理站。
萃取子步驟 b3)
根據本發明之方法之步驟b)可包括藉由與萃取溶劑接觸萃取之子步驟b3)，以獲得至少一種經萃取聚合物溶液及較佳舊溶劑(特定言之充滿雜質之溶劑)。在子步驟b3)結束時獲得之經萃取聚合物溶液有利地包括本發明尋求回收之經純化之溶解於該溶解溶劑中之目標熱塑性聚合物。視需要，該經萃取聚合物溶液可另外包括特定言之可溶於該溶解溶劑及/或(若進行子步驟b2)及/或b3))痕量濃溶液及/或該萃取溶劑中之殘留雜質。
當將其整合至根據本發明之方法中時，則該萃取子步驟b3)有利地位於該溶解步驟a)與該溶劑-聚合物分離步驟c)之間，較佳位於分離不溶性物質之子步驟b1)之下游且可位於吸附子步驟b4)之上游或下游，若亦將後者整合至步驟b)中。
該萃取子步驟b3)有利地進料萃取溶劑及進料該聚合物溶液，特定言之獲自步驟a)之粗聚合物溶液、獲自子步驟b1)之經澄清聚合物溶液、獲自子步驟b2)之經洗滌聚合物溶液或獲自吸附子步驟b4)之經精製聚合物溶液。較佳地，該萃取子步驟b3)進料萃取溶劑及進料獲自子步驟b1)之經澄清聚合物溶液、獲自子步驟b2)之經洗滌聚合物溶液或視需要獲自吸附子步驟b4)之經精製聚合物溶液。因此進料子步驟b3)之聚合物溶液(較佳該經澄清聚合物溶液、經洗滌聚合物溶液或該經精製聚合物溶液)可視需要包括溶解化合物或溶解雜質。然後此等溶解化合物可藉由與萃取溶劑接觸在該萃取子步驟b3)期間部分或全部移除。非常有利地，萃取子步驟b3)與分離不溶性物質之子步驟b1)及視需要洗滌子步驟b2)及/或吸附子步驟b4)之組合利用雜質對萃取溶劑及可能對濃溶液及/或吸附劑之親和性而改進該聚合物溶液之純化。
當將其併入根據本發明之方法中時，該萃取子步驟b3)有利地涉及至少一個萃取段，較佳一個與五個之間之萃取段，極佳一個萃取段。
該萃取溶劑之質量流率與進料子步驟b3)之聚合物溶液(較佳經澄清聚合物溶液、經洗滌聚合物溶液或經精製聚合物溶液)之質量流率之間之質量比(萃取溶劑/聚合物溶液)有利地在0.05與20.0之間，較佳0.1與10.0之間及較佳0.2與5.0之間。進料子步驟b3)之聚合物溶液(較佳經澄清聚合物溶液、經洗滌聚合物溶液或經精製聚合物溶液)與該萃取溶劑之間之接觸可在該萃取段之幾個點上進行，即經由沿該萃取段之不同點多次注射該聚合物溶液及/或該萃取溶劑；然後，在計算該質量比(萃取溶劑/聚合物溶液)時考慮所注射之流之總量。
該萃取子步驟b3)中所使用之萃取溶劑有利地包括有機溶劑或有機溶劑之混合物。較佳地，該萃取溶劑包括至少一種烴基化合物，較佳由其組成，該化合物有利地為脂族，較佳石蠟族，較佳至少一種烷烴，其沸點在-15與100℃之間，較佳8與100℃之間，優先25與69℃之間，較佳25與61℃之間及極佳25與40℃之間。較佳地，該萃取溶劑主要包括較佳至少80重量%，優先至少95重量%，較佳98重量%之較佳石蠟族脂族烴基化合物(或烷烴)(100%係最大值，百分比表示為相對於該溶解溶劑之總重量)，其沸點在-15與100℃之間，較佳8與100℃之間，優先25與69℃之間，較佳25與61℃之間及極佳25與40℃之間。非常有利地，該烴基化合物(有利地為脂族，較佳石蠟族)構成該萃取溶劑之大部分，具有在130與285℃之間，較佳158與285℃之間，優先185與245℃之間，較佳185與230℃之間及極佳185與200℃之間之臨界溫度(該純烴基化合物之臨界點處之溫度)。根據一較佳實施例，該萃取溶劑主要包括較佳至少80重量%，優先至少95重量%，較佳98重量%之脂族石蠟族烴基化合物，其較佳為直鏈或分支鏈，沸點在-15與100℃之間，較佳8與100℃之間，優先25與69℃之間，較佳25與61℃之間及極佳25與40℃之間，並含有4與7個之間之碳原子(C4-C7)，較佳5、6或7個碳原子(分別為C5、C6或C7)，較佳含有5或6個碳原子(C5或C6)且優先含有5個碳原子(C5)。
極佳地，在b3)中所使用之萃取溶劑與步驟a)中所使用之溶解溶劑相同，視需要處於不同物理狀態(例如相對於呈液體形式之溶解溶劑而言，該萃取溶劑處於超臨界形式)，以便於管理該等溶劑且特定言之其純化及其回收(特定言之)至該溶解步驟a)中及視需要回收至該萃取子步驟b3)。除便於促進根據本發明之方法中所涉及之溶劑之管理(特定言之回收該等溶劑，其處理及其回收至該方法之步驟中之至少一者中)外，使用呈相同或不同物理狀態之相同溶解及萃取溶劑之另一優點在於限制能源消耗及特定言之由處理及純化該等溶劑產生之成本。
b3)之萃取段可包括一項或多項能夠與萃取溶劑及/或與分離設備接觸之萃取設備，用於回收至少一種舊溶劑(特定言之充滿雜質之溶劑)及經萃取聚合物溶液。此設備係眾所周知的，例如攪拌反應器、靜態混合器、傾析混合器、兩相或三相分離容器、同流或逆流洗滌塔、板式塔、攪拌塔、填充塔、脈衝柱等，各類型之設備可包括一項或多項單獨使用或與另一類型之設備組合使用之設備。
根據b3)之較佳實施例，該萃取係在逆流萃取塔中進行，一方面注入萃取溶劑，且另一方面注入進料子步驟b3)之聚合物溶液。根據此實施例，一方面能夠回收至少一種經萃取聚合物溶液，且另一方面能夠回收舊溶劑(特定言之充滿雜質)。較佳地，將進料b3)之聚合物溶液(較佳經澄清、洗滌或精製之聚合物溶液)注入至最接近該逆流萃取塔頂部之塔之上半部分，較佳上三分之一，而將該萃取溶劑注入至較佳最接近該逆流萃取塔底部之塔之下半部分，較佳下三分之一。
該逆流萃取塔入口及/或出口處之流可在沿該塔之幾個注射點及/或抽出點處分離。
根據b3)之另一實施例，該萃取係在混合器-傾析器中進行，該混合器-傾析器有利地包括(一方面)用於使萃取溶劑與進料子步驟b3)之聚合物溶液(較佳經澄清、洗滌或精製之聚合物溶液)接觸的攪拌混合區，且(另一方面)能夠回收(一方面)經萃取之聚合物溶液及(另一方面)舊溶劑之傾析區。
有利地，該萃取子步驟b3)係在不同於該溶解步驟a)之溫度及壓力條件的溫度及壓力條件下進行。
根據b3)之較佳實施例，該萃取子步驟b3)涉及液/液萃取段。較佳地，該液/液萃取段係在120℃與250℃之間，較佳130℃與225℃之間，優先150℃與210℃之間及較佳150℃與195℃之間之溫度及在1.0與25.0 MPa絕對壓力之間，較佳1.0與20.0 MPa絕對壓力之間，優先3.0與18.0 MPa絕對壓力之間，較佳5.0與18.0 MPa絕對壓力之間及極佳6.0與17.0 MPa絕對壓力之間之壓力下操作。無論如何，在此實施例中，調節該溫度及壓力條件以使該萃取溶劑呈液體形式，該溶解溶劑較佳亦呈液體形式。非常有利地，特定言之當該萃取溶劑與該溶解溶劑相同時，液/液萃取係在不同於步驟a)之溶解條件之溫度及壓力條件下進行，特定言之在高於該溶解溫度之溫度及/或低於該溶解壓力之壓力下進行，以便由此在相應聚合物-溶劑混合物圖中處於兩相區中。
根據b3)之另一較佳實施例，該萃取子步驟b3)包含用於在特定溫度及壓力條件下萃取之段，其中該萃取溶劑有利地至少部分處於超臨界形式。此萃取可稱為超臨界萃取。在此實施例中，該萃取係藉由使進料b3)之聚合物溶液(較佳經澄清、洗滌或精製之聚合物溶液)與萃取溶劑有利地在能夠獲得主要(即較佳至少50重量%，優先至少70重量%，較佳至少90重量%)由萃取溶劑組成之超臨界相之溫度及壓力條件下接觸來進行。換言之，在此實施例中，該萃取係藉由使進料b3)之聚合物溶液(較佳經澄清、洗滌或精製之聚合物溶液)與至少部分(較佳全部)呈超臨界形式之萃取溶劑接觸來進行。此超臨界萃取子步驟b3)有利地允許對該聚合物溶液進行有效純化，特定言之由於有機雜質(例如一些添加劑，特定言之某些著色劑或塑化劑)對超臨界相之親和性非常高。使用呈超臨界形式之萃取溶劑亦使得能夠在超臨界相與呈液態形式之聚合物溶液之間產生很大密度差，此有助於藉由兩相之間(即超臨界相與液相之間)之傾析進行分層及分離，此因此有助於該聚合物溶液之純化之有效性。
在此其他較佳實施例中，子步驟b3)使用之萃取溶劑主要包括較佳至少80重量%，優先至少95重量%，較佳98重量%，較佳石蠟族脂族烴基化合物(或烷烴)(100%係最大值，百分比表示為相對於該溶解溶劑之總重量)，其具有較佳在130與285℃之間，較佳158與285℃之間，優先185與245℃之間，較佳185與230℃之間及極佳185與200℃之間之臨界溫度。極佳地，在此超臨界萃取子步驟b3)中，該萃取溶劑主要包括較佳至少80重量%，優先至少95重量%，較佳98重量%之石蠟族脂族烴基化合物，其沸點在-15與100℃之間，較佳8與100℃之間，優先25與69℃之間，非常優先25與61℃之間及較佳25與40℃之間，且含有4與7個之間之碳原子(即C4-C7)，較佳5、6或7個碳原子(分別為C5、C6或C7)，優先含有5或6個碳原子(C5或C6)且非常優先含有5個碳原子(C5)。非常特別地，該萃取溶劑之主要石蠟族脂族烴基化合物具有在2.5與5.0 MPa之間，較佳2.7與4.6 MPa之間，優先3.0與3.8 MPa之間，及最佳3.0與3.5 MPa之間之臨界壓力。
有利地，此特定實施例之超臨界萃取子步驟b3)係在較佳160℃與300℃之間，優先190與250℃之間，較佳200℃與230℃之間之溫度及較佳2.7與10.0 MPa絕對壓力之間，優先3.0與6.0 MPa絕對壓力之間，較佳3.0與5.0 MPa絕對壓力之間及極佳3.0與4.0 MPa絕對壓力之間之壓力下進行。根據子步驟b3)之此較佳實施例之非常特別模式，進行該超臨界萃取之壓力非常有利在該萃取溶劑之主要石蠟族脂族烴基化合物之臨界壓力(CP(萃取溶劑))(即，較佳地，該主要石蠟族脂族烴基化合物之臨界壓力，該化合物的沸點在-15與100℃之間，較佳8與100℃之間，優先25與69℃之間，非常優先25與61℃之間及較佳25與40℃之間，且含有4與7個之間之碳原子，較佳5、6或7個碳原子，優先含有5或6個碳原子且非常優先含有5個碳原子，如上定義)與等於高於該萃取溶劑之主要石蠟族脂族烴基化合物之臨界壓力3.0 MPa的壓力(即：CP(萃取溶劑)+3.0 MPa)之間，較佳在該萃取溶劑之主要石蠟族脂族烴基化合物之臨界壓力(CP(萃取溶劑))與等於高於該萃取溶劑之主要石蠟族脂族烴基化合物之臨界壓力1.5 MPa的壓力(即：CP(萃取溶劑)+1.5 MPa)之間，較佳在該萃取溶劑之主要石蠟族脂族烴基化合物之臨界壓力(CP(萃取溶劑))與等於高於該萃取溶劑之主要石蠟族脂族烴基化合物之臨界壓力0.5 MPa的壓力(即：等於CP(萃取溶劑)+0.5 MPa)之間，該等壓力為絕對壓力。無論如何，在此實施例中，特定言之在該萃取段之萃取子步驟b3)上游實施之調節段中調節該溫度及壓力條件，以便使該萃取段中之該萃取溶劑至少部分地處於超臨界狀態，該調節段中該萃取溶劑之溫度及壓力之調節有利地藉由熟習此項技術者已知之方式(例如，使用泵及/或閥門及/或渦輪機及/或交換器及/或烘箱)進行。
在一極佳實施例中，該萃取子步驟b3)涉及超臨界萃取，且該萃取溶劑係與該溶解溶劑相同(或包括與該溶解溶劑相同之主要化合物及可能的雜質)，加之該萃取溶劑至少部分處於超臨界相之事實。
有利地，在該萃取子步驟b3)結束時，所得舊溶劑特定言之充滿雜質。其可在有機處理段中撤出，一方面使得能夠至少部分地分離雜質並純化該溶劑以獲得經純化萃取溶劑，且另一方面將至少一部分經純化萃取溶劑回收至該萃取子步驟b3)之入口及/或該溶解步驟a)之入口(在該溶解溶劑與該萃取溶劑相同之情況下)。舊溶劑可根據熟習此項技術者已知之任何方法(例如以下中一種或多種方法：蒸餾、蒸發、萃取、吸附、結晶及不溶性物質之沉澱或藉由吹掃)進行處理。
吸附子步驟 b4)
根據本發明之處理方法之步驟b)可包括吸附子步驟b4)，用於獲得至少一種經精製聚合物溶液。在子步驟b4)結束時獲得之經精製聚合物溶液有利地包括本發明尋求回收之經純化之溶解於溶解溶劑中之目標熱塑性聚合物。
當將其併入根據本發明之方法中時，該吸附子步驟b4)有利地在該溶解步驟a)之下游及該聚合物-溶劑分離步驟c)之上游進行。其可在分離不溶性物質之子步驟b1)及/或洗滌子步驟b2)之上游進行且可對應於特定言之該可選中間吸附步驟a')。較佳地，其在分離不溶性物質之子步驟b1)且可能在洗滌子步驟b2)之下游進行，洗滌子步驟b2)本身較佳在子步驟b1)之下游。其亦可在例如萃取子步驟b3)之上游或下游進行。因此，該吸附步驟b4)係藉由使進料其之聚合物溶液(特定言之獲自步驟a)之粗聚合物溶液、獲自b1)之經澄清聚合物溶液)或獲自b2)之經洗滌聚合物溶液或獲自b3)之經萃取聚合物溶液)與一種或多種吸附劑接觸來進行。
該吸附子步驟b4)有利地包含在至少一種吸附劑之存在下操作之吸附段，該吸附劑較佳係固體，且特定言之呈固定床、挾帶床(或漿料，即以顆粒形式引入待純化並挾帶此流之流中)或呈沸騰床之形式，較佳呈固定床或挾帶床之形式。子步驟b4)中所使用之各吸附劑較佳係氧化鋁、二氧化矽、二氧化矽-氧化鋁、活性炭、漂白土或其混合物，較佳活性炭、漂白土或其混合物，較佳呈固定床或挾帶床之形式，該等流之循環可為上升或下降。
有利地，當將其併入方法中時，該吸附子步驟b4)係在120℃與250℃之間，較佳130℃與225℃之間，優先150℃與210℃之間及較佳150℃與195℃之間之溫度及1.0與25.0 MPa絕對壓力之間，較佳1.0與20.0 MPa絕對壓力之間，優先3.0與18.0 MPa絕對壓力之間，較佳5.0與18.0 MPa絕對壓力之間及極佳6.0與17.0 MPa絕對壓力之間之壓力下進行。非常有利地，該吸附子步驟b4)係在該溶解溫度及壓力條件下，即在步驟a)之溶解溫度及溶解壓力下進行。較佳地，在可選子步驟b4)中，小時空間速度(或HSV)，(其對應於進料b4)之聚合物溶液之體積流率與有利地操作於b4)中之吸附劑之體積之間之比率)係在0.05與10 h -1之間，優先0.1與5.0 h -1之間。
根據子步驟b4)之特定實施例，該吸附段可包括一種或多種吸附劑之一個或多個固定床，呈(例如)吸附塔之形式，較佳至少兩個吸附塔，優先兩個與四個之間之吸附塔，其含有該(等)吸附劑。當該吸附段包括兩個吸附塔時，一種操作模式可為根據專用術語稱為「擺動」之操作，其中該等塔中之一者係在線，即運行中，而另一個塔備用。當在線塔之吸附劑耗盡時，隔離該塔，而備用塔上線，即運行中。然後，可將廢吸附劑原位再生及/或用新吸附劑替換，以便一隔離該另一塔就可再次上線含有該吸附劑之塔。
b4)之此特定實施例之另一運行模式(包括一種或多種吸附劑之一個或多個固定床)係具有至少兩個串聯運行之塔。當位於塔頭部之吸附劑耗盡時，隔離第一個塔且將廢吸附劑原位再生或用新吸附劑替換。該塔隨後在末位重新上線，依此類推。此操作稱為可置換模式，或根據術語PRS (可置換反應器系統)，或亦稱為「前導及滯後(lead and lag)」。至少兩個吸附塔之組合使得能夠克服由於待處理流中可能存在之雜質、污染物及不溶性物質之共同作用而導致之吸附劑之可能及潛在快速致毒及/或堵塞。其原因在於至少兩個吸附塔之存在有助於吸附劑之更換及/或再生，有利地無需停止該過程，亦使得能夠控制成本並限制吸附劑之消耗。
根據在一種或多種吸附劑之固定床中吸附之子步驟b4)之此特定實施例，子步驟b4)較佳在分離不溶性物質之子步驟b1)及/或洗滌子步驟b2)之下游及視需要在萃取子步驟b3)之上游或下游進行。有利地，分離不溶性物質之子步驟b1)及/或洗滌子步驟b2)及視需要萃取子步驟b3)與吸附子步驟b4)之組合藉由使用殘留雜質對該吸附劑及該萃取溶劑及視需要濃溶液之親和性改進該聚合物溶液之純化。
根據另一實施例，b4)之吸附段可包含將吸附劑顆粒添加至該聚合物溶液，特定言之該粗聚合物溶液，該等顆粒可經由移除位於該吸附段下游之吸附劑顆粒之步驟從該聚合物溶液中分離。然後移除該等吸附劑顆粒可有利地對應於分離不溶性物質之子步驟b1)或洗滌子步驟b2)。藉由引入該等吸附劑顆粒接著進行固/液分離之該吸附子步驟b4)之此實施有利地對應於本描述前述之可選中間吸附步驟a')。
溶劑 - 聚合物分離之步驟 c)
根據本發明，該方法包括溶劑-聚合物分離步驟c)，以獲得至少一個經純化熱塑性聚合物部分、更特定言之至少一個經純化聚烯烴部分及較佳溶劑部分。
該溶劑-聚合物分離步驟c)有利地串聯包含至少一個超臨界分離段，接著是至少一個溶劑回收段，較佳在一個與五個之間之溶劑回收段。該溶劑-聚合物分離步驟c)，更特定言之超臨界分離段，特定言之第一超臨界分離段進料獲自該純化步驟b)之經純化聚合物溶液。
因此，該溶劑-聚合物分離步驟c)首先針對至少部分，較佳主要或甚至全部分離含於進料步驟c)之經純化聚合物溶液中之溶劑(特定言之溶解溶劑)以便回收熱塑性聚合物，該等熱塑性聚合物已至少部分，較佳主要及優先全部不含雜質及該溶解溶劑及可能用於該方法中之其他溶劑(即萃取溶劑及/或濃溶液)。術語「主要」應理解為意謂相對於進料步驟c)之經純化聚合物溶液中所含溶劑(特定言之溶解溶劑及視需要萃取溶劑及/或進料步驟c)之經純化聚合物溶液中所含之濃溶液)之重量之至少50重量%，優先較佳至少70重量%，較佳至少90重量%，極佳至少95%。可進行熟習此項技術者已知之用於從聚合物中分離溶劑之任何方法，特定言之能夠使該等聚合物或該(等)溶劑發生相變之任何方法。該(等)溶劑可藉由例如蒸發、汽提、分層、密度差及特定言之傾析或離心等分離。
在步驟c)結束時獲得之經純化熱塑性聚合物部分可對應於經濃縮聚合物溶液或液體(即熔融)或固體經純化熱塑性聚合物。該溶劑-聚合物分離步驟c)亦可視需要包括調節段，用於調節所回收之呈固體形式且更特定言之呈固體顆粒形式之熱塑性塑料。在此可能的調節段中，有利地將所回收之經純化熱塑性聚合物冷卻至低於該等聚合物之熔點之溫度，以獲得包含呈固體形式之聚合物之部分。
該溶劑-聚合物分離步驟c)亦針對至少部分地，較佳主要及優先全部回收進料步驟c)之經純化聚合物溶液中所含之溶劑(特定言之溶解溶劑及視需要萃取溶劑及/或濃溶液)。術語「主要」應理解為意謂相對於進料步驟c)之經純化聚合物溶液中所含溶劑之重量之至少50重量%，優先較佳至少70重量%，較佳至少90重量%，極佳至少95%。因此，步驟c)亦有利地使得能夠獲得至少一個溶劑部分。該溶劑-聚合物分離步驟c)亦視需要針對純化該經回收溶劑部分並回收之，特定言之在溶解步驟a)之上游及可在洗滌子步驟b2)及/或萃取子步驟b3)之上游。
因此，該溶劑-聚合物分離步驟c)包含超臨界分離段，其使得在調整為在超臨界條件下(即超出待分離之溶劑之臨界點，特定言之超出溶解溶劑之臨界點，更特定言之超出溶解溶劑之主要烴基化合物之臨界點)之溫度及壓力條件下(其有利地使得能夠容易地分離並回收至少一部分溶劑(特定言之溶解溶劑))能夠分離該溶解溶劑、可能的萃取溶劑及/或濃溶液之至少一部分及可能的步驟b)中無法消除之殘留雜質之一部分。此超臨界分離段特定言之包含流體系統，該系統由主要包括溶劑(特定言之溶解溶劑)之超臨界相及包括熱塑性聚合物之液相組成。在此術語「主要」意謂相對於所考慮之流(即超臨界相)之重量之至少50重量%，較佳至少70重量%，較佳至少90重量%，極佳至少95重量%。然後，此分離可稱為溶劑之超臨界分離。溶劑之超臨界分離使得一方面能夠有效分離至少一部分溶劑(且特定言之溶解溶劑)，且另一方面能夠有效分離熱塑性聚合物或經濃縮聚合物溶液，兩相(超臨界相及包括熱塑性聚合物的液相)之間之顯著密度差異有利地使超臨界分離得以進行。此外，相對於溶劑之簡單汽化，該(等)溶劑之超臨界分離有利地能夠顯著降低能源及環境成本，因為進入超臨界狀態期間，沒有汽化潛熱。
該超臨界分離段有利地在160℃與300℃之間，優先190與250℃之間，較佳200℃與230℃之間之溫度及在2.7與10.0 MPa絕對壓力之間，較佳3.0與6.0 MPa絕對壓力之間，優先3.0與5.0 MPa絕對壓力之間及較佳3.0與4.0 MPa絕對壓力之間之壓力(P超臨界)下操作。
根據一特定實施例，超臨界分離段係在該溶解溶劑之主要烴基化合物之臨界壓力(CP(溶解溶劑))與等於高於該溶解溶劑之主要烴基化合物之臨界壓力3.0 MPa之壓力(即：CP(溶解溶劑)+ 3.0 MPa)之間，優先在該溶解溶劑之主要烴基化合物之臨界壓力(CP(溶解溶劑))與等於高於該溶解溶劑之主要烴基化合物之臨界壓力1.5 MPa之壓力(即：CP(溶解溶劑)+ 1.5 MPa)之間，較佳在該溶解溶劑之主要烴基化合物之臨界壓力(CP(溶劑))與等於高於該溶解溶劑之主要烴基化合物之臨界壓力0.5 MPa之壓力(即：等於CP(溶解溶劑) + 0.5 MPa)之間的壓力(P超臨界)下進行的，該等壓力為絕對壓力，該溶解溶劑之主要烴基化合物有利地為脂族，較佳石蠟族烴基化合物，其沸點在-15與100℃之間，較佳8與100℃之間，優先25與69℃之間，非常優先25與61℃之間及較佳25與40℃之間且其較佳含有4與7個之間之碳原子，較佳5、6或7個碳原子，優先含有5或6個碳原子且非常優先含有5個碳原子，如上文步驟a)之描述中詳細描述的。
步驟c)之超臨界分離段較佳藉由對液相(包括熱塑性聚合物)及超臨界相(由溶劑組成)進行分層然後傾析來進行。有利地，該超臨界分離段之超臨界相至少部分地構成在步驟c)結束時獲得之溶劑部分。較佳將包括熱塑性聚合物之液相送至溶劑回收段或一系列溶劑回收段。
步驟c)可視需要包括一個或多個連續超臨界分離段，特定言之一個與五個之間，更特定言之一個、兩個或三個。因此，包括聚丙烯並獲自超臨界分離段之液相亦可進料至另一後續超臨界分離段，將最後一個超臨界分離段之液相有利地送至溶劑回收段或一系列溶劑回收段。極佳地，步驟c)包括一超臨界分離段。
非常有利地，該溶劑之超臨界分離進一步降低該經純化熱塑性聚合物部分之殘留雜質含量，更特定言之至少一個經純化聚烯烴部分。
較佳地，該超臨界分離段(視需要一系列超臨界分離段)之後為至少一個，較佳一個與五個之間，較佳連續溶劑回收段。第一溶劑回收段進料包括獲自該超臨界分離段(可能一系列超臨界分離段，及特定言之最後一個超臨界分離段)之目標熱塑性聚合物之液相，且在該分離段包括至少兩個溶劑回收段之情況下，各後續溶劑回收段(即從第二溶劑回收段開始)進料包括獲自前一溶劑回收段之熱塑性聚合物之液相，例如第二溶劑回收段進料包括獲自該第一溶劑回收段之目標熱塑性聚合物之液相。含有該等獲自該最後一個溶劑回收段之熱塑性聚合物之液相構成在步驟c)結束時獲得之經純化熱塑性聚合物部分，更特定言之經純化聚烯烴部分。
僅含有獲自溶劑回收段之溶劑之相或相之組合與獲自超臨界分離段(視需要一系列超臨界分離段)之超臨界相一起構成有利地在步驟c)結束時回收之溶劑部分。僅含有獲自溶劑回收段之溶劑之相或相之組合較佳為氣態形式。其可經冷凝且視需要與獲自超臨界分離段之超臨界相混合，事先調整超臨界分離段之溫度及壓力條件，以便使超臨界相呈液體形式。
各溶劑回收段在有利地在160與300℃之間(及較佳在高於目標熱塑性聚合物之熔點之溫度下)及超臨界分離段中所使用之壓力(P超臨界)與0.000005 MPa (即5 Pa)之間之壓力下實施。非常有利地，各溶劑回收段係在160與300℃之溫度及在步驟c)之先前段之壓力與0.000005 MPa之間之壓力下實施。因此，當步驟c)包含超臨界分離段及幾個(至少兩個)溶劑回收段時，緊跟在該超臨界分離段後之第一溶劑回收段S1係在該超臨界分離段(有利地直接在前)中所使用之壓力(P超臨界)與0.000005 MPa之間之壓力P(S1)下實施；緊隨該溶劑回收段S1之第二溶劑回收段S2係在該第一溶劑回收段S1中所使用之壓力P(S1)與0.000005 MPa之間之壓力P(S2)下實施，且後續段依此類推。根據一較佳實施例，各溶劑回收段係在有利地在160與300℃之間之溫度及在步驟c)之先前段之壓力與0.000005 MPa之間之壓力下，及較佳10.0 MPa與0.000005 MPa之間，優先5.0 MPa與0.000005 MPa之間，較佳2.7 MPa與0.000005 MPa之間之壓力下實施。較佳地，調節各溶劑回收段中之溫度及壓力條件以改變仍存在於聚合物相中之溶劑之揮發性，聚合物相有利地以經濃縮聚合物溶液之形式或熔融或固體聚合物之形式存在。
在根據本發明之純化方法中，特定言之在溶解步驟a)中及視需要在萃取子步驟b3)中使用幾種不同溶劑之情況下，步驟c)可包含幾個溶劑回收段，例如兩個、三個或四個溶劑回收段，以便分別、順序及/或連續地回收各種溶劑，特定言之溶解溶劑及視需要萃取溶劑。
有利地，步驟c)之超臨界分離及溶劑回收段可以連續、分批或進料-分批模式操作。
非常有利地，在步驟c)結束時回收之溶劑部分可在位於步驟c)結束時之有機處理段中進行處理，以便對其進行純化並獲得至少一種經純化溶劑，特定言之至少一種經純化溶解溶劑，以便能夠有利地將其回收至溶解步驟a)及視需要回收至洗滌子步驟b2)或萃取子步驟b3)。在步驟c)結束時的該可選有機處理段可使用熟習此項技術者已知之任何方法，例如蒸餾、蒸發、液液萃取、吸附、結晶及不溶性物質之沉澱中之一種或多種方法，或藉由吹掃。
因此，根據本發明之方法使得能夠從塑料廢物中獲得經純化熱塑性塑料流及更特定言之聚烯烴流，其可用於任何應用，例如用於代替原始形式之相同聚合物。因此經由根據本發明之方法獲得之經純化熱塑性塑料流(即，經純化熱塑性聚合物部分)具有含量低至足以用於任何應用之雜質及殘留溶劑。較佳地，在根據本發明之方法結束時獲得之經純化熱塑性聚合物流及特定言之經純化聚烯烴流有利地包括小於5重量%之雜質，非常有利小於1重量%之雜質及非常有利小於5重量%之殘留溶劑(特定言之溶解溶劑)，較佳小於1重量%之殘留溶劑，較佳小於0.1重量%之殘留溶劑。
根據本發明之一較佳實施例，該用於純化該塑料原料之方法包括以下及較佳由以下組成： a) 溶解於包括至少一種沸點在-15與100℃之間，較佳8與100℃之間，優先25與69℃之間，較佳25與61℃之間及較佳25與40℃之間之脂族石蠟族烴基化合物之溶解溶劑中之步驟，其在120℃與250℃之間，較佳130與225℃之間，優先150℃與210℃之間及較佳150℃與195℃之間的溶解溫度及在1.0與25.0 MPa abs.之間，較佳1.0與20.0 MPa abs.之間，優先3.0與18.0 MPa abs.之間，較佳5.0與18.0 MPa abs.之間及極佳6.0與17.0 MPa abs.之間的溶解壓力下進行，以獲得至少一種粗聚合物溶液；然後 b) 純化該粗聚合物溶液之步驟，包括： b1) 分離不溶性物質以獲得經澄清聚合物溶液及不溶性部分之子步驟；然後 b4) 藉由使該經澄清聚合物溶液與吸附劑接觸來吸附雜質以獲得至少一種經精製聚合物溶液之子步驟；然後 c) 溶劑-聚合物分離步驟，其使用至少一個在160與300℃之間，較佳190與250℃之間，優先200與230℃之間之溫度及2.7與10.0 MPa abs.之間，較佳3.0與6.0 MPa abs.之間，優先3.0與5.0 MPa abs.之間及較佳3.0與4.0 MPa abs.之間之壓力(P超臨界)下操作的超臨界分離段，接著至少一個在160與300℃之間之溫度及該超臨界分離段之壓力(P超臨界)與0.000005 MPa (即5 Pa)之間之壓力下操作的溶劑回收段，以獲得至少一個經純化之熱塑性聚合物部分。
根據另一態樣，本發明係關於一種用於純化塑料原料之裝置，該裝置包括以下，較佳由以下組成： a) 用於將該塑料原料溶解於有利地包括至少一種石蠟族脂族烴基化合物之溶解溶劑中之段，其係在120℃與250℃之間，較佳130與225℃之間，優先150℃與210℃之間，最佳150與195℃之間的溶解溫度及在1.0與25.0 MPa絕對壓力之間，較佳1.0與20.0 MPa絕對壓力之間，優先3.0與18.0 MPa絕對壓力之間，較佳5.0與18.0 MPa絕對壓力之間及極佳6.0與17.0 MPa絕對壓力之間的溶解壓力下進行，以獲得至少一種粗聚合物溶液；然後 b) 用於純化該粗聚合物溶液之段，其包括： b1) 不溶性物質分離子段；及/或 b2) 藉由與濃溶液接觸進行之洗滌子段；及/或 b3) 藉由與萃取溶劑接觸進行之萃取子段；及/或 b4) 藉由與吸附劑接觸進行之雜質吸附子段；然後 c) 溶劑-聚合物分離段，其包括至少一個在160與300℃之間，較佳190與250℃之間，優先200與230℃之間之溫度及2.7與10.0 MPa abs.之間，較佳3.0與6.0 MPa abs.之間，優先3.0與5.0 MPa abs.之間及較佳3.0與4.0 MPa abs.之間之壓力(P超臨界)下操作的超臨界分離段，接著至少一個在160與300℃之間之溫度及該超臨界分離段之壓力(P超臨界)與0.000005 MPa (即5 Pa)之間之壓力下操作的超臨界分離段，以獲得至少一個經純化熱塑性聚合物部分。
較佳地，該純化段b)包括： b1) 不溶性物質分離子段，以獲得經澄清聚合物溶液及不溶性部分；然後 b4) 用於藉由使該經澄清聚合物溶液與吸附劑接觸來吸附雜質之子段，以獲得至少一種經精製聚合物溶液。
下文實例闡述本發明，特定言之本發明之特定實施例，而不限制其範疇。
實例
實例 1 ( 根據本發明 )
溶解步驟a)： 將來源於塑料廢物之基於聚烯烴(含有95重量%之聚丙烯與聚乙烯之50/50混合物)之呈尺寸小於5 mm之小丸形式的有色塑料原料以薄片形式引入加熱至180℃之擠製機中。在該擠製機出口處，該原料至少部分呈熔融形式並與包括99%正戊烷及先前加熱至180℃之溶劑以9:1之溶劑/原料質量比混合。將溶劑與原料之混合物引入攪拌反應器中並加熱至180℃，並保持在12 MPa絕對壓力下進行1小時之滯留時間。然後獲得聚合物溶液。
然後使來自溶解步驟a)之聚合物溶液進行純化步驟b)： 聚合物溶液從該攪拌反應器中連續抽出並通過三個串聯放置的保持在180℃並具有分別為500 μm、100 μm及10 μm (按此順序)之截止直徑之過濾器。該等過濾器上之壓降為0.05 MPa。
在一系列過濾器之出口處，該經澄清聚合物溶液通過包括活性炭顆粒床之吸附段，接觸時間為2小時，然後通過過濾器保留活性炭顆粒。此吸附段係在180℃下操作。其導致0.2 MPa之壓降。
然後使來自純化步驟b)之經純化聚合物溶液進行包括超臨界段之溶劑-聚合物分離步驟c)： 然後將來自該吸附段之經純化聚合物溶液加熱至210℃，壓力略小於12 MPa (溶解壓力減去純化步驟b)段中誘導之壓降)。然後將該聚合物溶液膨脹至4 MPa絕對壓力並注入保持在4 MPa abs及210℃下之傾析器中，滯留時間為5分鐘。形成兩相：主要包括呈超臨界狀態之正戊烷溶劑的上層相及包括溶解於正戊烷溶劑中之聚烯烴的下層液相。將該上層相從該傾析器之上部抽出。
然後在兩個連續蒸發段中對該下層液相進行殘留溶劑之蒸發：首先在210℃之溫度及0.5 MPa之壓力下5分鐘，然後在210℃之溫度及0.01 MPa之壓力下2分鐘。
在該方法結束時，在大氣溫度及壓力下獲得由經純化聚烯烴(50/50聚丙烯與聚乙烯)組成之固體A。分析固體A。
該所得固體A幾乎係無色的且幾乎係半透明的且包括小於5重量%之雜質及小於1重量%之正戊烷。
實例 2 ( 非順應性 )
在此實例2中，加工相同原料且以與實例1中描述之方法相同的方式進行溶解步驟a)及純化步驟b)。
使純化步驟b)中之經純化聚合物溶液進行不包含超臨界段之溶劑-聚合物分離步驟： 將來自吸附段之經純化聚合物溶液保持在180℃下並膨脹至2 MPa絕對壓力然後注入保持在2 MPa abs及180℃下之傾析器中，滯留時間為5分鐘。形成兩相：由正戊烷溶劑組成之氣態上層相及包括溶解於正戊烷溶劑中之聚烯烴之下層液相。將該氣相從該傾析器之上部抽出。
然後對該下層液相進行殘留溶劑之蒸發，最初在210℃之溫度及0.5 MPa之壓力下5分鐘，然後在210℃之溫度及0.01 MPa之壓力下2分鐘。
在該方法結束時，在大氣溫度及壓力下獲得由經純化聚烯烴(50/50聚丙烯與聚乙烯)組成之固體B。分析固體B。
該所得固體B幾乎係無色的且幾乎係半透明的且包括小於5重量%之雜質及小於1重量%之正戊烷。
然而，固體B中之雜質(不包含溶解溶劑之有機化合物)之含量係高於根據本發明之實例1中獲得之固體A中測得之含量。
此外，根據實例2，該聚合物-溶劑分離所需之能量消耗係大於實例1中描述之方法之聚合物-溶劑分離(即當該聚合物-溶劑分離包括超臨界相段時)所需之能量消耗。

Claims (10)

  1. 一種用於純化塑料原料之方法，該方法包括： a) 溶解步驟，其涉及在120℃與250℃之間之溶解溫度及1.0與25.0 MPa絕對壓力之間之溶解壓力下使該塑料原料與包括至少一種沸點在-15與100℃之間之烴基化合物的溶解溶劑接觸，以獲得至少一種粗聚合物溶液； b) 純化該粗聚合物溶液以獲得經純化聚合物溶液之步驟，其包括： b1) 分離不溶性物質之子步驟；及/或 b2) 藉由與濃溶液接觸進行洗滌之子步驟；及/或 b3) 藉由與萃取溶劑接觸進行萃取之子步驟；及/或 b4) 藉由與吸附劑接觸吸附雜質之子步驟；然後 c) 溶劑-聚合物分離步驟，其使用至少一個在160與300℃之間之溫度及2.7與10.0 MPa絕對壓力之間之壓力(P超臨界)下操作之超臨界分離段，接著至少一個溶劑回收段，以獲得至少一個經純化熱塑性聚合物部分。
  2. 如請求項1之方法，其中該塑料原料包括至少80重量%，較佳至少85重量%，較佳至少90重量%之聚乙烯、聚丙烯及/或乙烯與丙烯之共聚物之混合物，該等百分比係相對於該塑料原料之總重量給出，該混合物包括小於80重量%之聚乙烯及小於80重量%之聚丙烯。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該溶解溶劑包括沸點在8℃與100℃之間，優先25℃與69℃之間及較佳25℃與40℃之間之脂族石蠟族烴基化合物。
  4. 如前述請求項中任一項之方法，其中該溶解步驟a)係在130℃與225℃之間，優先150℃與210℃之間之溶解溫度下進行。
  5. 如前述請求項中任一項之方法，其中該溶解步驟a)係在1.0與20.0 MPa絕對壓力之間，優先5.0與18.0 MPa絕對壓力之間及較佳6.0與17.0 MPa絕對壓力之間之溶解壓力下進行。
  6. 如前述請求項中任一項之方法，其中該純化步驟b)至少包括該分離不溶性物質之子步驟b1)，視需要接著藉由與濃溶液接觸進行洗滌之子步驟b2)，及/或藉由與萃取溶劑接觸進行萃取之子步驟b3)及/或藉由與吸附劑接觸吸附雜質之子步驟b4)。
  7. 如前述請求項中任一項之方法，其中步驟c)中之超臨界分離段係在190與250℃之間，優先200與230℃之間之溫度下操作。
  8. 如前述請求項中任一項之方法，其中步驟c)中之超臨界分離段係在3.0與6.0 MPa絕對壓力之間，優先3.0與5.0 MPa絕對壓力之間及較佳3.0與4.0 MPa絕對壓力之間之壓力(P超臨界)下操作。
  9. 如前述請求項中任一項之方法，其中步驟c)包括一個與五個之間之溶劑回收段，各溶劑回收段係在160與300℃之間之溫度及該超臨界分離段之壓力(P超臨界)與0.000005 MPa之間，優先2.7 MPa與0.000005 MPa之間之壓力下操作。
  10. 一種用於純化塑料原料之裝置，該裝置包括： a) 用於將該塑料原料溶於溶解溶劑中之段，其係在120℃與250℃之間之溶解溫度及在1.0與25.0 MPa絕對壓力之間之溶解壓力下操作，以獲得至少一種粗聚合物溶液；然後 b) 用於純化該粗聚合物溶液之段，其包括： b1) 不溶性物質分離子段；及/或 b2) 藉由與濃溶液接觸進行之洗滌子段；及/或 b3) 藉由與萃取溶劑接觸進行之萃取子段；及/或 b4) 藉由與吸附劑接觸進行之雜質吸附子段；然後 c) 溶劑-聚合物分離段，其包括至少一個在160與300℃之間之溫度及2.7與10.0 MPa絕對壓力之間之壓力(P超臨界)下操作的超臨界分離段，接著至少一個在160與300℃之間之溫度及該超臨界分離段之壓力(P超臨界)與0.000005 MPa (即5 Pa)之間之壓力下操作的溶劑回收段，以獲得至少一個經純化熱塑性聚合物部分。
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