WO2023217866A1 - Aufreinigungsverfahren zur herstellung eines polyolefin-regenerates - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a purification process for producing a polyolefin (PO) regenerate according to the preamble of claim 1 and a process for recycling polyolefin waste according to the preamble of claim 11.
  • PO polyolefin
  • Polyolefins e.g. HDPE or PE
  • HDPE high-quality cosmetic products
  • Polyolefins are widely used in the plastics market, particularly for use in packaging. The aim is therefore to return the material for the purposes of recycling.
  • Polyolefins have the ability to absorb substances from the environment during their use. In subsequent uses of the polyolefinic plastic as recyclate, these substances can impair the quality, either because they can be released back into the product or, if they are more volatile, are perceived as an off smell. Contamination in the polymer material affects the quality of the recycled material.
  • recycling processes have not yet been able to sufficiently remove these contaminations from the material in order to make, for example, recyclate suitable for the packaging of food, medical devices or high-quality cosmetic products available to the market in an economically viable manner.
  • a membrane separation step to prepare the solvent.
  • the function of the membrane separation step is to remove the solvent from the polymer matrix after the solid impurities have been separated using a decanter.
  • the decanter is used to separate solid impurities from the continuous phase consists of solvent and polymer.
  • the membrane separation step separates solvent from polymer to recover the polymer. As the polymer concentration increases, the viscosity of the mixture increases, reducing the permeation performance.
  • One solution is based on a solvent process, which frees the polymer from its contamination by dissolving the polymer and selective precipitation.
  • the contamination is separated by swelling the polymer with solvent and squeezing out the polymer.
  • both processes require a large amount of solvent. Furthermore, the processing of the solvent through energy-intensive evaporation is economically and ecologically questionable. In both processes, a polymer that is heavily contaminated with solvent remains, which must be freed from residual solvent in a drying step. The contaminants dissolved in this residual amount of solvent remain in the polymer during drying.
  • the invention is preferably characterized in that the solvent and the raw polymer dissolved therein are fed to a membrane filter, and in the membrane filter is separated into a solvent-containing retentate and a solvent-containing permeate.
  • This means that the present process is extremely energy-saving, since less solvent is required to be regenerated to free the raw polymer from contamination and no large amounts of loaded solvent have to be distilled.
  • the heat energy to be used can be significantly reduced with the present process.
  • the dissolved polymer is separated using the membrane filter into a permeate, which consists of solvent and low molecular weight components of the polymer, and a retentate, which consists of solvent and higher molecular weight components of the polymer.
  • the low-molecular components contain the contamination to be separated, which can be discarded with the solvent if necessary.
  • the higher molecular weight components represent the target product.
  • the process according to the invention has good permeation performance.
  • the permeability of the membrane is designed in such a way that low molecular weight components, which also include contamination to be removed, are part of the permeate and are not retained by the membrane.
  • the function of the membrane filter is to remove the solvent from the polymer matrix after the solid impurities have been separated using a decanter.
  • the decanter is used to separate solid impurities from the continuous phase, which phase consists of solvent and polymer.
  • the membrane separation process separates the solvent from the polymer to recover the polymer.
  • contamination that has penetrated deep into the polymer matrix still remains in the retentate.
  • the invention is also preferably characterized in that the solvent with contaminations with a molecular weight essentially ⁇ 400 Daltons, preferably ⁇ 200 Daltons, is separated from the solvent with contaminations essentially >400 Daltons, preferably >200 Daltons, using a second membrane filter .
  • This allows the solvent to be further regenerated or purified without the need for thermal energy.
  • the number of membrane filters or filtration stages and thus the filter area used as well as the associated costs for each stage compete with the energy - especially the thermal energy costs for selective distillation on boiling plates in order to prepare the solvent. Therefore, the present purification process is not limited to 2 membrane filters, but rather how many membrane filters are used depends on the required degree of purity of the PO regenerate and the energy requirement.
  • process step (b) is implemented.
  • the solvent with contaminations substantially >400 Daltons, preferably >200 Daltons, is separated in a second evaporator into a first residue and a second processed solvent. This means that almost all of the solvent can be regenerated and recycled. The separated contamination can be disposed of separately.
  • the first and second processed solvent is returned to the mixing step in a first and second recirculation, almost all of the solvent can be reused and its losses are minimal in the present purification process.
  • a partial stream of the polymer solution is returned to the mixing step as a thick solution after the first membrane filter. Due to the degree of return Thick solution can be used to control the residual contamination in the plastic pellets using substances in the MW range of 400-800 Daltons, preferably 200-800 Daltons.
  • a partial stream of the solvent with contaminations with a molecular weight essentially ⁇ 400 Daltons and preferably >200 Daltons is returned to the mixing step as a thin solution after the second membrane filter.
  • the proportion of contamination in the MW range ⁇ 400 Dalton, preferably >200 Dalton, in the PO regrind can be controlled by the degree of recycling of the thin solution.
  • the degree of recycling of the thick solution and thin solution returned to the mixing step is regulated via a first valve and a second valve. This allows the proportion of substances in the MW range ⁇ 400 Daltons and in the MW range of 400-800 or 200-800 Daltons to be easily adjusted or controlled.
  • the extrusion step is carried out in a vacuum extruder and the solvent residues are separated from the PO regenerate as a second residue in the vacuum extruder by degassing. This means that final contaminations with a MW ⁇ 400 Dalton or ⁇ 200 Dalton can be removed from the PO regrind.
  • a further aspect of the invention relates to a process for recycling polyolefin waste by producing PO regenerates, which comprises the purification process described above.
  • the polyolefins are fed into the recycling process in the form of post-consumer sorting fractions with all typical impurities on and in the polyolefin material.
  • the fractions can be, for example, HDPE “rigid” bottled goods or “flexible” foil goods but also consist of the polymers PP, LDPE or a mixed polyolefin fraction.
  • sorting fractions based on color and size.
  • the mechanical purification of the waste is carried out before the waste washing or vice versa, or the two process steps are carried out simultaneously. This depends on the returned waste in order to clean its surface as efficiently as possible. Further advantages and features result from the following description of three exemplary embodiments of the invention with reference to the schematic representations. Shown not to scale:
  • Figure 1 a flow diagram showing a purification process
  • the surface-cleaned polymer which comes from waste recycling, hereinafter referred to as raw polymer, is fed to the solution and membrane process and mixed with the solvent in a stirred tank a.
  • the raw polymer - already in solution - enters a temperature-controlled template v and is fed from there to a first membrane filter c1, which converts the solution into a first partial stream (permeate: fluid that penetrates the membrane filter c1) with dissolved components with a molecular weight (MW) ⁇ 800 Dalton and separated into a second partial stream (retentate: fluid which is retained by the membrane filter c1) with a molecular weight >800 Dalton.
  • the dissolved raw polymer is therefore separated using the membrane filter (c1) into a permeate, which consists of solvent and dissolved low-molecular components, and a retentate, which consists of solvent and dissolved higher-molecular components.
  • the partial stream with a MW ⁇ 800 Daltons is fed to a second membrane filter c2, which in turn divides it into a third partial stream with dissolved components in the molecular weight range ⁇ 400 Daltons, preferably ⁇ 200 Daltons, and a fourth partial stream with a MW range from 400 Daltons to 800 Dalton or 200 to 800 Dalton.
  • the partial flow >800D is partly returned to the receiver v and partly fed to a first evaporator g1; the mass ratio can be adjusted by a valve h1.
  • the residue from the evaporator g1 subsequently passes into the vacuum extruder extruder f.
  • a second residue e2 is separated via the degassing of the extruder f, which contains all polymer components and contamination ⁇ 400 Daltons in the preferred embodiment ⁇ 200 Daltons.
  • the partial stream with dissolved components in the molecular weight range 400 - 800D or 200 - 800D is fed to the evaporator 2.
  • the recovered solvent condensate is returned to the receiver v in a second return d2.
  • the first Residue e1 contains polymer components and the contaminants to be separated with an MW of 400 or 200 to 800 daltons.
  • the mass ratio can be adjusted using a second valve h2.
  • the product of the extruder f is the PO regenerate in the form of plastic pellets r, in which polymer components and other substances or contaminations in the molecular weight range 400 or 200 - 800 D are specifically depleted compared to the raw polymer.
  • the residual contamination in the plastic pellets r of substances in the MW range 400 or 200 - 800 Daltons is determined by the recirculation rate of a "thick solution" into the template v, which is adjusted with a first valve h1.
  • the proportion of substances in the MW range ⁇ 400 D or ⁇ 200 D in the regenerated material or the plastic pellets fed to the extrusion is determined by the recirculation rate of the thin solution into the template v, which is adjusted with a second valve h2, or . is separated in the extruder vacuum as a second residue e2.

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Abstract

Aufreinigungsverfahren zur Herstellung eines Polyolefin (PO)-Regenerates (r), die folgenden Verfahrensschritte aufweisend: (a) Vermischen von oberflächlich gereinigten PO-Abfällen (p), bezeichnet als Rohpolymer (p), mit Lösungsmittel und Auflösung des Rohpolymers (p) in dem Lösungsmittel, (b) Zurückgewinnung des gereinigten Polymers aus dem Lösungsmittel, (c) Aufbereitung des Lösungsmittels, (d) Rückführung des Lösungsmittels zum Schritt (a), (e) Abtrennung von Rückständen (e1,e2) und (f) Extrusion des gereinigten PO-Regenerates (r) zu Pellets (r). Der Schritt (c) wird mit wenigstens einem ersten Membranfilter (c1) durchgeführt.

Description

Aufreinigungsverfahren zur Herstellung eines Polyolefi n-Regenerates
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Aufreinigungsverfahren zur Herstellung eines Polyolefin (PO)- Regenerates gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Recycling von Polyolefin-Abfällen gemäss Oberbegriff des Anspruchs 11.
Stand der Technik
Polyolefine (z.B. HDPE oder PE) sind am Kunststoff-Markt insbesondere zur Verwendung für Verpackungen weit verbreitet. Eine Rückführung des Materials im Sinne des Recyclings ist daher anzustreben. Polyolefine haben die Eigenschaft während ihrer Verwendung Substanzen aus der Umgebung aufzunehmen. In Folgeverwendungen des polyolefinischen Kunststoffes als Rezyklat können diese Substanzen die Qualität beeinträchtigen, sei es, weil sie wieder ans Füllgut abgegeben werden können, oder, wenn sie leichter flüchtig sind, als Fehlgeruch wahrgenommen werden. Kontaminationen im Polymere-Material beinträchtigen die Qualität des recycelten Materials. Recycling-Verfahren waren jedoch bis jetzt nicht in der Lage diese Kontaminationen hinreichend aus dem Material zu entfernen, um z.B. ein für die Verpackung von Lebensmitteln, von Medizinprodukten oder von hochwertigen Kosmetikprodukten geeignetes Rezyklat dem Markt ökonomisch sinnvoll zur Verfügung zu stellen.
Gängige Verfahren, sind zwar wirtschaftlich, können aber sehr große Kontaminanten mit einem Molekulargewicht von ca. 400 bis 800 Dalton, welche tief in das HDPE eindringen können, nur unzureichend oder gar nicht entfernen. Ab einem Molekulargewicht von 800 Dalton sind die Moleküle so träge, dass Kontaminationen kaum noch ins Füllgut migrieren. Sie stellen damit kein Risiko bzw. keine Belastung mehr für die Folgeanwendung mehr dar.
Zur Regeneration des Lösungsmittels ist es bekannt einen Membrantrennschritt zu verwenden, um das Lösungsmittel aufzubereiten. Die Funktion des Membrantrennschrittes ist die Entfernung des Lösungsmittels aus der Polymer-Matrix, nachdem die feststoffförmigen Verunreinigungen mittels Dekanter abgetrennt wurden. Mit dem Dekanter werden feststoffförmige Verunreinigungen aus der kontinuierlichen Phase abgetrennt, die aus Lösemittel und Polymer besteht. Das Membrantrennschritt trennt Lösemittel von Polymer, um das Polymer zurückzugewinnen. Mit steigender Polymerkonzentration steigt die Viskosität der Mischung an, wodurch die Permeationsleistung reduziert wird.
Zum Teil gelöst wurde das Problem indem ausschließlich sehr eng kontrollierte Eingangsmaterialien aus selektierten Voranwendungen zugelassen werden. Diese selektive Auswahl ist jedoch stark einschränkend, da viele separate Recycling-Ströme notwendig wären. Im Übrigen löst sie nicht das Problem der potenziellen Kontamination durch missbräuchliche Anwendungen.
Ein Lösungsansatz basiert auf einem Lösungsmittelverfahren, welches durch Auflösen des Polymers und selektives Ausfällen das Polymer von seinen Kontaminationen befreit. Bei einem weiteren Lösungsansatz werden die Kontaminationen durch Aufquellen des Polymers mit Lösungsmittel und Auspressen des Polymers abgetrennt.
Beide Verfahren benötigen jedoch eine grosse Menge an Lösungsmittel. Ferner ist die Aufbereitung des Lösungsmittels durch energieintensives Verdampfen ökonomisch und ökologisch bedenklich. Bei beiden Verfahren verbleibt ein stark lösungsmittelbehaftetes Polymer, das durch einen Trocknungsschritt vom Restlösungsmittel zu befreien ist. Die in dieser Restlösungsmittelmenge gelösten Kontaminanten verbeiben bei der Trocknung im Polymer.
Aufgabe der Erfindung
Aus den Nachteilen des beschriebenen Stands der Technik resultiert die Aufgabe, in einem Poleolefin-Recycling-Verfahren die Entfernung der Kontaminationen mit einem Molekulargewicht zwischen ca. 400 und 800 Dalton ökonomisch sowie ökologisch zu verbessern.
Beschreibung
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Aufreinigungsverfahren zur Herstellung eines Polyolefin (PO)-Regenerates durch die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale. Weiterbildungen und/oder vorteilhafte Ausführungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die Erfindung zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass das Lösungsmittel und das darin aufgelöste Rohpolymer einem Membranfilter zugeführt wird, und in dem Membran- filter in ein lösungsmittelhaltiges Retentat und in ein lösungsmittelhaltiges Permeat getrennt wird. Dadurch ist das vorliegende Verfahren äusserst energiesparend, da weniger zu regenerierendes Lösungsmittel zur Befreiung des Rohpolymers von Kontaminationen benötigt wird und keine grossen Mengen an beladenem Lösungsmittel destilliert werden müssen. Die einzusetzende Wärmeenergie lässt sich bei dem vorliegenden Verfahren bedeutend reduzieren. Das gelöste Polymer wird mittels des Membranfilters in ein Permeat, das aus Lösungsmittel & niedermolekulare Bestandteilen des Polymers besteht und ein Retentat, das aus Lösungsmittel und höhermolekularen Bestandteilen des Polymers besteht, getrennt. Die niedermolekularen Bestandteile enthalten die abzutrennende Verschmutzung, die notfalls mit dem Lösemittel verworfen werden können. Die höhermolekularen Bestandteile stellen das Zielprodukt dar. Dadurch, dass das Permeat neben dem Lösungsmittel auch niedrigmolekulare Bestandteile enthält, besitzt das erfindungsgemässe Verfahren eine gute Permeationsleistung. Die Durchlässigkeit der Membran ist derart vorgesehen, dass niedermolekulare Bestandteile, zu welchen auch zu entfernende Kontaminationen zählen, Teil des Permeats sind und nicht von der Membran zurückgehalten werden. Gemäss dem Stand der Technik ist die Funktion des Membranfilters die Entfernung des Lösemittels aus der Polymer-Matrix, nachdem die feststoffförmigen Verunreinigungen mittels eines Dekanters abgetrennt wurden. Die vollzogene Trennaufgabe des Stands der Technik ist daher eine andere als die der vorliegenden Erfindung: Es werden mit dem Dekanter feststoffförmige Verunreinigungen aus der kontinuierlichen Phase abgetrennt, welche Phase aus Lösungsmittel und Polymer besteht. Das Membran-Trennverfahren trennt das Lösungsmittel vom Polymer, um das Polymer zu gewinnen. Tief in die Polymermatrix eingedrungene Kontaminationen verbleiben jedoch weiterhin in dem Retentat.
Als zweckdienlich hat es sich erwiesen, wenn in dem ersten Membranfilter alle Bestandteile mit einem Molekulargewicht < 2000 Dalton, bevorzugt <1000 Dalton und besonders bevorzugt < 800 Dalton als Permeat abgetrennt werden. Dadurch verbleiben in dem Rohpolymer nur mehr Bestandteile, deren Moleküle so träge sind, dass die Kontaminationen kaum noch ins Füllgut der recycelten Behälter migrieren. Zudem ist der Dampfdruck dieser grossen Moleküle gering, sodass diese als Geruch nicht mehr wahrnehmbar sind. Polymerbestandteile, die abgetrennt werden und nicht als Kontaminanten zu bewerten sind, können nach Abschluss der Reinigung durch Readditivierung wieder ergänzt werden, sofern sie für die funktionalen Eigenschaften des Polymers relevant sind. Die Erfindung zeichnet sich auch bevorzugt dadurch aus, dass mit einem zweiten Membranfilter das Lösungsmittel mit Kontaminationen mit einem Molekulargewicht im Wesentlichen < 400 Dalton, bevorzugt <200 Dalton, von dem Lösungsmittel mit Kontaminationen im Wesentlichen > 400 Dalton, bevorzugt >200 Dalton, getrennt wird. Dadurch kann das Lösungsmittel weiter regeneriert bzw. aufgereinigt werden, ohne dass Wärmeenergie dafür notwendig wäre. Die Anzahl der Membranfilter bzw. Filtrationsstufen und damit die eingesetzte Filterfläche sowie die damit verbundenen Kosten für jede Stufe stehen im Wettbewerb zu den Energie- insbesondere den Wärmeenergiekosten für das selektive Destillieren auf Siedeböden, um das Lösungsmittel aufzubereiten. Deshalb ist das vorliegende Aufreinigungsverfahren nicht auf 2 Membranfilter limitiert, sondern es hängt von dem benötigten Grad der Reinheit des PO-Regenerates und dem Energiebedarf ab, wie viele Membranfilter zum Einsatz gelangen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Polymerlösung, die von allen Bestandteilen bevorzugt mit einem Molekulargewicht <= 2000 Dalton, bevorzugt <= 1000 Dalton und besonders bevorzugt <= 800 Dalton gereinigt wurde, nach dem ersten Membranfilter als Retentat in einem ersten Verdampfer in das PO-Regenerat mit Lösungsmittelresten und ein erstes aufbereitetes Lösungsmittel aufgetrennt, wodurch der Verfahrensschritt (b) realisiert wird. Dadurch wird ein hochreines PO- Regenerat erhalten, welches nur mehr geringe Lösungsmittelreste enthält. Anstatt dem ersten Verdampfer wäre es auch denkbar einen weiteren Membranfilter zu verwenden, um das PO-Regenerat (das Zielprodukt) von dem Lösungsmittel zu trennen.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Lösungsmittel mit Kontaminationen im Wesentlichen > 400 Dalton, bevorzugt > 200 Dalton, in einem zweiten Verdampfer in einen ersten Rückstand und ein zweites aufbereitetes Lösungsmittel aufgetrennt. Dadurch kann nahezu das gesamte Lösungsmittel regeneriert und rückgeführt werden. Die abgetrennten Kontaminationen lassen sich separat entsorgen.
Dadurch, dass das erste und zweite aufbereitete Lösungsmittel in einer ersten und zweiten Rückführung in den Mischschritt rückgeführt wird, kann nahezu des gesamte Lösungsmitte wieder verwendet werden und dessen Verluste sind bei dem vorliegenden Aufreinigungsverfahren minimal.
Von Vorteil ist es, wenn ein Teilstrom der Polymerlösung nach dem ersten Membranfilter als Dicklösung in den Mischschritt rückgeführt wird. Durch den Rückführungsgrad der Dicklösung kann die Restkontamination in den Kunststoff-Pellets an Substanzen im MW- Bereich von 400-800 Dalton, bevorzugt 200-800 Dalton, gesteuert werden.
Von Vorteil ist es auch, wenn ein Teilstrom des Lösungsmittels mit Kontaminationen mit einem Molekulargewicht im Wesentlichen < 400 Dalton und bevorzugt > 200 Dalton nach dem zweiten Membranfilter ais Dünnlösung in den Mischschritt rückgeführt wird. Durch den Rückführungsgrad der Dünnlösung kann der Anteil an Kontaminationen im MW- Bereich < 400 Dalton, bevorzugt > 200 Dalton, im PO-Regenerat gesteuert werden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Rückführungsgrad der in den Mischschritt rückgeführten Dicklösung und Dünnlösung über ein erstes Ventil und ein zweites Ventil geregelt. Dadurch lässt sich der Anteil der Substanzen im Bereich eines MW < 400 Dalton und im Bereich eines MW von 400-800 bzw. 200-800 Dalton einfach einstellen bzw. steuern.
Als vorteilhaft erweist es sich, wenn der Extrusionsschritt in einem Vakuumextruder durchgeführt wird und die Lösungsmittelreste als ein zweiter Rückstand in dem Vakuumextruder durch Entgasung von dem PO-Regenerat getrennt werden. Dadurch können letzte Kontaminationen mit einem MW < 400 Dalton bzw. < 200 Dalton aus dem PO- Regenerat entfernt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recycling von Polyolefin- Abfällen, indem PO-Regenerate hergestellt werden, welches das oben beschriebene Aufreinigungsverfahren umfasst. Dadurch kann ein vollständiges Recycling-Verfahren besonders energieeffizient durchgeführt werden. Die Polyolefine werden dem Recycling- Prozess in Form von Post Consumer Sortierfraktionen mit allen typischen Verunreinigungen an und im Polyolefinmaterial zugeführt. Die Fraktionen können z.B. eine HDPE „rigid“ Flaschenware oder „flexible“ Folienware sein aber auch aus den Polymeren PP, LDPE oder einer gemischte Polyolefinfraktion bestehen. Zusätzlich gibt es Sortierfraktionen nach der Farbe und der Größe.
In vorteilhafter Weise wird die mechanische Aufreinigung der Abfälle vor der Abfallwäsche durchgeführt oder umgekehrt durchgeführt oder die beiden Verfahrensschritte werden gleichzeitig durchgeführt. Dies hängt von den rückgeführten Abfällen ab, um diese möglichst effizient oberflächlich zu reinigen. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung:
Figur 1 : ein Fliessbild zur Darstellung eines Aufreinigungsverfahrens zur
Herstellung eines PO-Regenerates.
In der Figur 1 ist ein verbessertes Aufreinigungsverfahren zur Herstellung eines PO- Regenerates gezeigt. Das oberflächlich gereinigte Polymer, welches aus der Abfallrückführung stammt, im folgenden Rohpolymer genannt, wird dem Lösungs- und Membranprozess zugeführt und in einem Rührkessel a mit dem Lösungsmittel abgemischt. Das Rohpolymer gelangt - schon in Lösung - in eine temperierte Vorlage v und wird von dort einem ersten Membranfilter c1 zugeführt, der die Lösung in einen ersten Teilstrom (Permeat: Fluid, welches den Membranfilter c1 durchdringt) mit gelösten Bestandteilen mit einem Molekulargewicht (MW) <800 Dalton und in einen zweiten Teilstrom (Retentat: Fluid, welches von dem Membranfilter c1 zurückgehalten wird) mit einem Molekulargewicht >800 Dalton auftrennt. Das gelöste Rohpolymer wird daher mittels dem Membranfilter (c1) in ein Permeat das aus Lösungsmittel und gelösten niedermolekulare Bestandteilen besteht und ein Retentat, das aus Lösungsmittel und gelösten höhermolekularen Bestandteilen besteht, aufgetrennt.
Der Teilstrom mit einem MW<800 Dalton wird einem zweiten Membranfilter c2 zugeführt, der diesen wiederum in einen dritten Teilstrom mit gelösten Bestandteilen im Molekulargewichtsbereich <400 Dalton, bevorzugt < 200 Dalton, und einen vierten Teilstrom mit einem MW-Bereich von 400 Dalton bis 800 Dalton bzw. 200 bis 800 Dalton auftrennt.
Der Teilstrom >800D wird teils in die Vorlage v zurückgeführt und teils einem ersten Verdampfer g1 zugeführt, das Massenverhältnis ist durch ein Ventil h1 einstellbar.
Der Rückstand des Verdampfers g1 gelangt nachfolgend in den Vakuumextruder Extruder f. Über die Entgasung des Extruders f wird ein zweiter Rückstand e2 abgeschieden, der alle Polymerbestandteile und Kontaminationen < 400 Dalton in der bevorzugten Ausführung < 200 Dalton enthält.
Der Teilstrom mit gelösten Bestandteilen im Molekulargewichtsbereich 400 - 800D bzw. 200 - 800D wird dem Verdampfer 2 zu geführt. Das zurückgewonnene Lösungsmittel- Kondensat wird in einer zweiten Rückführung d2 in die Vorlage v rückgeführt. Der erste Rückstand e1 enthält Polymerbestandteile und die abzutrennenden Kontaminanten mit einem MW von 400 bzw. 200 bis 800 Dalton.
Der Teilstrom mit gelösten Bestandteilen mit einem MW<400 Dalton bzw. <200 Dalton, als „Dünnlösung“ bezeichnet, geht teils in die Vorlage v zurück und teils in den zweiten Verdampfer g2 zurück. Das Massenverhältnis ist durch ein zweites Ventil h2 einstellbar.
Das Produkt des Extruders f ist das PO-Regenerat in der Form von Kunststoff-Pellets r, in welchen Polymerbestandteile und sonstige Substanzen bzw. Kontaminationen im Molokulargewichtsbereich 400 bzw. 200 - 800 D im Vergleich zum Rohpolymer gezielt abgereichert sind.
Die Restkontamination in den Kunststoff-Pellets r an Substanzen im MW-Bereich 400 bzw. 200 - 800 Dalton wird durch die Rezirkulationsrate einer «Dicklösung» in die Vorlage v bestimmt, die mit einem ersten Ventil h1 eingestellt wird.
Der Anteil an Substanzen im MW-Bereich <400 D bzw. <200 D in dem der Extrusion zugeführte Regenerat bzw. den Kunststoff-Pellets wird durch die Rezirkulationsrate der Dünnlösung in die Vorlage v bestimmt, die mit einem zweiten Ventil h2 eingestellt wird, bzw. im Extruder Vakuum als zweiter Rückstand e2 abgeschieden wird.
Die energieintensive Destillation des Lösungsmittels für die Regeneration, die bei Aufreinigungsverfahren gemäss dem Stand der Technik unumgänglich ist, kann beim vorliegenden Aufreinigungsverfahren substituiert werden. Stattdessen können Membranfilter die Aufbereitung des Lösungsmittels übernehmen.
Über die Extruder-Entgasung abgetrennte Anteile des verwendeten Lösungsmittels sind durch frisches Lösungsmittel (I) im Mischer (a) zu ergänzen.
Legende: a Rührkessel v Vorlage b Zurückgewinnung des gereinigten Polymers d Erster Membranfilter c2 Zweiter Membranfilter d1 Erste Rückführung des Lösungsmittels d2 Zweite Rückführung des Lösungsmittels e1 Erster Rückstand e2 Zweiter Rückstand f Vakuumextruder gi Erster Verdampfer g2 Zweiter Verdampfer h1 Erstes Ventil h2 Zweites Ventil
P Rohpolymer, PO-Abfälle r PO-Regenerat, Pellets v Vorlage

Claims

Figure imgf000011_0001
Aufreinigungsverfahren zur Herstellung eines Polyolefin (PO)-Regenerates (r) die folgenden Verfahrensschritte aufweisend
(a) Vermischen von oberflächlich gereinigten PO-Abfällen (p), bezeichnet als Rohpolymer (p), mit Lösungsmittel und Auflösung des Rohpolymers (p) in dem Lösungsmittel,
(b) Zurückgewinnung des gereinigten Polymers aus dem Lösungsmittel,
(c) Aufbereitung des Lösungsmittels,
(d) Rückführung des Lösungsmittels zum Schritt (a),
(e) Abtrennung von Rückständen (e1 ,e2) und
(f) Extrusion des gereinigten PO-Regenerates (r) zu Pellets (r), dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel und das darin aufgelöste Rohpolymer einem Membranfilter (c1) zugeführt wird und in dem Membranfilter (c1) in ein lösungsmittelhaltiges Retentat und in ein lösungsmittelhaltiges Permeat getrennt wird. Aufreinigungsverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Membranfilter (c1) alle Bestandteile mit einem Molekulargewicht < 2000 Dalton, bevorzugt <1000 Dalton und besonders bevorzugt < 800 Dalton als Permeat abgetrennt werden. Aufreinigungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem zweiten Membranfilter (c2) das Lösungsmittel mit Kontaminationen mit einem Molekulargewicht im Wesentlichen < 400 Dalton und bevorzugt < 200 Dalton von dem Lösungsmittel mit Kontaminationen im Wesentlichen > 400 Dalton und bevorzugt > 200 Dalton getrennt wird. Aufreinigungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerlösung, die von allen Bestandteilen bevorzugt mit einem Molekulargewicht <= 2000 Dalton, bevorzugt <= 1000 Dalton und besonders bevorzugt <= 800 Dalton gereinigt wurde, nach dem ersten Membranfilter (c1) als Retentat in einem ersten Verdampfer (g1) in das PO-Regenerat mit Lösungsmittelresten und ein erstes aufbereitetes Lösungsmittel aufgetrennt wird, wodurch der Verfahrensschritt (b) realisiert wird.
5. Aufreinigungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel mit Kontaminationen im Wesentlichen > 400 Dalton und bevorzugt > 200 Dalton in einem zweiten Verdampfer (g2) in einen ersten Rückstand (e1) und ein zweites aufbereitetes Lösungsmittel aufgetrennt wird.
6. Aufreinigungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite aufbereitete Lösungsmittel in einer ersten und zweiten Rückführung (d1 ,d2) in den Mischschritt (a) rückgeführt wird.
7. Aufreinigungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom der Polymerlösung nach dem ersten Membranfilter (c1) als Dicklösung in den Mischschritt (a) rückgeführt wird.
8. Aufreinigungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom des Lösungsmittels mit Kontaminationen mit einem Molekulargewicht im Wesentlichen < 400 Dalton und bevorzugt < 200 Dal- ton nach dem zweiten Membranfilter (c2) als Dünnlösung in den Mischschritt (a) rückgeführt wird.
9. Aufreinigungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführungsgrad der in den Mischschritt (a) rückgeführten Dicklösung und Dünnlösung über ein erstes Ventil (h1) und ein zweites Ventil (h2) geregelt wird.
10. Aufreinigungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Extrusionsschritt (f) in einem Vakuumextruder durchgeführt wird und die Lösungsmittelreste als ein zweiter Rückstand (e2) in dem Vakuumextruder durch Entgasung von dem PO-Regenerat (r) getrennt werden.
11. Verfahren zum Recycling von Polyolefin-Abfällen, in dem PO-Regenerate hergestellt werden, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte
(A) Vorsortierung der Abfälle,
(B) mechanische Aufreinigung der Abfälle,
(C) Waschen der Abfälle mit einem Fluid und
(D) Herstellung der PO-Regenerate in einem Aufreinigungsverfahren unter Anwendung eines Lösungsmittels zur Auflösung der PO-Abfälle dadurch gekennzeichnet, dass das Aufreinigungsverfahren (D) ein Aufreinigungsverfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10 ist.
Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (B) vor dem Schritt (C) durchgeführt wird oder der Schritt (C) vor dem Schritt (B) durchgeführt wird oder die Schritte (B) und (C) gleichzeitig durchgeführt werden.
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