WO2024110229A1 - Method for recycling and processing used plastics by dissolving in a solvent with staggered solvent addition - Google Patents

Method for recycling and processing used plastics by dissolving in a solvent with staggered solvent addition Download PDF

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WO2024110229A1
WO2024110229A1 PCT/EP2023/081564 EP2023081564W WO2024110229A1 WO 2024110229 A1 WO2024110229 A1 WO 2024110229A1 EP 2023081564 W EP2023081564 W EP 2023081564W WO 2024110229 A1 WO2024110229 A1 WO 2024110229A1
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WO
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dissolution
solvent
static
plastic
sub
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/081564
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French (fr)
Inventor
Yacine HAROUN
Sina TEBIANIAN
Wilfried Weiss
Stephane GIRARDON
Damien Leinekugel Le Cocq
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles
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Publication date
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    • C08J11/00Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/06Recovery or working-up of waste materials of polymers without chemical reactions
    • C08J11/08Recovery or working-up of waste materials of polymers without chemical reactions using selective solvents for polymer components
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    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
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    • C08L23/10Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12Polypropene

Definitions

  • the present invention relates to a process for treating plastics, in particular used plastics, in order to obtain a flow of purified thermoplastic polymers which can be used for example in the manufacture of new plastic objects. More particularly, the present invention relates to a process for purifying a plastic filler, in particular from plastic waste, comprising thermoplastic polymers in particular polyolefins, for example polyethylene and/or polypropylene, by dissolving the targeted thermoplastics in a solvent then purification of the polymer solution obtained.
  • Said process comprises a staged mixing of the solvent with the plastic filler, to obtain a homogeneous mixture, preferably having a viscosity less than or equal to 50 mPa.s, and very advantageously a coefficient of variation of concentration less than or equal to 10%, of so as to optimize the dissolution of the targeted thermoplastics and the purification of the polymer solution obtained to recover a stream of purified thermoplastics.
  • Plastics from collection and sorting channels can be recycled according to different channels.
  • So-called chemical recycling aims to reform at least partly monomers according to a generally complex sequence of steps.
  • plastic waste can undergo a pyrolysis step and the pyrolysis oil recovered, generally after purification, can be converted at least in part, for example into olefins by steam cracking. These olefins can then be polymerized.
  • This type of sequence can be adapted for poorly sorted loads or refusals from sorting centers but it generally requires significant energy consumption due in particular to high temperature treatments.
  • plastic waste consists of putting plastics, in particular thermoplastics, into solution, at least in part, with a view to purifying them, by eliminating impurities, for example additives such as fillers or fillers according to the Anglo-Saxon terminology, dyes, pigments, and metals and/or polymers of the filler other than that/those targeted.
  • additives such as fillers or fillers according to the Anglo-Saxon terminology, dyes, pigments, and metals and/or polymers of the filler other than that/those targeted.
  • Document US 2017/0021 10 describes a particular method for purifying a polymer filler in particular from plastic waste by dissolving the polymer in a solvent, under particular conditions of temperature and pressure, then contacting the polymer solution obtained with a solid.
  • Document WO 2018/114047 proposes a method for selectively dissolving a particular polymer of a plastic in a solvent at a dissolution temperature close to the boiling temperature of the solvent.
  • the process of document WO 2018/1 14047 does not make it possible to effectively treat and separate impurities other than polymers, for example additives.
  • Document US 2018/0208736 proposes a treatment process by liquefaction of thermoplastics in a solvent then separation of insolubles and/or gases. The process of document US 2018/0208736 does not make it possible to effectively treat impurities soluble in the solvent.
  • the present invention aims to improve these processes for treating thermoplastics by dissolution in a solvent.
  • the present invention seeks to optimize the processes for removing impurities from a plastic filler, by particularly improving the phase of bringing the solvent into contact with the plastic filler to be treated.
  • the present invention thus aims to obtain a homogeneous mixture which advantageously has a sufficiently low viscosity, thus allowing optimal dissolution of the targeted thermoplastics, particularly in terms of dissolution time, stirring power required for mixing in the reactor and cost. Operating.
  • thermoplastics in particular a flow of purified polyolefins, which can be reused for example as a polymer base in the manufacture of new plastic objects in particular instead of virgin resin.
  • the invention relates to a process for treating a plastic filler, comprising: a) a step of dissolving the plastic filler in a dissolution solvent, to obtain at least one crude polymer solution, the dissolution step a) involving work: i) a section for bringing the plastic filler into contact with at least part of the dissolution solvent, comprising at least one static or dynamic mixer, to produce a conditioned filler, each static or dynamic mixer being operated at a temperature comprised between 100°C and 300°C, each static or dynamic mixer being supplied by a plastic flow, comprising the plastic filler, and by a fraction of at least said part of the dissolution solvent, so that each mixer has a rate of volume dilution in dissolving solvent of between 3% and 70%, the rate of volume dilution in dissolving solvent being the ratio between the volume flow rate of the fraction of at least said part of the dissolving solvent which feeds the static or dynamic mixer considered and the sum of the volume flow rates of the fraction of at least said part of the dissolution solvent
  • the advantage of the process of the invention is to provide a process for effective treatment of a plastic load, and in particular plastic waste in particular from collection and sorting sectors, so as to recover thermoplastic polymers, in particular plastic waste. polyolefins, which it contains to be able to recycle them for all types of applications.
  • the method according to the invention makes it possible more particularly to improve the contacting phase of the plastic filler with the dissolving solvent in order to obtain a homogeneous mixture advantageously having a viscosity preferably less than or equal to 50 mPa.s, preferably less than or equal to 20 mPa.s, very preferably less than or equal to 5 mPa.s, very preferably less than or equal to 1 mPa.s.
  • said homogeneous mixture has a coefficient of variation (CoV) of concentration preferably less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%.
  • CoV coefficient of variation
  • Such a mixture has the advantage of thus leading to a sufficiently low effective viscosity in the dissolution reactor, thus participating in the dispersion and homogenization of the plastic filler - dissolution solvent mixture.
  • the dissolution of the thermoplastics that we seek to separate and recover is then optimal, without requiring the provision of excessively high stirring powers and/or while allowing the use of various stirring systems, such as mechanical stirring and/or or agitation by recirculation loop.
  • the residence time necessary to effectively dissolve the targeted thermoplastics can also be advantageously reduced, which can result in the use of equipment, for example the dissolution reactor, of optimized size.
  • the present invention thus makes it possible to effectively pre-mix the plastic filler with the dissolution solvent (or at least part of the dissolution solvent), while respecting the technical constraints imposed by the mixing equipment used, in particular by the system stirring of the dissolution section but also by equipment used in the contacting section, for example static mixers.
  • static mixers are used to mix fluids whose viscosity ratio between said fluids varies up to 1000 (i.e. ⁇ 1000).
  • the present invention makes it possible to effectively mix a plastic filler comprising thermoplastics, in particular polyolefins, whose melt viscosity is typically between 300 and 20,000 Pa.s, with a solvent whose viscosity varies between 1 and 0.01 mPa.s, in particular between 0.2 and 0.03 mPa.s, in the temperature range at which the mixing is carried out, i.e. a viscosity ratio between these two fluids in a range of approximately 10 5 -10 9 , which is very high and usually incompatible with the technical constraints of static or dynamic mixers.
  • thermoplastics advantageously comprising a content of impurities, and in particular of additives, negligible or at least low enough that the stream of purified thermoplastic polymers can be used in any type of plastics formulation in place of virgin resin.
  • the flow of purified thermoplastics and in particular the flow of purified polyolefins, obtained at the end of the process according to the invention advantageously has an impurity content less than or equal to 5% by weight of impurities, very advantageously less than or equal to 1.0% by weight of impurities, even more preferably a content less than or equal to 0.5% by weight of impurities.
  • the method according to the invention thus provides a simple diagram corresponding to a sequence of operations, which makes it possible to rid plastic waste of at least part of its impurities, in particular at least part of the additives, and to recover purified thermoplastic polymers, advantageously comprising little or no solvent, so as to be able to recover plastic waste by recycling said purified thermoplastics.
  • the additives present in the plastic filler can advantageously be soluble or insoluble in the solvent used throughout the process according to the invention, allowing effective purification and separation of the polymers.
  • the invention also has the advantage of participating in the recycling of plastics and the preservation of fossil resources, by allowing the recovery of plastic waste. It allows, in fact, the purification of plastic waste with a view to obtaining fractions of purified thermoplastic polymers, in particular purified polyolefins, with a reduced content of impurities, in particular decolorized and deodorized thermoplastic fractions, which can be reused to form new plastic objects.
  • the purified thermoplastic fractions obtained can thus be used directly in formulations mixed with additives, for example dyes, pigments, other polymers, instead of or mixed with virgin polymer resins, with a view to obtaining plastic products with usage, aesthetic, mechanical or rheological properties facilitating their reuse and recovery.
  • the expressions “between ... and ...” and “between .... and ...” are equivalent and mean that the limit values of the interval are included in the range of values described . If this is not the case and the limit values are not included in the range described, such precision will be provided by the present invention.
  • the different parameter ranges for a given step such as the pressure ranges and the temperature ranges can be used alone or in combination.
  • a range of preferred pressure values can be combined with a range of more preferred temperature values.
  • particular embodiments of the invention can be described. They can be implemented separately or combined with each other, without limitation of combinations when technically feasible.
  • the pressures are absolute pressures and are given in absolute MPa (or abs. MPa).
  • upstream and downstream are to be understood according to the general flow of the fluid(s) or flow in question in the process.
  • polymer thermoplastic polymer
  • thermoplastic thermoplastic polymer
  • static or dynamic mixer and “mixer” are used interchangeably and correspond to mixing equipment well known to those skilled in the art such as static mixer or dynamic mixer.
  • the viscosity is defined as being a dynamic viscosity, in particular measured at a temperature of 200°C and at a shear rate of 0.1 s -1 , using a viscometer, preferably using a plane-plane type viscometer, for example of the DHR3 type from TA Instrument.
  • the lower the coefficient of variation (CoV) of concentration the better the quality of the mixture, i.e. the more homogeneous the mixture.
  • additives is a term conventionally used in the field of polymers and in particular in the field of polymer formulations.
  • the additives introduced into the polymer formulations can be, for example, plasticizers, fillers or “fillers” according to the established Anglo-Saxon terminology (which are organic or mineral solid compounds, making it possible to modify the physical, thermal, mechanical and/or electrical polymer materials or to lower their cost price), reinforcing agents, dyes, pigments, hardeners, flame retardants, combustion retardants, stabilizing agents, antioxidants, UV absorbers, antistatic agents, etc.
  • the additives correspond to at least part of the impurities of the plastic filler to be treated and which the treatment process according to the invention makes it possible to eliminate at least in part.
  • Other types of impurities may be use impurities, such as for example metal impurities, paper/cardboard, biomass, polymers other than the targeted polymer(s), etc.
  • the impurities which the process according to the invention makes it possible to eliminate at least in part, include the additives conventionally used in polymer formulations and generally usage impurities resulting from the life cycle of the materials and objects plastics, and/or from the waste collection and sorting circuit.
  • the latter can be metallic, organic or mineral impurities; it may be packaging residues, food residues or compostable residues (biomass).
  • These use impurities may also include glass, wood, cardboard, paper, aluminum, iron, metals, tires, rubber, silicones, rigid polymers, thermosetting polymers, products household, chemical or cosmetic products, used oils, water.
  • a polymer solution is a solution comprising the dissolution solvent and at least the targeted thermoplastic polymers, in particular the targeted polyolefins, dissolved (that is to say in particular solvated and dispersed). s) in said dissolution solvent, the dissolved polymers being initially present in the feed.
  • the polymer solution may also comprise soluble (and solubilized in the dissolution solvent) and/or insoluble (and suspended in the polymer solution) impurities.
  • said polymer solution may therefore comprise impurities in the form of insoluble particles which are advantageously suspended in said solution.
  • the boiling temperature of a compound varies with the operating pressure.
  • the boiling temperature of the compound considered, in particular of the dissolution solvent is understood as being the boiling temperature of said compound, in particular of said dissolution solvent, at atmospheric pressure (in particular equal to 0.1 MPa).
  • the boiling temperature which characterizes the dissolution solvent must be understood as being the boiling temperature of said dissolution solvent at atmospheric pressure (in particular equal to 0.1 MPa).
  • the critical temperature and the critical pressure of a solvent are specific to that solvent and depend on the nature of the solvent considered.
  • the critical temperature and the critical pressure of a pure body are respectively the temperature and the pressure of the critical point of said pure body.
  • the pure body considered is in supercritical form or in the supercritical state; it can then be called supercritical fluid.
  • the invention thus relates to a process for treating a plastic filler, preferably composed of plastic waste, and advantageously comprising thermoplastic polymers, more particularly polyolefins, said process comprising, preferably consisting of: a) a step of dissolving the plastic filler in a dissolution solvent, preferably comprising at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic, preferably having a boiling temperature of between -50 and 250°C, preferably between -15 and 150°C, preferably between - 1 and 1 10°C and preferably between 20 and 100°C, preferably according to a weight ratio between the dissolution solvent and the plastic filler, between 0.2 and 100.0, preferably between 0, 3 and 20.0, preferably between 1.0 and 10.0, even more preferably between 3.0 and 7.0, to obtain at least one raw polymer solution, dissolution step a) using: i) a section for bringing the plastic filler into contact with at least part of the dissolution solvent, comprising at least one, preferably between one and ten, preferably
  • the contacting section may comprise a means for melting at least in part the plastic filler, located upstream of the first static or dynamic mixer, the means for melting then being advantageously supplied by the plastic filler and optionally also being supplied with a fraction of at least said part of the dissolution solvent, for example between 0.02 and 4.0% by weight, or even between 0.1 and 1.0%
  • plastic filler comprises plastics which themselves comprise more particularly thermoplastic polymers, such as polyolefins.
  • the plastic filler comprises between 50 and 100% by weight, preferably between 70% and 100% by weight of plastics.
  • plastics included in the load of the process according to the invention are generally production scraps and/or “post-consumer” waste from plastic objects, in particular household plastic waste, plastic waste from construction, automotive plastic waste. or any type of transport or even waste electrical and electronic equipment.
  • plastic waste comes from collection and sorting channels.
  • Plastics or plastic materials include polymers which are mixed with additives in order to provide specific properties to the materials, with a view to constituting, after shaping, various objects (injection molded parts, tubes, films, fibers, fabrics). , sealants, coatings, etc.).
  • Additives used in plastics can be organic compounds or inorganic compounds. These include, for example, fillers, dyes, pigments, plasticizers, property modifiers, combustion retardants, etc.
  • the filler of the process according to the invention comprises in particular thermoplastic polymers, preferably at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, preferably at least 80% by weight and very preferably at least 90% by weight of polymers.
  • thermoplastics preferably at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, preferably at least 80% by weight and very preferably at least 90% by weight of polymers.
  • the thermoplastic polymers included in the plastic filler may be alkene polymers, diene polymers, vinyl polymers and/or styrenic polymers.
  • the thermoplastic polymers included in the plastic filler are polyolefins, such as polyethylene (PE), polypropylene (PP) and/or copolymers of ethylene and propylene or mixtures thereof.
  • the plastic filler comprises at least 80% by weight, preferably at least 85% by weight, preferably at least 90% by weight, of polyolefins relative to the total weight of the plastic filler.
  • the method according to the invention aims in particular to purify and recover the polyolefins contained in the load to be able to reuse them in different applications.
  • the plastic filler may comprise mixtures of polymers, in particular mixtures of thermoplastics and/or mixtures of thermoplastics and other polymers, additives advantageously used to formulate the plastic material and generally use impurities resulting from the life cycle of the materials and plastic objects, and/or from the waste collection and sorting circuit, all of these compounds being considered as impurities.
  • the charge for the process according to the invention generally comprises less than 50% by weight of impurities, preferably less than 20% by weight of impurities, preferably less than 10% by weight of impurities.
  • the plastic filler may include, for example, at least 1% by weight of impurities, or even at least 5% by weight of impurities.
  • the plastic filler can advantageously be pretreated upstream of the process so as to at least eliminate all or part of the so-called coarse impurities, that is to say impurities in the form of particles of size greater than or equal to 10 mm, preferably greater than or equal to 10 mm. equal to 5 mm, or even greater than or equal to 1 mm, for example impurities such as wood, paper, biomass, iron, aluminum, glass, etc., and to shape it generally in the form of divided solids so as to facilitate the treatment in the process.
  • This pretreatment may include a grinding step, a washing step at atmospheric pressure and/or a drying step.
  • This pretreatment can be carried out on a different site, for example in a waste collection and sorting center, or on the same site where the treatment process according to the invention is implemented.
  • this pretreatment makes it possible to reduce the impurity content to less than 20% by weight, preferably less than 15% by weight, preferably less than 10% by weight, the percentages being given relatively to the weight of the filler.
  • plastic treated by the process according to the invention is generally stored in the form of divided solids, for example in the form of ground material, flakes or powder, or even granules, so as to facilitate handling and transport to the process.
  • Dissolution step a) then implements i) a section for bringing the plastic filler into contact with part or all of the dissolution solvent, said contacting being advantageously carried out by staged introduction of the dissolution solvent, and ii) a dissolution section allowing the dissolution of at least part of the plastic filler, preferably of at least part of the targeted thermoplastics, preferably of all of the targeted thermoplastics, in particular of the targeted polyolefins, in the dissolution solvent.
  • the contacting section and the dissolution section can be distinct and successive sections, the contacting section preceding the dissolution section, or joint and simultaneous sections.
  • thermoplastic polymers that is to say a liquid (or fluid) comprising the targeted thermoplastic polymers dissolved in the dissolving solvent.
  • a liquid or fluid
  • Those skilled in the art are well aware of the phenomenon(s) involved in the dissolution of polymers and which includes at least a mixture, a solvation, a dispersion, a homogenization, a disentanglement of the thermoplastic polymer chains.
  • the pressure and temperature conditions make it possible to maintain the dissolution solvent, at least in part and preferably in totality, in the liquid state or possibly in the liquid state. supercritical state, while the soluble fraction of the plastic filler, in particular the targeted thermoplastic polymers and very particularly the targeted polyolefins, and for example at least part of the impurities, is advantageously dissolved, at least in part and preferably in full , in the dissolving solvent.
  • the dissolving solvent is an organic solvent or a mixture of organic solvents.
  • the dissolution solvent comprises, preferably consists of, at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic (that is to say saturated), preferably linear or branched.
  • the dissolution solvent comprises at least 80% by weight, preferably at least 95% by weight, preferably at least 98% by weight of at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, preferably linear or branched. , the percentages being expressed relative to the total weight of the dissolving solvent (100% being the maximum).
  • the dissolution solvent comprises at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, having a boiling temperature (at atmospheric pressure, in particular at 0.1 MPa) of between -50 and 250°C, preferably between - 15 and 150°C, preferably between - 1 and 110°C and preferably between 20 and 100°C.
  • the dissolution solvent comprises, preferably consists of, at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, preferably linear or branched, having between 3 and 12 carbon atoms, preferably between 4 and 8 atoms. of carbon.
  • the dissolution solvent comprises a compound chosen from the isomers of butane, pentane, hexane, heptane and octane.
  • the solvent of dissolution may comprise, preferably consist of, a mixture of isomers of butane, pentane, hexane, heptane and/or octane, and preferably at a content of said mixture in the solvent dissolution greater than or equal to 80% by weight, preferably greater than or equal to 95% by weight, preferably greater than or equal to 98% by weight, relative to the total weight of the dissolution solvent.
  • a preferred hydrocarbon compound for the dissolution solvent comprises a paraffinic aliphatic compound, having a critical temperature (temperature at the critical point of said pure hydrocarbon compound) preferably between 95 and 350°C, preferably between 130 and 300°C, preferably between 180 and 285°C.
  • the dissolution step a) is supplied with the plastic filler and a dissolution solvent, according to a weight ratio between the dissolution solvent and the plastic filler, of between 0.2 and 100.0, preferably between 0. .3 and 20.0, preferably between 1.0 and 10.0, even more preferably between 3.0 and 7.0.
  • the dissolution solvent which feeds dissolution step a) is in liquid or possibly supercritical form. It can advantageously be preheated, preferably to a temperature between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, prior to its introduction in step a), in particular prior to its introduction into the contacting section and possibly in the dissolution section, in order to facilitate the heating of the plastic filler and/or a drop in temperature of the material flow in the contacting and possibly dissolution sections of step a).
  • the dissolution solvent comprises, preferably consists of, a make-up of fresh solvent and/or a stream of recycled solvent from a subsequent step of the process, preferably at least in part from step c) of solvent-polymer separation.
  • the section for bringing the plastic filler into contact with at least part of the dissolution solvent comprises at least one static or dynamic mixer, preferably between one and ten, preferably between two and six, very preferably between two and five static or dynamic mixer(s), preferably static(s).
  • the static or dynamic mixers are advantageously in series with each other (or successive).
  • each static or dynamic mixer is operated at a temperature preferably between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C.
  • Each static or dynamic mixer is supplied with a plastic flow, comprising the plastic filler, and with a fraction of at least said part of the dissolution solvent (that is to say a fraction of the part, preferably all, of the dissolving solvent which supplies the contacting section i) so that, in each mixer, the volume dilution rate of dissolving solvent is between 3% and 70%.
  • the volume dilution rate of dissolution solvent in a static or dynamic mixer corresponds, according to the invention, to the ratio between the volume flow rate of the fraction of dissolution solvent which feeds the static or dynamic mixer considered (more precisely of the fraction of the part of the dissolution solvent which supplies the contacting section i) and the sum of the volume flow rates of said fraction of dissolution solvent (ie of the fraction of at least the part of the dissolution solvent which supplies the section i )) and the plastic flow which feeds the static or dynamic mixer considered.
  • plastic flow corresponds to any flow in section i) of contacting of step a) of dissolution, which includes at least the plastic filler and all of the dissolution solvent fractions (ie fractions d 'at least the part of the dissolution solvent which feeds section i)) introduced into the contacting section upstream of the static or dynamic mixer considered.
  • the plastic flow which feeds a static or dynamic mixer, corresponds to a flow of material comprising, preferably consisting of, the plastic filler, advantageously at least partly melted, added to all the fractions of dissolution solvent (ie fractions of at least the part of the dissolution solvent which feeds section i)) introduced into the static or dynamic mixer(s) located upstream of the static or dynamic mixer considered and possibly in a means for melting at least partly the plastic filler possibly located upstream of the first static or dynamic mixer.
  • the plastic flow which supplies the contacting section i) corresponds to the plastic load;
  • the plastic flow leaving the contacting section i) corresponds to a flow of conditioned filler and comprises the plastic filler and at least part of the dissolution solvent.
  • the plastic flow which feeds the first static or dynamic mixer comprises, in particular consists of, the plastic filler which is in molten form (or at least partly in molten form) or a pre-mixture comprising the plastic filler at least partly in molten form. molten form and a fraction of the dissolution solvent: the plastic flow which feeds the first static or dynamic mixer is then in particular in the form of viscous fluid.
  • viscous fluid means that the flow considered is a fluid having a viscosity, in particular a dynamic viscosity, typically between 0.5 and 20000 Pa.s, or more particularly between 1.0 and 4000 Pa.s.
  • the viscosity in particular a dynamic viscosity, is measured at a temperature of 200°C and a shear rate of 0.1 s -1 , using a viscometer, preferably using a viscometer of plane-plane type, for example of type DHR3 from TA Instrument.
  • a viscometer preferably using a viscometer of plane-plane type, for example of type DHR3 from TA Instrument.
  • the volume dilution rate of dissolution solvent in each static or dynamic mixer is included:
  • the dissolution solvent which feeds the dissolution step a) is divided into n partial flows of dissolution solvent, n being an integer equal to m, m+1 or m+2, m being a number integer equal to the number of static or dynamic mixers used in section i) of contacting, each static or dynamic mixer being supplied with one of the partial flows of dissolution solvent so that, in each static or dynamic mixer, the volume dilution rate in dissolution solvent is between 3% and 70%, and preferably:
  • a partial flow of dissolution solvent can supply a means for melting at least in part the plastic filler located upstream of the first static or dynamic mixer, and/or a partial flow of dissolution solvent.
  • dissolution ie a fraction of dissolution solvent
  • Each static or dynamic mixer is preferably implemented with a residence time less than or equal to 20 minutes, preferably between 0.01 second and 20 minutes, preferably between 0.1 second and 10 minutes, preferably between 0.5 seconds seconds and 5 minutes, the residence time being defined here as the ratio between the volume of liquid (or viscous fluid) in the static or dynamic mixer considered in relation to the sum of the volume flow rates of the plastic flow and the dissolution solvent fraction which feed the static or dynamic mixer considered.
  • the contacting section i) can also comprise a means for melting at least partly the plastic filler, preferably at least partly the targeted thermoplastics, preferably all the thermoplastics targeted.
  • the contacting section comprises means for melting at least partly the plastic filler, said means is located upstream of the static or dynamic mixer(s), preferably upstream of the first static or dynamic mixer in the series.
  • the means for melting at least partly the polyester filler is a single- or twin-screw extruder.
  • the means for melting at least in part the plastic filler makes it possible to mix and melt at least in part the plastic filler, and more particularly to melt at least in part, preferably in whole, the targeted thermoplastics of the plastic filler.
  • Said means for melting, preferably said extruder is therefore advantageously used at a temperature of between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C.
  • the plastic filler thus feeds said possible means for melting, for example an extruder, in which it is advantageously heated to a temperature between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and in particular at a temperature close or even slightly higher than the melting temperature of the targeted thermoplastics, for example the targeted polyolefins, so as to become in the form of a viscous fluid, at the outlet of said means for melting.
  • the plastic filler can already be at a temperature between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, or at an ambient temperature, for example between 10 and 30°C. .
  • plastic filler preferably at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight, of the plastic filler is in the form of viscous fluid at the outlet of said means for melting, for example extruder.
  • the means for melting at least partly the plastic filler is supplied by the plastic filler, for example in the form of solid particles, and makes it possible to obtain a flow in the form of viscous fluid, typically of dynamic viscosity between 0.5 and 20000 Pa.s, or more particularly between 1.0 and 3000 Pa.s.
  • the possible means for melting at least in part the plastic filler advantageously makes it possible to bring the plastic filler to a temperature between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and at a pressure preferably between atmospheric pressure (i.e.
  • plastic filler is advantageously at least partly molten, and in particular in which the targeted thermoplastics, included in the plastic filler, are at least partly melted, preferably completely melted.
  • the supply of the means for melting with the plastic filler can advantageously be carried out by any method known to those skilled in the art, for example via a supply hopper, and can be inerted in order to limit the introduction of oxygen into the process.
  • the contacting section comprises a means for melting, preferably an extruder, which is supplied by the plastic filler and which can also be supplied by a fraction of the dissolution solvent, which can help to reduce the viscosity of the plastic flow at the outlet of said means, thus participating in the overall homogenization of the plastic load at least partly melted with the dissolution solvent, and advantageously making it possible to limit the degradation of the targeted thermoplastics, in particular of the targeted polyolefins.
  • a means for melting preferably an extruder, which is supplied by the plastic filler and which can also be supplied by a fraction of the dissolution solvent, which can help to reduce the viscosity of the plastic flow at the outlet of said means, thus participating in the overall homogenization of the plastic load at least partly melted with the dissolution solvent, and advantageously making it possible to limit the degradation of the targeted thermoplastics, in particular of the targeted polyolefins.
  • Another advantage of this very particular embodiment lies in the fact that this implementation (ie introduction of a fraction of the dissolution solvent into the means for melting) can make it possible to improve the efficiency of the mixers in particular of the first mixer, and thus allow a reduction in the number of static or dynamic mixers necessary to achieve a dynamic viscosity of the conditioned load flow, that is to say of the mixture [plastic filler + dissolution solvent] at the end of the section contacting, less than or equal to 50 mPa.s, preferably less than or equal to 20 mPa.s, very preferably less than or equal to 5 mPa.s, very preferably less than or equal to 1 mPa.s, and very advantageously a concentration coefficient of variation (CoV) preferably less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%.
  • this implementation ie introduction of a fraction of the dissolution solvent into the means for melting
  • the quantity of said fraction of dissolution solvent which feeds said means is preferably adjusted so that the weight ratio between the fraction of dissolving solvent which feeds said means and the plastic filler which feeds said means is between 0.001 and 0.20000, preferably between 0.001 and 0.100, preferably between 0.003 and 0.050, very preferably between 0.005 and 0.030.
  • a fraction of the dissolution solvent is introduced into the means for melting at least partly the plastic filler, the quantity of said fraction of dissolution solvent which supplies said means corresponding preferably between 0.02 and 4.0% by weight, or even between 0.1 and 1.0% by weight, of the total weight of dissolution solvent introduced in step a).
  • the residence time in the means for melting at least partly the plastic filler, optionally used in the contacting section i), is advantageously less than or equal to 1 hour, preferably less than or equal to 5 min, preferably less than or equal to 2 min, and preferably greater than or equal to 0.5 seconds, preferably greater than or equal to 1 second, very preferably greater than or equal to 10 seconds.
  • Said residence time is defined here as the volume available in said means divided by the volume flow rate of the plastic filler.
  • the possible means for melting at least partly the plastic filler can advantageously be connected to a vacuum extraction system, so as to eliminate impurities such as dissolved gases, light organic compounds and/or humidity present. in the load.
  • Said possible means for melting can also advantageously comprise at the outlet a filtration system thus making it possible to eliminate solid particles of size greater than 20 pm, and preferably less than 2 cm, such as sand particles. , wood, metal.
  • the means for melting at least partly the plastic filler, preferably an extruder is directly connected, at the output, to a first filtration system, in particular a filter, adapted to eliminate solid particles of typically larger size or equal to 1000 pm, preferably greater than or equal to 500 pm, preferably greater than or equal to 400 pm, preferably greater than or equal to 300 pm, followed by a melt pump (or “melt pump” according to the Anglo-Saxon term dedicated) or a gear pump (or gear pump according to the Anglo-Saxon term) making it possible to maintain and/or increase the pressure, followed by a second filtration system adapted to eliminate solid particles of typically greater or equal size at 60 pm, preferably greater than or equal to 20 pm.
  • the plastic flow obtained advantageously corresponds to the conditioned load, which is very advantageously in liquid form, and has preferably a viscosity less than or equal to 50 mPa.s, preferably less than or equal to 20 mPa.s, very preferably less than or equal to 5 mPa.s, very preferably less than or equal to 1 mPa.s.
  • the conditioned load also has a coefficient of variation (CoV) of concentration preferably less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%.
  • the conditioned load can then be defined as a homogeneous mixture comprising a polymer solution of thermoplastics, in particular of polyolefins and more particularly of polypropylene and/or polyethylene, in a dissolution solvent, preferably in a weight ratio between the dissolution solvent and the plastic load between 0.2 and 100.0, preferably between 0.3 and 20.0, preferably between 1.0 and 10.0, even more preferably between 3.0 and 7.0, and comprising soluble and/or insoluble impurities, said homogeneous mixture having a viscosity and viscosity less than or equal to 50 mPa.s, preferably less than or equal to 20 mPa.s, very preferably less than or equal to 5 mPa.s, very preferably less than or equal to 1 mPa.s. ii) the dissolution section:
  • the conditioned charge from the contacting section feeds the dissolution section in dissolution step a).
  • the dissolution section can also be supplied with a portion of dissolution solvent, in particular when the entire quantity of dissolution solvent has not been introduced entirely into the contacting section i).
  • the flow recovered at the outlet of the dissolution section corresponds to a polymer solution, in particular to a raw polymer solution.
  • the dissolution section is operated at a dissolution temperature of between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and a dissolution pressure of between 1.0 and 100.0 MPa absolute, of preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute.
  • the temperature and pressure can vary in the dissolution section, from the conditions of introduction of the conditioned charge from the contacting section and/or the fraction of dissolution solvent possibly introduced into the dissolution section, up to 'to reach the dissolution conditions, that is to say the dissolution temperature, in particular between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and the dissolution pressure, in particular between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute.
  • the raw polymer solution is at the dissolution temperature and at the dissolution pressure.
  • the dissolution temperature in the dissolution section and more generally in dissolution step a) to a temperature less than or equal to 300°C, preferably less than or equal to 250°C, makes it possible to avoid or limit the thermal degradation of thermoplastics and more particularly polyolefins, but also to limit the energy requirement of the process, thus participating in limiting the operating costs of the process.
  • the dissolution temperature is greater than or equal to the melting temperature of the thermoplastics and more particularly polyolefins, so as to promote their dissolution and very advantageously reduce the residence time necessary to effectively dissolve the targeted thermoplastics.
  • the temperature in the dissolution section and more generally in dissolution step a) is less than or equal to the critical temperature of the dissolution solvent, so as to avoid the formation of a supercritical phase during the step. a) dissolution likely to disrupt the dissolution.
  • the dissolution pressure in the dissolution section is higher than the saturated vapor pressure of the dissolution solvent, at the dissolution temperature, so that the dissolution solvent is at least partly, and preferably completely , in liquid or possibly supercritical form, at the dissolution temperature, which makes it possible to optimize the dissolution of the targeted thermoplastics and more particularly of polyolefins, in particular in terms of quality and operation time.
  • dissolution temperature and pressure conditions reached in dissolution section ii) are adjusted so that the mixture (dissolution solvent + targeted thermoplastics) is monophasic at the end of step a), said mixture being able to optionally include insoluble impurities suspended in said mixture.
  • dissolution section ii) is carried out for a residence time of between 1 and 600 minutes, preferably between 2 and 300 minutes, preferably between 5 and 180 minutes.
  • the residence time is understood, in this case, as the residence time at the dissolution temperature and at the dissolution pressure, that is to say the time of implementation of the plastic filler with the dissolution solvent at the dissolution temperature and dissolution pressure, in the dissolution section.
  • Section ii) of dissolution can use different types of equipment such as mixing, transport, heating devices, and such as for example a reactor, a pump, a transport circuit, an agitation system, a oven, exchanger, mixer, etc.
  • equipment such as mixing, transport, heating devices, and such as for example a reactor, a pump, a transport circuit, an agitation system, a oven, exchanger, mixer, etc.
  • the dissolution section uses a continuously stirred reactor, also called “Continuous Stirred Tank Reactor” (CSTR) according to Anglo-Saxon terminology, or a series of continuously stirred reactors (or CSTR reactors). ), said series possibly comprising between two and five CSTR reactors, preferably two or three CSTR reactors, each continuously stirred reactor (CSTR reactor) advantageously comprising a mechanical stirring system.
  • CSTR Continuous Stirred Tank Reactor
  • the method according to the invention comprising in particular a contacting section as described above, which makes it possible to obtain a conditioned charge having a viscosity preferably less than or equal to 50 mPa.s, preferably less or equal to 20 mPa.s, very preferably less than or equal to 5 mPa.s, very preferably less than or equal to 1 mPa.s, allows the use of a reasonable (that is to say limited) mechanical stirring power in the dissolution reactor , thus facilitating the operability of the dissolution section while limiting the costs necessary for its implementation, and while ensuring optimal homogenization of the mixture and maximum dissolution of the targeted thermoplastics of the plastic filler in the dissolution solvent.
  • the dissolution section can use any reactor stirred by any stirring system. Indeed, obtaining a conditioned load having a viscosity preferably less than or equal to 50 mPa.s, preferably less than or equal to 20 mPa.s, very preferably less than or equal to 5 mPa.s, very preferably less than or equal to 1 mPa.s, and very advantageously a coefficient of variation (CoV) of concentration preferably less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%, at the end of section i) of implementation contact allows the use of a reasonable (i.e. limited) stirring power in the dissolution reactor, thus facilitating the operability of the dissolution section, which allows the use of any diluting system.
  • a reasonable (i.e. limited) stirring power in the dissolution reactor thus facilitating the operability of the dissolution section, which allows the use of any diluting system.
  • an adsorbent advantageously solid, preferably in the form of divided particles, shaped or not, can be introduced into the polymer solution in dissolution section ii), in particular in the dissolution reactor.
  • the purification process includes an intermediate adsorption step a’), located during the dissolution step a).
  • the adsorbent is advantageously chosen from aluminas, silicas, silica-aluminas, activated carbons or bleaching earths.
  • the solid adsorbent can then be eliminated during purification step b), for example during a sub-step b1) of separation of insolubles and/or a sub-step b2) of washing. This possible step a') of adsorption in the presence of solid adsorbent in divided form makes it possible to optimize the purification of the polymer solution.
  • dissolution step a) uses: i) a section for bringing the plastic filler into contact with at least part of a dissolution solvent, having a temperature d boiling between -50 and 250°C, preferably between -15 and 150°C, preferably between 20 and 100°C, and ii) a dissolution section.
  • the contacting section i) is operated at a temperature between 150 and 250°C and uses an extruder, possibly a filtration system at the extruder outlet, then three, four or five static mixers, operating in series with each other, and dissolution section ii) uses a reactor continuously stirred by mechanical stirring (i.e.
  • the dissolution solvent is divided into n partial flows of dissolution solvent, n being a natural integer and the number n of partial flows of dissolution solvent being equal to the number m of static mixers used in section i) of implementation in contact (in this embodiment, m being an integer equal to three, four or five) or to a number m+1 or m+2.
  • the extruder is fed by the plastic filler, to obtain a plastic flow composed of the plastic filler at least partly melted, in which the targeted thermoplastics, in particular the targeted polyolefins, of the plastic filler are advantageously melted, and possibly one of the partial flows of dissolution solvent so that the weight ratio between the fraction of dissolution solvent (ie the partial flow of dissolution solvent) which feeds the extruder and the plastic filler which feeds the extruder is between 0.001 and 0.200, preferably between 0.001 and 0.100, preferably between 0.003 and 0.050, very preferably between 0.005 and 0.030, for example so that the partial flow of dissolution solvent which feeds the extruder preferably represents between 0 .02 and 4.0% by weight, or even between 0.1 and 1.0% by weight, of the total weight of dissolution solvent introduced in step a).
  • each of the static mixers is supplied with a plastic flow and one of the partial flows of dissolution solvent so that, in each static mixer, the volume
  • the residence time in the extruder is between 0.5 seconds and one hour, preferably between 0, 5 seconds and 5 minutes, preferably 1 second and 2 minutes, or between 10 seconds and 2 minutes.
  • the dissolution section ii), in particular the CSTR type reactor, of this same preferred embodiment is then supplied by the plastic flow coming from the last static mixer of section i) of contacting and possibly by a partial flow of dissolution solvent.
  • the polymer solution, advantageously called raw, obtained at the end of dissolution step a) comprises at least the dissolution solvent, polymers, in particular the targeted thermoplastic polymers that the present invention seeks to recover purified, dissolved in the dissolving solvent.
  • the polymer solution obtained at the end of dissolution step a) also includes soluble impurities also dissolved in the dissolution solvent. It may optionally also include insoluble impurities in suspension.
  • the polymer solution, advantageously called raw, obtained at the end of step a) may optionally also comprise polymers, other than the targeted polymers, for example in the molten state.
  • the treatment method according to the invention comprises a step of purification of the raw polymer solution resulting from step a).
  • This purification step b) comprises at least one of the sub-steps b1), b2), b3), b4) described below: b1) a sub-step of separating insolubles, b2) a sub-step of washing, by contact with a dense solution, b3) an extraction sub-step, by contact with an extraction solvent, b4) a sub-step of adsorption of impurities by contact with an adsorbent solid.
  • purification step b) comprises at least one substep b1) of separation of insolubles.
  • Purification step b) preferably comprises several (that is to say at least two) sub-steps chosen from sub-steps b1), b2), b3) and b4), in series, and preferred manner at least one sub-step b1) of separation of insolubles and for example a sub-step b4) of adsorption, and very advantageously in this order.
  • the combination of at least two sub-steps chosen from b1), b2), b3) and b4) advantageously allows optimal purification of the polymer solution.
  • the polymer solution obtained at the end of step b) is a purified polymer solution and comprises the targeted thermoplastics dissolved in the dissolution solvent.
  • This purified polymer solution can correspond to a clarified polymer solution resulting from a sub-step b1) of separation of insolubles, a washed polymer solution resulting from a sub-step b2) of washing, an extracted polymer solution resulting from a sub-step -step b3) of extraction or a refined polymer solution resulting from a sub-step b4) of adsorption of impurities.
  • Sub-step b1) of separation of insolubles The purification process may include a substep b1) of separation of insolubles by solid-liquid separation, to advantageously obtain at least one clarified polymer solution and preferably an insoluble fraction.
  • the insoluble fraction advantageously comprises at least partly, preferably all, insoluble impurities, in particular suspended in the raw polymer solution resulting from step a).
  • Substep b1) of separation of insolubles thus makes it possible to eliminate at least part, preferably all, of the particles of impurities insoluble in the dissolution solvent, present in suspension in the raw polymer solution resulting from step a ).
  • the insoluble impurities eliminated during substep b1) of separation of insolubles are for example pigments, mineral compounds, packaging residues (glass, wood, cardboard, paper, aluminum) and insoluble polymers.
  • this separation substep b1) allows, in addition to the elimination of at least part of the insoluble impurities, advantageously to limit the operational problems, in particular of the blockage and/or erosion type, of the stages of the process located downstream, while contributing to the purification of the plastic load.
  • Substep b1) of separation of insolubles is advantageously carried out at a temperature between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and at a pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, of preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute.
  • substep b1) of separation of insolubles is carried out at the temperature and pressure conditions at the outlet of step a) of dissolution, that is to say at the dissolution temperature and pressure dissolution as defined above.
  • substep b1) of separation of insolubles is preferably supplied with the raw polymer solution resulting from step a).
  • sub-step b1) can be supplied with a washed polymer solution resulting from a washing sub-step b2).
  • substep b1) implements a section comprising at least one piece of solid-liquid separation equipment, for example chosen from a separator flask, a decanter, a centrifugal decanter, a centrifuge, a filter, a sand filter, a tangential filter using in particular a membrane and/or a depth filter possibly in the presence of filtration aids (for example diatomaceous earth), an eddy current separator, an electrostatic separator, a triboelectric separator, preferably a decanter, a filter, a sand filter and/or an electrostatic separator.
  • solid-liquid separation equipment for example chosen from a separator flask, a decanter, a centrifugal decanter, a centrifuge, a filter, a sand filter, a tangential filter using in particular a membrane and/or a depth filter possibly in the presence of filtration aids (for example diatomaceous earth), an eddy current separator, an
  • a self-cleaning filter can be used, the cleaning or unclogging allowing the elimination of insoluble matter being carried out using a flow of solvent.
  • the evacuation of the insoluble fraction can be facilitated by equipment allowing the transport and/or elimination of traces of solvent possibly present in the insoluble fraction, for example a conveyor, a vibrating tube, an endless screw, an extruder, a striping.
  • Substep b1) can therefore use equipment for transport and/or elimination of traces of solvent to evacuate the insoluble fraction.
  • at least part of the solvent recovered during substep b1) is recycled in the process.
  • sub-step b1) of separation of insolubles uses at least two, and generally less than five, solid-liquid separation equipment in series and/or in parallel.
  • the presence of at least two solid-liquid separation equipment in series makes it possible to improve the elimination of insoluble matter while the presence of equipment in parallel makes it possible to manage the maintenance of said equipment and/or unclogging operations.
  • insoluble impurities in particular certain additives such as pigments and mineral fillers, conventionally added during the formulation of polymers, can be introduced in the form of particles less than 1 ⁇ m in size. This is for example the case of titanium dioxide, calcium carbonate and carbon black.
  • said sub-step b1) of separation of insolubles advantageously uses an electrostatic separator, which makes it possible to effectively eliminate, at least in part, the insoluble particles of smaller size at 1 p.m.
  • sub-step b1) of insolubles uses a sand filter, to eliminate particles of different sizes and in particular particles of size less than 1 pm.
  • sub-step b1) of insolubles uses a tangential filter using in particular a membrane and/or a depth filter, possibly in the presence of adjuvants filtration such as diatomaceous earth.
  • the polymer solution which feeds substep b1) may optionally also comprise a second liquid phase, for example consisting of molten polymers.
  • substep b1) advantageously uses equipment allowing the separation of this second liquid phase, preferably by means of at least one two-phase or three-phase separator.
  • the treatment process may optionally also comprise a sub-step b2) of washing with a dense solution, to advantageously obtain at least one washing effluent and a washed polymer solution.
  • the washed polymer solution obtained at the end of the sub-step b2) advantageously comprises the targeted polymers that the present invention seeks to recover purified, dissolved in the dissolution solvent.
  • the washed polymer solution may also include residual impurities, in particular soluble in the dissolution solvent and/or possibly traces of the washing solvent if substep b2) is carried out.
  • Washing sub-step b2) can be integrated upstream or downstream, preferably downstream, of a sub-step b1) of separation of insolubles, when these two sub-steps are integrated into step b) of purification.
  • the washing sub-step b2) is supplied with a dense solution and with the raw polymer solution from step a) or from a possible intermediate adsorption step a'), or by the clarified polymer solution from b1).
  • the polymer solution which feeds the washing sub-step b2) in particular the crude or clarified polymer solution, may comprise insoluble impurities in suspension and/or solubilized impurities. These suspended or solubilized impurities can, in part or in whole, be eliminated during substep b2) of washing by dissolution or precipitation and/or by entrainment in the dense solution.
  • this substep b2) contributes to the treatment of the plastic filler and more particularly to the purification of the polymer solution.
  • Washing sub-step b2) advantageously comprises bringing the polymer solution, crude or clarified, which feeds sub-step b2) into contact with a dense solution.
  • the dense solution has a higher density than the polymer solution (that is to say the mixture comprising at least the targeted thermoplastics and the dissolution solvent in which the targeted thermoplastics are dissolved), in particular greater than or equal to 0.85, preferably greater than or equal to 0.9, preferably greater than or equal to 1.0.
  • the dense solution may be an aqueous solution, which preferably comprises at least 50% by weight of water, preferably at least 75% by weight of water, very preferably at least 90% by weight of water.
  • the pH of the aqueous solution can be adjusted using an acid or a base so as to promote the dissolution of certain impurities.
  • the dense solution may also optionally be a solution comprising, preferably consisting of, an organic solvent with a density advantageously greater than or equal to 0.85, preferably greater than or equal to 0.9, preferably greater than or equal to 1.0, and in which the polymers of the plastic filler remain insoluble under the temperature and pressure conditions of substep b2), for example an organic solvent chosen from sulfolane or N-methylpyrrolidone (NMP), optionally mixed with water.
  • the dense solution is an aqueous solution which preferably comprises at least 50% by weight of water, preferably at least 75% by weight of water, very preferably at least 90% by weight of water.
  • Washing substep b2) is advantageously carried out at a temperature between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and at a pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 15.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute. Very advantageously, washing substep b2) is carried out at the dissolution temperature and the dissolution pressure.
  • the mass ratio between the mass flow rate of the dense solution and the mass flow rate of the polymer solution, raw or clarified, which feeds substep b2) is advantageously between 0.05 and 20.0, preferably between 0.1 and 10.0 and preferably between 0.5 and 3.0.
  • the bringing into contact between the polymer solution, raw or clarified, and the dense solution can be carried out at several points of the equipment(s) used, that is to say by several injections of the polymer solution. raw or clarified and/or the dense solution at different points along the equipment(s), it is then the sum of the injected flows which is taken into account in the calculation of the ratio.
  • Substep b2) can be carried out in one or more washing equipment allowing contact with the dense solution and/or with separation equipment making it possible to recover at least one washing effluent and a washed polymer solution.
  • This equipment is well known, for example stirred reactors, static mixers, decanter mixers, two-phase or three-phase separator flasks, co- or counter-current washing columns, plate columns, stirred columns, packed columns, pulsed columns, etc., each type of equipment which may include one or more pieces of equipment used alone or in combination with equipment of another type.
  • the washing sub-step b2) is carried out in a counter-current washing column in which the dense solution is injected, preferably into half, preferably a third, of the column. closer to the column head, on the one hand and the crude or clarified polymer solution is injected, preferably into half, preferably a third, of the column closest to the column bottom, on the other hand.
  • the dense solution is injected, preferably into half, preferably a third, of the column. closer to the column head, on the one hand and the crude or clarified polymer solution is injected, preferably into half, preferably a third, of the column closest to the column bottom, on the other hand.
  • washing sub-step b2) is carried out in a mixer-settler comprising an agitated mixing zone, to bring the dense solution and the raw or clarified polymer solution into contact, and a decantation zone, making it possible to recover a washed polymer solution and a washing effluent.
  • the washing effluent obtained advantageously comprises impurities solubilized in the dense solvent and/or insoluble and entrained in the washing effluent.
  • the washing effluent can be reprocessed in a washing treatment section, on the one hand to separate at least in part the solubilized and/or entrained impurities and possibly purify the washing effluent, to obtain a purified dense solution, and on the other hand to recycle at least part of the purified washing solution.
  • This washing treatment section can use one or more well-known solid-liquid separation equipment(s), for example a separator flask, a decanter, a centrifugal decanter, a centrifuge, a filter.
  • the washing effluent can also be sent outside the process, for example to a wastewater treatment plant when the dense solution is an aqueous solution.
  • Step b) of the process according to the invention may comprise a sub-step b3) of extraction by bringing into contact with an extraction solvent, to obtain at least one extracted polymer solution and a used solvent in particular loaded with impurities .
  • the extracted polymer solution obtained at the end of substep b3) advantageously comprises the targeted thermoplastic polymers that the present invention seeks to recover purified, dissolved in the dissolution solvent.
  • the extracted polymer solution may also include residual impurities in particular soluble in the dissolution solvent and/or traces of the washing solvent and/or the extraction solvent if the substep(s) b2) and /or b3) is(are) carried out.
  • substep b3) of extraction is advantageously located between step a) of dissolution and step c) of solvent-polymer separation, and possibly upstream or downstream.
  • the extraction substep b3) is advantageously supplied with an extraction solvent and with the polymer solution, in particular the raw polymer solution resulting from step a), the clarified polymer solution resulting from substep b1) , the washed polymer solution from sub-step b2) or the refined polymer solution from an adsorption sub-step b4).
  • the extraction substep b3) is supplied with an extraction solvent and by the clarified polymer solution from sub-step b1) or the washed polymer solution from sub-step b2), or even possibly by a refined polymer solution from an adsorption sub-step b4).
  • the polymer solution which feeds substep b3) preferably the clarified polymer solution, the washed polymer solution or the refined polymer solution, can therefore also include solubilized impurities. These solubilized impurities can be partially or entirely eliminated during substep b3) of extraction by contact with an extraction solvent.
  • the combination of an extraction sub-step b3) with a sub-step b1) of separation of insolubles and optionally an adsorption sub-step b4) allows improved purification of the polymer solution, optionally using both the affinity of the impurities for the adsorbent and for the extraction solvent.
  • the extraction substep b3) advantageously implements at least one extraction section, preferably between one and five extraction section(s), in a very preferred an extraction section.
  • the mass ratio between the mass flow rate of the extraction solvent and the mass flow rate of the polymer solution which feeds b3), preferably the clarified polymer solution, the washed polymer solution or the refined polymer solution, is advantageously between 0.05 and 20.0, preferably between 0.1 and 10.0 and more preferably between 0.2 and 5.0.
  • the bringing into contact between the polymer solution which feeds substep b3), preferably the clarified polymer solution, the washed polymer solution or the refined polymer solution, and the extraction solvent can be carried out at several points of section d extraction, that is to say by several injections of the polymer solution and/or the extraction solvent at different points along the extraction section, it is then the sum of the injected flows which is taken into account taken into account when calculating the ratio.
  • the extraction solvent used in extraction substep b3) advantageously comprises an organic solvent or a mixture of organic solvents.
  • the extraction solvent comprises, preferably consists of, at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic (that is to say saturated), preferably linear or branched.
  • the extraction solvent comprises at least 80% by weight, preferably at least 95% by weight, preferably 98% by weight of at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, preferably linear or branched, the percentages being expressed relative to the total weight of the dissolving solvent (100% being the maximum).
  • the extraction solvent comprises at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, having a boiling temperature of between -50 and 250°C, preferably between -15 and 150°C, preferably between - 1 and 110°C and so preferred between 20 and 100°C (at atmospheric pressure, in particular at 0.1 MPa).
  • the extraction solvent comprises, preferably consists of, at least one aliphatic hydrocarbon compound, in particular paraffinic, preferably linear or branched, having between 3 and 12 carbon atoms, preferably between 4 and 8 carbon atoms.
  • the extraction solvent comprises a compound chosen from the isomers of butane, pentane, hexane, heptane and octane.
  • the extraction solvent may comprise, preferably consist of, a mixture of isomers of butane, pentane, hexane, heptane and/or octane, and preferably at a content of said mixture of isomers in the extraction solvent greater than or equal to 80% by weight, preferably greater than or equal to 95% by weight, preferably greater than or equal to 98% by weight, relative to the total weight of the extraction solvent.
  • the extraction solvent comprises a paraffinic aliphatic compound, having a critical temperature (temperature at the critical point of said pure hydrocarbon compound) preferably between 95 and 350°C, preferably between 130 and 300°C, preferably between 180 and 285°C.
  • the extraction solvent used in b3) is the same solvent as the dissolution solvent used in step a), possibly in a different physical state (for example the extraction solvent with supercritical state relative to the dissolution solvent in the liquid state), so as to facilitate the management of the solvents and in particular their purification and their recycling in particular towards the dissolution step a) and possibly towards the sub-step b3) d 'extraction.
  • Another advantage of using identical dissolution and extraction solvents, in identical or different physical states is, in addition to facilitating the management of the solvents involved in the process according to the invention, in particular the recovery of the solvents, their treatment and their recycling towards at least one of the stages of the process, to limit energy consumption and costs in particular generated by the treatment and purification of solvents.
  • the extraction section(s) of b3) may include extraction equipment(s), allowing contact with the extraction solvent and/or with separation equipment making it possible to recover at least one used solvent, in particular loaded with impurities, and an extracted polymer solution.
  • This equipment is well known, such as for example stirred reactors, static mixers, decanter mixers, two-phase or three-phase separator flasks, co- or counter-current washing columns, plate columns, stirred columns, packed columns, pulsed columns, etc., each type of equipment may include one or more equipment used alone or in combination with equipment of another type.
  • the extraction is carried out in a counter-current extraction column where the extraction solvent is injected on the one hand and the solution polymer which feeds sub-step b3) is injected on the other hand.
  • the polymer solution which feeds b3) preferably the clarified, washed or refined polymer solution, is injected into half, preferably a third, of the column closest to the head of the extraction column at countercurrent while the extraction solvent is injected into half, preferably a third, of the column closest to the bottom of the countercurrent extraction column.
  • the flows entering and/or leaving the counter-current extraction column can be divided into several injection and/or withdrawal points along the column.
  • the extraction is carried out in a mixer-decanter which advantageously comprises an agitated mixing zone to bring the extraction solvent into contact with the polymer solution which feeds b3), preferably the solution clarified, washed or refined polymer, and a decantation zone making it possible to recover an extracted polymer solution on the one hand and a used solvent on the other hand.
  • a mixer-decanter which advantageously comprises an agitated mixing zone to bring the extraction solvent into contact with the polymer solution which feeds b3), preferably the solution clarified, washed or refined polymer, and a decantation zone making it possible to recover an extracted polymer solution on the one hand and a used solvent on the other hand.
  • extraction substep b3) is carried out under temperature and pressure conditions different from the temperature and pressure conditions of dissolution step a).
  • the extraction substep b3) implements a liquid/liquid extraction section.
  • the liquid/liquid extraction section is operated between 100°C and 300°C, preferably between 150°C and 250°C, and at a pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, of preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute.
  • the temperature and pressure conditions are adjusted so that the extraction solvent is in the liquid state, the dissolution solvent preferably also being in the liquid state.
  • the liquid/liquid extraction in particular when the extraction solvent is the same as the dissolution solvent, is carried out under temperature and pressure conditions different from the dissolution conditions reached in step a). , in particular at a temperature higher than the dissolution temperature and/or at a pressure lower than the dissolution pressure, so as to thus be placed in a two-phase zone of the corresponding polymer-solvent mixture diagram.
  • the extraction substep b3) implements an extraction section under particular temperature and pressure conditions in which the extraction solvent is advantageously at least partly under shape supercritical.
  • Such extraction may be called supercritical extraction.
  • the extraction is carried out by bringing the polymer solution, preferably the clarified, washed or refined polymer solution, into contact with an extraction solvent, advantageously under temperature and pressure conditions which allow the obtaining a supercritical phase composed mainly (that is to say preferably at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, preferably at least 90% by weight) of the extraction solvent.
  • the extraction is carried out by bringing the polymer solution, preferably the clarified, washed or refined polymer solution, into contact with an extraction solvent which is at least partly, preferably in full, in the supercritical state.
  • an extraction solvent which is at least partly, preferably in full, in the supercritical state.
  • substep b3) uses an extraction solvent comprising at least 80% by weight, preferably at least 95% by weight, preferably 98% by weight of at least one paraffinic hydrocarbon compound.
  • aliphatic (or alkane) (100% being the maximum, the percentages being expressed relative to the total weight of the extraction solvent) having a critical temperature preferably between 95 and 350°C, preferably between 130 and 300°C, of preferably between 180 and 285°C.
  • substep b3) of supercritical extraction of this other particular embodiment is carried out at a temperature preferably between 150°C and 300°C, preferably between 180°C and 280°C, and at a pressure preferably between 2.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 2.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 2.0 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 3, 0 and 15.0 MPa absolute.
  • the operating pressure of such a sub-step b3) of supercritical extraction is between 2.7 MPa and 7.5 MPa absolute, preferably between 3.0 MPa and 5.5 MPa absolute.
  • the temperature and pressure conditions are adjusted, in particular in an adjustment section implemented in sub-step b3) of extraction upstream of the extraction section, of so that the extraction solvent is at least partly in the supercritical state in the extraction section.
  • the extraction substep b3) implements a supercritical extraction and the extraction solvent is the same as the dissolution solvent, apart from the fact that the extraction solvent is at least partly in the supercritical phase.
  • the dissolution solvent can become at least partly in supercritical form, advantageously optimizing the decantation during the extraction step, more particularly at each phase or extraction plate, between the liquid phase and the supercritical phase, which thus makes it possible to maximize purification.
  • the used solvent obtained is in particular loaded with impurities. It can be reprocessed in an organic treatment section making it possible on the one hand to separate at least part of the impurities and purify the solvent to obtain a purified extraction solvent, and on the other hand to recycle at least part of the solvent.
  • the used solvent can be treated according to any method known to those skilled in the art, such as for example one or more methods including distillation, evaporation, extraction, adsorption, crystallization and precipitation of insolubles, or by purging.
  • Step b) of the treatment process according to the invention may comprise an adsorption sub-step b4), to obtain at least one refined polymer solution.
  • the refined polymer solution obtained at the end of substep b4) advantageously comprises the targeted thermoplastic polymers that the present invention seeks to recover purified, dissolved in the dissolution solvent.
  • substep b4) of adsorption is advantageously carried out downstream of step a) of dissolution and upstream of step c) of solvent-polymer separation . It can be implemented upstream of a sub-step b1) of separation of insolubles and/or b2) of washing and correspond in particular to the possible step a') of intermediate adsorption. Preferably, it is implemented downstream of a sub-step b1) of separation of insolubles and possibly of a sub-step b2) of washing itself preferably downstream of sub-step b1). It can also be implemented, for example, upstream or downstream of an extraction sub-step b3).
  • substep b4) of adsorption is implemented by bringing the polymer solution which feeds it into contact with one or more adsorbent(s).
  • Adsorption substep b4) advantageously uses an adsorption section operated in the presence of at least one adsorbent, preferably solid, and in particular in the form of a fixed bed, an entrained bed (or slurry, i.e. that is to say in the form of particles introduced into the flow to be purified and entrained with this flow) or in the form of a bubbling bed, preferably in the form of a fixed bed or a driven bed.
  • the adsorbent(s) used in sub-step b) is(are) preferably an alumina, a silica, a silica-alumina, an activated carbon, a bleaching earth, or their mixtures, so as to preferred activated carbon, bleaching earth or mixtures thereof, preferably in the form of a fixed bed or entrained bed, the circulation of the flows being able to be ascending or descending.
  • adsorption substep b4) when integrated into the process, is carried out at a temperature between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and at a pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute.
  • adsorption substep b4) is carried out at the dissolution temperature and pressure conditions, that is to say at the dissolution temperature and the dissolution pressure reached in step a). .
  • the hourly volume velocity (or WH), which corresponds to the ratio between the volume flow rate of the polymer solution which feeds b4) and the volume of adsorbent, advantageously in operation in b4 ), is between 0.05 and 10 h -1 , preferably between 0.1 and 5.0 h -1 .
  • the adsorption section may comprise one or more fixed bed(s) of adsorbent, for example in the form of adsorption column(s), preferably at least two adsorption columns, preferably between two and four adsorption columns, containing said adsorbent(s).
  • adsorption column preferably at least two adsorption columns, preferably between two and four adsorption columns, containing said adsorbent(s).
  • an operating mode can be an operation called "swing", according to the established Anglo-Saxon term, in which one of the columns is in line, i.e. -say in operation, while the other column is in reserve.
  • the adsorbent in the online column is used up, this column is isolated while the reserve column is put online, that is to say in operation.
  • the spent adsorbent can then be regenerated in situ and/or replaced by fresh adsorbent so that the column containing it can be put back online once the other column has been isolated.
  • Another mode of operation of this particular embodiment of b4) is to have at least two columns operating in series.
  • This first column is isolated and the spent adsorbent is regenerated in situ or replaced by fresh adsorbent.
  • the column is then put back online in last position and so on.
  • This operation is called permutable mode, or according to the English term “PRS” for Permutable Reactor System or even “lead and lag” according to the established Anglo-Saxon term.
  • the combination of at least two adsorption columns makes it possible to overcome possible poisoning and/or possible rapid clogging of the adsorbent under the joint action of impurities, contaminants and insoluble matter possibly present in the flow. has to treat.
  • the presence of at least two adsorption columns in fact facilitates the replacement and/or regeneration of the adsorbent, advantageously without stopping the process, and also makes it possible to control costs and limit adsorbent consumption.
  • sub-step b4) of adsorption in a fixed bed of adsorbent is preferably implemented downstream of a sub-step b1) of separation of insolubles and /or a washing sub-step b2), and upstream or downstream of an extraction sub-step b3).
  • the combination of a sub-step b1) of separation of insolubles, and/or a sub-step b2) of washing, and of a sub-step b3) of extraction with a sub-step b4) adsorption allows improved purification of the polymer solution, using both the affinity of the residual impurities for the adsorbent solid and also for the extraction solvent and possibly a dense solution.
  • the adsorption section of b4) can, according to another embodiment, consist of adding adsorbent particles to the polymer solution, in particular the raw polymer solution, said particles being able to be separated from the polymer solution via a step for eliminating adsorbent particles located downstream of said adsorption section.
  • the elimination of the adsorbent particles can then advantageously correspond to a step b1) of separation of insolubles or to step b2) of washing.
  • the process comprises a step c) of solvent-polymer separation, to obtain at least one fraction of purified thermoplastic polymers, more particularly at least one fraction of purified polyolefins, and preferably at least one fraction of solvent.
  • Step c) of solvent-polymer separation aims to separate, at least in part, preferably mainly, or even entirely, the solvent(s), in particular the dissolution solvent, contained in the solution. purified polymer which feeds step c), so as to recover the thermoplastics freed at least in part, preferably completely, of impurities and of the dissolution solvent, and possibly of the other solvent(s) used in the process ( ie the extraction solvent and/or the dense solution).
  • Step c) can implement several separation operations in series.
  • step c) may comprise a solvent-polymer separation by demixing at least part of the solvent(s) in supercritical form, the solvent(s) being in supercritical form after adjustment of the temperature and/or pressure conditions in step c), preferably adjustment of the pressure and the temperature being maintained between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, so as to be in the conditions supercritical of at least one of the compounds of the solvent(s), followed by at least one separation of the residual solvent by evaporation in particular under pressure conditions lower than the pressure used for the transition to the supercritical state of the solvent, in particular at a pressure between 4 and 0.000005 MPa (i.e. 5 Pa), preferably between 3 and 0.000005 MPa (i.e. 5 Pa), the temperature being able to be maintained between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C.
  • the fraction of purified thermoplastic polymers obtained at the end of step c) can correspond to a concentrated polymer solution or to purified liquid (i.e. the molten state) or solid thermoplastic polymers.
  • Solvent-polymer separation step c) may optionally also comprise a conditioning section for conditioning the recovered thermoplastics, in solid form and more particularly in the form of solid granules. In this possible conditioning section, the purified thermoplastic polymers recovered are cooled, advantageously to a temperature below the melting temperature of the polymers, to obtain a fraction comprising polymers in the solid state.
  • Step c) of solvent-polymer separation also aims to recover at least in part, preferably mainly and preferably in totality, the solvent(s) contained in the purified polymer solution which feeds step c ), and in particular the dissolution solvent and optionally the extraction solvent and/or the dense solution.
  • the solvent(s) contained in the purified polymer solution which feeds step c ) and in particular the dissolution solvent and optionally the extraction solvent and/or the dense solution.
  • step c) advantageously makes it possible to obtain at least one solvent fraction.
  • Step c) of solvent-polymer separation also possibly aims to purify the recovered solvent fraction and recycle it in particular upstream of dissolution step a) and possibly upstream of sub-step b2) and/or sub-step b3).
  • the solvent fraction recovered at the end of step c) can be treated in an organic treatment section located at the end of step c), so as to purify it and obtain a purified solvent, in particular a purified dissolution solvent, to be able to advantageously recycle it towards the dissolution step a) and/or possibly towards the washing sub-step b2) or the extraction sub-step b3).
  • Said possible organic treatment section at the end of step c) can implement any method known to those skilled in the art, such as for example one or more methods among distillation, evaporation, liquid-liquid extraction, adsorption, crystallization and precipitation of insolubles, or by purging.
  • the process according to the invention makes it possible to obtain a purified stream of thermoplastic polymers and more particularly polyolefins, from plastic waste, which can be used in any application, for example to replace the same polymers in the virgin state.
  • the purified stream of polymers, that is to say the fraction of purified thermoplastic polymers, obtained by the process according to the invention thus has a sufficiently low impurity content to be able to be used in any application.
  • the flow of purified thermoplastic polymers and in particular the flow of purified polyolefins obtained at the end of the process according to the invention advantageously has a lower content of impurities or equal to 5% by weight of impurities, very advantageously impurities less than or equal to 1.0% by weight of impurities, or even a content less than or equal to 0.5% by weight of impurities.
  • the stream of purified thermoplastic polymers obtained at the end of the process has a residual solvent content (in particular dissolution solvent) less than or equal to 5 % by weight of residual solvent, preferably less than or equal to 1.0% by weight of residual solvent, preferably less than or equal to 0.1% by weight of residual solvent, or even a content less than or equal to 500 ppm by weight of residual solvent , relative to the total weight of the flow of thermoplastic polymers.
  • a residual solvent content in particular dissolution solvent
  • Figure 1 represents the diagram of an embodiment of the method of the present invention, comprising: - a step a) of dissolving the plastic filler 1 in a dissolution solvent 19, to obtain a raw polymer solution 12, step a) implementing:
  • a purification step b preferably comprising a separation of the insolubles followed in particular by an adsorption sub-step, to obtain a purified polymer solution 13 and an insoluble fraction 14,
  • step c) of solvent-polymer separation to obtain a fraction of purified thermoplastics 15, and more particularly a fraction of purified polyolefins, and a flow of solvent 16.
  • the solvent stream 16 is advantageously purified, for example in a distillation section d), to recover a stream of purified dissolution solvent 17 which is mixed with a stream of fresh solvent 18 to constitute the dissolution solvent 19, the latter being divided into five partial flows 2, 4, 6, 8, 10, of dissolution solvent to supply the static mixers M1, M2, M3, M4, M5 of section a-i).
  • section i) of bringing into contact with a purification process corresponding to the embodiment shown schematically in Figure 1 and in which section i) of bringing into contact with step a) of dissolution comprises :
  • an extruder A which includes a feed hopper through which the extruder is supplied with plastic filler from the collection and sorting sector;
  • the plastic filler includes: 95% by weight of polypropylene; 5% by weight of polyethylene and impurities, in particular additives such as pigments, dyes, fillers, etc.
  • the contacting section is operated at a temperature of 200°C and a pressure of 2.5 MPa (25 bars).
  • the flow rate of plastic feed introduced into extruder A is 50 kg/h.
  • Charge 1* is melted at least in part at the outlet of extruder A; more particularly, the polyolefins, and therefore at least the polypropylene, which said filler contains, are in molten form at the exit of the extruder.
  • the dissolution solvent used is n-heptane and a mixture 19 of a stream 17 of purified and recycled n-heptane with a stream of fresh n-heptane 18.
  • the total flow of n-heptane 19, which feeds the step a) dissolution, is 250 kg/h.
  • Each static mixer M1, M2, M3, M4, M5, is supplied with a partial flow of n-heptane, respectively 2, 4, 6, 8, 10, and a plastic flow, respectively 1 *, 3, 5, 7, 9, which comprises at least molten polypropylene.
  • the target concentration variation coefficient at the outlet of each static mixer is 5% (or 0.05).
  • Table 1 presents both the quantities of dissolution solvent introduced into each static mixer and the evolution of the viscosity of the inlet/outlet flows of each static mixer under the operating conditions of temperature and pressure. Table 1 also gives the ratio of viscosities between the plastic flow and the flow of n-heptane which enter each static mixer as well as the volume dilution rate of n-heptane in each mixer.
  • the viscosity of the conditioned feed flow is less than 1 mPa .s (0.95 mPa.s), this while respecting the technical constraints imposed by static mixers relative to the viscosities of the flows involved.
  • Such viscosity then makes it possible to facilitate the homogenization of the mixture in a dissolution reactor of the CSTR type in the dissolution section, said dissolution reactor being of the CSTR type.

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Abstract

The present invention relates to a method for processing a plastics feedstock, the method comprising: a) a dissolution step, implementing: i) a section for bringing the plastics feedstock into contact with at least some of a dissolution solvent, comprising at least one static or dynamic mixer, each mixer being fed with a plastics stream and a fraction of the dissolution solvent so that each mixer has a volume dilution ratio of dissolution solvent of between 3% and 70%, each mixer being run at a temperature of between 100°C and 300°C; then ii) a dissolution section run at a temperature of between 100°C and 300°C and a pressure of between 1.0 and 100.0 MPa absolute; then b) a purification step; then c) a solvent-polymer separation step, in order to obtain at least one fraction of purified thermoplastic polymers.

Description

PROCEDE DE RECYCLAGE ET TRAITEMENT DE PLASTIQUES USAGES PAR DISSOLUTION DANS UN SOLVANT AVEC INTRODUCTION ETAGEE DU SOLVANTMETHOD FOR RECYCLING AND TREATMENT OF USED PLASTICS BY DISSOLUTION IN A SOLVENT WITH STAGED INTRODUCTION OF THE SOLVENT
DOMAINE TECHNIQUE TECHNICAL AREA
La présente invention concerne un procédé de traitement de plastiques, en particulier usagés, afin d’obtenir un flux de polymères thermoplastiques purifiés qui peut être valorisé par exemple dans la fabrication de nouveaux objets plastiques. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de purification d’une charge plastique, notamment issue de déchets plastiques, comprenant des polymères thermoplastiques en particulier des polyoléfines, par exemple du polyéthylène et/ou du polypropylène, par dissolution des thermoplastiques visés dans un solvant puis purification de la solution polymère obtenue. Ledit procédé comprend un mélange étagé du solvant avec la charge plastique, pour obtenir un mélange homogène, présentant de préférence une viscosité inférieure ou égale à 50 mPa.s, et très avantageusement un coefficient de variation de concentration inférieur ou égal à 10%, de manière à optimiser la dissolution des thermoplastiques visés et la purification de la solution polymère obtenu pour récupérer un flux de thermoplastiques purifiés. The present invention relates to a process for treating plastics, in particular used plastics, in order to obtain a flow of purified thermoplastic polymers which can be used for example in the manufacture of new plastic objects. More particularly, the present invention relates to a process for purifying a plastic filler, in particular from plastic waste, comprising thermoplastic polymers in particular polyolefins, for example polyethylene and/or polypropylene, by dissolving the targeted thermoplastics in a solvent then purification of the polymer solution obtained. Said process comprises a staged mixing of the solvent with the plastic filler, to obtain a homogeneous mixture, preferably having a viscosity less than or equal to 50 mPa.s, and very advantageously a coefficient of variation of concentration less than or equal to 10%, of so as to optimize the dissolution of the targeted thermoplastics and the purification of the polymer solution obtained to recover a stream of purified thermoplastics.
TECHNIQUE ANTERIEURE PRIOR ART
Les plastiques issus des filières de collecte et de tri peuvent être valorisés selon différentes filières. Plastics from collection and sorting channels can be recycled according to different channels.
Le recyclage dit mécanique permet de réutiliser en partie certains déchets soit directement dans de nouveaux objets soit en mélangeant les flux de déchets plastiques triés mécaniquement à des flux de polymères vierges. Ce type de valorisation est limitée puisque, même s’il permet d’obtenir un flux concentré en un type particulier de polymère, le tri mécanique ne permet pas d’éliminer les impuretés qui sont au moins en partie emprisonnées dans la matrice polymère, comme par exemple les additifs, tels que les charges (ou « fillers » selon la terminologie Anglo-Saxonne), les colorants, les pigments, et les métaux. So-called mechanical recycling makes it possible to partially reuse certain waste either directly in new objects or by mixing mechanically sorted plastic waste streams with virgin polymer streams. This type of recovery is limited since, even if it makes it possible to obtain a concentrated flow of a particular type of polymer, mechanical sorting does not make it possible to eliminate the impurities which are at least partly trapped in the polymer matrix, such as for example additives, such as fillers (or “fillers” according to Anglo-Saxon terminology), dyes, pigments, and metals.
Le recyclage dit chimique vise à reformer au moins en partie des monomères selon un enchainement d’étapes généralement complexe. Par exemple, les déchets plastiques peuvent subir une étape de pyrolyse et l’huile de pyrolyse récupérée, généralement après purification, peut être convertie au moins en partie par exemple en oléfines par vapocraquage. Ces oléfines peuvent ensuite être polymérisées. Ce type d’enchainement peut être adapté pour des charges peu triées ou des refus de centre de tri mais il nécessite généralement une consommation d’énergie importante du fait notamment des traitements à haute température. Une autre voie de recyclage des déchets plastiques consiste à mettre en solution, au moins en partie, les plastiques, en particulier les thermoplastiques, en vue de les purifier, en éliminant les impuretés, par exemple les additifs tels que les charges ou fillers selon la terminologie anglo-saxonne, les colorants, les pigments, et les métaux et/ou les polymères de la charge autres que celui/ceux visés. So-called chemical recycling aims to reform at least partly monomers according to a generally complex sequence of steps. For example, plastic waste can undergo a pyrolysis step and the pyrolysis oil recovered, generally after purification, can be converted at least in part, for example into olefins by steam cracking. These olefins can then be polymerized. This type of sequence can be adapted for poorly sorted loads or refusals from sorting centers but it generally requires significant energy consumption due in particular to high temperature treatments. Another way of recycling plastic waste consists of putting plastics, in particular thermoplastics, into solution, at least in part, with a view to purifying them, by eliminating impurities, for example additives such as fillers or fillers according to the Anglo-Saxon terminology, dyes, pigments, and metals and/or polymers of the filler other than that/those targeted.
Plusieurs études présentent ainsi différentes méthodes de traitement de déchets plastiques par dissolution et purification. Le document US 2017/0021 10 décrit une méthode particulière de purification d’une charge polymère notamment issue de déchets plastiques par dissolution du polymère dans un solvant, dans des conditions particulières de température et de pression, puis contact de la solution polymère obtenue avec un solide. Several studies present different methods of processing plastic waste by dissolution and purification. Document US 2017/0021 10 describes a particular method for purifying a polymer filler in particular from plastic waste by dissolving the polymer in a solvent, under particular conditions of temperature and pressure, then contacting the polymer solution obtained with a solid.
Le document WO 2018/114047 propose quant à lui une méthode de dissolution sélective d’un polymère particulier d’un plastique dans un solvant à une température de dissolution proche de la température d’ébullition du solvant. Cependant, le procédé du document WO 2018/1 14047 ne permet de traiter et séparer efficacement les impuretés autres que les polymères, par exemples les additifs. Document WO 2018/114047 proposes a method for selectively dissolving a particular polymer of a plastic in a solvent at a dissolution temperature close to the boiling temperature of the solvent. However, the process of document WO 2018/1 14047 does not make it possible to effectively treat and separate impurities other than polymers, for example additives.
Le document US 2018/0208736 propose un procédé de traitement par liquéfaction de thermoplastiques dans un solvant puis séparation des insolubles et/ou des gaz. Le procédé du document US 2018/0208736 ne permet pas de traiter efficacement les impuretés solubles dans le solvant. Document US 2018/0208736 proposes a treatment process by liquefaction of thermoplastics in a solvent then separation of insolubles and/or gases. The process of document US 2018/0208736 does not make it possible to effectively treat impurities soluble in the solvent.
La présente invention vise à perfectionner ces procédés de traitement des thermoplastiques par dissolution dans un solvant. En particulier, la présente invention cherche à optimiser les procédés d’élimination des impuretés d’une charge plastique, en améliorant tout particulièrement la phase de mise en contact du solvant avec la charge plastique à traiter. La présente invention vise ainsi à obtenir un mélange homogène et présentant avantageusement une viscosité suffisamment faible, permettant ainsi une dissolution optimale des thermoplastiques visés, notamment en termes de temps de dissolution, de puissance d’agitation nécessaire pour le mélange dans le réacteur et de coût de fonctionnement. Très avantageusement, l’élimination des impuretés peut ainsi être maximisée afin d’obtenir un flux de thermoplastiques purifiés, en particulier un flux de polyoléfines purifiées, qui pourra être réutilisé par exemple comme base polymère dans la fabrication de nouveaux objets plastiques notamment à la place de résine vierge. RESUME DE L’INVENTION The present invention aims to improve these processes for treating thermoplastics by dissolution in a solvent. In particular, the present invention seeks to optimize the processes for removing impurities from a plastic filler, by particularly improving the phase of bringing the solvent into contact with the plastic filler to be treated. The present invention thus aims to obtain a homogeneous mixture which advantageously has a sufficiently low viscosity, thus allowing optimal dissolution of the targeted thermoplastics, particularly in terms of dissolution time, stirring power required for mixing in the reactor and cost. Operating. Very advantageously, the elimination of impurities can thus be maximized in order to obtain a flow of purified thermoplastics, in particular a flow of purified polyolefins, which can be reused for example as a polymer base in the manufacture of new plastic objects in particular instead of virgin resin. SUMMARY OF THE INVENTION
L’invention concerne un procédé de traitement d’une charge plastique, comprenant : a) une étape de dissolution de la charge plastique dans un solvant de dissolution, pour obtenir au moins une solution polymère brute, l’étape a) de dissolution mettant en oeuvre : i) une section de mise en contact de la charge plastique avec au moins une partie du solvant de dissolution, comprenant au moins un mélangeur statique ou dynamique, pour produire une charge conditionnée, chaque mélangeur statique ou dynamique étant opéré à une température comprise entre 100°C et 300°C, chaque mélangeur statique ou dynamique étant alimenté par un flux plastique, comprenant la charge plastique, et par une fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution, de sorte que chaque mélangeur présente un taux de dilution volumique en solvant de dissolution compris entre 3% et 70%, le taux de dilution volumique en solvant de dissolution étant le rapport entre le débit volumique de la fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution qui alimente le mélangeur statique ou dynamique considéré et la somme des débits volumiques de la fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution et du flux plastique qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré ; ii) une section de dissolution alimentée au moins par la charge conditionnée issue de la section de mise en contact et opérée à une température de dissolution comprise entre 100°C et 300°C et une pression de dissolution entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu ; puis b) une étape de purification de la solution polymère brute pour obtenir une solution polymère purifiée, ladite étape de purification comprenant : b1 ) une sous-étape de séparation des insolubles ; et/ou b2) une sous-étape de lavage, par contact avec une solution dense ; et/ou b3) une sous-étape d’extraction, par contact avec un solvant d’extraction ; et/ou b4) une sous-étape d’adsorption des impuretés par contact avec un adsorbant solide ; puis, c) une étape de séparation solvant-polymère, pour obtenir au moins une fraction de polymères thermoplastiques purifiés. The invention relates to a process for treating a plastic filler, comprising: a) a step of dissolving the plastic filler in a dissolution solvent, to obtain at least one crude polymer solution, the dissolution step a) involving work: i) a section for bringing the plastic filler into contact with at least part of the dissolution solvent, comprising at least one static or dynamic mixer, to produce a conditioned filler, each static or dynamic mixer being operated at a temperature comprised between 100°C and 300°C, each static or dynamic mixer being supplied by a plastic flow, comprising the plastic filler, and by a fraction of at least said part of the dissolution solvent, so that each mixer has a rate of volume dilution in dissolving solvent of between 3% and 70%, the rate of volume dilution in dissolving solvent being the ratio between the volume flow rate of the fraction of at least said part of the dissolving solvent which feeds the static or dynamic mixer considered and the sum of the volume flow rates of the fraction of at least said part of the dissolution solvent and the plastic flow which feed the static or dynamic mixer considered; ii) a dissolution section supplied at least by the conditioned charge coming from the contacting section and operated at a dissolution temperature of between 100°C and 300°C and a dissolution pressure of between 1.0 and 100.0 Absolute MPa; then b) a step of purifying the raw polymer solution to obtain a purified polymer solution, said purification step comprising: b1) a sub-step of separating the insolubles; and/or b2) a washing sub-step, by contact with a dense solution; and/or b3) an extraction sub-step, by contact with an extraction solvent; and/or b4) a sub-step of adsorption of impurities by contact with a solid adsorbent; then, c) a solvent-polymer separation step, to obtain at least a fraction of purified thermoplastic polymers.
L’avantage du procédé de l’invention est de proposer un procédé de traitement efficace d’une charge plastique, et notamment des déchets plastiques en particulier issus des filières de collecte et de tri, de manière à récupérer les polymères thermoplastiques, en particulier les polyoléfines, qu’elle contient pour pouvoir les recycler vers tout type d’applications. Le procédé selon l’invention permet plus particulièrement d’améliorer la phase de mise en contact de la charge plastique avec le solvant de dissolution afin d’obtenir un mélange homogène présentant avantageusement une viscosité de préférence inférieure ou égale à 50 mPa.s, préférentiellement inférieure ou égale à 20 mPa.s, très préférentiellement inférieure ou égale à 5 mPa.s, de manière très préférée inférieure ou égale à 1 mPa.s. Très avantageusement, ledit mélange homogène présente un coefficient de variation (CoV) de concentration de préférence inférieur ou égal à 10%, préférentiellement inférieur ou égal à 5%. Un tel mélange a l’avantage de conduire ainsi à une viscosité effective suffisamment faible dans le réacteur de dissolution, participant ainsi à la dispersion et l’homogénéisation du mélange charge plastique - solvant de dissolution. La dissolution des thermoplastiques que l’on cherche à séparer et récupérer est alors optimale, sans obliger à fournir des puissances d’agitation trop élevées et/ou tout en permettant l’utilisation de divers systèmes d’agitation, comme une agitation mécanique et/ou une agitation par boucle de recirculation. Parallèlement, le temps de séjour nécessaire pour dissoudre efficacement les thermoplastiques visés peut également être avantageusement réduit, ce qui peut se traduire par l’utilisation d’équipements, par exemple le réacteur de dissolution, de taille optimisée. The advantage of the process of the invention is to provide a process for effective treatment of a plastic load, and in particular plastic waste in particular from collection and sorting sectors, so as to recover thermoplastic polymers, in particular plastic waste. polyolefins, which it contains to be able to recycle them for all types of applications. The method according to the invention makes it possible more particularly to improve the contacting phase of the plastic filler with the dissolving solvent in order to obtain a homogeneous mixture advantageously having a viscosity preferably less than or equal to 50 mPa.s, preferably less than or equal to 20 mPa.s, very preferably less than or equal to 5 mPa.s, very preferably less than or equal to 1 mPa.s. Very advantageously, said homogeneous mixture has a coefficient of variation (CoV) of concentration preferably less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%. Such a mixture has the advantage of thus leading to a sufficiently low effective viscosity in the dissolution reactor, thus participating in the dispersion and homogenization of the plastic filler - dissolution solvent mixture. The dissolution of the thermoplastics that we seek to separate and recover is then optimal, without requiring the provision of excessively high stirring powers and/or while allowing the use of various stirring systems, such as mechanical stirring and/or or agitation by recirculation loop. At the same time, the residence time necessary to effectively dissolve the targeted thermoplastics can also be advantageously reduced, which can result in the use of equipment, for example the dissolution reactor, of optimized size.
La présente invention permet ainsi de pré-mélanger de manière efficace la charge plastique avec le solvant de dissolution (ou au moins une partie du solvant de dissolution), tout en respectant des contraintes techniques imposées par les équipements de mélange utilisés, notamment par le système d’agitation de la section de dissolution mais aussi par des équipements utilisés dans la section de mise en contact, par exemple des mélangeurs statiques. Généralement, les mélangeurs statiques sont utilisés pour mélanger des fluides dont le rapport de viscosités entre lesdits fluides varie jusqu’à 1000 (c’est-à-dire < 1000). Or la présente invention permet de mélanger efficacement une charge plastique comprenant des thermoplastiques, en particulier des polyoléfines, dont la viscosité à l’état fondu est typiquement comprise entre 300 et 20 000 Pa.s, avec un solvant dont la viscosité varie entre 1 et 0,01 mPa.s, en particulier entre 0,2 et 0,03 mPa.s, dans la gamme de températures à laquelle le mélange est opéré, soit un rapport de viscosité entre ces deux fluides dans une gamme d’environ 105-109, ce qui est très élevé et habituellement incompatible avec les contraintes techniques des mélangeurs statiques ou dynamiques. The present invention thus makes it possible to effectively pre-mix the plastic filler with the dissolution solvent (or at least part of the dissolution solvent), while respecting the technical constraints imposed by the mixing equipment used, in particular by the system stirring of the dissolution section but also by equipment used in the contacting section, for example static mixers. Generally, static mixers are used to mix fluids whose viscosity ratio between said fluids varies up to 1000 (i.e. < 1000). However, the present invention makes it possible to effectively mix a plastic filler comprising thermoplastics, in particular polyolefins, whose melt viscosity is typically between 300 and 20,000 Pa.s, with a solvent whose viscosity varies between 1 and 0.01 mPa.s, in particular between 0.2 and 0.03 mPa.s, in the temperature range at which the mixing is carried out, i.e. a viscosity ratio between these two fluids in a range of approximately 10 5 -10 9 , which is very high and usually incompatible with the technical constraints of static or dynamic mixers.
Le procédé selon l’invention qui comprend une étape de dissolution et en particulier une mise en contact améliorée du solvant et de la charge permet ainsi l’obtention d’un flux de thermoplastiques purifiés, comprenant avantageusement une teneur en impuretés, et en particulier en additifs, négligeables ou au moins suffisamment faibles pour que le flux de polymères thermoplastiques purifiés puisse être utilisé dans tout type de formulation de plastiques à la place de résine vierge. Par exemple, le flux de thermoplastiques purifiés et notamment le flux de polyoléfines purifiées, obtenu à l’issue du procédé selon l’invention, présente avantageusement une teneur en impuretés inférieure ou égale à 5% poids d’impuretés, très avantageusement inférieure ou égale à1 ,0% poids d’impuretés, encore plus préférentiellement une teneur inférieure ou égale à 0,5% poids d’impuretés. The process according to the invention which comprises a dissolution step and in particular an improved bringing into contact of the solvent and the filler thus makes it possible to obtain a flow of purified thermoplastics, advantageously comprising a content of impurities, and in particular of additives, negligible or at least low enough that the stream of purified thermoplastic polymers can be used in any type of plastics formulation in place of virgin resin. For example, the flow of purified thermoplastics and in particular the flow of purified polyolefins, obtained at the end of the process according to the invention, advantageously has an impurity content less than or equal to 5% by weight of impurities, very advantageously less than or equal to 1.0% by weight of impurities, even more preferably a content less than or equal to 0.5% by weight of impurities.
Le procédé selon l’invention propose ainsi un schéma simple correspondant à un enchainement d’opérations, qui permet de débarrasser les déchets plastiques d’au moins une partie de leurs impuretés, notamment d’au moins une partie des additifs, et de récupérer des polymères thermoplastiques purifiés, comprenant avantageusement peu voire pas de solvant, de manière à pouvoir valoriser les déchets plastiques par recyclage desdits thermoplastiques purifiés. Selon les conditions mises en oeuvre dans les étapes du procédé, les additifs présents dans la charge plastique peuvent avantageusement être solubles ou insolubles dans le solvant utilisé tout au long du procédé selon l’invention, permettant une purification et une séparation efficaces des polymères. The method according to the invention thus provides a simple diagram corresponding to a sequence of operations, which makes it possible to rid plastic waste of at least part of its impurities, in particular at least part of the additives, and to recover purified thermoplastic polymers, advantageously comprising little or no solvent, so as to be able to recover plastic waste by recycling said purified thermoplastics. Depending on the conditions implemented in the stages of the process, the additives present in the plastic filler can advantageously be soluble or insoluble in the solvent used throughout the process according to the invention, allowing effective purification and separation of the polymers.
L’invention a encore comme avantage de participer au recyclage des plastiques et à la préservation des ressources fossiles, en permettant la valorisation des déchets plastiques. Elle permet, en effet, la purification des déchets plastiques en vue d’obtenir des fractions de polymères thermoplastiques purifiés, en particulier de polyoléfines purifiées, à teneur réduite en impuretés, notamment des fractions thermoplastiques décolorées et désodorisées, pouvant être réutilisées pour former des nouveaux objets plastiques. Les fractions de thermoplastiques purifiés obtenues pourront ainsi être utilisées directement dans des formulations en mélange avec des additifs, par exemple des colorants, des pigments, d’autres polymères, à la place ou en mélange avec des résines polymères vierges, en vue d’obtenir des produits plastiques avec des propriétés d’usage, esthétiques, mécaniques ou rhéologiques facilitant leur réemploi et leur valorisation. The invention also has the advantage of participating in the recycling of plastics and the preservation of fossil resources, by allowing the recovery of plastic waste. It allows, in fact, the purification of plastic waste with a view to obtaining fractions of purified thermoplastic polymers, in particular purified polyolefins, with a reduced content of impurities, in particular decolorized and deodorized thermoplastic fractions, which can be reused to form new plastic objects. The purified thermoplastic fractions obtained can thus be used directly in formulations mixed with additives, for example dyes, pigments, other polymers, instead of or mixed with virgin polymer resins, with a view to obtaining plastic products with usage, aesthetic, mechanical or rheological properties facilitating their reuse and recovery.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Selon la présente invention, les expressions « compris entre ... et ... » et « entre .... et ... » sont équivalentes et signifient que les valeurs limites de l’intervalle sont incluses dans la gamme de valeurs décrite. Si tel n’est pas le cas et que les valeurs limites ne sont pas incluses dans la gamme décrite, une telle précision sera apportée par la présente invention. According to the present invention, the expressions “between ... and ...” and “between .... and ...” are equivalent and mean that the limit values of the interval are included in the range of values described . If this is not the case and the limit values are not included in the range described, such precision will be provided by the present invention.
Dans le sens de la présente invention, les différentes plages de paramètres pour une étape donnée telles que les plages de pression et les plages de température peuvent être utilisées seules ou en combinaison. Par exemple, dans le sens de la présente invention, une plage de valeurs préférées de pression peut être combinée avec une plage de valeurs de température plus préférées. Dans la suite, des modes de réalisation particuliers de l’invention peuvent être décrits. Ils pourront être mis en oeuvre séparément ou combinés entre eux, sans limitation de combinaisons lorsque c’est techniquement réalisable. In the sense of the present invention, the different parameter ranges for a given step such as the pressure ranges and the temperature ranges can be used alone or in combination. For example, within the meaning of the present invention, a range of preferred pressure values can be combined with a range of more preferred temperature values. In the following, particular embodiments of the invention can be described. They can be implemented separately or combined with each other, without limitation of combinations when technically feasible.
Selon la présente invention, les pressions sont des pressions absolues et sont données en MPa absolus (ou MPa abs.). According to the present invention, the pressures are absolute pressures and are given in absolute MPa (or abs. MPa).
Les termes « amont » et « aval » sont à comprendre en fonction de l’écoulement général du/des fluides ou flux en question dans le procédé. The terms “upstream” and “downstream” are to be understood according to the general flow of the fluid(s) or flow in question in the process.
Dans cette description, les termes « polymère », « polymère thermoplastique » et « thermoplastique » peuvent être utilisés indifféremment à la place les uns des autres. In this description, the terms "polymer", "thermoplastic polymer" and "thermoplastic" may be used interchangeably in place of one another.
Les termes « mélangeur statique ou dynamique » et « mélangeur » sont utilisés indifféremment et correspondent à des équipements de mélange bien connus par l’homme du métier comme mélangeur statique ou mélangeur dynamique. The terms “static or dynamic mixer” and “mixer” are used interchangeably and correspond to mixing equipment well known to those skilled in the art such as static mixer or dynamic mixer.
Selon l’invention, la viscosité est définie comme étant une viscosité dynamique, en particulier mesurée à une température de 200°C et à un taux de cisaillement de 0,1 s-1 , à l’aide d’un viscosimètre, de préférence à l’aide d’un viscosimètre de type plan-plan par exemple de de type DHR3 de TA Instrument. According to the invention, the viscosity is defined as being a dynamic viscosity, in particular measured at a temperature of 200°C and at a shear rate of 0.1 s -1 , using a viscometer, preferably using a plane-plane type viscometer, for example of the DHR3 type from TA Instrument.
Selon l’invention, le coefficient de variation (CoV) de concentration est calculé en divisant l’écart type de z mesures de concentration par la concentration moyenne, exprimé en pourcentage :
Figure imgf000008_0001
avec J’écart type sur les mesures de concentration : a
Figure imgf000008_0002
la concentration moyenne : x =
Figure imgf000008_0003
n représentant dans ces formules mathématiques, le nombre total de mesures de concentration, xi représentant la valeur de concentration déterminé à la mesure i ; et z étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, de préférence supérieur ou égal à 4, et en général inférieur ou égal à 10 000, de préférence inférieur ou égal à 1 000, la concentration étant déterminée par toute méthode connue de l’homme du métier, par exemple par visualisation de la couleur d’un mélange de fluides de couleurs différentes, par mesure de la teneur en un composé particulier d’échantillons prélevés (en particulier z échantillons) et déterminée par exemple par chromatographie liquide (ou HPLC) ou chromatographie en phase gaz. Plus coefficient de variation (CoV) de concentration est faible, plus la qualité du mélange est bonne, c’est-à-dire plus le mélange est homogène.
According to the invention, the coefficient of variation (CoV) of concentration is calculated by dividing the standard deviation of z concentration measurements by the average concentration, expressed as a percentage:
Figure imgf000008_0001
with I standard deviation on the concentration measurements: a
Figure imgf000008_0002
the average concentration: x =
Figure imgf000008_0003
n representing in these mathematical formulas, the total number of concentration measurements, xi representing the concentration value determined at measurement i; and z being an integer greater than or equal to 2, preferably greater than or equal to 4, and in general less than or equal to 10,000, preferably less than or equal to 1,000, the concentration being determined by any method known to the skilled in the art, for example by visualizing the color of a mixture of fluids of different colors, by measuring the content of a particular compound in samples taken (in particular z samples) and determined for example by liquid chromatography (or HPLC ) or gas chromatography. The lower the coefficient of variation (CoV) of concentration, the better the quality of the mixture, i.e. the more homogeneous the mixture.
Le terme « additifs » est un terme classiquement utilisé dans le domaine des polymères et en particulier dans le domaine des formulations des polymères. Les additifs introduits dans les formulations polymères peuvent être, par exemple, des plastifiants, des charges ou « fillers » selon la terminologie anglosaxonne consacrée (qui sont des composés solides organiques ou minéraux, permettant de modifier les propriétés physiques, thermiques, mécaniques et/ou électriques des matériaux polymères ou d’en abaisser le prix de revient), des agents de renfort, des colorants, des pigments, des durcisseurs, des agents ignifugeants, des agents retardateurs de combustion, des agents stabilisants, antioxydants, des absorbeurs UV, des agents antistatiques, etc. The term “additives” is a term conventionally used in the field of polymers and in particular in the field of polymer formulations. The additives introduced into the polymer formulations can be, for example, plasticizers, fillers or “fillers” according to the established Anglo-Saxon terminology (which are organic or mineral solid compounds, making it possible to modify the physical, thermal, mechanical and/or electrical polymer materials or to lower their cost price), reinforcing agents, dyes, pigments, hardeners, flame retardants, combustion retardants, stabilizing agents, antioxidants, UV absorbers, antistatic agents, etc.
Les additifs correspondent à au moins une partie des impuretés de la charge plastique à traiter et que le procédé de traitement selon l’invention permet d’éliminer au moins en partie. D’autres types d’impuretés peuvent être des impuretés d’usage, comme par exemples des impuretés métalliques, des papiers/cartons, de la biomasse, des polymères autres que le(s) polymère(s) visé(s), etc. The additives correspond to at least part of the impurities of the plastic filler to be treated and which the treatment process according to the invention makes it possible to eliminate at least in part. Other types of impurities may be use impurities, such as for example metal impurities, paper/cardboard, biomass, polymers other than the targeted polymer(s), etc.
Ainsi selon l’invention, les impuretés, que le procédé selon l’invention permet d’éliminer au moins en partie, comprennent les additifs classiquement utilisés dans les formulations polymères et généralement des impuretés d’usage issues du cycle de vie des matériaux et objets plastiques, et/ou issues du circuit de collecte et de tri des déchets. Ces dernières peuvent être des impuretés de type métalliques, organiques ou minérales ; il peut s’agir de résidus d’emballages, de résidus alimentaires ou de résidus compostables (biomasse). Ces impuretés d’usage peuvent également comprendre du verre, du bois, du carton, du papier, de l’aluminium, du fer, des métaux, des pneus, du caoutchouc, des silicones, des polymères rigides, des polymères thermodurcissables, des produits ménagers, chimiques ou cosmétiques, des huiles usagées, de l’eau. Thus according to the invention, the impurities, which the process according to the invention makes it possible to eliminate at least in part, include the additives conventionally used in polymer formulations and generally usage impurities resulting from the life cycle of the materials and objects plastics, and/or from the waste collection and sorting circuit. The latter can be metallic, organic or mineral impurities; it may be packaging residues, food residues or compostable residues (biomass). These use impurities may also include glass, wood, cardboard, paper, aluminum, iron, metals, tires, rubber, silicones, rigid polymers, thermosetting polymers, products household, chemical or cosmetic products, used oils, water.
Selon l’invention, une solution polymère est une solution comprenant le solvant de dissolution et au moins les polymères thermoplastiques visés, notamment les polyoléfines visées, dissous (c’est-à-dire en particulier solvaté(e)s et dispersé(e)s) dans ledit solvant de dissolution, les polymères dissous étant initialement présents dans la charge. La solution polymère peut en outre comprendre des impuretés solubles (et solubilisées dans le solvant de dissolution) et/ou insolubles (et en suspension dans la solution polymère). En fonction des étapes du procédé selon l’invention subies, ladite solution polymère peut donc comprendre des impuretés sous forme de particules insolubles qui sont avantageusement en suspension dans ladite solution polymère, des impuretés solubles dissoutes dans le solvant de dissolution, et/ou éventuellement une autre phase liquide non miscible avec ladite solution polymère. According to the invention, a polymer solution is a solution comprising the dissolution solvent and at least the targeted thermoplastic polymers, in particular the targeted polyolefins, dissolved (that is to say in particular solvated and dispersed). s) in said dissolution solvent, the dissolved polymers being initially present in the feed. The polymer solution may also comprise soluble (and solubilized in the dissolution solvent) and/or insoluble (and suspended in the polymer solution) impurities. Depending on the steps of the process according to the invention undergone, said polymer solution may therefore comprise impurities in the form of insoluble particles which are advantageously suspended in said solution. polymer, soluble impurities dissolved in the dissolution solvent, and/or optionally another liquid phase immiscible with said polymer solution.
Il est bien connu que la température d’ébullition d’un composé varie avec la pression d’opération. Cependant, sans autre indication, c’est-à-dire sans indication de la pression, la température d’ébullition du composé considéré, en particulier du solvant de dissolution, s’entend comme étant la température d’ébullition dudit composé, en particulier dudit solvant de dissolution, à la pression atmosphérique (en particulier égale à 0,1 MPa). Ainsi, la température d’ébullition qui caractérise le solvant de dissolution doit être comprise comme étant la température d’ébullition dudit solvant de dissolution à pression atmosphérique (en particulier égale à 0,1 MPa). It is well known that the boiling temperature of a compound varies with the operating pressure. However, without other indication, that is to say without indication of the pressure, the boiling temperature of the compound considered, in particular of the dissolution solvent, is understood as being the boiling temperature of said compound, in particular of said dissolution solvent, at atmospheric pressure (in particular equal to 0.1 MPa). Thus, the boiling temperature which characterizes the dissolution solvent must be understood as being the boiling temperature of said dissolution solvent at atmospheric pressure (in particular equal to 0.1 MPa).
La température critique et la pression critique d’un solvant, en particulier du solvant de dissolution, sont propres audit solvant et dépendent de la nature du solvant considéré. Pour un corps pur, la température critique et la pression critique d’un corps pur sont respectivement la température et la pression du point critique dudit corps pur. Comme bien connu par l’homme du métier, au point critique et au-delà, le corps pur considéré est sous forme supercritique ou à l’état supercritique ; il peut alors être appelé fluide supercritique. The critical temperature and the critical pressure of a solvent, in particular of the dissolving solvent, are specific to that solvent and depend on the nature of the solvent considered. For a pure body, the critical temperature and the critical pressure of a pure body are respectively the temperature and the pressure of the critical point of said pure body. As well known to those skilled in the art, at the critical point and beyond, the pure body considered is in supercritical form or in the supercritical state; it can then be called supercritical fluid.
L’invention concerne ainsi un procédé de traitement d’une charge plastique, composée de préférence de déchets plastiques, et comprenant avantageusement des polymères thermoplastiques, plus particulièrement des polyoléfines, ledit procédé comprenant, de préférence consistant en : a) une étape de dissolution de la charge plastique dans un solvant de dissolution, de préférence comprenant au moins un composé hydrocarboné de préférence aliphatique, de manière préférée présentant une température d’ébullition comprise entre -50 et 250°C, de préférence entre - 15 et 150°C, préférentiellement entre - 1 et 1 10°C et de manière préférée entre 20 et 100°C, de préférence selon un ratio pondéral entre le solvant de dissolution et la charge plastique, compris entre 0,2 et 100,0, de préférence entre 0,3 et 20,0, de manière préférée entre 1 ,0 et 10,0, encore plus préférentiellement entre 3,0 et 7,0, pour obtenir au moins une solution polymère brute, l’étape a) de dissolution mettant en oeuvre : i) une section de mise en contact de la charge plastique avec au moins une partie du solvant de dissolution, comprenant au moins un, de préférence entre un et dix , préférentiellement entre deux et six, de manière préférée entre deux et cinq, mélangeur(s) statique(s) ou dynamique(s), avantageusement en série, pour produire une charge conditionnée, chaque mélangeur statique ou dynamique étant opéré à une température comprise entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, chaque mélangeur statique ou dynamique étant alimenté par un flux plastique, comprenant la charge plastique, et par une fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution de sorte que chaque mélangeur présente un taux de dilution volumique en solvant de dissolution compris entre 3% et 70%, de préférence compris :The invention thus relates to a process for treating a plastic filler, preferably composed of plastic waste, and advantageously comprising thermoplastic polymers, more particularly polyolefins, said process comprising, preferably consisting of: a) a step of dissolving the plastic filler in a dissolution solvent, preferably comprising at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic, preferably having a boiling temperature of between -50 and 250°C, preferably between -15 and 150°C, preferably between - 1 and 1 10°C and preferably between 20 and 100°C, preferably according to a weight ratio between the dissolution solvent and the plastic filler, between 0.2 and 100.0, preferably between 0, 3 and 20.0, preferably between 1.0 and 10.0, even more preferably between 3.0 and 7.0, to obtain at least one raw polymer solution, dissolution step a) using: i) a section for bringing the plastic filler into contact with at least part of the dissolution solvent, comprising at least one, preferably between one and ten, preferably between two and six, preferably between two and five, mixer ( s) static or dynamic, advantageously in series, to produce a conditioned load, each static or dynamic mixer being operated at a temperature between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C , each static or dynamic mixer being supplied by a plastic flow, including the plastic load, and by a fraction of at least said part of the dissolution solvent so that each mixer has a volume dilution rate of dissolution solvent of between 3% and 70%, preferably comprised:
- entre 3% et 50%, de manière préférée entre 10% et 35%, et de manière très préférée entre 15% et 30%, lorsque le rapport des viscosités entre le flux plastique et la fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution, qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré, est supérieur ou égal à 3500, de préférence supérieur ou égal à 3000, - between 3% and 50%, preferably between 10% and 35%, and very preferably between 15% and 30%, when the ratio of viscosities between the plastic flow and the fraction of at least said part of the solvent dissolution, which feed the static or dynamic mixer considered, is greater than or equal to 3500, preferably greater than or equal to 3000,
- entre 10% et 70%, de manière préférée entre 20% et 65%, de manière très préférée entre 30% et 65%, voire entre 35% et 65%, lorsque le rapport des viscosités entre le flux plastique et la fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution, qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré, est inférieur à 3500, de préférence inférieur à 3000, le taux de dilution volumique en solvant de dissolution, pour chaque mélangeur statique ou dynamique considéré, étant le rapport entre le débit volumique de la fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution qui alimente le mélangeur statique ou dynamique considéré et la somme des débits volumiques de ladite fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution et du flux plastique qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré, la section de mise en contact pouvant comprendre un moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique, situé en amont du premier mélangeur statique ou dynamique, le moyen pour fondre étant alors avantageusement alimenté par la charge plastique et éventuellement étant également alimenté par une fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution, par exemple entre 0,02 et 4,0% poids, voire entre 0,1 et 1 ,0% poids, du poids de solvant de dissolution introduit dans l’étape a) ; ii) une section de dissolution alimentée au moins par la charge conditionnée issue de la section de mise en contact, et éventuellement par une autre partie du solvant de dissolution, et opérée à une température de dissolution comprise entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et une pression de dissolution entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1 ,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1 ,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu ; puis b) une étape de purification de la solution polymère brute, comprenant : b1 ) une sous-étape de séparation des insolubles permettant d’obtenir au moins une solution polymère clarifiée et une fraction insoluble ; et/ou b2) une sous-étape de lavage, par contact avec une solution dense, permettant d’obtenir au moins un effluent de lavage et une solution polymère lavée ; et/ou b3) une sous-étape d’extraction, par contact avec un solvant d’extraction, permettant d’obtenir au moins une solution polymère extraite et un solvant usagé ; et/ou b4) une sous-étape d’adsorption des impuretés par contact avec un adsorbant solide, pour obtenir au moins une solution polymère raffinée ; l’étape de purification permettant d’obtenir une solution polymère purifiée qui correspond avantageusement à une solution polymère clarifiée ou lavée ou extraite ou raffinée ; puis, c) une étape de séparation solvant-polymère, pour obtenir au moins une fraction de polymères thermoplastiques purifiés, plus particulièrement au moins une fraction de polyoléfines purifiées. - between 10% and 70%, preferably between 20% and 65%, very preferably between 30% and 65%, or even between 35% and 65%, when the ratio of viscosities between the plastic flow and the fraction d 'at least said part of the dissolution solvent, which feeds the static or dynamic mixer considered, is less than 3500, preferably less than 3000, the volume dilution rate in dissolution solvent, for each static or dynamic mixer considered, being the ratio between the volume flow rate of the fraction of at least said part of the dissolution solvent which feeds the static or dynamic mixer considered and the sum of the volume flow rates of said fraction of at least said part of the dissolution solvent and of the plastic flow which supply the static or dynamic mixer considered, the contacting section may comprise a means for melting at least in part the plastic filler, located upstream of the first static or dynamic mixer, the means for melting then being advantageously supplied by the plastic filler and optionally also being supplied with a fraction of at least said part of the dissolution solvent, for example between 0.02 and 4.0% by weight, or even between 0.1 and 1.0% by weight, of the weight of dissolution solvent introduced in step a); ii) a dissolution section supplied at least by the conditioned charge coming from the contacting section, and possibly by another part of the dissolution solvent, and operated at a dissolution temperature of between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and a dissolution pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute; then b) a step of purification of the raw polymer solution, comprising: b1) a sub-step of separating the insolubles making it possible to obtain at least one clarified polymer solution and an insoluble fraction; and/or b2) a washing sub-step, by contact with a dense solution, making it possible to obtain at least one washing effluent and a washed polymer solution; and/or b3) an extraction sub-step, by contact with an extraction solvent, making it possible to obtain at least one extracted polymer solution and a used solvent; and or b4) a sub-step of adsorption of impurities by contact with a solid adsorbent, to obtain at least one refined polymer solution; the purification step making it possible to obtain a purified polymer solution which advantageously corresponds to a clarified or washed or extracted or refined polymer solution; then, c) a solvent-polymer separation step, to obtain at least one fraction of purified thermoplastic polymers, more particularly at least one fraction of purified polyolefins.
La charge Load
La charge du procédé selon l’invention, dite charge plastique, comprend des plastiques qui eux-mêmes comprennent plus particulièrement des polymères thermoplastiques, comme les polyoléfines. De préférence, la charge plastique comprend entre 50 et 100% poids, de manière préférée entre 70% et 100% poids de plastiques. The filler of the process according to the invention, called plastic filler, comprises plastics which themselves comprise more particularly thermoplastic polymers, such as polyolefins. Preferably, the plastic filler comprises between 50 and 100% by weight, preferably between 70% and 100% by weight of plastics.
Les plastiques compris dans la charge du procédé selon l’invention sont généralement des rebus de production et/ou des déchets « post-consommation » d’objets plastiques, notamment des déchets plastiques ménagers, des déchets plastiques issus du bâtiment, des déchets plastiques automobiles ou de tout type de transports ou encore des déchets d'équipements électriques et électroniques. De préférence, les déchets plastiques sont issus des filières de collecte et de tri. Les plastiques ou matières plastiques comprennent des polymères qui sont mélangés à des additifs afin d’apporter des propriétés spécifiques aux matériaux, en vue de constituer, après mise en forme, des objets diverses (pièces moulées par injections, tubes, films, fibres, tissus, mastics, revêtements, etc.). Les additifs utilisés dans les plastiques peuvent être des composés organiques ou des composés inorganiques. Ce sont par exemple par exemple des charges ou « fillers », colorants, pigments, plastifiants, modificateurs de propriétés, retardateur de combustion, etc. The plastics included in the load of the process according to the invention are generally production scraps and/or “post-consumer” waste from plastic objects, in particular household plastic waste, plastic waste from construction, automotive plastic waste. or any type of transport or even waste electrical and electronic equipment. Preferably, plastic waste comes from collection and sorting channels. Plastics or plastic materials include polymers which are mixed with additives in order to provide specific properties to the materials, with a view to constituting, after shaping, various objects (injection molded parts, tubes, films, fibers, fabrics). , sealants, coatings, etc.). Additives used in plastics can be organic compounds or inorganic compounds. These include, for example, fillers, dyes, pigments, plasticizers, property modifiers, combustion retardants, etc.
La charge du procédé selon l’invention comprend en particulier des polymères thermoplastiques, de préférence au moins 50% poids, préférentiellement au moins 70% poids, de manière préférée au moins 80% poids et de manière très préférée au moins 90% poids de polymères thermoplastiques. Les polymères thermoplastiques compris dans la charge plastique peuvent être des polymères d’alcènes, des polymères de diènes, des polymères vinyliques et/ou des polymères styréniques. De manière préférée, les polymères thermoplastiques compris dans la charge plastique sont des polyoléfines, telles que du polyéthylène (PE), du polypropylène (PP) et/ou des copolymères de l’éthylène et du propylène ou encore leurs mélanges. De manière préférée, la charge plastique comprend au moins 80% poids, de préférence au moins 85% poids, de manière préférée au moins 90% poids, de polyoléfines par rapport au poids total de la charge plastique. Le procédé selon l’invention vise ainsi tout particulièrement à purifier et récupérer les polyoléfines contenues dans la charge pour pouvoir les réutiliser dans différentes applications. The filler of the process according to the invention comprises in particular thermoplastic polymers, preferably at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, preferably at least 80% by weight and very preferably at least 90% by weight of polymers. thermoplastics. The thermoplastic polymers included in the plastic filler may be alkene polymers, diene polymers, vinyl polymers and/or styrenic polymers. Preferably, the thermoplastic polymers included in the plastic filler are polyolefins, such as polyethylene (PE), polypropylene (PP) and/or copolymers of ethylene and propylene or mixtures thereof. Preferably, the plastic filler comprises at least 80% by weight, preferably at least 85% by weight, preferably at least 90% by weight, of polyolefins relative to the total weight of the plastic filler. The method according to the invention aims in particular to purify and recover the polyolefins contained in the load to be able to reuse them in different applications.
La charge plastique peut comprendre des mélanges de polymères, en particulier des mélanges de thermoplastiques et/ou des mélanges de thermoplastiques et autres polymères, des additifs avantageusement utilisés pour formuler la matière plastique et généralement des impuretés d’usage issues du cycle de vie des matériaux et objets plastiques, et/ou issues du circuit de collecte et de tri des déchets, l’ensemble de ces composés étant considérés comme des impuretés. La charge du procédé selon l’invention comprend généralement moins de 50% poids d’impuretés, de préférence moins de 20% poids d’impuretés, de manière préférée moins de 10% poids d’impuretés. La charge plastique peut comprendre par exemple au moins 1% poids d’impuretés, voire au moins 5% poids d’impuretés. The plastic filler may comprise mixtures of polymers, in particular mixtures of thermoplastics and/or mixtures of thermoplastics and other polymers, additives advantageously used to formulate the plastic material and generally use impurities resulting from the life cycle of the materials and plastic objects, and/or from the waste collection and sorting circuit, all of these compounds being considered as impurities. The charge for the process according to the invention generally comprises less than 50% by weight of impurities, preferably less than 20% by weight of impurities, preferably less than 10% by weight of impurities. The plastic filler may include, for example, at least 1% by weight of impurities, or even at least 5% by weight of impurities.
La charge plastique peut avantageusement être prétraitée en amont du procédé de manière à au moins éliminer tout ou partie des impuretés dites grossières, c’est-à-dire des impuretés sous forme de particules de taille supérieure ou égale 10 mm, de préférence supérieure ou égale à 5 mm, voire supérieure ou égale à 1 mm, par exemple des impuretés de type bois, papier, biomasse, fer, aluminium, verre..., et de la mettre en forme généralement sous forme de solides divisés de manière à faciliter le traitement dans le procédé. Ce prétraitement peut comprendre une étape de broyage, une étape de lavage à pression atmosphérique et/ou une étape de séchage. Ce prétraitement peut être réalisé sur un site différent, par exemple dans un centre de collecte et de tri des déchets, ou sur le même site où est mis en oeuvre le procédé de traitement selon l’invention. De manière préférée, ce prétraitement permet de réduire la teneur en impuretés à moins de 20% en poids, de préférence moins de 15% poids, de manière préférée moins de 10% poids, les pourcentages étant donnés relativement par rapport au poids de la charge plastique traitée par le procédé selon l’invention. A l’issue du prétraitement, la charge est généralement stockée sous forme de solides divisés, par exemple sous forme de broyats, paillettes ou de poudre, ou encore de granulés, de manière à faciliter la manipulation et le transport jusqu’au procédé. The plastic filler can advantageously be pretreated upstream of the process so as to at least eliminate all or part of the so-called coarse impurities, that is to say impurities in the form of particles of size greater than or equal to 10 mm, preferably greater than or equal to 10 mm. equal to 5 mm, or even greater than or equal to 1 mm, for example impurities such as wood, paper, biomass, iron, aluminum, glass, etc., and to shape it generally in the form of divided solids so as to facilitate the treatment in the process. This pretreatment may include a grinding step, a washing step at atmospheric pressure and/or a drying step. This pretreatment can be carried out on a different site, for example in a waste collection and sorting center, or on the same site where the treatment process according to the invention is implemented. Preferably, this pretreatment makes it possible to reduce the impurity content to less than 20% by weight, preferably less than 15% by weight, preferably less than 10% by weight, the percentages being given relatively to the weight of the filler. plastic treated by the process according to the invention. At the end of pretreatment, the feed is generally stored in the form of divided solids, for example in the form of ground material, flakes or powder, or even granules, so as to facilitate handling and transport to the process.
Etape a) de dissolution Step a) dissolution
Selon l’invention, le procédé comprend une étape a) de dissolution dans laquelle la charge plastique est mise en contact avec un solvant de dissolution et les thermoplastiques qu’elle contient, et dont la séparation et purification sont avantageusement visées, en particulier les polyoléfines qu’elle contient, sont dissous dans le solvant de dissolution, pour obtenir au moins une, de préférence une, solution polymère brute. L’étape a) de dissolution met alors en oeuvre i) une section de mise en contact de la charge plastique avec une partie ou la totalité du solvant de dissolution, ladite mise en contact étant avantageusement réalisée par introduction étagée du solvant de dissolution, et ii) une section de dissolution permettant la dissolution d’au moins une partie de la charge plastique, de préférence d’au moins une partie des thermoplastiques visés, de manière préférée de la totalité des thermoplastiques visés, en particulier des polyoléfines visées, dans le solvant de dissolution. La section de mise en contact et la section de dissolution peuvent être des sections distinctes et successives, la section de mise en contact précédent la section de dissolution, ou des sections conjointes et simultanées. According to the invention, the process comprises a dissolution step a) in which the plastic filler is brought into contact with a dissolution solvent and the thermoplastics which it contains, and the separation and purification of which are advantageously aimed at, in particular polyolefins. which it contains, are dissolved in the dissolving solvent, to obtain at least one, preferably one, crude polymer solution. Dissolution step a) then implements i) a section for bringing the plastic filler into contact with part or all of the dissolution solvent, said contacting being advantageously carried out by staged introduction of the dissolution solvent, and ii) a dissolution section allowing the dissolution of at least part of the plastic filler, preferably of at least part of the targeted thermoplastics, preferably of all of the targeted thermoplastics, in particular of the targeted polyolefins, in the dissolution solvent. The contacting section and the dissolution section can be distinct and successive sections, the contacting section preceding the dissolution section, or joint and simultaneous sections.
Par dissolution, il faut comprendre tout phénomène conduisant à l’obtention d’au moins d’une solution de polymères thermoplastiques, c’est-à-dire un liquide (ou fluide) comprenant les polymères thermoplastiques visés dissous dans le solvant de dissolution. L’homme du métier connaît bien le/les phénomènes(s) mis en jeu dans la dissolution des polymères et qui comprend au moins un mélange, une solvatation, une dispersion, une homogénéisation, un désenchevêtrement des chaînes polymères thermoplastiques. By dissolution, it is necessary to understand any phenomenon leading to obtaining at least one solution of thermoplastic polymers, that is to say a liquid (or fluid) comprising the targeted thermoplastic polymers dissolved in the dissolving solvent. Those skilled in the art are well aware of the phenomenon(s) involved in the dissolution of polymers and which includes at least a mixture, a solvation, a dispersion, a homogenization, a disentanglement of the thermoplastic polymer chains.
Au cours et à l’issue de l’étape a) de dissolution, les conditions de pression et de température permettent de maintenir le solvant de dissolution, au moins en partie et de préférence en totalité, à l’état liquide ou éventuellement à l’état supercritique, tandis que la fraction soluble de la charge plastique, en particulier les polymères thermoplastiques visés et tout particulièrement les polyoléfines visées, et par exemple au moins une partie des impuretés, est avantageusement dissoute, au moins en partie et de préférence en totalité, dans le solvant de dissolution. During and at the end of the dissolution step a), the pressure and temperature conditions make it possible to maintain the dissolution solvent, at least in part and preferably in totality, in the liquid state or possibly in the liquid state. supercritical state, while the soluble fraction of the plastic filler, in particular the targeted thermoplastic polymers and very particularly the targeted polyolefins, and for example at least part of the impurities, is advantageously dissolved, at least in part and preferably in full , in the dissolving solvent.
Le solvant de dissolution est un solvant organique ou un mélange de solvants organiques. Avantageusement, le solvant de dissolution comprend, de préférence consiste en, au moins un composé hydrocarboné de préférence aliphatique et en particulier paraffinique (c’est-à-dire saturé), de préférence linéaire ou ramifié. De préférence, le solvant de dissolution comprend au moins 80% poids, préférentiellement au moins 95% poids, de manière préférée au moins 98% poids d’au moins un composé hydrocarboné, de préférence aliphatique et en particulier paraffinique, de préférence linéaire ou ramifié, les pourcentages étant exprimés par rapport au poids total du solvant de dissolution (100% étant le maximum). De manière préférée, le solvant de dissolution comprend au moins un composé hydrocarboné de préférence aliphatique et en particulier paraffinique, présentant une température d’ébullition (à pression atmosphérique, en particulier à 0,1 MPa) comprise entre - 50 et 250°C, de préférence entre - 15 et 150°C, préférentiellement entre - 1 et 1 10°C et de manière préférée entre 20 et 100°C. De manière préférée, le solvant de dissolution comprend, de préférence consiste en, au moins un composé hydrocarboné, de préférence aliphatique et en particulier paraffinique, de préférence linéaire ou ramifié, ayant entre 3 et 12 atomes de carbone, préférentiellement entre 4 et 8 atomes de carbone. Par exemple, le solvant de dissolution comprend un composé choisi parmi les isomères du butane, du pentane, de l’hexane, de l’heptane et de l’octane. Le solvant de dissolution peut comprendre, de préférence consister en, un mélange d’isomères du butane, du pentane, de l’hexane, de l’heptane et/ou de l’octane, et de manière préférée à une teneur en ledit mélange dans le solvant de dissolution supérieure ou égale à 80% poids, préférentiellement supérieure ou égale à 95% poids, de manière préférée supérieure ou égale à 98% poids, par rapport au poids total du solvant de dissolution. Très avantageusement, un composé hydrocarboné préféré pour le solvant de dissolution comprend un composé aliphatique paraffinique, présentant une température critique (température au point critique dudit composé hydrocarboné pur) comprise de préférence entre 95 et 350°C, préférentiellement entre 130 et 300°C, de manière préférée entre 180 et 285°C. The dissolving solvent is an organic solvent or a mixture of organic solvents. Advantageously, the dissolution solvent comprises, preferably consists of, at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic (that is to say saturated), preferably linear or branched. Preferably, the dissolution solvent comprises at least 80% by weight, preferably at least 95% by weight, preferably at least 98% by weight of at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, preferably linear or branched. , the percentages being expressed relative to the total weight of the dissolving solvent (100% being the maximum). Preferably, the dissolution solvent comprises at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, having a boiling temperature (at atmospheric pressure, in particular at 0.1 MPa) of between -50 and 250°C, preferably between - 15 and 150°C, preferably between - 1 and 110°C and preferably between 20 and 100°C. Preferably, the dissolution solvent comprises, preferably consists of, at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, preferably linear or branched, having between 3 and 12 carbon atoms, preferably between 4 and 8 atoms. of carbon. For example, the dissolution solvent comprises a compound chosen from the isomers of butane, pentane, hexane, heptane and octane. The solvent of dissolution may comprise, preferably consist of, a mixture of isomers of butane, pentane, hexane, heptane and/or octane, and preferably at a content of said mixture in the solvent dissolution greater than or equal to 80% by weight, preferably greater than or equal to 95% by weight, preferably greater than or equal to 98% by weight, relative to the total weight of the dissolution solvent. Very advantageously, a preferred hydrocarbon compound for the dissolution solvent comprises a paraffinic aliphatic compound, having a critical temperature (temperature at the critical point of said pure hydrocarbon compound) preferably between 95 and 350°C, preferably between 130 and 300°C, preferably between 180 and 285°C.
De préférence, l’étape a) de dissolution est alimentée par la charge plastique et un solvant de dissolution, selon un ratio pondéral entre le solvant de dissolution et la charge plastique , compris entre 0,2 et 100,0, de préférence entre 0,3 et 20,0, de manière préférée entre 1 ,0 et 10,0, encore plus préférentiellement entre 3,0 et 7,0. Preferably, the dissolution step a) is supplied with the plastic filler and a dissolution solvent, according to a weight ratio between the dissolution solvent and the plastic filler, of between 0.2 and 100.0, preferably between 0. .3 and 20.0, preferably between 1.0 and 10.0, even more preferably between 3.0 and 7.0.
Avantageusement, le solvant de dissolution qui alimente l’étape a) de dissolution est sous forme liquide ou éventuellement supercritique. Il peut avantageusement être préchauffé, de préférence à une température entre 100 et 300°C, préférentiellement entre 150 et 250°C, préalablement à son introduction dans l’étape a), en particulier préalablement à son introduction dans la section de mise en contact et éventuellement dans la section de dissolution, afin de faciliter la mise en température de la charge plastique et/ou une chute de température du flux de matière dans les sections de mise en contact et éventuellement de dissolution de l’étape a). Advantageously, the dissolution solvent which feeds dissolution step a) is in liquid or possibly supercritical form. It can advantageously be preheated, preferably to a temperature between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, prior to its introduction in step a), in particular prior to its introduction into the contacting section and possibly in the dissolution section, in order to facilitate the heating of the plastic filler and/or a drop in temperature of the material flow in the contacting and possibly dissolution sections of step a).
Avantageusement, le solvant de dissolution comprend, de préférence est constitué de, un appoint de solvant frais et/ou un flux de solvant recyclé issu d’une étape ultérieure du procédé, de préférence au moins en partie issu de l’étape c) de séparation solvant-polymère. i) la section de mise en contact : Advantageously, the dissolution solvent comprises, preferably consists of, a make-up of fresh solvent and/or a stream of recycled solvent from a subsequent step of the process, preferably at least in part from step c) of solvent-polymer separation. i) the contact section:
Selon l’invention, la section de mise en contact de la charge plastique avec au moins une partie du solvant de dissolution comprend au moins un mélangeur statique ou dynamique, de préférence entre un et dix, préférentiellement entre deux et six, très préférentiellement entre deux et cinq mélangeur(s) statique(s)ou dynamique(s), préférentiellement statique(s). Lorsque la section de mise en contact comprend plusieurs (c’est-à-dire au moins deux) mélangeurs statiques ou dynamiques, les mélangeurs statiques ou dynamiques sont avantageusement en série les uns par rapport aux autres (ou successifs). Avantageusement, chaque mélangeur statique ou dynamique est opéré à une température de préférence comprise entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C. Chaque mélangeur statique ou dynamique est alimenté par un flux plastique, comprenant la charge plastique, et par une fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution (c’est- à-dire une fraction de la partie, de préférence la totalité, du solvant de dissolution qui alimente la section i) de mise en contact) de sorte que, dans chaque mélangeur, le taux de dilution volumique en solvant de dissolution est compris entre 3% et 70%. Le taux de dilution volumique en solvant de dissolution dans un mélangeur statique ou dynamique correspond, selon l’invention, au rapport entre le débit volumique de la fraction de solvant de dissolution qui alimente le mélangeur statique ou dynamique considéré (plus précisément de la fraction de la partie du solvant de dissolution qui alimente la section i) de mise en contact) et la somme des débits volumiques de ladite fraction de solvant de dissolution (i.e. de la fraction d’au moins la partie du solvant de dissolution qui alimente la section i)) et du flux plastique qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré. Le terme « flux plastique » correspond à tout flux dans la section i) de mise en contact de l’étape a) de dissolution, qui comprend au moins la charge plastique et l’ensemble des fractions de solvant de dissolution (i.e. des fractions d’au moins la partie du solvant de dissolution qui alimente la section i)) introduites dans la section de mise en contact en amont du mélangeur statique ou dynamique considéré. En d’autres termes, le flux plastique, qui alimente un mélangeur statique ou dynamique, correspond à un flux de matière comprenant, de préférence constitué de, la charge plastique, avantageusement au moins en partie fondue, additionnée de l’ensemble des fractions de solvant de dissolution (i.e. des fractions d’au moins la partie du solvant de dissolution qui alimente la section i)) introduites dans le(ou les) mélangeur(s) statique(s) ou dynamique(s) situé(s) en amont du mélangeur statique ou dynamique considéré et éventuellement dans un moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique éventuellement situé en amont du premier mélangeur statique ou dynamique. Ainsi le flux plastique qui alimente la section i) de mise en contact correspond à la charge plastique ; le flux plastique en sortie de la section i) de mise en contact correspond à un flux de charge conditionnée et comprend la charge plastique et au moins une partie du solvant de dissolution. Le flux plastique qui alimente le premier mélangeur statique ou dynamique comprend, en particulier consiste en, la charge plastique qui est sous forme fondue (ou au moins en partie sous forme fondue) ou un pré-mélange comprenant la charge plastique au moins en partie sous forme fondue et une fraction du solvant de dissolution : le flux plastique qui alimente le premier mélangeur statique ou dynamique est alors en particulier sous forme de fluide visqueux. L’expression « fluide visqueux » signifie que le flux considéré est un fluide présentant une viscosité, en particulier une viscosité dynamique, typiquement entre 0,5 et 20000 Pa.s, voire plus particulièrement entre 1 ,0 et 4000 Pa.s. La viscosité, en particulier une viscosité dynamique, est mesurée à une température de 200°C et un taux de cisaillement de 0,1 s-1, à l’aide d’un viscosimètre, de préférence à l’aide d’un viscosimètre de type plan-plan par exemple de type DHR3 de TA Instrument. De préférence, le taux de dilution volumique en solvant de dissolution dans chaque mélangeur statique ou dynamique est compris : According to the invention, the section for bringing the plastic filler into contact with at least part of the dissolution solvent comprises at least one static or dynamic mixer, preferably between one and ten, preferably between two and six, very preferably between two and five static or dynamic mixer(s), preferably static(s). When the contacting section comprises several (that is to say at least two) static or dynamic mixers, the static or dynamic mixers are advantageously in series with each other (or successive). Advantageously, each static or dynamic mixer is operated at a temperature preferably between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C. Each static or dynamic mixer is supplied with a plastic flow, comprising the plastic filler, and with a fraction of at least said part of the dissolution solvent (that is to say a fraction of the part, preferably all, of the dissolving solvent which supplies the contacting section i) so that, in each mixer, the volume dilution rate of dissolving solvent is between 3% and 70%. The volume dilution rate of dissolution solvent in a static or dynamic mixer corresponds, according to the invention, to the ratio between the volume flow rate of the fraction of dissolution solvent which feeds the static or dynamic mixer considered (more precisely of the fraction of the part of the dissolution solvent which supplies the contacting section i) and the sum of the volume flow rates of said fraction of dissolution solvent (ie of the fraction of at least the part of the dissolution solvent which supplies the section i )) and the plastic flow which feeds the static or dynamic mixer considered. The term “plastic flow” corresponds to any flow in section i) of contacting of step a) of dissolution, which includes at least the plastic filler and all of the dissolution solvent fractions (ie fractions d 'at least the part of the dissolution solvent which feeds section i)) introduced into the contacting section upstream of the static or dynamic mixer considered. In other words, the plastic flow, which feeds a static or dynamic mixer, corresponds to a flow of material comprising, preferably consisting of, the plastic filler, advantageously at least partly melted, added to all the fractions of dissolution solvent (ie fractions of at least the part of the dissolution solvent which feeds section i)) introduced into the static or dynamic mixer(s) located upstream of the static or dynamic mixer considered and possibly in a means for melting at least partly the plastic filler possibly located upstream of the first static or dynamic mixer. Thus the plastic flow which supplies the contacting section i) corresponds to the plastic load; the plastic flow leaving the contacting section i) corresponds to a flow of conditioned filler and comprises the plastic filler and at least part of the dissolution solvent. The plastic flow which feeds the first static or dynamic mixer comprises, in particular consists of, the plastic filler which is in molten form (or at least partly in molten form) or a pre-mixture comprising the plastic filler at least partly in molten form. molten form and a fraction of the dissolution solvent: the plastic flow which feeds the first static or dynamic mixer is then in particular in the form of viscous fluid. The expression "viscous fluid" means that the flow considered is a fluid having a viscosity, in particular a dynamic viscosity, typically between 0.5 and 20000 Pa.s, or more particularly between 1.0 and 4000 Pa.s. The viscosity, in particular a dynamic viscosity, is measured at a temperature of 200°C and a shear rate of 0.1 s -1 , using a viscometer, preferably using a viscometer of plane-plane type, for example of type DHR3 from TA Instrument. Preferably, the volume dilution rate of dissolution solvent in each static or dynamic mixer is included:
- entre 3% et 50%, de manière préférée entre 10% et 35%, et de manière très préférée entre 15% et 30%, lorsque le rapport des viscosités entre le flux plastique et la fraction de solvant de dissolution (i.e. la fraction d’au moins la partie du solvant de dissolution qui alimente la section i)), qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré, est supérieur ou égal à 3500, de préférence supérieur ou égal à 3000, - between 3% and 50%, preferably between 10% and 35%, and very preferably between 15% and 30%, when the ratio of viscosities between the plastic flow and the dissolution solvent fraction (i.e. the fraction at least the part of the dissolution solvent which feeds section i)), which feeds the static or dynamic mixer considered, is greater than or equal to 3500, preferably greater than or equal to 3000,
- entre 10% et 70%, de manière préférée entre 20% et 65%, de manière très préférée entre 30% et 65%, voire entre 35% et 65%, lorsque le rapport des viscosités entre le flux plastique et la fraction de solvant de dissolution (i.e. la fraction d’au moins la partie du solvant de dissolution qui alimente la section i), qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré, est inférieur à 3500, de préférence inférieur à 3000. - between 10% and 70%, preferably between 20% and 65%, very preferably between 30% and 65%, or even between 35% and 65%, when the ratio of viscosities between the plastic flow and the fraction of dissolution solvent (i.e. the fraction of at least the part of the dissolution solvent which feeds section i), which feed the static or dynamic mixer considered, is less than 3500, preferably less than 3000.
De manière préférée, le solvant de dissolution qui alimente l’étape a) de dissolution est divisé en n flux partiels de solvant de dissolution, n étant un nombre entier égal à m, à m+1 ou m+2, m étant un nombre entier égal au nombre de mélangeurs statiques ou dynamiques mis en oeuvre dans la section i) de mise en contact, chaque mélangeur statique ou dynamique étant alimenté par un des flux partiels de solvant de dissolution de sorte que, dans chaque mélangeur statique ou dynamique, le taux de dilution volumique en solvant de dissolution est compris entre 3% et 70%, et de préférence : Preferably, the dissolution solvent which feeds the dissolution step a) is divided into n partial flows of dissolution solvent, n being an integer equal to m, m+1 or m+2, m being a number integer equal to the number of static or dynamic mixers used in section i) of contacting, each static or dynamic mixer being supplied with one of the partial flows of dissolution solvent so that, in each static or dynamic mixer, the volume dilution rate in dissolution solvent is between 3% and 70%, and preferably:
- entre 3% et 50%, de manière préférée entre 10 et 35%, et de manière très préférée entre 15% et 30%, lorsque le rapport des viscosités entre le flux plastique et le flux partiel de solvant de dissolution (i.e. la fraction de solvant de dissolution), qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré, est supérieur ou égal à 3500, de préférence supérieur ou égal à 3000 ; ou - between 3% and 50%, preferably between 10 and 35%, and very preferably between 15% and 30%, when the ratio of viscosities between the plastic flow and the partial flow of dissolution solvent (i.e. the fraction dissolution solvent), which feed the static or dynamic mixer considered, is greater than or equal to 3500, preferably greater than or equal to 3000; Or
- entre 10% et 70%, de manière préférée entre 20 et 65%, de manière très préférée entre 30% et 65%, voire entre 35% et 65%, lorsque le rapport des viscosités entre le flux plastique et le flux partiel de solvant de dissolution (i.e. la fraction de solvant de dissolution), qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré, est inférieur à 3500, de préférence inférieur à 3000. - between 10% and 70%, preferably between 20 and 65%, very preferably between 30% and 65%, or even between 35% and 65%, when the ratio of viscosities between the plastic flow and the partial flow of dissolution solvent (i.e. the fraction of dissolution solvent), which feed the static or dynamic mixer considered, is less than 3500, preferably less than 3000.
Eventuellement, un flux partiel de solvant de dissolution (i.e. une fraction de solvant de dissolution) peut alimenter un moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique situé en amont du premier mélangeur statique ou dynamique, et/ou un flux partiel de solvant de dissolution (i.e. une fraction de solvant de dissolution) peut alimenter directement la section ii) de dissolution. Chaque mélangeur statique ou dynamique est de préférence mis en oeuvre avec un temps de séjour inférieur ou égal à 20 minutes, de préférence compris entre 0,01 seconde et 20 minutes, de préférence entre 0,1 seconde et 10 minutes, de manière préférée entre 0,5 seconde secondes et 5 minutes, le temps de séjour étant défini ici comme le rapport entre le volume de liquide (ou fluide visqueux) dans le mélangeur statique ou dynamique considéré par rapport à la somme des débits volumiques du flux plastique et de la fraction de solvant de dissolution qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré. Optionally, a partial flow of dissolution solvent (ie a fraction of dissolution solvent) can supply a means for melting at least in part the plastic filler located upstream of the first static or dynamic mixer, and/or a partial flow of dissolution solvent. dissolution (ie a fraction of dissolution solvent) can directly feed the dissolution section ii). Each static or dynamic mixer is preferably implemented with a residence time less than or equal to 20 minutes, preferably between 0.01 second and 20 minutes, preferably between 0.1 second and 10 minutes, preferably between 0.5 seconds seconds and 5 minutes, the residence time being defined here as the ratio between the volume of liquid (or viscous fluid) in the static or dynamic mixer considered in relation to the sum of the volume flow rates of the plastic flow and the dissolution solvent fraction which feed the static or dynamic mixer considered.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la section i) de mise en contact peut également comprendre un moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique, de préférence au moins en partie les thermoplastiques visés, de préférence en totalité les thermoplastiques visés. Lorsque la section de mise en contact comprend un moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique, ledit moyen est situé en amont du (ou des) mélangeur(s) statique(s) ou dynamique(s), de préférence en amont du premier mélangeur statique ou dynamique de la série. De préférence, le moyen pour fondre au moins en partie la charge polyester est une extrudeuse, mono- ou bi-vis. According to a particular embodiment of the invention, the contacting section i) can also comprise a means for melting at least partly the plastic filler, preferably at least partly the targeted thermoplastics, preferably all the thermoplastics targeted. When the contacting section comprises means for melting at least partly the plastic filler, said means is located upstream of the static or dynamic mixer(s), preferably upstream of the first static or dynamic mixer in the series. Preferably, the means for melting at least partly the polyester filler is a single- or twin-screw extruder.
Avantageusement, le moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique permet de mélanger et de fondre au moins en partie la charge plastique, et plus particulièrement de fondre au moins en partie, de préférence en totalité, les thermoplastiques visés de la charge plastique. Ledit moyen pour fondre, de préférence ladite extrudeuse, est donc avantageusement mis en oeuvre à une température comprise entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C. La charge plastique alimente ainsi ledit éventuel moyen pour fondre, par exemple une extrudeuse, dans lequel elle est avantageusement chauffée à une température comprise entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et en particulier à une température proche voire légèrement supérieure à la température de fusion des thermoplastiques visés, par exemple des polyoléfines visées, de manière à devenir sous forme de fluide visqueux, en sortie dudit moyen pour fondre. A son introduction dans le moyen pour fondre, la charge plastique peut être déjà à une température entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, ou à une température ambiante, par exemple entre 10 et 30°C. Elle est donc avantageusement chauffée ou maintenue à une température entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, dans le moyen pour fondre, de manière à être au moins en partie fondue. Très avantageusement, au moins 70% poids de la charge plastique, de préférence au moins 80% poids, préférentiellement au moins 90% poids, de la charge plastique est sous forme de fluide visqueux en sortie dudit moyen pour fondre, par exemple de l’extrudeuse. Ainsi lorsqu’il est intégré à la section de mise en contact, le moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique est alimenté par la charge plastique, par exemple sous forme de particules solides, et permet d’obtenir un flux sous forme de fluide visqueux, typiquement de viscosité dynamique entre 0,5 et 20000 Pa.s, voire plus particulièrement entre 1 ,0 et 3000 Pa.s. L’éventuel moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique permet avantageusement de porter la charge plastique à une température comprise entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et à une pression comprise de préférence entre la pression atmosphérique (c’est-à-dire 0,1 MPa) et 20 MPa absolu, de préférence entre 0,15 MPa et 15 MPa absolu, conditions dans lesquelles ladite charge plastique est avantageusement au moins en partie fondue, et en particulier dans lesquelles les thermoplastiques visés, compris dans la charge plastique, sont au moins en partie fondus, de préférence intégralement fondus. Advantageously, the means for melting at least in part the plastic filler makes it possible to mix and melt at least in part the plastic filler, and more particularly to melt at least in part, preferably in whole, the targeted thermoplastics of the plastic filler. Said means for melting, preferably said extruder, is therefore advantageously used at a temperature of between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C. The plastic filler thus feeds said possible means for melting, for example an extruder, in which it is advantageously heated to a temperature between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and in particular at a temperature close or even slightly higher than the melting temperature of the targeted thermoplastics, for example the targeted polyolefins, so as to become in the form of a viscous fluid, at the outlet of said means for melting. When it is introduced into the means for melting, the plastic filler can already be at a temperature between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, or at an ambient temperature, for example between 10 and 30°C. . It is therefore advantageously heated or maintained at a temperature between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, in the means for melting, so as to be at least partly melted. Very advantageously, at least 70% by weight of the plastic filler, preferably at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight, of the plastic filler is in the form of viscous fluid at the outlet of said means for melting, for example extruder. Thus when it is integrated into the contacting section, the means for melting at least partly the plastic filler is supplied by the plastic filler, for example in the form of solid particles, and makes it possible to obtain a flow in the form of viscous fluid, typically of dynamic viscosity between 0.5 and 20000 Pa.s, or more particularly between 1.0 and 3000 Pa.s. The possible means for melting at least in part the plastic filler advantageously makes it possible to bring the plastic filler to a temperature between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and at a pressure preferably between atmospheric pressure (i.e. 0.1 MPa) and 20 MPa absolute, preferably between 0.15 MPa and 15 MPa absolute, conditions in which said plastic filler is advantageously at least partly molten, and in particular in which the targeted thermoplastics, included in the plastic filler, are at least partly melted, preferably completely melted.
L’alimentation du moyen pour fondre par la charge plastique peut avantageusement être réalisée par toute méthode connue de l’homme du métier, par exemple via une trémie d’alimentation, et peut être inertée afin de limiter l’introduction d’oxygène dans le procédé.The supply of the means for melting with the plastic filler can advantageously be carried out by any method known to those skilled in the art, for example via a supply hopper, and can be inerted in order to limit the introduction of oxygen into the process.
Selon un mode de réalisation très particulier de l’invention, la section de mise en contact comprend un moyen pour fondre, de préférence une extrudeuse, qui est alimenté par la charge plastique et qui peut également être alimenté par une fraction du solvant de dissolution, ce qui peut aider à diminuer la viscosité du flux plastique en sortie dudit moyen, participant ainsi à l’homogénéisation globale de la charge plastique au moins en partie fondue avec le solvant de dissolution, et avantageusement permettant de limiter la dégradation des thermoplastiques visés, en particulier des polyoléfines visées. Un autre avantage de ce mode de réalisation très particulier réside dans le fait que cette mise en oeuvre (i.e. introduction d’une fraction du solvant de dissolution dans le moyen pour fondre) peut permettre d’améliorer l’efficacité des mélangeurs en particulier du premier mélangeur, et ainsi permettre une diminution du nombre de mélangeurs statiques ou dynamiques nécessaires pour atteindre une viscosité dynamique du flux de charge conditionnée, c’est-à-dire du mélange [charge plastique + solvant de dissolution] à l’issue de la section de mise en contact, inférieure ou égale à 50 mPa.s, de préférence inférieure ou égale à 20 mPa.s, très préférentiellement inférieure ou égale à 5 mPa.s, de manière très préférée inférieure ou égale à 1 mPa.s, et très avantageusement un coefficient de variation (CoV) de concentration de préférence inférieur ou égal à 10%, préférentiellement inférieur ou égal à 5%. Lorsqu’une fraction du solvant de dissolution est introduite dans le moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique, la quantité de ladite fraction de solvant de dissolution qui alimente ledit moyen est de préférence ajustée de sorte que le rapport pondéral entre la fraction de solvant de dissolution qui alimente ledit moyen et la charge plastique qui alimente ledit moyen est compris entre 0,001 et 0,20000, de préférence entre 0,001 et 0,100, préférentiellement entre 0,003 et 0,050, de manière très préférée entre 0,005 et 0,030. Par exemple, une fraction du solvant de dissolution est introduite dans le moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique, la quantité de ladite fraction de solvant de dissolution qui alimente ledit moyen correspondant de préférence entre 0,02 et 4,0% poids, voire entre 0,1 et 1 ,0% poids, du poids total de solvant de dissolution introduit dans l’étape a). According to a very particular embodiment of the invention, the contacting section comprises a means for melting, preferably an extruder, which is supplied by the plastic filler and which can also be supplied by a fraction of the dissolution solvent, which can help to reduce the viscosity of the plastic flow at the outlet of said means, thus participating in the overall homogenization of the plastic load at least partly melted with the dissolution solvent, and advantageously making it possible to limit the degradation of the targeted thermoplastics, in particular of the targeted polyolefins. Another advantage of this very particular embodiment lies in the fact that this implementation (ie introduction of a fraction of the dissolution solvent into the means for melting) can make it possible to improve the efficiency of the mixers in particular of the first mixer, and thus allow a reduction in the number of static or dynamic mixers necessary to achieve a dynamic viscosity of the conditioned load flow, that is to say of the mixture [plastic filler + dissolution solvent] at the end of the section contacting, less than or equal to 50 mPa.s, preferably less than or equal to 20 mPa.s, very preferably less than or equal to 5 mPa.s, very preferably less than or equal to 1 mPa.s, and very advantageously a concentration coefficient of variation (CoV) preferably less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%. When a fraction of the dissolution solvent is introduced into the means for melting at least in part the plastic filler, the quantity of said fraction of dissolution solvent which feeds said means is preferably adjusted so that the weight ratio between the fraction of dissolving solvent which feeds said means and the plastic filler which feeds said means is between 0.001 and 0.20000, preferably between 0.001 and 0.100, preferably between 0.003 and 0.050, very preferably between 0.005 and 0.030. For example, a fraction of the dissolution solvent is introduced into the means for melting at least partly the plastic filler, the quantity of said fraction of dissolution solvent which supplies said means corresponding preferably between 0.02 and 4.0% by weight, or even between 0.1 and 1.0% by weight, of the total weight of dissolution solvent introduced in step a).
De préférence, le temps de séjour dans le moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique, éventuellement mis en oeuvre dans la section i) de mise en contact, est avantageusement inférieur ou égal à 1 heure, de préférence inférieur ou égal à 5 min, de préférence inférieur ou égal à 2 min, et de manière préférée supérieur ou égal à 0,5 seconde, préférentiellement supérieur ou égal à 1 seconde, très préférentiellement supérieur ou égal à 10 secondes. Ledit temps de séjour est défini ici comme le volume disponible dans ledit moyen divisé par le débit volumique de la charge plastique. Preferably, the residence time in the means for melting at least partly the plastic filler, optionally used in the contacting section i), is advantageously less than or equal to 1 hour, preferably less than or equal to 5 min, preferably less than or equal to 2 min, and preferably greater than or equal to 0.5 seconds, preferably greater than or equal to 1 second, very preferably greater than or equal to 10 seconds. Said residence time is defined here as the volume available in said means divided by the volume flow rate of the plastic filler.
L’éventuel moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique peut avantageusement être connecté à un système d’extraction sous vide, de manière à éliminer des impuretés telles que des gaz dissous, des composés organiques légers et/ou de l’humidité présents dans la charge. The possible means for melting at least partly the plastic filler can advantageously be connected to a vacuum extraction system, so as to eliminate impurities such as dissolved gases, light organic compounds and/or humidity present. in the load.
Ledit éventuel moyen pour fondre, de préférence une extrudeuse, peut également avantageusement comprendre en sortie un système de filtration permettant ainsi d’éliminer des particules solides de taille supérieure à 20 pm, et de préférence inférieure à 2 cm, telles que des particules de sable, de bois, métalliques. Par exemple, le moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique, de préférence une extrudeuse, est directement connecté, en sortie, à un premier système de filtration, en particulier un filtre, adapté pour éliminer des particules solides de taille typiquement supérieure ou égale 1000 pm, de préférence supérieure ou égale à 500 pm, de préférence supérieure ou égale à 400 pm, préférentiellement supérieure ou égale à 300 pm, suivi d’une pompe à matière fondue (ou « melt pump » selon le terme anglo-saxon consacré) ou une pompe à engrenage (ou gear pump selon le terme anglo-saxon) permettant de maintenir et/ou d’augmenter la pression, suivie d’un second système de filtration adapté pour éliminer des particules solides de taille typiquement supérieure ou égale à 60 pm, de préférence supérieure ou égale à 20 pm. Said possible means for melting, preferably an extruder, can also advantageously comprise at the outlet a filtration system thus making it possible to eliminate solid particles of size greater than 20 pm, and preferably less than 2 cm, such as sand particles. , wood, metal. For example, the means for melting at least partly the plastic filler, preferably an extruder, is directly connected, at the output, to a first filtration system, in particular a filter, adapted to eliminate solid particles of typically larger size or equal to 1000 pm, preferably greater than or equal to 500 pm, preferably greater than or equal to 400 pm, preferably greater than or equal to 300 pm, followed by a melt pump (or “melt pump” according to the Anglo-Saxon term dedicated) or a gear pump (or gear pump according to the Anglo-Saxon term) making it possible to maintain and/or increase the pressure, followed by a second filtration system adapted to eliminate solid particles of typically greater or equal size at 60 pm, preferably greater than or equal to 20 pm.
A l’issue de la section i) de mise en contact, c’est-à-dire en sortie du dernier mélangeur statique, le flux plastique obtenu correspond avantageusement à la charge conditionnée, qui est très avantageusement sous forme liquide, et présente de préférence une viscosité inférieure ou égale à 50 mPa.s, de préférence inférieure ou égale à 20 mPa.s, très préférentiellement inférieure ou égale à 5 mPa.s, de manière très préférée inférieure ou égale à 1 mPa.s. Très avantageusement, à l’issue de la section de mise en contact, la charge conditionnée présente également un coefficient de variation (CoV) de concentration de préférence inférieur ou égal à 10%, préférentiellement inférieur ou égal à 5%. La charge conditionnée peut alors être définie comme un mélange homogène comprenant une solution polymère de thermoplastiques, en particulier de polyoléfines et plus particulièrement de polypropylène et/ou polyéthylène, dans un solvant de dissolution, de préférence dans un ratio pondéral entre le solvant de dissolution et la charge plastique compris entre 0,2 et 100,0, préférentiellement entre 0,3 et 20,0, de manière préférée entre 1 ,0 et 10,0, encore plus préférentiellement entre 3,0 et 7,0, et comprenant des impuretés solubles et/ou insolubles, ledit mélange homogène présentant une viscosité et viscosité inférieure ou égale à 50 mPa.s, de préférence inférieure ou égale à 20 mPa.s, très préférentiellement inférieure ou égale à 5 mPa.s, de manière très préférée inférieure ou égale à 1 mPa.s. ii) la section de dissolution : At the end of section i) of contacting, that is to say at the outlet of the last static mixer, the plastic flow obtained advantageously corresponds to the conditioned load, which is very advantageously in liquid form, and has preferably a viscosity less than or equal to 50 mPa.s, preferably less than or equal to 20 mPa.s, very preferably less than or equal to 5 mPa.s, very preferably less than or equal to 1 mPa.s. Very advantageously, at the end of the contacting section, the conditioned load also has a coefficient of variation (CoV) of concentration preferably less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%. The conditioned load can then be defined as a homogeneous mixture comprising a polymer solution of thermoplastics, in particular of polyolefins and more particularly of polypropylene and/or polyethylene, in a dissolution solvent, preferably in a weight ratio between the dissolution solvent and the plastic load between 0.2 and 100.0, preferably between 0.3 and 20.0, preferably between 1.0 and 10.0, even more preferably between 3.0 and 7.0, and comprising soluble and/or insoluble impurities, said homogeneous mixture having a viscosity and viscosity less than or equal to 50 mPa.s, preferably less than or equal to 20 mPa.s, very preferably less than or equal to 5 mPa.s, very preferably less than or equal to 1 mPa.s. ii) the dissolution section:
La charge conditionnée issue de la section de mise en contact alimente la section de dissolution dans l’étape a) de dissolution. La section de dissolution peut également être alimentée par une partie de solvant de dissolution, en particulier lorsque toute la quantité de solvant de dissolution n’a pas été introduite entièrement dans la section i) de mise en contact. Le flux récupéré en sortie de section de dissolution correspond à la une solution polymère, en particulier à une solution polymère brute. The conditioned charge from the contacting section feeds the dissolution section in dissolution step a). The dissolution section can also be supplied with a portion of dissolution solvent, in particular when the entire quantity of dissolution solvent has not been introduced entirely into the contacting section i). The flow recovered at the outlet of the dissolution section corresponds to a polymer solution, in particular to a raw polymer solution.
Très avantageusement, la section de dissolution est opérée à une température de dissolution comprise entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et une pression de dissolution entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1 ,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1 ,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu. La température et la pression peuvent évoluer dans la section de dissolution, depuis les conditions d’introduction de la charge conditionnée issue de la section de mise en contact et/ou de la fraction de solvant de dissolution éventuellement introduite dans la section de dissolution, jusqu’à atteindre les conditions de dissolution, c’est-à-dire la température de dissolution, en particulier entre 100 et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et la pression de dissolution, en particulier entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1 ,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1 ,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu. Très avantageusement, à l’issue de la section de dissolution, la solution polymère brute est à la température de dissolution et à la pression de dissolution.Very advantageously, the dissolution section is operated at a dissolution temperature of between 100°C and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and a dissolution pressure of between 1.0 and 100.0 MPa absolute, of preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute. The temperature and pressure can vary in the dissolution section, from the conditions of introduction of the conditioned charge from the contacting section and/or the fraction of dissolution solvent possibly introduced into the dissolution section, up to 'to reach the dissolution conditions, that is to say the dissolution temperature, in particular between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and the dissolution pressure, in particular between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute. Very advantageously, at the end of the dissolution section, the raw polymer solution is at the dissolution temperature and at the dissolution pressure.
Le fait de limiter la température dans la section de dissolution et plus globalement dans l’étape a) de dissolution, à une température inférieure ou égale à 300°C, de préférence inférieure ou égale à 250°C, permet d’éviter ou de limiter la dégradation thermique des thermoplastiques et plus particulièrement des polyoléfines, mais aussi de limiter le besoin énergétique du procédé, participant ainsi à la limitation des coûts de fonctionnement du procédé. Avantageusement, la température de dissolution est supérieure ou égale à la température de fusion des thermoplastiques et plus particulièrement des polyoléfines, de manière à favoriser leur dissolution et très avantageusement réduire le temps de séjour nécessaire pour dissoudre efficacement les thermoplastiques visés. De manière préférée, la température dans la section de dissolution et plus globalement dans l’étape a) de dissolution est inférieure ou égale à la température critique du solvant de dissolution, de manière éviter la formation d’une phase supercritique lors de l’étape a) de dissolution susceptible de perturber la dissolution. Limiting the temperature in the dissolution section and more generally in dissolution step a) to a temperature less than or equal to 300°C, preferably less than or equal to 250°C, makes it possible to avoid or limit the thermal degradation of thermoplastics and more particularly polyolefins, but also to limit the energy requirement of the process, thus participating in limiting the operating costs of the process. Advantageously, the dissolution temperature is greater than or equal to the melting temperature of the thermoplastics and more particularly polyolefins, so as to promote their dissolution and very advantageously reduce the residence time necessary to effectively dissolve the targeted thermoplastics. Preferably, the temperature in the dissolution section and more generally in dissolution step a) is less than or equal to the critical temperature of the dissolution solvent, so as to avoid the formation of a supercritical phase during the step. a) dissolution likely to disrupt the dissolution.
Parallèlement, la pression de dissolution dans la section de dissolution est supérieure à la tension de vapeur saturante du solvant de dissolution, à la température de dissolution, de manière à ce que le solvant de dissolution soit au moins en partie, et de préférence en totalité, sous forme liquide ou éventuellement supercritique, à la température de dissolution, ce qui permet d’optimiser la dissolution des thermoplastiques visés et plus particulièrement des polyoléfines, en particulier en termes de qualité, de temps d’opération. At the same time, the dissolution pressure in the dissolution section is higher than the saturated vapor pressure of the dissolution solvent, at the dissolution temperature, so that the dissolution solvent is at least partly, and preferably completely , in liquid or possibly supercritical form, at the dissolution temperature, which makes it possible to optimize the dissolution of the targeted thermoplastics and more particularly of polyolefins, in particular in terms of quality and operation time.
Très avantageusement, les conditions de température et pression de dissolution atteintes dans la section ii) de dissolution sont ajustées de sorte que le mélange (solvant de dissolution + thermoplastiques visés) est monophasique à l’issue de l’étape a), ledit mélange pouvant comprendre éventuellement des impuretés insolubles en suspension dans ledit mélange.Very advantageously, the dissolution temperature and pressure conditions reached in dissolution section ii) are adjusted so that the mixture (dissolution solvent + targeted thermoplastics) is monophasic at the end of step a), said mixture being able to optionally include insoluble impurities suspended in said mixture.
Avantageusement, la section ii) de dissolution est mise en oeuvre pendant un temps de séjour compris entre 1 et 600 minutes, de préférence entre 2 et 300 minutes, de manière préférée entre 5 et 180 minutes. Le temps de séjour est entendu, dans ce cas, comme le temps de séjour à la température de dissolution et à la pression de dissolution, c’est-à-dire le temps de mise en oeuvre de la charge plastique avec le solvant de dissolution à la température de dissolution et à la pression de dissolution, dans la section de dissolution. Advantageously, dissolution section ii) is carried out for a residence time of between 1 and 600 minutes, preferably between 2 and 300 minutes, preferably between 5 and 180 minutes. The residence time is understood, in this case, as the residence time at the dissolution temperature and at the dissolution pressure, that is to say the time of implementation of the plastic filler with the dissolution solvent at the dissolution temperature and dissolution pressure, in the dissolution section.
La section ii) de dissolution peut mettre en oeuvre différents types d’équipements tels que des dispositifs de mélange, de transport, de chauffage, et comme par exemple un réacteur, une pompe, un circuit de transport, un système d’agitation, un four, un échangeur, un mélangeur, etc. Section ii) of dissolution can use different types of equipment such as mixing, transport, heating devices, and such as for example a reactor, a pump, a transport circuit, an agitation system, a oven, exchanger, mixer, etc.
Selon un mode de réalisation particulier, la section de dissolution met en oeuvre un réacteur agité en continu, appelé encore « Continuous Stirred Tank Reactor » (CSTR) selon la terminologie anglo-saxonne, ou une série de réacteurs agités en continu (ou réacteurs CSTR), ladite série pouvant comprendre entre deux et cinq réacteurs CSTR, de préférence deux ou trois réacteurs CSTR, chaque réacteur agité en continu (réacteur CSTR) comprenant avantageusement un système d’agitation mécanique. En effet, le procédé selon l’invention, comprenant en particulier une section de mise en contact comme décrit plus haut, qui permet l’obtention d’une charge conditionnée présentant une viscosité de préférence inférieure ou égale à 50 mPa.s, préférentiellement inférieure ou égale à 20 mPa.s, très préférentiellement inférieure ou égale à 5 mPa.s, de manière très préférée inférieure ou égale à 1 mPa.s, permet l’utilisation d’une puissance d’agitation mécanique raisonnable (c’est-à-dire limitée) dans le réacteur de dissolution, facilitant ainsi l’opérabilité de la section de dissolution tout en limitant les coûts nécessaires à sa mise en oeuvre, et tout en assurant une homogénéisation optimale du mélange et une dissolution maximale des thermoplastiques visés de la charge plastique dans le solvant de dissolution. According to a particular embodiment, the dissolution section uses a continuously stirred reactor, also called "Continuous Stirred Tank Reactor" (CSTR) according to Anglo-Saxon terminology, or a series of continuously stirred reactors (or CSTR reactors). ), said series possibly comprising between two and five CSTR reactors, preferably two or three CSTR reactors, each continuously stirred reactor (CSTR reactor) advantageously comprising a mechanical stirring system. Indeed, the method according to the invention, comprising in particular a contacting section as described above, which makes it possible to obtain a conditioned charge having a viscosity preferably less than or equal to 50 mPa.s, preferably less or equal to 20 mPa.s, very preferably less than or equal to 5 mPa.s, very preferably less than or equal to 1 mPa.s, allows the use of a reasonable (that is to say limited) mechanical stirring power in the dissolution reactor , thus facilitating the operability of the dissolution section while limiting the costs necessary for its implementation, and while ensuring optimal homogenization of the mixture and maximum dissolution of the targeted thermoplastics of the plastic filler in the dissolution solvent.
La section de dissolution peut mettre en oeuvre tout réacteur agité par tout système d’agitation. En effet, l’obtention d’une charge conditionnée présentant une viscosité de préférence inférieure ou égale à 50 mPa.s, préférentiellement inférieure ou égale à 20 mPa.s, très préférentiellement inférieure ou égale à 5 mPa.s, de manière très préférée inférieure ou égale à 1 mPa.s, et très avantageusement un coefficient de variation (CoV) de concentration de préférence inférieur ou égal à 10%, préférentiellement inférieur ou égal à 5%, à l’issue de la section i) de mise en contact permet l’utilisation d’une puissance d’agitation raisonnable (c’est- à-dire limitée) dans le réacteur de dissolution, facilitant ainsi l’opérabilité de la section de dissolution, ce qui permet l’utilisation de tout système d’agitation, tout en autorisant avantageusement une réduction du temps de mélange, c’est-à-dire du temps de séjour dans la section de dissolution, et/ou l’utilisation d’une gamme de pressions d’opération large, et en assurant une homogénéisation optimale du mélange et de fait une dissolution maximale des thermoplastiques visés de la charge plastique dans le solvant de dissolution. The dissolution section can use any reactor stirred by any stirring system. Indeed, obtaining a conditioned load having a viscosity preferably less than or equal to 50 mPa.s, preferably less than or equal to 20 mPa.s, very preferably less than or equal to 5 mPa.s, very preferably less than or equal to 1 mPa.s, and very advantageously a coefficient of variation (CoV) of concentration preferably less than or equal to 10%, preferably less than or equal to 5%, at the end of section i) of implementation contact allows the use of a reasonable (i.e. limited) stirring power in the dissolution reactor, thus facilitating the operability of the dissolution section, which allows the use of any diluting system. agitation, while advantageously allowing a reduction in the mixing time, that is to say the residence time in the dissolution section, and/or the use of a wide range of operating pressures, and in ensuring optimal homogenization of the mixture and therefore maximum dissolution of the targeted thermoplastics from the plastic filler in the dissolution solvent.
Eventuellement, un adsorbant, avantageusement solide, de préférence sous forme de particules divisées, mises en forme ou pas, peut être introduit dans la solution polymère dans la section ii) de dissolution, en particulier dans le réacteur de dissolution. Dans ce cas-là, le procédé de purification comprend une étape a’) d’adsorption intermédiaire, située pendant l’étape a) de dissolution. L’adsorbant est avantageusement choisi parmi les alumines, silices, silices-alumines, charbons actifs ou terres décolorantes. L’adsorbant solide pourra alors être éliminé lors de l’étape b) de purification, par exemple lors d’une sous-étape b1 ) de séparation des insolubles et/ou une sous-étape b2) de lavage. Cette éventuelle étape a’) d’adsorption en présence d’adsorbant solide sous forme divisée permet d’optimiser la purification de la solution polymère. Optionally, an adsorbent, advantageously solid, preferably in the form of divided particles, shaped or not, can be introduced into the polymer solution in dissolution section ii), in particular in the dissolution reactor. In this case, the purification process includes an intermediate adsorption step a’), located during the dissolution step a). The adsorbent is advantageously chosen from aluminas, silicas, silica-aluminas, activated carbons or bleaching earths. The solid adsorbent can then be eliminated during purification step b), for example during a sub-step b1) of separation of insolubles and/or a sub-step b2) of washing. This possible step a') of adsorption in the presence of solid adsorbent in divided form makes it possible to optimize the purification of the polymer solution.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, l’étape a) de dissolution met en oeuvre : i) une section de mise en contact de la charge plastique avec au moins une partie d’un solvant de dissolution, présentant une température d’ébullition comprise entre -50 et 250°C, de préférence entre - 15 et 150°C, de manière préférée entre 20 et 100°C, et ii) une section de dissolution. Dans ce mode de réalisation préféré, la section i) de mise en contact est opérée à une température entre 150 et 250°C et met en oeuvre une extrudeuse, éventuellement un système de filtration en sortie d’extrudeuse, puis trois, quatre ou cinq mélangeurs statiques, fonctionnant en série les uns par rapport aux autres, et la section ii) de dissolution met en oeuvre un réacteur agité en continu par agitation mécanique (c’est-à-dire de type CSTR) opéré à une température entre 150 et 250°C et une pression entre 1 ,5 et 18,0 MPa absolu. Le solvant de dissolution est divisé en n flux partiels de solvant de dissolution, n étant un nombre entier naturel et le nombre n de flux partiels de solvant de dissolution étant égal au nombre m de mélangeurs statiques mis en oeuvre dans la section i) de mise en contact (dans ce mode de réalisation, m étant un nombre entier égal trois, quatre ou cinq) ou à un nombre m+1 ou m+2. Dans ce mode de réalisation, l’extrudeuse est alimentée par la charge plastique, pour obtenir un flux plastique composé de la charge plastique au moins en partie fondue, dans lequel les thermoplastiques visés, en particulier les polyoléfines visées, de la charge plastiques sont avantageusement fondus, et éventuellement un des flux partiels de solvant de dissolution de sorte que le rapport pondéral entre la fraction de solvant de dissolution (i.e. le flux partiel de solvant de dissolution) qui alimente l’extrudeuse et la charge plastique qui alimente l’extrudeuse est compris entre 0,001 et 0,200, de préférence entre 0,001 et 0,100, préférentiellement entre 0,003 et 0,050, de manière très préférée entre 0,005 et 0,030, par exemple de sorte que le flux partiel de solvant de dissolution qui alimente l’extrudeuse représente de préférence entre 0,02 et 4,0% poids, voire entre 0,1 et 1 ,0% poids, du poids total de solvant de dissolution introduit dans l’étape a). Dans ce mode de réalisation préféré, chacun des mélangeurs statiques est alimenté par un flux plastique et un des flux partiels de solvant de dissolution de sorte que, dans chaque mélangeur statique, le taux de dilution volumique en solvant de dissolution est compris : According to a preferred embodiment of the invention, dissolution step a) uses: i) a section for bringing the plastic filler into contact with at least part of a dissolution solvent, having a temperature d boiling between -50 and 250°C, preferably between -15 and 150°C, preferably between 20 and 100°C, and ii) a dissolution section. In this preferred embodiment, the contacting section i) is operated at a temperature between 150 and 250°C and uses an extruder, possibly a filtration system at the extruder outlet, then three, four or five static mixers, operating in series with each other, and dissolution section ii) uses a reactor continuously stirred by mechanical stirring (i.e. CSTR type) operated at a temperature between 150 and 250°C and a pressure between 1.5 and 18.0 MPa absolute. The dissolution solvent is divided into n partial flows of dissolution solvent, n being a natural integer and the number n of partial flows of dissolution solvent being equal to the number m of static mixers used in section i) of implementation in contact (in this embodiment, m being an integer equal to three, four or five) or to a number m+1 or m+2. In this embodiment, the extruder is fed by the plastic filler, to obtain a plastic flow composed of the plastic filler at least partly melted, in which the targeted thermoplastics, in particular the targeted polyolefins, of the plastic filler are advantageously melted, and possibly one of the partial flows of dissolution solvent so that the weight ratio between the fraction of dissolution solvent (ie the partial flow of dissolution solvent) which feeds the extruder and the plastic filler which feeds the extruder is between 0.001 and 0.200, preferably between 0.001 and 0.100, preferably between 0.003 and 0.050, very preferably between 0.005 and 0.030, for example so that the partial flow of dissolution solvent which feeds the extruder preferably represents between 0 .02 and 4.0% by weight, or even between 0.1 and 1.0% by weight, of the total weight of dissolution solvent introduced in step a). In this preferred embodiment, each of the static mixers is supplied with a plastic flow and one of the partial flows of dissolution solvent so that, in each static mixer, the volume dilution rate of dissolution solvent is included:
- entre 3% et 50%, de manière préférée entre 10 et 35%, et de manière très préférée entre 15% et 30%, lorsque le rapport des viscosités entre le flux plastique et le flux partiel de solvant de dissolution qui alimentent le mélangeur statique considéré est supérieur ou égal à 3500, de préférence supérieur ou égal à 3000 ; - between 3% and 50%, preferably between 10 and 35%, and very preferably between 15% and 30%, when the ratio of viscosities between the plastic flow and the partial flow of dissolution solvent which feeds the mixer static considered is greater than or equal to 3500, preferably greater than or equal to 3000;
- entre 10% et 70%, de manière préférée entre 20 et 65%, de manière très préférée entre 30% et 65%, voire entre 35% et 65%, lorsque le rapport des viscosités entre le flux plastique et le flux partiel de solvant de dissolution qui alimentent le mélangeur statique considéré est inférieur à 3500, de préférence inférieur à 3000. - between 10% and 70%, preferably between 20 and 65%, very preferably between 30% and 65%, or even between 35% and 65%, when the ratio of viscosities between the plastic flow and the partial flow of dissolving solvent which feeds the static mixer considered is less than 3500, preferably less than 3000.
De préférence, dans ce mode de réalisation préféré, le temps de séjour dans l’extrudeuse, défini comme le volume disponible dans ladite extrudeuse divisé par le débit volumique de charge, est entre 0,5 seconde et une heure, de préférence entre 0,5 seconde et 5 minutes, de préférence 1 seconde et 2 minutes, ou entre 10 secondes et 2 minutes. Preferably, in this preferred embodiment, the residence time in the extruder, defined as the volume available in said extruder divided by the volume flow rate of load, is between 0.5 seconds and one hour, preferably between 0, 5 seconds and 5 minutes, preferably 1 second and 2 minutes, or between 10 seconds and 2 minutes.
La section ii) de dissolution, en particulier le réacteur de type CSTR, de ce même mode de réalisation préféré est alors alimentée par le flux plastique issu du dernier mélangeur statique de la section i) de mise en contact et éventuellement par un flux partiel de solvant de dissolution. The dissolution section ii), in particular the CSTR type reactor, of this same preferred embodiment is then supplied by the plastic flow coming from the last static mixer of section i) of contacting and possibly by a partial flow of dissolution solvent.
La solution polymère, dite avantageusement brute, obtenue à l’issue de l’étape a) de dissolution comprend au moins le solvant de dissolution, des polymères, en particulier les polymères thermoplastiques visés que la présente invention cherche à récupérer purifiés, dissous dans le solvant de dissolution. En général, la solution polymère obtenue à l’issue de l’étape a) de dissolution comprend également des impuretés solubles également dissoutes dans le solvant de dissolution. Elle peut éventuellement comprendre en outre des impuretés insolubles en suspension. La solution polymère, dite avantageusement brute, obtenue à l’issue de l’étape a) peut éventuellement comprendre également des polymères, autres que les polymères visés, par exemple à l’état fondu. The polymer solution, advantageously called raw, obtained at the end of dissolution step a) comprises at least the dissolution solvent, polymers, in particular the targeted thermoplastic polymers that the present invention seeks to recover purified, dissolved in the dissolving solvent. In general, the polymer solution obtained at the end of dissolution step a) also includes soluble impurities also dissolved in the dissolution solvent. It may optionally also include insoluble impurities in suspension. The polymer solution, advantageously called raw, obtained at the end of step a) may optionally also comprise polymers, other than the targeted polymers, for example in the molten state.
Etape b) de purification de la solution polymère Step b) of purification of the polymer solution
Le procédé de traitement selon l’invention comprend une étape de purification de la solution polymère brute issue de l’étape a). Cette étape b) de purification comprend au moins l’une des sous-étapes b1 ), b2), b3), b4) décrites ci-après : b1 ) une sous-étape de séparation des insolubles, b2) une sous-étape de lavage, par contact avec une solution dense, b3) une sous-étape d’extraction, par contact avec un solvant d’extraction, b4) une sous-étape d’adsorption des impuretés par contact avec un solide adsorbant. The treatment method according to the invention comprises a step of purification of the raw polymer solution resulting from step a). This purification step b) comprises at least one of the sub-steps b1), b2), b3), b4) described below: b1) a sub-step of separating insolubles, b2) a sub-step of washing, by contact with a dense solution, b3) an extraction sub-step, by contact with an extraction solvent, b4) a sub-step of adsorption of impurities by contact with an adsorbent solid.
De préférence, l’étape b) de purification comprend au moins une sous-étape b1 ) de séparation des insolubles. L’étape b) de purification comprend de manière préférée plusieurs (c’est-à-dire au moins deux) sous-étapes choisies parmi les sous-étapes b1 ), b2), b3) et b4), en série, et de manière préférée au moins une sous-étape b1 ) de séparation des insolubles et par exemple une sous-étape b4) d’adsorption, et très avantageusement dans cet ordre. La combinaison d’au moins deux sous-étapes choisies parmi b1 ), b2), b3) et b4) permet avantageusement une purification optimale de la solution polymère. La solution polymère obtenue à l’issue de l’étape b) est une solution polymère purifiée et comprend les thermoplastiques visés dissous dans le solvant de dissolution. Cette solution polymère purifiée peut correspondre à une solution polymère clarifiée issue d’une sous-étape b1 ) de séparation des insolubles, une solution polymère lavée issue d’une sous-étape b2) de lavage, une solution polymère extraite issue d’une sous-étape b3) d’extraction ou une solution polymère raffinée issue d’une sous-étape b4) d’adsorption des impuretés. Preferably, purification step b) comprises at least one substep b1) of separation of insolubles. Purification step b) preferably comprises several (that is to say at least two) sub-steps chosen from sub-steps b1), b2), b3) and b4), in series, and preferred manner at least one sub-step b1) of separation of insolubles and for example a sub-step b4) of adsorption, and very advantageously in this order. The combination of at least two sub-steps chosen from b1), b2), b3) and b4) advantageously allows optimal purification of the polymer solution. The polymer solution obtained at the end of step b) is a purified polymer solution and comprises the targeted thermoplastics dissolved in the dissolution solvent. This purified polymer solution can correspond to a clarified polymer solution resulting from a sub-step b1) of separation of insolubles, a washed polymer solution resulting from a sub-step b2) of washing, an extracted polymer solution resulting from a sub-step -step b3) of extraction or a refined polymer solution resulting from a sub-step b4) of adsorption of impurities.
Sous-Etape b1 ) de séparation des insolubles Le procédé de purification peut comprendre une sous-étape b1 ) de séparation des insolubles par séparation solide-liquide, pour obtenir avantageusement au moins une solution polymère clarifiée et de préférence une fraction insoluble. La fraction insoluble comprend avantageusement au moins en partie, de préférence la totalité, des impuretés insolubles, notamment en suspension dans la solution polymère brute issue de l’étape a). Sub-step b1) of separation of insolubles The purification process may include a substep b1) of separation of insolubles by solid-liquid separation, to advantageously obtain at least one clarified polymer solution and preferably an insoluble fraction. The insoluble fraction advantageously comprises at least partly, preferably all, insoluble impurities, in particular suspended in the raw polymer solution resulting from step a).
La sous-étape b1 ) de séparation des insolubles permet ainsi d’éliminer au moins une partie, de préférence la totalité, des particules de impuretés insolubles dans le solvant de dissolution, présentes en suspension dans la solution polymère brute issue de l’étape a). Les impuretés insolubles éliminées lors de la sous-étape b1 ) de séparation des insolubles sont par exemple des pigments, des composés minéraux, des résidus d’emballages (verre, bois, carton, papier, aluminium) et des polymères insolubles. Substep b1) of separation of insolubles thus makes it possible to eliminate at least part, preferably all, of the particles of impurities insoluble in the dissolution solvent, present in suspension in the raw polymer solution resulting from step a ). The insoluble impurities eliminated during substep b1) of separation of insolubles are for example pigments, mineral compounds, packaging residues (glass, wood, cardboard, paper, aluminum) and insoluble polymers.
Lorsqu’elle est mise en oeuvre, cette sous-étape b1 ) de séparation permet, outre l’élimination d’au moins une partie des impuretés insolubles, avantageusement de limiter les problèmes opératoires, en particulier de type bouchage et/ou érosion, des étapes du procédé situées en aval, tout en contribuant à la purification de la charge plastique. When it is implemented, this separation substep b1) allows, in addition to the elimination of at least part of the insoluble impurities, advantageously to limit the operational problems, in particular of the blockage and/or erosion type, of the stages of the process located downstream, while contributing to the purification of the plastic load.
La sous-étape b1 ) de séparation des insolubles est avantageusement mise en oeuvre à une température entre 100 et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et à une pression entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1 ,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1 ,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu. Très avantageusement, la sous-étape b1 ) de séparation des insolubles est mise en oeuvre aux conditions de température et de pression en sortie de l’étape a) de dissolution, c’est-à-dire à la température de dissolution et la pression de dissolution telles que définies plus haut. Substep b1) of separation of insolubles is advantageously carried out at a temperature between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and at a pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, of preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute. Very advantageously, substep b1) of separation of insolubles is carried out at the temperature and pressure conditions at the outlet of step a) of dissolution, that is to say at the dissolution temperature and pressure dissolution as defined above.
Lorsqu’elle est intégrée au procédé, la sous-étape b1 ) de séparation des insolubles est de préférence alimentée par la solution polymère brute issue de l’étape a). Selon un autre mode de réalisation, la sous-étape b1 ) peut être alimentée par une solution polymère lavée issue d’une sous-étape b2) de lavage. When integrated into the process, substep b1) of separation of insolubles is preferably supplied with the raw polymer solution resulting from step a). According to another embodiment, sub-step b1) can be supplied with a washed polymer solution resulting from a washing sub-step b2).
Avantageusement, la sous-étape b1 ) met en oeuvre une section comprenant au moins un équipement de séparation solide-liquide, par exemple choisi parmi un ballon séparateur, un décanteur, un décanteur centrifuge, une centrifugeuse, un filtre, un filtre à sable, un filtre tangentiel mettant notamment en oeuvre une membrane et/ou un filtre en profondeur éventuellement en présence d’adjuvants de filtration (par exemple des terres de diatomées), un séparateur à courant de Foucault, un séparateur électrostatique, un séparateur triboélectrique, de préférence un décanteur, un filtre, un filtre à sable et/ou un séparateur électrostatique. Avantageusement, un filtre autonettoyant peut être utilisé, le nettoyage ou décolmatage permettant l’élimination des insolubles étant réalisé à l’aide d’un flux de solvant. L’évacuation de la fraction insoluble peut être facilitée par des équipements permettant le transport et/ou l’élimination des traces de solvant éventuellement présentes dans la fraction insoluble, par exemple un convoyeur, un tube vibrant, une vis sans fin, une extrudeuse, un stripage. La sous-étape b1 ) peut donc mettre en oeuvre des équipements de transport et/ou d’élimination des traces de solvant pour évacuer la fraction insoluble. Avantageusement, au moins une partie du solvant récupéré lors de la sous-étape b1 ) est recyclée dans le procédé.Advantageously, substep b1) implements a section comprising at least one piece of solid-liquid separation equipment, for example chosen from a separator flask, a decanter, a centrifugal decanter, a centrifuge, a filter, a sand filter, a tangential filter using in particular a membrane and/or a depth filter possibly in the presence of filtration aids (for example diatomaceous earth), an eddy current separator, an electrostatic separator, a triboelectric separator, preferably a decanter, a filter, a sand filter and/or an electrostatic separator. Advantageously, a self-cleaning filter can be used, the cleaning or unclogging allowing the elimination of insoluble matter being carried out using a flow of solvent. The evacuation of the insoluble fraction can be facilitated by equipment allowing the transport and/or elimination of traces of solvent possibly present in the insoluble fraction, for example a conveyor, a vibrating tube, an endless screw, an extruder, a striping. Substep b1) can therefore use equipment for transport and/or elimination of traces of solvent to evacuate the insoluble fraction. Advantageously, at least part of the solvent recovered during substep b1) is recycled in the process.
Selon un mode de réalisation particulier, la sous-étape b1 ) de séparation des insolubles met en oeuvre au moins deux, et généralement moins de cinq, équipements de séparation solide- liquide en série et/ou en parallèle. La présence de au moins deux équipements de séparation solide-liquide en série permet d’améliorer l’élimination des insolubles tandis que la présence d’équipements en parallèle permet de gérer la maintenance desdits équipements et/ou des opérations de décolmatage. According to a particular embodiment, sub-step b1) of separation of insolubles uses at least two, and generally less than five, solid-liquid separation equipment in series and/or in parallel. The presence of at least two solid-liquid separation equipment in series makes it possible to improve the elimination of insoluble matter while the presence of equipment in parallel makes it possible to manage the maintenance of said equipment and/or unclogging operations.
Certaines impuretés insolubles, notamment certains additifs comme des pigments et charges minérales, ajoutés classiquement lors de la formulation des polymères, peuvent être introduites sous forme de particules de taille inférieure à 1 pm. C’est par exemple le cas du dioxyde de titane, du carbonate de calcium et du noir de carbone. Selon un mode de réalisation particulier de la sous-étape b1 ), ladite sous-étape b1 ) de séparation des insolubles met avantageusement en oeuvre un séparateur électrostatique, ce qui permet d’éliminer efficacement au moins en partie, les particules insolubles de taille inférieure à 1 pm. Selon un autre mode de réalisation particulier de la sous-étape b1 ), la sous-étape b1 ) des insolubles met en oeuvre un filtre à sable, pour éliminer les particules de différentes tailles et notamment des particules de taille inférieure à 1 pm. Selon encore un autre mode de réalisation particulier de la sous-étape b1 ), la sous-étape b1 ) des insolubles met en oeuvre un filtre tangentiel mettant notamment en oeuvre une membrane et/ou un filtre en profondeur, éventuellement en présence d’adjuvants de filtration comme par exemple des terres de diatomées. Certain insoluble impurities, in particular certain additives such as pigments and mineral fillers, conventionally added during the formulation of polymers, can be introduced in the form of particles less than 1 μm in size. This is for example the case of titanium dioxide, calcium carbonate and carbon black. According to a particular embodiment of sub-step b1), said sub-step b1) of separation of insolubles advantageously uses an electrostatic separator, which makes it possible to effectively eliminate, at least in part, the insoluble particles of smaller size at 1 p.m. According to another particular embodiment of sub-step b1), sub-step b1) of insolubles uses a sand filter, to eliminate particles of different sizes and in particular particles of size less than 1 pm. According to yet another particular embodiment of sub-step b1), sub-step b1) of insolubles uses a tangential filter using in particular a membrane and/or a depth filter, possibly in the presence of adjuvants filtration such as diatomaceous earth.
En fonction de la nature de la charge, la solution polymère qui alimente la sous-étape b1 ), de préférence la solution polymère brute, peut éventuellement également comprendre une deuxième phase liquide, par exemple constituée de polymères fondus. Selon un autre mode de réalisation particulier, la sous-étape b1 ) met avantageusement en oeuvre des équipements permettant la séparation de cette seconde phase liquide, de préférence au moyen d’au moins un séparateur biphasique ou triphasique. Depending on the nature of the feed, the polymer solution which feeds substep b1), preferably the raw polymer solution, may optionally also comprise a second liquid phase, for example consisting of molten polymers. According to another particular embodiment, substep b1) advantageously uses equipment allowing the separation of this second liquid phase, preferably by means of at least one two-phase or three-phase separator.
Sous-étape b2) de lavage Washing sub-step b2)
Le procédé de traitement peut éventuellement comprendre en outre une sous-étape b2) de lavage par une solution dense, pour obtenir avantageusement au moins un effluent de lavage et une solution polymère lavée. La solution polymère lavée obtenue à l’issue de la sous-étape b2) comprend avantageusement les polymères visés que la présente invention cherche à récupérer purifiés, dissous dans le solvant de dissolution. Eventuellement la solution polymère lavée peut comprendre également des impuretés résiduelles en particulier solubles dans le solvant de dissolution et/ou éventuellement des traces du solvant de lavage si la sous-étape b2) est réalisée. The treatment process may optionally also comprise a sub-step b2) of washing with a dense solution, to advantageously obtain at least one washing effluent and a washed polymer solution. The washed polymer solution obtained at the end of the sub-step b2) advantageously comprises the targeted polymers that the present invention seeks to recover purified, dissolved in the dissolution solvent. Optionally, the washed polymer solution may also include residual impurities, in particular soluble in the dissolution solvent and/or possibly traces of the washing solvent if substep b2) is carried out.
La sous-étape b2) de lavage peut être intégrée en amont ou en aval, de préférence en aval, d’une sous-étape b1 ) de séparation des insolubles, lorsque ces deux sous-étapes sont intégrées à l’étape b) de purification. Washing sub-step b2) can be integrated upstream or downstream, preferably downstream, of a sub-step b1) of separation of insolubles, when these two sub-steps are integrated into step b) of purification.
Lorsqu’elle est intégrée au procédé, la sous-étape b2) de lavage est alimentée par une solution dense et par la solution polymère brute issue de l’étape a) ou issue d’une éventuelle étape a’) d’adsorption intermédiaire, ou encore par la solution polymère clarifiée issue de b1 ). La solution polymère qui alimente la sous-étape b2) de lavage, en particulier la solution polymère brute ou clarifiée, peut comprendre des impuretés insolubles en suspension et/ou des impuretés solubilisées. Ces impuretés en suspension ou solubilisés peuvent, en partie ou en totalité, être éliminés lors de la sous-étape b2) de lavage par dissolution ou précipitation et/ou par entrainement dans la solution dense. Ainsi lorsqu’elle est mise en oeuvre, cette sous-étape b2) contribue au traitement de la charge plastique et plus particulièrement à la purification de la solution polymère. When it is integrated into the process, the washing sub-step b2) is supplied with a dense solution and with the raw polymer solution from step a) or from a possible intermediate adsorption step a'), or by the clarified polymer solution from b1). The polymer solution which feeds the washing sub-step b2), in particular the crude or clarified polymer solution, may comprise insoluble impurities in suspension and/or solubilized impurities. These suspended or solubilized impurities can, in part or in whole, be eliminated during substep b2) of washing by dissolution or precipitation and/or by entrainment in the dense solution. Thus when it is implemented, this substep b2) contributes to the treatment of the plastic filler and more particularly to the purification of the polymer solution.
La sous-étape b2) de lavage comprend avantageusement la mise en contact de la solution polymère, brute ou clarifiée, qui alimente la sous-étape b2), avec une solution dense. Avantageusement, la solution dense a une densité plus élevée que la solution polymère (c’est- à-dire le mélange comprenant au moins les thermoplastiques visés et le solvant de dissolution dans lequel sont dissous les thermoplastiques visés), en particulier supérieure ou égale à 0,85, de préférence supérieure ou égale à 0,9, préférentiellement supérieure ou égale à 1 ,0. La solution dense peut être une solution aqueuse, qui comprend de préférence au moins 50% poids d’eau, de manière préférée au moins 75% poids d’eau, de manière très préférée au moins 90% poids d’eau. Le pH de la solution aqueuse peut être ajusté à l’aide d’un acide ou d’une base de manière à favoriser la dissolution de certaines impuretés. La solution dense peut aussi être éventuellement une solution comprenant, de préférence consistant en, un solvant organique de densité avantageusement supérieure ou égale à 0,85, de préférence supérieure ou égale à 0,9, préférentiellement supérieure ou égale à 1 ,0, et dans lequel les polymères de la charge plastique restent insolubles dans les conditions de température et pression de la sous-étape b2), par exemple un solvant organique choisi parmi sulfolane ou N- méthylpyrrolidone (NMP), éventuellement en mélange avec de l’eau. De manière très préférée, la solution dense est une solution aqueuse qui comprend de préférence au moins 50% poids d’eau, de manière préférée au moins 75% poids d’eau, de manière très préférée au moins 90% poids d’eau. Washing sub-step b2) advantageously comprises bringing the polymer solution, crude or clarified, which feeds sub-step b2) into contact with a dense solution. Advantageously, the dense solution has a higher density than the polymer solution (that is to say the mixture comprising at least the targeted thermoplastics and the dissolution solvent in which the targeted thermoplastics are dissolved), in particular greater than or equal to 0.85, preferably greater than or equal to 0.9, preferably greater than or equal to 1.0. The dense solution may be an aqueous solution, which preferably comprises at least 50% by weight of water, preferably at least 75% by weight of water, very preferably at least 90% by weight of water. The pH of the aqueous solution can be adjusted using an acid or a base so as to promote the dissolution of certain impurities. The dense solution may also optionally be a solution comprising, preferably consisting of, an organic solvent with a density advantageously greater than or equal to 0.85, preferably greater than or equal to 0.9, preferably greater than or equal to 1.0, and in which the polymers of the plastic filler remain insoluble under the temperature and pressure conditions of substep b2), for example an organic solvent chosen from sulfolane or N-methylpyrrolidone (NMP), optionally mixed with water. Very preferably, the dense solution is an aqueous solution which preferably comprises at least 50% by weight of water, preferably at least 75% by weight of water, very preferably at least 90% by weight of water.
La sous-étape b2) de lavage est avantageusement mise en oeuvre à une température entre 100 et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et à une pression entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1 ,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1 ,5 et 15,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et15,0 MPa absolu. Très avantageusement, la sous-étape b2) de lavage est mise en oeuvre à la température de dissolution et la pression de dissolution. Washing substep b2) is advantageously carried out at a temperature between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and at a pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 15.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute. Very advantageously, washing substep b2) is carried out at the dissolution temperature and the dissolution pressure.
Dans la sous-étape b2) de lavage, lorsqu’elle est intégrée au procédé, le ratio massique entre le débit massique de la solution dense et le débit massique de la solution polymère, brute ou clarifiée, qui alimente la sous-étape b2) est avantageusement compris entre 0,05 et 20,0, de préférence entre 0,1 et 10,0 et de manière préférée entre 0,5 et 3,0. La mise en contact entre la solution polymère, brute ou clarifiée, et la solution dense peut être réalisée en plusieurs points du(des) équipement(s) utilisé(s), c’est-à-dire par plusieurs injections de la solution polymère brute ou clarifiée et/ou de la solution dense en différents points le long de l’équipement (des équipements), c’est alors la somme des flux injectés qui est prise en compte dans le calcul du ratio. In substep b2) of washing, when it is integrated into the process, the mass ratio between the mass flow rate of the dense solution and the mass flow rate of the polymer solution, raw or clarified, which feeds substep b2) is advantageously between 0.05 and 20.0, preferably between 0.1 and 10.0 and preferably between 0.5 and 3.0. The bringing into contact between the polymer solution, raw or clarified, and the dense solution can be carried out at several points of the equipment(s) used, that is to say by several injections of the polymer solution. raw or clarified and/or the dense solution at different points along the equipment(s), it is then the sum of the injected flows which is taken into account in the calculation of the ratio.
La sous-étape b2) peut être réalisée dans un ou plusieurs équipements de lavage permettant la mise en contact avec la solution dense et/ou avec des équipements de séparation permettant de récupérer au moins un effluent de lavage et une solution polymère lavée. Ces équipements sont bien connus, par exemple réacteurs agités, mélangeurs statiques, mélangeurs décanteurs, ballons séparateurs diphasique ou triphasique, colonnes de lavage à co ou contre-courant, colonne à plateaux, colonne agitée, colonne garnie, colonne pulsée, etc, chaque type d’équipement pouvant comprendre un ou plusieurs équipements utilisés seul(s) ou en combinaison avec des équipements d’un autre type. Substep b2) can be carried out in one or more washing equipment allowing contact with the dense solution and/or with separation equipment making it possible to recover at least one washing effluent and a washed polymer solution. This equipment is well known, for example stirred reactors, static mixers, decanter mixers, two-phase or three-phase separator flasks, co- or counter-current washing columns, plate columns, stirred columns, packed columns, pulsed columns, etc., each type of equipment which may include one or more pieces of equipment used alone or in combination with equipment of another type.
Selon un mode de réalisation préféré, la sous-étape b2) de lavage est réalisée dans une colonne de lavage à contre-courant dans laquelle la solution dense est injectée, de préférence dans la moitié, de manière préférée le tiers, de la colonne le plus proche de la tête de colonne, d’une part et la solution polymère brute ou clarifiée est injectée, de préférence dans la moitié, de manière préférée le tiers, de la colonne le plus proche du fond de colonne, d’autre part. Selon ce mode de réalisation, il est possible de récupérer au moins une solution polymère lavée et un effluent de lavage. According to a preferred embodiment, the washing sub-step b2) is carried out in a counter-current washing column in which the dense solution is injected, preferably into half, preferably a third, of the column. closer to the column head, on the one hand and the crude or clarified polymer solution is injected, preferably into half, preferably a third, of the column closest to the column bottom, on the other hand. According to this embodiment, it is possible to recover at least one washed polymer solution and a washing effluent.
Selon un mode très particulier, les flux en entrée et/ou sortie de la colonne de lavage peuvent être divisés et injectés en plusieurs points d’injection le long de la colonne et/ou soutirés en plusieurs points de soutirage le long de la colonne. Selon un autre mode de réalisation, la sous-étape b2) de lavage est réalisée dans un mélangeur-décanteur comprenant une zone de mélange agitée, pour mettre en contact la solution dense et la solution polymère brute ou clarifiée, et une zone de décantation, permettant de récupérer une solution polymère lavée et un effluent de lavage. According to a very particular mode, the flows entering and/or leaving the washing column can be divided and injected into several injection points along the column and/or drawn off at several withdrawal points along the column. According to another embodiment, washing sub-step b2) is carried out in a mixer-settler comprising an agitated mixing zone, to bring the dense solution and the raw or clarified polymer solution into contact, and a decantation zone, making it possible to recover a washed polymer solution and a washing effluent.
A l’issue de la sous-étape b2) de lavage, l’effluent de lavage obtenu comprend avantageusement des impuretés solubilisées dans le solvant dense et/ou insolubles et entraînées dans l’effluent de lavage. L’effluent de lavage peut être retraité dans une section de traitement de lavage, d’une part pour séparer au moins en partie les impuretés solubilisées et/ou entraînées et éventuellement purifier l’effluent de lavage, pour obtenir une solution dense purifiée, et d’autre part pour recycler au moins une partie de la solution de lavage purifiée. Cette section de traitement de lavage peut mettre en oeuvre un ou des équipement(s) bien connu(s) de séparation solide-liquide, par exemple un ballon séparateur, un décanteur, un décanteur centrifuge, une centrifugeuse, un filtre. L’effluent de lavage peut également être envoyé en dehors du procédé, par exemple dans une station de traitement des eaux usés lorsque la solution dense est une solution aqueuse. At the end of washing sub-step b2), the washing effluent obtained advantageously comprises impurities solubilized in the dense solvent and/or insoluble and entrained in the washing effluent. The washing effluent can be reprocessed in a washing treatment section, on the one hand to separate at least in part the solubilized and/or entrained impurities and possibly purify the washing effluent, to obtain a purified dense solution, and on the other hand to recycle at least part of the purified washing solution. This washing treatment section can use one or more well-known solid-liquid separation equipment(s), for example a separator flask, a decanter, a centrifugal decanter, a centrifuge, a filter. The washing effluent can also be sent outside the process, for example to a wastewater treatment plant when the dense solution is an aqueous solution.
Etape b3) d’extraction Extraction step b3)
L’étape b) du procédé selon l’invention peut comprendre une sous-étape b3) d’extraction par mise en contact avec un solvant d’extraction, pour obtenir au moins une solution polymère extraite et un solvant usagé en particulier chargé en impuretés. La solution polymère extraite obtenue à l’issue de la sous-étape b3) comprend avantageusement les polymères thermoplastiques visés que la présente invention cherche à récupérer purifiés, dissous dans le solvant de dissolution. Eventuellement la solution polymère extraite peut comprendre également des impuretés résiduelles en particulier solubles dans le solvant de dissolution et/ou des traces du solvant de lavage et/ou du solvant d’extraction si la(les) sous-étape(s) b2) et/ou b3) est(sont) réalisée(s). Step b) of the process according to the invention may comprise a sub-step b3) of extraction by bringing into contact with an extraction solvent, to obtain at least one extracted polymer solution and a used solvent in particular loaded with impurities . The extracted polymer solution obtained at the end of substep b3) advantageously comprises the targeted thermoplastic polymers that the present invention seeks to recover purified, dissolved in the dissolution solvent. Optionally, the extracted polymer solution may also include residual impurities in particular soluble in the dissolution solvent and/or traces of the washing solvent and/or the extraction solvent if the substep(s) b2) and /or b3) is(are) carried out.
Lorsqu’elle est intégrée au procédé selon l’invention, la sous-étape b3) d’extraction est située avantageusement entre l’étape a) de dissolution et l’étape c) de séparation solvant-polymères, et éventuellement en amont ou en aval d’une sous-étape b4) d’adsorption si cette dernière est également intégrée à l’étape b), et de préférence en aval d’une sous-étape b1 ) de séparation des insolubles. When integrated into the process according to the invention, substep b3) of extraction is advantageously located between step a) of dissolution and step c) of solvent-polymer separation, and possibly upstream or downstream. downstream of an adsorption sub-step b4) if the latter is also integrated into step b), and preferably downstream of a sub-step b1) of separation of insolubles.
La sous-étape b3) d’extraction est alimentée avantageusement par un solvant d’extraction et par la solution polymère, en particulier la solution polymère brute issue de l’étape a), la solution polymère clarifiée issue de la sous-étape b1 ), la solution polymère lavée issue de la sous- étape b2) ou la solution polymère raffinée issue d’une sous-étape b4) d’adsorption. De préférence, la sous-étape b3) d’extraction est alimentée par un solvant d’extraction et par la solution polymère clarifiée issue de la sous-étape b1 ) ou la solution polymère lavée issue de la sous-étape b2), ou encore éventuellement par une solution polymère raffinée issue d’une sous-étape b4) d’adsorption. La solution polymère qui alimente la sous-étape b3), de préférence la solution polymère clarifiée, la solution polymère lavée ou la solution polymère raffinée, peut donc également comprendre des impuretés solubilisées. Ces impuretés solubilisées peuvent en partie ou en totalité être éliminées lors de la sous-étape b3) d’extraction par mise en contact avec un solvant d’extraction. Très avantageusement, la combinaison d’une sous-étape b3) d’extraction avec une sous-étape b1 ) de séparation des insolubles et éventuellement une sous-étape b4) d’adsorption permet une purification améliorée de la solution polymère, en utilisant éventuellement à la fois l’affinité des impuretés pour l’adsorbant et pour le solvant d’extraction. The extraction substep b3) is advantageously supplied with an extraction solvent and with the polymer solution, in particular the raw polymer solution resulting from step a), the clarified polymer solution resulting from substep b1) , the washed polymer solution from sub-step b2) or the refined polymer solution from an adsorption sub-step b4). Preferably, the extraction substep b3) is supplied with an extraction solvent and by the clarified polymer solution from sub-step b1) or the washed polymer solution from sub-step b2), or even possibly by a refined polymer solution from an adsorption sub-step b4). The polymer solution which feeds substep b3), preferably the clarified polymer solution, the washed polymer solution or the refined polymer solution, can therefore also include solubilized impurities. These solubilized impurities can be partially or entirely eliminated during substep b3) of extraction by contact with an extraction solvent. Very advantageously, the combination of an extraction sub-step b3) with a sub-step b1) of separation of insolubles and optionally an adsorption sub-step b4) allows improved purification of the polymer solution, optionally using both the affinity of the impurities for the adsorbent and for the extraction solvent.
Lorsqu’elle est intégrée au procédé selon l’invention, la sous-étape b3) d’extraction met avantageusement en oeuvre au moins une section d’extraction, de préférence entre une et cinq section(s) d’extraction, de manière très préférée une section d’extraction. When integrated into the method according to the invention, the extraction substep b3) advantageously implements at least one extraction section, preferably between one and five extraction section(s), in a very preferred an extraction section.
Le ratio massique entre le débit massique du solvant d’extraction et le débit massique de la solution polymère qui alimente b3), de préférence la solution polymère clarifiée, la solution polymère lavée ou la solution polymère raffinée, est avantageusement compris entre 0,05 et 20,0, de préférence entre 0,1 et 10,0 et de manière préférée entre 0,2 et 5,0. La mise en contact entre la solution polymère qui alimente la sous-étape b3), de préférence la solution polymère clarifiée, la solution polymère lavée ou la solution polymère raffinée, et le solvant d’extraction peut être réalisée en plusieurs points de la section d’extraction, c’est-à-dire par plusieurs injections de la solution polymère et/ou du solvant d’extraction en différents points le long de la section d’extraction, c’est alors la somme des flux injectés qui est prise en compte dans le calcul du ratio. The mass ratio between the mass flow rate of the extraction solvent and the mass flow rate of the polymer solution which feeds b3), preferably the clarified polymer solution, the washed polymer solution or the refined polymer solution, is advantageously between 0.05 and 20.0, preferably between 0.1 and 10.0 and more preferably between 0.2 and 5.0. The bringing into contact between the polymer solution which feeds substep b3), preferably the clarified polymer solution, the washed polymer solution or the refined polymer solution, and the extraction solvent can be carried out at several points of section d extraction, that is to say by several injections of the polymer solution and/or the extraction solvent at different points along the extraction section, it is then the sum of the injected flows which is taken into account taken into account when calculating the ratio.
Le solvant d’extraction mis en oeuvre dans la sous-étape b3) d’extraction comprend avantageusement un solvant organique ou un mélange de solvants organiques. De préférence, le solvant d’extraction comprend, de préférence consiste en, au moins un composé hydrocarboné de préférence aliphatique et en particulier paraffinique (c’est-à-dire saturé), de préférence linéaire ou ramifié. De préférence, le solvant d’extraction comprend au moins 80% poids, préférentiellement au moins 95% poids, de manière préférée 98% poids d’au moins un composé hydrocarboné, de préférence aliphatique et en particulier paraffinique, de préférence linéaire ou ramifié, les pourcentages étant exprimés par rapport au poids total du solvant de dissolution (100% étant le maximum). De manière préférée, le solvant d’extraction comprend au moins un composé hydrocarboné de préférence aliphatique et en particulier paraffinique, présentant une température d’ébullition comprise entre - 50 et 250°C, de préférence entre - 15 et 150°C, préférentiellement entre - 1 et 110°C et de manière préférée entre 20 et 100°C (à pression atmosphérique, en particulier à 0.1 MPa). De manière préférée, le solvant d’extraction comprend, de préférence consiste en, au moins un composé hydrocarboné aliphatique en particulier paraffinique, de préférence linéaire ou ramifié, ayant entre 3 et 12 atomes de carbone, préférentiellement entre 4 et 8 atomes de carbone. Par exemple, le solvant d’extraction comprend un composé choisi parmi les isomères du butane, du pentane, de l’hexane, de l’heptane et de l’octane. Le solvant d’extraction peut comprendre, de préférence consister en, un mélange d’isomères du butane, du pentane, de l’hexane, de l’heptane et/ou de l’octane, et de manière préférée à une teneur en ledit mélange d’isomères dans le solvant d’extraction supérieure ou égale à 80% poids, préférentiellement supérieure ou égale à 95% poids, de manière préférée supérieure ou égale à 98% poids, par rapport au poids total du solvant d’extraction. De manière préférée, le solvant d’extraction comprend un composé aliphatique paraffinique, présentant une température critique (température au point critique dudit composé hydrocarboné pur) comprise de préférence entre 95 et 350°C, préférentiellement entre 130 et 300°C, de manière préférée entre 180 et 285°C. The extraction solvent used in extraction substep b3) advantageously comprises an organic solvent or a mixture of organic solvents. Preferably, the extraction solvent comprises, preferably consists of, at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic (that is to say saturated), preferably linear or branched. Preferably, the extraction solvent comprises at least 80% by weight, preferably at least 95% by weight, preferably 98% by weight of at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, preferably linear or branched, the percentages being expressed relative to the total weight of the dissolving solvent (100% being the maximum). Preferably, the extraction solvent comprises at least one hydrocarbon compound, preferably aliphatic and in particular paraffinic, having a boiling temperature of between -50 and 250°C, preferably between -15 and 150°C, preferably between - 1 and 110°C and so preferred between 20 and 100°C (at atmospheric pressure, in particular at 0.1 MPa). Preferably, the extraction solvent comprises, preferably consists of, at least one aliphatic hydrocarbon compound, in particular paraffinic, preferably linear or branched, having between 3 and 12 carbon atoms, preferably between 4 and 8 carbon atoms. For example, the extraction solvent comprises a compound chosen from the isomers of butane, pentane, hexane, heptane and octane. The extraction solvent may comprise, preferably consist of, a mixture of isomers of butane, pentane, hexane, heptane and/or octane, and preferably at a content of said mixture of isomers in the extraction solvent greater than or equal to 80% by weight, preferably greater than or equal to 95% by weight, preferably greater than or equal to 98% by weight, relative to the total weight of the extraction solvent. Preferably, the extraction solvent comprises a paraffinic aliphatic compound, having a critical temperature (temperature at the critical point of said pure hydrocarbon compound) preferably between 95 and 350°C, preferably between 130 and 300°C, preferably between 180 and 285°C.
De manière très préférée, le solvant extraction mis en oeuvre dans b3) est le même solvant que le solvant de dissolution mis en oeuvre dans l’étape a), éventuellement dans un état physique différent (par exemple le solvant d’extraction à l’état supercritique par rapport au solvant de dissolution à l’état liquide), de manière à faciliter la gestion des solvants et notamment leur purification et leur recyclage en particulier vers l’étape a) de dissolution et éventuellement vers la sous-étape b3) d’extraction. Un autre intérêt d’utiliser des solvants de dissolution et d’extraction identiques, dans des états physiques identiques ou différents, est, en plus de faciliter la gestion des solvants mis en jeu dans le procédé selon l’invention, en particulier la récupération des solvants, leur traitement et leur recyclage vers au moins une des étapes du procédé, de limiter les consommations énergétiques et les coûts en particulier générés par le traitement et la purification des solvants. Very preferably, the extraction solvent used in b3) is the same solvent as the dissolution solvent used in step a), possibly in a different physical state (for example the extraction solvent with supercritical state relative to the dissolution solvent in the liquid state), so as to facilitate the management of the solvents and in particular their purification and their recycling in particular towards the dissolution step a) and possibly towards the sub-step b3) d 'extraction. Another advantage of using identical dissolution and extraction solvents, in identical or different physical states, is, in addition to facilitating the management of the solvents involved in the process according to the invention, in particular the recovery of the solvents, their treatment and their recycling towards at least one of the stages of the process, to limit energy consumption and costs in particular generated by the treatment and purification of solvents.
La(les) section(s) d’extraction de b3) peu(ven)t comprendre un ou des équipement(s) d’extraction, permettant la mise en contact avec le solvant d’extraction et/ou avec des équipements de séparation permettant de récupérer au moins un solvant usagé, en particulier chargé en impuretés, et une solution polymère extraite. Ces équipements sont bien connus, comme par exemple des réacteurs agités, mélangeurs statiques, mélangeurs décanteurs, ballons séparateurs diphasique ou triphasique, colonnes de lavage à co ou contre-courant, colonne à plateaux, colonne agitée, colonne garnie, colonne pulsée etc., chaque type d’équipement pouvant comprendre un ou plusieurs équipements utilisés seul(s) ou en combinaison avec des équipements d’un autre type. The extraction section(s) of b3) may include extraction equipment(s), allowing contact with the extraction solvent and/or with separation equipment making it possible to recover at least one used solvent, in particular loaded with impurities, and an extracted polymer solution. This equipment is well known, such as for example stirred reactors, static mixers, decanter mixers, two-phase or three-phase separator flasks, co- or counter-current washing columns, plate columns, stirred columns, packed columns, pulsed columns, etc., each type of equipment may include one or more equipment used alone or in combination with equipment of another type.
Selon un mode de réalisation préféré de b3), l’extraction est réalisée dans une colonne d’extraction à contre-courant où le solvant d’extraction est injecté d’une part et la solution polymère qui alimente la sous-étape b3) est injectée d’autre part. Selon ce mode de réalisation, il est possible de récupérer au moins une solution polymère extraite, d’une part, et un solvant usagé notamment chargé en impuretés, d’autre part. De préférence, la solution polymère qui alimente b3), de préférence la solution polymère clarifiée, lavée ou raffinée, est injectée dans la moitié, de manière préférée le tiers, de la colonne le plus proche de la tête de la colonne d’extraction à contre-courant tandis que le solvant d’extraction est injecté dans la moitié, de manière préférée le tiers, de la colonne le plus proche du fond de colonne d’extraction à contre- courant. According to a preferred embodiment of b3), the extraction is carried out in a counter-current extraction column where the extraction solvent is injected on the one hand and the solution polymer which feeds sub-step b3) is injected on the other hand. According to this embodiment, it is possible to recover at least one extracted polymer solution, on the one hand, and a used solvent in particular loaded with impurities, on the other hand. Preferably, the polymer solution which feeds b3), preferably the clarified, washed or refined polymer solution, is injected into half, preferably a third, of the column closest to the head of the extraction column at countercurrent while the extraction solvent is injected into half, preferably a third, of the column closest to the bottom of the countercurrent extraction column.
Les flux en entrée et/ou sortie de la colonne d’extraction à contre-courant peuvent être divisés en plusieurs points d’injection et/ou de soutirage le long de la colonne. The flows entering and/or leaving the counter-current extraction column can be divided into several injection and/or withdrawal points along the column.
Selon un autre mode de réalisation de b3), l’extraction est réalisée dans un mélangeur- décanteur qui comprend avantageusement une zone de mélange agitée pour mettre en contact le solvant d’extraction et la solution polymère qui alimente b3), de préférence la solution polymère clarifiée, lavée ou raffinée, et une zone de décantation permettant de récupérer une solution polymère extraite d’une part et un solvant usagé d’autre part. According to another embodiment of b3), the extraction is carried out in a mixer-decanter which advantageously comprises an agitated mixing zone to bring the extraction solvent into contact with the polymer solution which feeds b3), preferably the solution clarified, washed or refined polymer, and a decantation zone making it possible to recover an extracted polymer solution on the one hand and a used solvent on the other hand.
Avantageusement, la sous-étape b3) d’extraction est mise en oeuvre dans des conditions de température et pression différentes des conditions de température et pression de l’étape a) de dissolution. Advantageously, extraction substep b3) is carried out under temperature and pressure conditions different from the temperature and pressure conditions of dissolution step a).
Selon un mode de réalisation préféré de b3), la sous-étape b3) d’extraction met en oeuvre une section d’extraction liquide/liquide. De manière préférée, la section d’extraction liquide/liquide est opérée entre 100°C et 300°C, de préférence entre 150°C et 250°C, et à une pression entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1 ,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1 ,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu. Dans tous les cas, dans ce mode de réalisation, les conditions de température et pression sont ajustées de sorte que le solvant d’extraction soit à l’état liquide, le solvant de dissolution étant de préférence lui-aussi à l’état liquide. Très avantageusement, l’extraction liquide/liquide en particulier lorsque le solvant d’extraction est le même que le solvant de dissolution, est mise en oeuvre dans des conditions de température et de pression différentes des conditions de dissolution atteintes à l’étape a), en particulier à une température supérieure à la température de dissolution et/ou à une pression inférieure à la pression de dissolution, de manière à se placer ainsi dans une zone diphasique du diagramme de mélange polymère-solvant correspondant. According to a preferred embodiment of b3), the extraction substep b3) implements a liquid/liquid extraction section. Preferably, the liquid/liquid extraction section is operated between 100°C and 300°C, preferably between 150°C and 250°C, and at a pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, of preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute. In all cases, in this embodiment, the temperature and pressure conditions are adjusted so that the extraction solvent is in the liquid state, the dissolution solvent preferably also being in the liquid state. Very advantageously, the liquid/liquid extraction, in particular when the extraction solvent is the same as the dissolution solvent, is carried out under temperature and pressure conditions different from the dissolution conditions reached in step a). , in particular at a temperature higher than the dissolution temperature and/or at a pressure lower than the dissolution pressure, so as to thus be placed in a two-phase zone of the corresponding polymer-solvent mixture diagram.
Selon un autre mode de réalisation préféré de b3) , la sous-étape b3) d’extraction met en oeuvre une section d’extraction dans des conditions de température et pression particulières dans lesquelles le solvant d’extraction est avantageusement au moins en partie sous forme supercritique. Une telle extraction peut être appelée extraction supercritique. Dans ce mode de réalisation, l’extraction est réalisée par mise en contact de la solution polymère, de préférence la solution polymère clarifiée, lavée ou raffinée, avec un solvant d’extraction, avantageusement dans des conditions de température et de pression qui permettent l’obtention d’une phase supercritique composée majoritairement (c’est-à-dire de préférence au moins 50% poids, préférentiellement au moins 70% poids, de manière préférée au moins 90% poids) du solvant d’extraction. En d’autres termes, dans ce mode de réalisation, l’extraction est réalisée par mise en contact de la solution polymère, de préférence la solution polymère clarifiée, lavée ou raffinée, avec un solvant d’extraction qui est au moins en partie, de préférence en totalité, à l’état supercritique. Une telle sous-étape b3) d’extraction supercritique permet avantageusement une purification efficace de la solution polymère, notamment du fait de la très forte affinité des impuretés organiques, comme par exemple certains des additifs, notamment certains colorants, plastifiants, etc., pour la phase supercritique. L’utilisation d’un solvant d’extraction à l’état supercritique permet également de créer un écart de densité conséquent entre la phase supercritique et la solution polymère sous forme liquide, ce qui facilite une séparation par décantation entre la phase supercritique et la phase liquide, et par conséquent ce qui contribue à la purification de la solution polymère.According to another preferred embodiment of b3), the extraction substep b3) implements an extraction section under particular temperature and pressure conditions in which the extraction solvent is advantageously at least partly under shape supercritical. Such extraction may be called supercritical extraction. In this embodiment, the extraction is carried out by bringing the polymer solution, preferably the clarified, washed or refined polymer solution, into contact with an extraction solvent, advantageously under temperature and pressure conditions which allow the obtaining a supercritical phase composed mainly (that is to say preferably at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, preferably at least 90% by weight) of the extraction solvent. In other words, in this embodiment, the extraction is carried out by bringing the polymer solution, preferably the clarified, washed or refined polymer solution, into contact with an extraction solvent which is at least partly, preferably in full, in the supercritical state. Such a substep b3) of supercritical extraction advantageously allows effective purification of the polymer solution, in particular due to the very strong affinity of organic impurities, such as for example certain additives, in particular certain dyes, plasticizers, etc., for the supercritical phase. The use of an extraction solvent in the supercritical state also makes it possible to create a significant density difference between the supercritical phase and the polymer solution in liquid form, which facilitates separation by decantation between the supercritical phase and the phase liquid, and therefore which contributes to the purification of the polymer solution.
Dans cet autre mode de réalisation préféré, la sous-étape b3) met en oeuvre un solvant d’extraction comprenant au moins 80% poids, préférentiellement au moins 95% poids, de manière préférée 98% poids d’au moins un composé hydrocarboné paraffinique aliphatique (ou alcane) (100% étant le maximum, les pourcentages étant exprimés par rapport au poids total du solvant d’extraction) présentant une température critique de préférence comprise entre 95 et 350°C, préférentiellement entre 130 et 300°C, de manière préférée entre 180 et 285°C.In this other preferred embodiment, substep b3) uses an extraction solvent comprising at least 80% by weight, preferably at least 95% by weight, preferably 98% by weight of at least one paraffinic hydrocarbon compound. aliphatic (or alkane) (100% being the maximum, the percentages being expressed relative to the total weight of the extraction solvent) having a critical temperature preferably between 95 and 350°C, preferably between 130 and 300°C, of preferably between 180 and 285°C.
Avantageusement, la sous-étape b3) d’extraction supercritique de cet autre mode de réalisation particulier est mise en oeuvre à une température de préférence entre 150°C et 300°C, de manière préférée entre 180°C et 280°C, et à une pression de préférence entre 2,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 2,0 et 25,0 MPa absolu, de manière préférée entre 2,0 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 3,0 et 15,0 MPa absolu. De manière très préférée, la pression d’opération d’une telle sous-étape b3) d’extraction supercritique est comprise entre 2,7 MPa et 7,5 MPa absolu, préférentiellement entre 3,0 MPa et 5,5 MPa absolu. Dans tous les cas, dans ce mode de réalisation, les conditions de température et pression sont ajustées, notamment dans une section d’ajustement mise en oeuvre à la sous- étape b3) d’extraction en amont de la section d’extraction, de sorte que le solvant d’extraction soit au moins en partie à l’état supercritique dans la section d’extraction. Advantageously, substep b3) of supercritical extraction of this other particular embodiment is carried out at a temperature preferably between 150°C and 300°C, preferably between 180°C and 280°C, and at a pressure preferably between 2.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 2.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 2.0 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 3, 0 and 15.0 MPa absolute. Very preferably, the operating pressure of such a sub-step b3) of supercritical extraction is between 2.7 MPa and 7.5 MPa absolute, preferably between 3.0 MPa and 5.5 MPa absolute. In all cases, in this embodiment, the temperature and pressure conditions are adjusted, in particular in an adjustment section implemented in sub-step b3) of extraction upstream of the extraction section, of so that the extraction solvent is at least partly in the supercritical state in the extraction section.
Dans un mode très préféré de réalisation de b3), la sous-étape b3) d’extraction met en oeuvre une extraction supercritique et le solvant d’extraction est le même que le solvant de dissolution, hormis le fait que le solvant d’extraction est au moins en partie sous en phase supercritique. Dans ce cas très avantageux d’extraction supercritique, le solvant de dissolution peut devenir au moins en partie sous forme supercritique, optimisant avantageusement la décantation lors de l’étape d’extraction, plus particulièrement à chaque phase ou plateau d’extraction, entre la phase liquide et la phase supercritique, ce qui permet ainsi de maximiser la purification.In a very preferred embodiment of b3), the extraction substep b3) implements a supercritical extraction and the extraction solvent is the same as the dissolution solvent, apart from the fact that the extraction solvent is at least partly in the supercritical phase. In this very advantageous case of supercritical extraction, the dissolution solvent can become at least partly in supercritical form, advantageously optimizing the decantation during the extraction step, more particularly at each phase or extraction plate, between the liquid phase and the supercritical phase, which thus makes it possible to maximize purification.
Avantageusement à l’issue de la sous-étape b3) d’extraction, le solvant usagé obtenu est en particulier chargé en impuretés. Il peut être retraité dans une section de traitement organique permettant d’une part de séparer au moins une partie des impuretés et purifier le solvant pour obtenir un solvant d’extraction purifié, et d’autre part de recycler au moins une partie du solvant d’extraction purifié en entrée de b3) d’extraction, et/ou en entrée de l’étape a) de dissolution dans le cas où le solvant de dissolution et le solvant d’extraction sont identiques. Le solvant usagé peut être traité selon toute méthode connue de l’homme du métier, comme par exemple une ou plusieurs méthodes parmi distillation, évaporation, extraction, adsorption, cristallisation et précipitation des insolubles, ou par purge. Advantageously at the end of extraction substep b3), the used solvent obtained is in particular loaded with impurities. It can be reprocessed in an organic treatment section making it possible on the one hand to separate at least part of the impurities and purify the solvent to obtain a purified extraction solvent, and on the other hand to recycle at least part of the solvent. purified extraction at the inlet of extraction b3), and/or at the inlet of dissolution step a) in the case where the dissolution solvent and the extraction solvent are identical. The used solvent can be treated according to any method known to those skilled in the art, such as for example one or more methods including distillation, evaporation, extraction, adsorption, crystallization and precipitation of insolubles, or by purging.
Sous-Etape b4) d’adsorption Adsorption sub-step b4)
L’étape b) du procédé de traitement selon l’invention peut comprendre une sous-étape b4) d’adsorption, pour obtenir au moins une solution polymère raffinée. La solution polymère raffinée obtenue à l’issue de la sous-étape b4) comprend avantageusement les polymères thermoplastiques visés que la présente invention cherche à récupérer purifiés, dissous dans le solvant de dissolution. Step b) of the treatment process according to the invention may comprise an adsorption sub-step b4), to obtain at least one refined polymer solution. The refined polymer solution obtained at the end of substep b4) advantageously comprises the targeted thermoplastic polymers that the present invention seeks to recover purified, dissolved in the dissolution solvent.
Lorsqu’elle est intégrée au procédé selon l’invention, la sous-étape b4) d’adsorption est avantageusement mise en oeuvre en aval de l’étape a) de dissolution et en amont de l’étape c) de séparation solvant-polymères. Elle peut être mise en oeuvre en amont d’une sous-étape b1 ) de séparation des insolubles et/ou b2) de lavage et correspondre en particulier à l’éventuelle étape a’) d’adsorption intermédiaire. De préférence, elle est mise en oeuvre en aval d’une sous-étape b1 ) de séparation des insolubles et éventuellement d’une sous-étape b2) de lavage elle-même de préférence en aval de la sous-étape b1 ). Elle peut encore être mise en oeuvre, par exemple, en amont ou en aval d’une sous-étape b3) d’extraction. Ainsi, lorsqu’elle est intégrée au procédé selon l’invention, la sous-étape b4) d’adsorption est mise en oeuvre par mise en contact de la solution polymère qui l’alimente avec un(ou des) adsorbant(s). When integrated into the process according to the invention, substep b4) of adsorption is advantageously carried out downstream of step a) of dissolution and upstream of step c) of solvent-polymer separation . It can be implemented upstream of a sub-step b1) of separation of insolubles and/or b2) of washing and correspond in particular to the possible step a') of intermediate adsorption. Preferably, it is implemented downstream of a sub-step b1) of separation of insolubles and possibly of a sub-step b2) of washing itself preferably downstream of sub-step b1). It can also be implemented, for example, upstream or downstream of an extraction sub-step b3). Thus, when it is integrated into the process according to the invention, substep b4) of adsorption is implemented by bringing the polymer solution which feeds it into contact with one or more adsorbent(s).
La sous-étape b4) d’adsorption met avantageusement en oeuvre une section d’adsorption opérée en présence d’au moins un adsorbant, de préférence solide, et en particulier sous forme de lit fixe, de lit entraîné (ou slurry, c’est-à-dire sous forme de particules introduites dans le flux à purifier et entraînées avec ce flux) ou sous forme de lit bouillonnant, de préférence sous forme de lit fixe ou de lit entrainé. Le(ou les) adsorbant(s) mis en oeuvre dans la sous- étape b) est(sont) de préférence une alumine, une silice, une silice-alumine, un charbon actif, une terre décolorante, ou leurs mélanges, de manière préférée un charbon actif, une terre décolorante ou leurs mélanges, de préférence sous forme de lit fixe ou de lit entrainé, la circulation des flux pouvant être ascendante ou descendante. Adsorption substep b4) advantageously uses an adsorption section operated in the presence of at least one adsorbent, preferably solid, and in particular in the form of a fixed bed, an entrained bed (or slurry, i.e. that is to say in the form of particles introduced into the flow to be purified and entrained with this flow) or in the form of a bubbling bed, preferably in the form of a fixed bed or a driven bed. The adsorbent(s) used in sub-step b) is(are) preferably an alumina, a silica, a silica-alumina, an activated carbon, a bleaching earth, or their mixtures, so as to preferred activated carbon, bleaching earth or mixtures thereof, preferably in the form of a fixed bed or entrained bed, the circulation of the flows being able to be ascending or descending.
Avantageusement, lorsqu’elle est intégrée au procédé, la sous-étape b4) d’adsorption est mise en oeuvre à une température entre 100 et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, et à une pression entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu, de préférence entre 1 ,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1 ,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu. Très avantageusement, la sous-étape b4) d’adsorption est mise en oeuvre aux conditions de température et de pression de dissolution, c’est-à-dire à la température de dissolution et la pression de dissolution atteintes à l’étape a). De préférence, dans l’éventuelle sous-étape b4), la vitesse volumique horaire (ou WH), qui correspond au ratio entre le débit volumique de la solution polymère qui alimente b4) et le volume d’adsorbant, avantageusement en opération dans b4), est comprise entre 0,05 et 10 h 1 , préférentiellement entre 0,1 et 5,0 h-1. Advantageously, when integrated into the process, adsorption substep b4) is carried out at a temperature between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, and at a pressure between 1.0 and 100.0 MPa absolute, preferably between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 18.0 MPa absolute and very preferably between 2.0 and 15.0 MPa absolute. Very advantageously, adsorption substep b4) is carried out at the dissolution temperature and pressure conditions, that is to say at the dissolution temperature and the dissolution pressure reached in step a). . Preferably, in the possible substep b4), the hourly volume velocity (or WH), which corresponds to the ratio between the volume flow rate of the polymer solution which feeds b4) and the volume of adsorbent, advantageously in operation in b4 ), is between 0.05 and 10 h -1 , preferably between 0.1 and 5.0 h -1 .
Selon un mode de réalisation particulier de la sous-étape b4), la section d’adsorption peut comprendre un ou plusieurs lit(s) fixe(s) d’adsorbant, par exemple sous forme de colonne(s) d’adsorption, de préférence au moins deux colonnes d’adsorption, préférentiellement entre deux et quatre colonnes d’adsorption, contenant ledit(ou lesdits) adsorbant(s). Lorsque la section d’adsorption comprend deux colonnes d’adsorption, un mode de fonctionnement peut être un fonctionnement appelé « swing », selon le terme anglo-saxon consacré, dans lequel l’une des colonnes est en ligne, c’est-à-dire en fonctionnement, tandis que l’autre colonne est en réserve. Lorsque l’adsorbant de la colonne en ligne est usé, cette colonne est isolée tandis que la colonne en réserve est mise en ligne, c’est-à-dire en fonctionnement. L’adsorbant usé peut être ensuite régénéré in situ et/ou remplacé par de l’adsorbant frais pour que la colonne le contenant puisse à nouveau être remise en ligne une fois que l’autre colonne aura été isolée.According to a particular embodiment of sub-step b4), the adsorption section may comprise one or more fixed bed(s) of adsorbent, for example in the form of adsorption column(s), preferably at least two adsorption columns, preferably between two and four adsorption columns, containing said adsorbent(s). When the adsorption section comprises two adsorption columns, an operating mode can be an operation called "swing", according to the established Anglo-Saxon term, in which one of the columns is in line, i.e. -say in operation, while the other column is in reserve. When the adsorbent in the online column is used up, this column is isolated while the reserve column is put online, that is to say in operation. The spent adsorbent can then be regenerated in situ and/or replaced by fresh adsorbent so that the column containing it can be put back online once the other column has been isolated.
Un autre mode de fonctionnement de ce mode de réalisation particulier de b4) est d’avoir au moins deux colonnes fonctionnant en série. Lorsque l’adsorbant de la colonne placée en tête est usé, cette première colonne est isolée et l’adsorbant usé est régénéré in situ ou remplacé par de l’adsorbant frais. La colonne est ensuite remise en ligne en dernière position et ainsi de suite. Ce fonctionnement est appelé mode permutable, ou selon le terme anglais « PRS » pour Permutable Reactor System ou encore « lead and lag » selon le terme anglo-saxon consacré. L’association d’au moins deux colonnes d’adsorption permet de palier à l’empoisonnement et/ou au colmatage possible et éventuellement rapide de l’adsorbant sous l’action conjointe des impuretés, des contaminants et des insolubles éventuellement présents dans le flux à traiter. La présence d’au moins deux colonnes d’adsorption facilite en effet le remplacement et/ou la régénération de l’adsorbant, avantageusement sans arrêt du procédé, et permet aussi de maîtriser les coûts et de limiter la consommation d’adsorbant. Another mode of operation of this particular embodiment of b4) is to have at least two columns operating in series. When the adsorbent in the column placed at the top is worn out, this first column is isolated and the spent adsorbent is regenerated in situ or replaced by fresh adsorbent. The column is then put back online in last position and so on. This operation is called permutable mode, or according to the English term “PRS” for Permutable Reactor System or even “lead and lag” according to the established Anglo-Saxon term. The combination of at least two adsorption columns makes it possible to overcome possible poisoning and/or possible rapid clogging of the adsorbent under the joint action of impurities, contaminants and insoluble matter possibly present in the flow. has to treat. The presence of at least two adsorption columns in fact facilitates the replacement and/or regeneration of the adsorbent, advantageously without stopping the process, and also makes it possible to control costs and limit adsorbent consumption.
Selon ce mode de réalisation particulier de la sous-étape b4) d’adsorption en lit fixe d’adsorbant, la sous-étape b4) est mise en oeuvre de préférence en aval d’une sous-étape b1 ) de séparation des insolubles et/ou d’une sous-étape b2) de lavage, et en amont ou aval d’une sous-étape b3) d’extraction. Avantageusement, la combinaison d’une sous-étape b1 ) de séparation des insolubles, et/ou d’une sous-étape b2) de lavage, et d’une sous-étape b3) d’extraction avec une sous-étape b4) d’adsorption permet une purification améliorée de la solution polymère, en utilisant à la fois l’affinité des impuretés résiduelles pour le solide adsorbant et aussi pour le solvant d’extraction et éventuellement une solution dense. According to this particular embodiment of sub-step b4) of adsorption in a fixed bed of adsorbent, sub-step b4) is preferably implemented downstream of a sub-step b1) of separation of insolubles and /or a washing sub-step b2), and upstream or downstream of an extraction sub-step b3). Advantageously, the combination of a sub-step b1) of separation of insolubles, and/or a sub-step b2) of washing, and of a sub-step b3) of extraction with a sub-step b4) adsorption allows improved purification of the polymer solution, using both the affinity of the residual impurities for the adsorbent solid and also for the extraction solvent and possibly a dense solution.
La section d’adsorption de b4) peut, selon un autre mode de réalisation, consister à un ajout de particules d’adsorbant dans la solution polymère, en particulier la solution polymère brute, lesdites particules pouvant être séparées de la solution polymère via une étape d’élimination des particules d’adsorbant située en aval de ladite section d’adsorption. L’élimination des particules d’adsorbant peut alors avantageusement correspondre à une étape b1 ) de séparation des insolubles ou à l’étape b2) de lavage. Une telle mise en oeuvre de la sous- étape b4) d’adsorption, par introduction des particules d’adsorbant puis séparation solide/liquide, correspond avantageusement à l’éventuelle étape a’) d’adsorption intermédiaire, décrite plus avant dans cette description. The adsorption section of b4) can, according to another embodiment, consist of adding adsorbent particles to the polymer solution, in particular the raw polymer solution, said particles being able to be separated from the polymer solution via a step for eliminating adsorbent particles located downstream of said adsorption section. The elimination of the adsorbent particles can then advantageously correspond to a step b1) of separation of insolubles or to step b2) of washing. Such implementation of adsorption sub-step b4), by introduction of adsorbent particles then solid/liquid separation, advantageously corresponds to the possible intermediate adsorption step a'), described further in this description. .
Etape c) de séparation solvant-polymère Step c) of solvent-polymer separation
Selon l’invention, le procédé comprend une étape c) de séparation solvant-polymère, pour obtenir au moins une fraction de polymères thermoplastiques purifiés, plus particulièrement au moins une fraction de polyoléfines purifiées, et de préférence au moins une fraction de solvant. According to the invention, the process comprises a step c) of solvent-polymer separation, to obtain at least one fraction of purified thermoplastic polymers, more particularly at least one fraction of purified polyolefins, and preferably at least one fraction of solvent.
L’étape c) de séparation solvant-polymère vise à séparer, au moins en partie, de préférence majoritairement, voire en totalité, le(les) solvant(s), en particulier le solvant de dissolution, contenu(s) dans la solution polymère purifiée qui alimente l’étape c), de manière à récupérer les thermoplastiques débarrassés au moins en partie, de préférence en totalité, des impuretés et du solvant de dissolution, et éventuellement du(des) autres solvants mis en oeuvre dans le procédé (i.e. le solvant d’extraction et/ou la solution dense). Par majoritairement, il faut comprendre au moins 50% poids, préférentiellement au moins de préférence au moins 70% poids, de manière préférée au moins 90% poids, de manière très préférée au moins 95% poids, par rapport au poids du(ou des) solvant(s) contenu(s) dans la solution polymère purifiée qui alimente l’étape c), en particulier du solvant de dissolution et éventuellement du solvant d’extraction et/ou de la solution dense contenu(s) dans la solution polymère purifiée qui alimente l’étape c). Toute méthode de séparation solvant-polymère connue de l’homme du métier peut être mise en oeuvre, notamment toutes les méthodes permettant un changement de phase des polymères ou des solvant(s). Le(les) solvant(s) peu(ven)t être séparé(s), par exemple, par évaporation, stripage, démixtion, différence de densité et notamment décantation ou centrifugation, etc. L’étape c) peut mettre en oeuvre plusieurs opérations de séparation en série. Par exemple, l’étape c) peut comprendre une séparation solvant-polymère par démixtion d’au moins une partie du(ou des) solvant(s) sous forme supercritique, le(ou les) solvant(s) étant sous forme supercritique après ajustement des conditions de températures et/ou pression à l’étape c), de préférence ajustement de la pression et la température étant maintenue entre 100 et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C, de manière à être dans les conditions supercritiques d’au moins un des composés du(ou des) solvant(s), suivie par au moins une séparation du solvant résiduel par évaporation notamment dans des conditions de pression plus basse que la pression utilisée pour le passage à l’état supercritique du solvant, en particulier à une pression entre 4 et 0,000005 MPa (soit 5 Pa), de préférence entre 3 et 0,000005 MPa (soit 5 Pa), la température pouvant être maintenue entre 100 et 300°C, de préférence entre 150 et 250°C. Step c) of solvent-polymer separation aims to separate, at least in part, preferably mainly, or even entirely, the solvent(s), in particular the dissolution solvent, contained in the solution. purified polymer which feeds step c), so as to recover the thermoplastics freed at least in part, preferably completely, of impurities and of the dissolution solvent, and possibly of the other solvent(s) used in the process ( ie the extraction solvent and/or the dense solution). By majority, it is necessary to understand at least 50% by weight, preferably at least preferably at least 70% by weight, preferably at least 90% by weight, very preferably at least 95% by weight, relative to the weight of the (or ) solvent(s) contained in the purified polymer solution which feeds step c), in particular the dissolution solvent and possibly the solvent extraction and/or the dense solution contained in the purified polymer solution which feeds step c). Any solvent-polymer separation method known to those skilled in the art can be used, in particular all methods allowing a phase change of the polymers or solvent(s). The solvent(s) can be separated, for example, by evaporation, stripping, demixing, difference in density and in particular decantation or centrifugation, etc. Step c) can implement several separation operations in series. For example, step c) may comprise a solvent-polymer separation by demixing at least part of the solvent(s) in supercritical form, the solvent(s) being in supercritical form after adjustment of the temperature and/or pressure conditions in step c), preferably adjustment of the pressure and the temperature being maintained between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C, so as to be in the conditions supercritical of at least one of the compounds of the solvent(s), followed by at least one separation of the residual solvent by evaporation in particular under pressure conditions lower than the pressure used for the transition to the supercritical state of the solvent, in particular at a pressure between 4 and 0.000005 MPa (i.e. 5 Pa), preferably between 3 and 0.000005 MPa (i.e. 5 Pa), the temperature being able to be maintained between 100 and 300°C, preferably between 150 and 250°C.
La fraction de polymères thermoplastiques purifiés obtenue à l’issue de l’étape c) peut correspondre à une solution polymère concentrée ou à des polymères thermoplastiques purifiés liquides (c’est-à-dire l’état fondu) ou solides. L’étape c) de séparation solvant-polymère peut éventuellement comprendre en outre une section de conditionnement pour conditionner les thermoplastiques récupérés, sous forme solide et plus particulièrement sous forme de granulés solides. Dans cette éventuelle section de conditionnement, les polymères thermoplastiques purifiés récupérés sont refroidis, avantageusement à une température inférieure à la température de fusion des polymères, pour obtenir une fraction comportant des polymères à l’état solide. The fraction of purified thermoplastic polymers obtained at the end of step c) can correspond to a concentrated polymer solution or to purified liquid (i.e. the molten state) or solid thermoplastic polymers. Solvent-polymer separation step c) may optionally also comprise a conditioning section for conditioning the recovered thermoplastics, in solid form and more particularly in the form of solid granules. In this possible conditioning section, the purified thermoplastic polymers recovered are cooled, advantageously to a temperature below the melting temperature of the polymers, to obtain a fraction comprising polymers in the solid state.
L’étape c) de séparation solvant-polymère vise également à récupérer au moins en partie, de préférence majoritairement et préférentiellement en totalité, le(les) solvant(s) contenu(s) dans la solution polymère purifiée qui alimente l’étape c), et en particulier le solvant de dissolution et éventuellement le solvant d’extraction et/ou la solution dense. Par majoritairement, il faut comprendre au moins 50% poids, préférentiellement au moins de préférence au moins 70% poids, de manière préférée au moins 90% poids, de manière très préférée au moins 95% poids, par rapport au poids du(ou des) solvant(s) contenu(s) dans la solution polymère purifiée qui alimente l’étape c). Ainsi, l’étape c) permet avantageusement d’obtenir au moins une fraction de solvant. L’étape c) de séparation solvant-polymère vise aussi éventuellement à purifier la fraction de solvant récupérée et à la recycler notamment en amont de l’étape a) de dissolution et éventuellement en amont de la sous-étape b2) et/ou de la sous-étape b3).Step c) of solvent-polymer separation also aims to recover at least in part, preferably mainly and preferably in totality, the solvent(s) contained in the purified polymer solution which feeds step c ), and in particular the dissolution solvent and optionally the extraction solvent and/or the dense solution. By majority, it is necessary to understand at least 50% by weight, preferably at least preferably at least 70% by weight, preferably at least 90% by weight, very preferably at least 95% by weight, relative to the weight of the (or ) solvent(s) contained in the purified polymer solution which feeds step c). Thus, step c) advantageously makes it possible to obtain at least one solvent fraction. Step c) of solvent-polymer separation also possibly aims to purify the recovered solvent fraction and recycle it in particular upstream of dissolution step a) and possibly upstream of sub-step b2) and/or sub-step b3).
Très avantageusement, la fraction de solvant récupérée à l’issue de l’étape c) peut être traitée dans une section de traitement organique située à l’issue de l’étape c), de manière à la purifier et obtenir un solvant purifié, en particulier un solvant de dissolution purifié, pour pouvoir avantageusement le recycler vers l’étape a) de dissolution, et/ou éventuellement vers la sous- étape b2) de lavage ou la sous-étape b3) d’extraction. Ladite éventuelle section de traitement organique à l’issue de l’étape c) peut mettre en oeuvre toute méthode connue de l’homme du métier, comme par exemple une ou plusieurs méthodes parmi distillation, évaporation, extraction liquide-liquide, adsorption, cristallisation et précipitation des insolubles, ou par purge. Very advantageously, the solvent fraction recovered at the end of step c) can be treated in an organic treatment section located at the end of step c), so as to purify it and obtain a purified solvent, in particular a purified dissolution solvent, to be able to advantageously recycle it towards the dissolution step a) and/or possibly towards the washing sub-step b2) or the extraction sub-step b3). Said possible organic treatment section at the end of step c) can implement any method known to those skilled in the art, such as for example one or more methods among distillation, evaporation, liquid-liquid extraction, adsorption, crystallization and precipitation of insolubles, or by purging.
Ainsi, le procédé selon l’invention permet d’obtenir un flux purifié de polymères thermoplastiques et plus particulièrement de polyoléfines, à partir de déchets plastiques, qui peut être utilisé dans toute application par exemple en remplacement des mêmes polymères à l’état vierge. Le flux purifié de polymères, c’est-à-dire la fraction de polymères thermoplastiques purifiés, obtenu par le procédé selon l’invention présente ainsi une teneur en impuretés suffisamment faible pour pouvoir être utilisé dans toute application. De manière préférée, le flux de polymères thermoplastiques purifiés et notamment le flux de polyoléfines purifiées obtenu à l’issue du procédé selon l’invention (c’est-à-dire la fraction de polymères thermoplastiques purifiés) présente avantageusement une teneur en impuretés inférieure ou égale à 5% poids d’impuretés, très avantageusement impuretés inférieure ou égale à 1 ,0% poids d’impuretés, voire une teneur inférieure ou égale à 0,5% poids d’impuretés. Très avantageusement, le flux de polymères thermoplastiques purifiés obtenu à l’issue du procédé (c’est-à-dire la fraction de polymères thermoplastiques purifiés) présente une teneur en solvant résiduel (en particulier en solvant de dissolution) inférieure ou égale à 5% poids de solvant résiduel, de préférence inférieure ou égale à 1 ,0% poids de solvant résiduel, de manière préférée inférieure ou égale à 0,1% poids de solvant résiduel, voire une teneur inférieure ou égale à 500 ppm poids de solvant résiduel, par rapport au poids total du flux de polymères thermoplastiques. Thus, the process according to the invention makes it possible to obtain a purified stream of thermoplastic polymers and more particularly polyolefins, from plastic waste, which can be used in any application, for example to replace the same polymers in the virgin state. The purified stream of polymers, that is to say the fraction of purified thermoplastic polymers, obtained by the process according to the invention thus has a sufficiently low impurity content to be able to be used in any application. Preferably, the flow of purified thermoplastic polymers and in particular the flow of purified polyolefins obtained at the end of the process according to the invention (that is to say the fraction of purified thermoplastic polymers) advantageously has a lower content of impurities or equal to 5% by weight of impurities, very advantageously impurities less than or equal to 1.0% by weight of impurities, or even a content less than or equal to 0.5% by weight of impurities. Very advantageously, the stream of purified thermoplastic polymers obtained at the end of the process (that is to say the fraction of purified thermoplastic polymers) has a residual solvent content (in particular dissolution solvent) less than or equal to 5 % by weight of residual solvent, preferably less than or equal to 1.0% by weight of residual solvent, preferably less than or equal to 0.1% by weight of residual solvent, or even a content less than or equal to 500 ppm by weight of residual solvent , relative to the total weight of the flow of thermoplastic polymers.
Les exemples et figures qui suivent illustrent l'invention, en particulier des modes de réalisation particuliers de l’invention, sans en limiter la portée. The examples and figures which follow illustrate the invention, in particular particular embodiments of the invention, without limiting its scope.
LISTE DES FIGURES LIST OF FIGURES
La Figure 1 représente le schéma d’un mode de réalisation du procédé de la présente invention, comprenant : - une étape a) de dissolution de la charge plastique 1 dans un solvant de dissolution 19, pour obtenir une solution polymère brute 12, l’étape a) mettant en oeuvre : Figure 1 represents the diagram of an embodiment of the method of the present invention, comprising: - a step a) of dissolving the plastic filler 1 in a dissolution solvent 19, to obtain a raw polymer solution 12, step a) implementing:
- une section a-i) de mise en contact de la charge plastique 1 avec un solvant de dissolution 19 pour obtenir une charge conditionnée 11 , ladite section a-i) mettant en oeuvre une extrudeuse (A) pour obtenir une charge plastique 1 * au moins en partie fondue, et cinq échangeurs statiques M1 , M2, M3, M4, M5, chaque échangeur étant alimenté par un flux partiel de solvant de dissolution 2, 4, 6, 8, 10, issu du flux total de solvant de dissolution 19, et par un flux plastique 1 *, 3, 5, 7, 9, - a section a-i) for bringing the plastic filler 1 into contact with a dissolving solvent 19 to obtain a conditioned filler 11, said section a-i) using an extruder (A) to obtain a plastic filler 1 * at least in part melted, and five static exchangers M1, M2, M3, M4, M5, each exchanger being supplied with a partial flow of dissolution solvent 2, 4, 6, 8, 10, resulting from the total flow of dissolution solvent 19, and by a plastic flow 1 *, 3, 5, 7, 9,
- une section a-ii) de dissolution, mettant en oeuvre en particulier un réacteur agité en continu de type CSTR, pour obtenir une solution polymère brute 12, - a dissolution section a-ii), using in particular a continuously stirred reactor of the CSTR type, to obtain a raw polymer solution 12,
- une étape b) de purification, comprenant de préférence une séparation des insolubles suivie en particulier d’une sous-étape d’adsorption, pour obtenir une solution polymère purifiée 13 et une fraction insoluble 14, - a purification step b), preferably comprising a separation of the insolubles followed in particular by an adsorption sub-step, to obtain a purified polymer solution 13 and an insoluble fraction 14,
- une étape c) de séparation solvant-polymère, pour obtenir une fraction de thermoplastiques purifiés 15, et plus particulièrement une fraction de polyoléfines purifiées, et un flux de solvant 16. - a step c) of solvent-polymer separation, to obtain a fraction of purified thermoplastics 15, and more particularly a fraction of purified polyolefins, and a flow of solvent 16.
Le flux de solvant 16 est avantageusement purifié, par exemple dans une section de distillation d), pour récupérer un flux de solvant de dissolution purifié 17 qui est mélangé avec un flux de solvant frais 18 pour constituer le solvant de dissolution 19, ce dernier étant divisé en cinq flux partiels 2, 4, 6, 8, 10, de solvant de dissolution pour alimenter les mélangeurs statiques M1 , M2, M3, M4, M5 de la section a-i). The solvent stream 16 is advantageously purified, for example in a distillation section d), to recover a stream of purified dissolution solvent 17 which is mixed with a stream of fresh solvent 18 to constitute the dissolution solvent 19, the latter being divided into five partial flows 2, 4, 6, 8, 10, of dissolution solvent to supply the static mixers M1, M2, M3, M4, M5 of section a-i).
EXEMPLES EXAMPLES
Exemple 1 (conforme à l’invention) Example 1 (in accordance with the invention)
Dans cet exemple, seule est testée la section i) de mise en contact d’un procédé de purification correspondant au mode de réalisation schématisé en Figure 1 et dans lequel la section i) de mise en contact de l’étape a) de dissolution comprend : In this example, only section i) of bringing into contact with a purification process corresponding to the embodiment shown schematically in Figure 1 and in which section i) of bringing into contact with step a) of dissolution comprises :
- une extrudeuse A, qui comprend une trémie d’alimentation à travers laquelle l’extrudeuse est alimentée en charge plastique issue de la filière de collecte et de tri ; suivie de - an extruder A, which includes a feed hopper through which the extruder is supplied with plastic filler from the collection and sorting sector; followed by
- cinq mélangeurs statiques M1 , M2, M3, M4, M5, en série. - five static mixers M1, M2, M3, M4, M5, in series.
La charge plastique comprend : 95% poids de polypropylène ; 5% poids de polyéthylène et d’impuretés, en particulier d’additifs de type pigments, colorants, charges, etc. The plastic filler includes: 95% by weight of polypropylene; 5% by weight of polyethylene and impurities, in particular additives such as pigments, dyes, fillers, etc.
La section de mise en contact est mise en oeuvre à une température de 200°C et à une pression de 2,5 MPa (25 bars). Le débit de charge plastique introduite dans l’extrudeuse A est de 50 kg/h. La charge 1 * est fondue au moins en partie en sortie d’extrudeuse A ; plus particulièrement, les polyoléfines, et donc au moins le polypropylène, que ladite charge contient, sont sous forme fondues en sortie d’extrudeuse. The contacting section is operated at a temperature of 200°C and a pressure of 2.5 MPa (25 bars). The flow rate of plastic feed introduced into extruder A is 50 kg/h. Charge 1* is melted at least in part at the outlet of extruder A; more particularly, the polyolefins, and therefore at least the polypropylene, which said filler contains, are in molten form at the exit of the extruder.
Le solvant de dissolution utilisé est le n-heptane et un mélange 19 d’un flux 17 de n-heptane purifié et recyclé avec un flux de n-heptane frais 18. Le débit total de n-heptane 19, qui alimente l’étape a) de dissolution, est de 250 kg/h. The dissolution solvent used is n-heptane and a mixture 19 of a stream 17 of purified and recycled n-heptane with a stream of fresh n-heptane 18. The total flow of n-heptane 19, which feeds the step a) dissolution, is 250 kg/h.
Chaque mélangeur statique M1 , M2, M3, M4, M5, est alimenté par un flux partiel de n-heptane, respectivement 2, 4, 6, 8, 10, et un flux plastique, respectivement 1 *, 3, 5, 7, 9, qui comprend au moins le polypropylène fondu. Le coefficient de variation de la concentration visé en sortie de chaque mélangeur statique est de 5% (ou 0,05). Each static mixer M1, M2, M3, M4, M5, is supplied with a partial flow of n-heptane, respectively 2, 4, 6, 8, 10, and a plastic flow, respectively 1 *, 3, 5, 7, 9, which comprises at least molten polypropylene. The target concentration variation coefficient at the outlet of each static mixer is 5% (or 0.05).
Le Tableau 1 présente à la fois les quantités de solvent de dissolution introduites dans chaque mélangeur statique et l’évolution de la viscosité des flux entrée/sortie de chaque mélangeur statique dans les conditions opératoires de température et pression. Le Tableau 1 donne également le rapport des viscosités entre le flux plastique et le flux de n-heptane qui entrent dans chaque mélangeur statique ainsi que le taux de dilution volumique en n-heptane dans chaque mélangeur. Table 1 presents both the quantities of dissolution solvent introduced into each static mixer and the evolution of the viscosity of the inlet/outlet flows of each static mixer under the operating conditions of temperature and pressure. Table 1 also gives the ratio of viscosities between the plastic flow and the flow of n-heptane which enter each static mixer as well as the volume dilution rate of n-heptane in each mixer.
Tableau 1
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Table 1
Figure imgf000041_0001
A l’issue de la section de mise en contact a-i) de l’étape a) mettant en oeuvre une extrudeuse suivie de cinq mélangeurs statiques alimentés en flux partiels de n-heptane, la viscosité du flux de charge conditionnée est inférieure à 1 mPa.s (0,95 mPa.s), ceci tout en respectant les contraintes techniques imposées par les mélangeurs statiques relativement aux viscosités des flux mis en jeu. Une telle viscosité permet de faciliter ensuite l’homogénéisation du mélange dans un réacteur de dissolution de type CSTR dans la section de dissolution, ledit réacteur de dissolution étant de, type CSTR. At the end of the contacting section ai) of step a) using an extruder followed by five static mixers supplied with partial flows of n-heptane, the viscosity of the conditioned feed flow is less than 1 mPa .s (0.95 mPa.s), this while respecting the technical constraints imposed by static mixers relative to the viscosities of the flows involved. Such viscosity then makes it possible to facilitate the homogenization of the mixture in a dissolution reactor of the CSTR type in the dissolution section, said dissolution reactor being of the CSTR type.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de traitement d’une charge plastique, comprenant : a) une étape de dissolution de la charge plastique dans un solvant de dissolution, pour obtenir au moins une solution polymère brute, l’étape a) de dissolution mettant en oeuvre : i) une section de mise en contact de la charge plastique avec au moins une partie du solvant de dissolution, comprenant au moins un mélangeur statique ou dynamique, pour produire une charge conditionnée, chaque mélangeur statique ou dynamique étant opéré à une température comprise entre 100°C et 300°C, chaque mélangeur statique ou dynamique étant alimenté par un flux plastique, comprenant la charge plastique, et par une fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution de sorte que chaque mélangeur présente un taux de dilution volumique en solvant de dissolution compris entre 3% et 70%, le taux de dilution volumique en solvant de dissolution étant le rapport entre le débit volumique de la fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution qui alimente le mélangeur statique ou dynamique considéré et la somme des débits volumiques de la fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution et du flux plastique qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré ; ii) une section de dissolution alimentée au moins par la charge conditionnée issue de la section de mise en contact et opérée à une température de dissolution comprise entre 100°C et 300°C et une pression de dissolution entre 1 ,0 et 100,0 MPa absolu ; puis b) une étape de purification de la solution polymère brute pour obtenir une solution polymère purifiée, ladite étape de purification comprenant : b1 ) une sous-étape de séparation des insolubles ; et/ou b2) une sous-étape de lavage, par contact avec une solution dense ; et/ou b3) une sous-étape d’extraction, par contact avec un solvant d’extraction ; et/ou b4) une sous-étape d’adsorption des impuretés par contact avec un adsorbant solide ; puis, c) une étape de séparation solvant-polymère, pour obtenir au moins une fraction de polymères thermoplastiques purifiés. 1. Process for treating a plastic filler, comprising: a) a step of dissolving the plastic filler in a dissolution solvent, to obtain at least one raw polymer solution, the dissolution step a) implementing: i) a section for bringing the plastic filler into contact with at least part of the dissolution solvent, comprising at least one static or dynamic mixer, to produce a conditioned filler, each static or dynamic mixer being operated at a temperature between 100°C and 300°C, each static or dynamic mixer being supplied by a plastic flow, comprising the plastic filler, and by a fraction of at least said part of the dissolution solvent so that each mixer presents a volume dilution rate of dissolution solvent between 3% and 70%, the volume dilution rate in dissolution solvent being the ratio between the volume flow rate of the fraction of at least said part of the dissolution solvent which feeds the static or dynamic mixer considered and the sum of the flow rates volume of the fraction of at least said part of the dissolution solvent and the plastic flow which feed the static or dynamic mixer considered; ii) a dissolution section supplied at least by the conditioned charge coming from the contacting section and operated at a dissolution temperature of between 100°C and 300°C and a dissolution pressure of between 1.0 and 100.0 Absolute MPa; then b) a step of purifying the raw polymer solution to obtain a purified polymer solution, said purification step comprising: b1) a sub-step of separating the insolubles; and/or b2) a washing sub-step, by contact with a dense solution; and/or b3) an extraction sub-step, by contact with an extraction solvent; and/or b4) a sub-step of adsorption of impurities by contact with a solid adsorbent; then, c) a solvent-polymer separation step, to obtain at least a fraction of purified thermoplastic polymers.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la section de mise en contact comprend entre un et dix, préférentiellement entre deux et six, de manière préférée entre deux et cinq, mélangeur(s) statique(s) ou dynamique(s), de préférence en série. 2. Method according to claim 1, in which the contacting section comprises between one and ten, preferably between two and six, preferably between two and five, static or dynamic mixer(s), preferably in series.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque mélangeur présente un taux de dilution volumique en solvant de dissolution compris : 3. Method according to claim 1 or 2, in which each mixer has a volume dilution rate of dissolution solvent comprised:
- entre 3% et 50%, de manière préférée entre 10% et 35%, et de manière très préférée entre 15% et 30%, lorsque le rapport des viscosités entre le flux plastique et la fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution, qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré, est supérieur ou égal à 3500, de préférence supérieur ou égal à 3000, - between 3% and 50%, preferably between 10% and 35%, and very preferably between 15% and 30%, when the ratio of viscosities between the plastic flow and the fraction of at least said part of the solvent dissolution, which feed the static or dynamic mixer considered, is greater than or equal to 3500, preferably greater than or equal to 3000,
- entre 10% et 70%, de manière préférée entre 20% et 65%, de manière très préférée entre 30% et 65%, voire entre 35% et 65%, lorsque le rapport des viscosités entre le flux plastique et la fraction d’au moins ladite partie du solvant de dissolution, qui alimentent le mélangeur statique ou dynamique considéré, est inférieur à 3500, de préférence inférieur à 3000. - between 10% and 70%, preferably between 20% and 65%, very preferably between 30% and 65%, or even between 35% and 65%, when the ratio of viscosities between the plastic flow and the fraction d 'at least said part of the dissolution solvent, which feeds the static or dynamic mixer considered, is less than 3500, preferably less than 3000.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section de mise en contact comprend un moyen pour fondre au moins en partie la charge plastique, situé en amont du premier mélangeur statique ou dynamique, ledit moyen pour fondre étant de préférence une extrudeuse. 4. Method according to any one of the preceding claims, in which the contacting section comprises means for melting at least partly the plastic filler, located upstream of the first static or dynamic mixer, said means for melting preferably being an extruder.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le solvant de dissolution comprend au moins un composé hydrocarboné aliphatique paraffinique présentant une température d’ébullition comprise entre -50 et 250°C, de préférence entre - 15 et 150°C, préférentiellement entre - 1 et 1 10°C et de manière préférée entre 20 et 100°C. 5. Method according to any one of the preceding claims, in which the dissolution solvent comprises at least one paraffinic aliphatic hydrocarbon compound having a boiling temperature of between -50 and 250°C, preferably between - 15 and 150°C , preferably between - 1 and 1 10°C and preferably between 20 and 100°C.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le solvant de dissolution et la charge plastique alimentent l’étape a) selon un ratio pondéral entre le solvant de dissolution et la charge plastique, compris entre 0,2 et 100,0, de préférence entre 0,3 et 20,0, de manière préférée entre 1 ,0 et 10,0, encore plus préférentiellement entre 3,0 et 7,0. 6. Method according to any one of the preceding claims, in which the dissolution solvent and the plastic filler feed step a) according to a weight ratio between the dissolution solvent and the plastic filler, of between 0.2 and 100, 0, preferably between 0.3 and 20.0, preferably between 1.0 and 10.0, even more preferably between 3.0 and 7.0.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque mélangeur statique ou dynamique est opéré à une température comprise entre 150 et 250°C. 7. Method according to any one of the preceding claims, in which each static or dynamic mixer is operated at a temperature between 150 and 250°C.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section de dissolution est opérée à une température de dissolution comprise entre 150 et 250°C. 8. Method according to any one of the preceding claims, in which the dissolution section is operated at a dissolution temperature of between 150 and 250°C.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section de dissolution est opérée à une pression de dissolution entre 1 ,0 et 25,0 MPa absolu, préférentiellement entre 1 ,5 et 18,0 MPa absolu et de manière très préférée entre 2,0 et 15,0 MPa absolu. 9. Method according to any one of the preceding claims, in which the dissolution section is operated at a dissolution pressure between 1.0 and 25.0 MPa absolute, preferably between 1.5 and 18.0 MPa absolute and in a manner very preferred between 2.0 and 15.0 MPa absolute.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape b) de purification comprend une sous étape b1 ) de séparation des insolubles de préférence suivie au moins d’une sous-étape d’adsorption. 10. Method according to any one of the preceding claims, in which purification step b) comprises a sub-step b1) of separation of insolubles preferably followed by at least one adsorption sub-step.
11 . Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la charge plastique comprend des polymères thermoplastiques, plus particulièrement des polyoléfines. 11. Method according to any one of the preceding claims, in which the plastic filler comprises thermoplastic polymers, more particularly polyolefins.
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