Способ переработки вспененного полистирола

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ извлечения полистирола из материалов отходов, содержащих вспененный полистирол, по существу, включающий:

i) уменьшение объема вспененного полистирола посредством растворения в растворителе;

ii) отделение нерастворимых компонентов;

iii) осаждение раствора полистирола посредством осадителя;

iv) отделение, промывку и сушку осажденного полистирола;

v) фракционирование компонентов маточного раствора, используемого для осаждения и промывки, путем перегонки; извлечение растворителя из верхней части перегонной колонны и возвращение его на стадию (i) и извлечение осадителя из куба перегонной колонны;

отличающийся тем, что осадитель представляет собой бутанол, выбранный из н-бутанола, изобутанола или втор-бутанола, а растворитель представляет собой диметилкарбонат, один или в смеси, содержащей до 25 мас.% бутанола.

2. Способ по п.1, где растворитель, в котором проводят уменьшение объема и растворение вспененного полистирола, дополнительно содержит алифатический или циклический насыщенный углеводород с числом атомов углерода, равным или менее 7, или смесь указанных углеводородов при концентрации углеводорода или их смеси в растворителе от 0,1 до 35 мас.%.

3. Способ по п.2, в котором алифатический или циклический насыщенный углеводород поступает из вспененного полистирола, подвергаемого переработке, в котором он содержится в концентрации в диапазоне от 0,1 до 1,5 мас.%.

4. Способ по п.3, в котором алифатический или циклический насыщенный углеводород содержит 5 атомов углерода.

5. Способ по п.4, в котором алифатический или циклический насыщенный углеводород представляет собой н-пентан.

6. Способ по п.1, в котором материал отходов, содержащий полистирол, также содержит одну или более добавок.

7. Способ по п.6, в котором добавки представляют собой гексабромциклододекан и/или дикумилпероксид.

8. Способ по п.1, в котором материал отходов, содержащий полистирол, предварительно подвергают механическому прессованию.

9. Способ по п.8, в котором механическое прессование проводят до достижения плотности порядка 0,1 кг/л.

10. Способ по п.1, в котором растворение вспененного полистирола осуществляют при атмосферном давлении в аппарате, снабженном мешалкой, при температуре обычно в диапазоне от 20 до 70°С.

11. Способ по п.1, в котором концентрация полистирола в растворе находится в диапазоне от 5 до 50 мас.%.

12. Способ по п.11, в котором концентрация полистирола в растворе находится в диапазоне от 15 до 40 мас.%.

13. Способ по п.1, в котором осаждение полистирола проводят при температуре в диапазоне от 10 до 70°С.

14. Способ по п.13, в котором осаждение полистирола проводят при температуре в диапазоне от 15 до 50°С.

15. Способ по п.1, в котором осаждение полистирола из раствора проводят осадителем при его массовом соотношении с растворителем от 2:1 до 20:1.

16. Способ по п.15, в котором осаждение проводят осадителем при его массовом соотношении с растворителем от 5:1 до 15:1.

17. Способ по п.1, в котором осаждение полистирола проводят путем подачи раствора полистирола в осадитель, поддерживаемый в турбулентном режиме перемешивания, ниже перемешивающей системы.

18. Способ по п.1, в котором отделение осажденного полистирола осуществляют при температуре в диапазоне от 10 до 70°С.

19. Способ по п.1, в котором отделение осажденного полистирола осуществляют при температуре в диапазоне от 15 до 50°С.

Текст

Смотреть все

012974 Данное изобретение относится к усовершенствованному способу повторной переработки вспененного полистирола. Более конкретно, оно относится к способу, включающему уменьшение объема вспененного полистирола посредством растворения в растворителе, отделение нерастворимых компонентов, селективное осаждение полистирола осадителем, отделение, сушку и экструзию осажденного полистирола, извлечение путем перегонки и возвращение в процесс растворителя. Вспененный полистирол, благодаря его низкой теплопроводности и хорошей ударопрочности, применяют в больших количествах в качестве упаковочного материала для различных продуктов и в качестве теплоизолирующего материала для зданий и холодильных установок. Поскольку его удельный вес очень низок, отходы, образующиеся из этих материалов, и отходы производства вспененного полистирола чрезвычайно объемны и, следовательно, их перевозка и последующее размещение на свалках являются проблематичными. С другой стороны, переработка материалов этих отходов путем сжигания также является проблематичной, поскольку они могут препятствовать процессу горения в установке для сжигания, а также могут вызывать образование токсичных газов. Некоторые типы вспененного полистирола, которые содержат бромированные огнезащитные добавки, фактически могут при сжигании приводить к образованию чрезвычайно токсичных полибромированных диоксинов. Из этих соображений отходы продуктов из вспененного полистирола следует переработать, уменьшая на первой стадии объем, а затем регенерируя полистирол. Обычные способы уменьшения объема и переработки полистирола, которые включают обработку термомеханическим прессованием, не позволяют отделять полистирол от других продуктов, присутствующих во вспененном полистироле, и к тому же имеют значительные недостатки, вызывая частичную окислительную деструкцию полимера и таким образом снижая его качество (Kano, Suzuki, J. Jpn. Pack.Inst., 31, 33, 1993; Sasao, Harade et al., Kagaku Kogyo, 66, 395, 1992). Другой способ уменьшения объема и переработки вспененного полистирола, описанный в литературе, который не имеет вышеописанных недостатков, включает растворение полимера в органическом растворителе. Последующее извлечение полистирола из раствора осуществляют испарением растворителя или осаждением путем добавления воды или осадителя. Однако этот тип процессов, описанных в литературе, также имеет несколько недостатков, которые осложняют их промышленное применение; среди этих недостатков применение растворителей, токсичных и опасных для человеческого организма и окружающей среды, как в случае использования ароматических или галогенированных органических соединений; нестабильность и изменчивость характеристик, качества, доступности на рынке и цены; неприемлемые органолептические характеристики, как в случае применения в качестве растворителя лимонена; недостаточное или нулевое удаление добавок, содержащихся в обрабатываемом материале, что является причиной плохого качества извлеченного полистирола, как в случае извлечения из раствора путем испарения или путем осаждения, происходящего при добавлении воды или слабо селективных органических осадителей, таких как насыщенные углеводороды. Примерами добавок, которые должны быть отделены от полистирола, являются бромированные огнезащитные добавки, такие как, например, гексабромциклододекан (ГБЦД), и промоторы огнезащитных добавок, такие как, например, дикумилпероксид(ДКП). Эти добавки следует удалять из полистирола во избежание образования токсичных газов, деструкции и окрашивания полимера в ходе последующей операции экструзии; сложность в выделении и сушке, что является причиной плохого качества извлеченного полистирола, как в случае извлечения путем испарения из высококипящих растворителей или осаждения из растворителей с низкой летучестью, таких как алкиленгликоли; сложность перевода в раствор (низкая скорость растворения и низкая концентрация или высокая вязкость раствора), как в случае использования растворителей с низкой летучестью, таких как двухосновные сложные эфиры, простые и сложные эфиры гликолей; сложность фракционирования смеси растворитель/осадитель после извлечения полистирола и сложность возвращения растворителя на стадию растворения полистирола. В частности, поскольку осадитель обычно используют в большом избытке (до 10-15-кратного по массе по сравнению с растворителем), особенно осложняются процессы, которые при использовании высококипящих растворителей и более летучих осадителей требуют в ходе стадии разделения перегонкой смеси растворитель/осадитель перегонки всего осадителя, содержащегося в смеси, чтобы обеспечить возможность возврата растворителя на стадию растворения стирола, с потреблением огромного количества энергии и экономическим бременем для процесса, что делает нежелательным промышленное применение. Для преодоления этих недостатков и разработки процессов, которые можно применить в промышленном масштабе, были исследованы системы растворитель/осадитель, имеющие улучшенные характеристики по отношению к известным системам, описанным в данной области техники. Например, в японских заявках JP 11-005865, JP 11-080418 и международной патентной заявкеWO 2005/023922 описаны превосходные свойства алкилкарбонатов в целом как растворителей в отношении вспененного полистирола. В патентных заявках JP 11-080418, DE 10207336, US 5232954 и WO 2005/023922 описаны оптимальные свойства низкокипящих спиртов в целом в качестве осадителей. Эти спирты характеризуются тем, что не являются растворителями для полистирола, являясь хорошими растворителями для добавок,содержащихся в самом полистироле, так что они позволяют провести селективное осаждение чистого полистирола и его отделение от добавок, которые остаются в растворе. Авторами открыт способ, основанный на использовании особого сочетания растворителя и осадителя, который позволяет извлечь вспененный полистирол хорошего качества без сложностей при фракционировании смеси растворитель/осадитель и без каких-либо сложностей в повторном возвращении растворителя на стадию растворения полистирола. В соответствии с этим, предметом изобретения является способ извлечения полистирола из материалов отходов, содержащих вспененный полистирол, по существу, включающий:i) уменьшение объема вспененного полистирола посредством растворения в растворителе;iii) осаждение из раствора полистирола посредством осадителя;v) фракционирование путем перегонки компонентов маточного раствора, использованного для осаждения и промывки, выделение растворителя из верхней части перегонной колонны и возвращение его на стадию (i) и извлечение осадителя из нижней части перегонной колонны; характеризующийся тем, что осадитель представляет собой бутанол, выбранный из н-бутанола, изобутанола или втор-бутанола, а растворитель представляет собой диметилкарбонат, один или в смеси, содержащей до 25 мас.% бутанола. Особую полезность использования диметилкарбоната в качестве растворителя, в сочетании с бутанолом в качестве осадителя, следует рассматривать как совершенно неожиданную. Действительно, было известно, что диметилкарбонат образует с низкокипящими спиртами, содержащими от 1 до 4 атомов углерода, трудно разделяемые азеотропные смеси с минимальной температурой кипения, как описано, например, в работе Rodriquez et al., FLUID PHASE EQUILIBRIA (Равновесия в жидких фазах), 201, 187-201, 2002. Также было логично предполагать, что эти смеси не могут быть хорошими растворителями для полистирола ввиду присутствия спирта, имеющего известные свойства осадителя. Это и в самом деле имеет место и это было продемонстрировано авторами изобретения в случае азеотропных смесей диметилкарбоната с метиловым, этиловым, н-пропиловым, изопропиловым и трет-бутиловым спиртом. Удивительно также, что смесь, содержащая диметилкарбонат и до 25 мас.% бутанола, также позволяет провести снижение объема и растворение вспененного полистирола при комнатной температуре за очень короткое время и легко получить растворы с высокой концентрацией полимера в условиях и с результатами, практически сравнимыми с результатами, полученными при использовании только диметилкарбоната, и лучшими, чем результаты, полученные при использовании других алкилкарбонатов. Следует указать, что использование диметилкарбоната (или смеси, содержащей диметилкарбонат и бутанол в вышеуказанных соотношениях) в качестве растворителя и бутанола в качестве осадителя, согласно данному изобретению, является существенным для легкого извлечения растворителя путем перегонки из маточного раствора, используемого для осаждения и промывки полистирола, после отделения последнего, без необходимости осуществления перегонки осадителя, добавленного в большом избытке для достижения осаждения полистирола. Применение диметилкарбоната в качестве растворителя и низкокипящих спиртов, не относящихся к данному изобретению, таких как метанол, этанол, пропанол, изопропанол или трет-бутанол, в качестве осадителей потребовало бы дорогостоящих и неэкономичных операций разделения компонентов азеотропной смеси для извлечения диметилкарбоната. Применение высших карбонатов, таких как диэтилкарбонат и дипропилкарбонат или дибутилкарбонат, может, в свою очередь, не только существенно осложнить растворение полистирола, скорость которого может снизиться, но также вызывает необходимость в перегонке всего осадителя, содержащегося в смеси, на стадии разделения путем перегонки смеси растворитель-осадитель, для обеспечения возможности возврата растворителя на стадию растворения полистирола, что связано с огромным потреблением энергии и экономическим бременем для процесса, делая его нежелательным для применения в промышленном масштабе. Предложенный способ - предмет настоящего изобретения - имеет многочисленные преимущества по отношению к известным способам на всех стадиях, с которыми он связан. Диметилкарбонат и бутанол представляют собой стабильные соединения, они являются недорогими, широко распространенными в производственной практике, имеют умеренную пожароопасность и подходящие токсикологические и экотоксикологические свойства. Уменьшение объема и растворение вспененного полистирола в растворителе происходит при комнатной температуре за очень небольшое время и получаются растворы с высокой концентрацией поли-2 012974 мера и с умеренной вязкостью, что облегчает операцию отделения нерастворимой фракции, например,путем фильтрования. Растворитель, применяемый при снижении объема и растворении вспененного полистирола, легко можно извлечь путем перегонки маточного раствора, применяемого для осаждения и промывки полистирола, после отделения последнего без необходимости перегонки осадителя, добавленного в большом избытке для получения осадка полистирола, получая вследствие этого значительную экономию энергии и денежных средств. Применение бутанола в качестве осадителя для осаждения полистирола из растворителя гарантирует высокую селективность удаления добавок и легкое отделение и сушку полистирола при умеренных условиях по вакууму и температуре, вследствие чего обеспечивается высокое качество извлеченного полимера, который можно подвергнуть последующей экструзии без окрашивания и без снижения молекулярной массы. При проведении процесса в соответствии с вариантом реализации данного изобретения растворитель, в котором осуществляют снижение объема и растворение вспененного полистирола, дополнительно содержит насыщенный алифатический или циклический углеводород, имеющий число атомов углерода,равное или меньше 7, или смесь указанных углеводородов при концентрации в смеси в диапазоне от 0,1 до 35 мас.%. Этот углеводород обычно содержит 5 атомов углерода, он попадает в процесс с материалом отходов, содержащих вспененный полистирол, подвергаемый обработке, и представляет собой остаток применяемого вспенивающего агента, который все еще содержится в этом материале. Этот остаток вспенивающего агента обычно содержится в материале отходов, содержащих подвергаемый обработке вспененный полистирол, в концентрации, варьирующей от 0,1 до 1,5 мас.%. Неожиданно оказалось, что при работе в соответствии с вышеуказанным вариантом реализации данного изобретения смесь растворителей, содержащая диметилкарбонат (или диметилкарбонат и бутанол в соотношениях, указанных выше), и дополнительно - насыщенный алифатический или циклический углеводород, позволяет осуществить снижение объема и растворение вспененного полистирола при комнатной температуре за чрезвычайно малое время, а также легко получить растворы с высокой концентрацией полимера, при условиях и с результатами, полностью сравнимыми с результатами, полученными в отсутствие указанных углеводородов, и даже превосходящими их. Действительно, как известно, указанные насыщенные алифатические или циклические углеводороды, подобно спиртам и в добавление к ним, также являются осадителями, которые осаждают полистирол из его растворов, как описано, например, в международной патентной заявке WO 2003/35729. Следует еще раз указать, что, если вспененный полистирол, подвергаемый переработке, содержит насыщенный алифатический или циклический углеводород, например пентан, являющийся остатком применяемого вспенивающего агента, обычно в концентрации, варьирующей от 0,1 до 1,5 мас.%, который накапливается в технологических потоках в ходе их возвращения в процесс, то использование смеси растворителей, содержащей диметилкарбонат (или диметилкарбонат и бутанол в вышеуказанных соотношениях), и дополнительно насыщенный алифатический или циклический углеводород в концентрации от 0,1 до 35 мас.% в этой смеси, позволяет свести к минимуму участвующие в процессе промывные потоки, со значительной выгодой в отношении их переработки и стоимости при использовании в промышленном масштабе. Материал, подвергаемый обработке, может быть любым материалом отходов, содержащих вспененный полистирол, таким как, например, отходы промышленного производства (до использования), лом из устройств для нарезки и переработки, отходы упаковки, полученные при дифференцированном сборе городских отходов, вспененный полистирол из сельскохозяйственных областей применения (поддоны для семян) и т.д. Материал, подвергаемый обработке, может также содержать и обычно действительно содержит одну или более из обычных добавок, таких как пластификаторы, антиоксиданты, стабилизаторы, красители и т.д., в частности, огнезащитные добавки, такие как бромированные огнезащитные добавки, например гексабромциклододекан (ГБЦД), и промоторы огнезащитных добавок, например дикумилпероксид (ДКП). Материал, подлежащий обработке, можно также подвергнуть операции предварительного механического прессования до достижения плотности, например, около 0,1 кг/л. При работе согласно изобретению растворение вспененного полистирола осуществляют при атмосферном давлении в аппарате, предпочтительно снабженном мешалкой, при температуре обычно в диапазоне от 20 до 70 С. Концентрация полистирола в растворе находится в диапазоне от 5 до 50 мас.%, предпочтительно в диапазоне от 15 до 40 мас.%. В соответствии с вариантом реализации данного изобретения растворению предшествует, если это необходимо, нарезка обрабатываемого материала, содержащего вспененный полистирол, по обычной технологии, например, посредством вращающихся ножей, на куски или блоки, имеющие максимальные размеры обычно в диапазоне от 0,1 до 100 см, предпочтительно от 1 до 50 см. Возможно присутствующие нерастворимые компоненты отделяют от раствора полистирола посредством обычных способов разделения твердых веществ и жидкостей, таких как, например, декантация,фильтрование и центрифугирование.-3 012974 Осаждение полистирола осуществляют при температуре в диапазоне от 10 до 70 С, предпочтительно в диапазоне от 15 до 50 С. Количество применяемого осадителя в массовом соотношении с растворителем находится в диапазоне от 2:1 до 20:1, предпочтительно от 5:1 до 15:1. Осаждение полистирола предпочтительно осуществляют путем подачи раствора полистирола в осадитель, поддерживаемый в режиме турбулентного перемешивания. Подачу раствора полистирола предпочтительно осуществляют в нижнюю часть реактора осаждения, ниже перемешивающей системы,при скорости потока, которая не оказывает существенного влияния на процесс и находится в диапазоне от 50 до 8000 г/(чл осадителя). Турбулентное перемешивание в ходе стадии осаждения полистирола позволяет получить осадок твердого вещества, избегая образования геля и сводя к минимуму включение в осадок растворителя и добавок. Действуя таким образом, получают осадок, имеющий средний размер частиц порядка 30 мкм. Осадок полистирола отделяют посредством обычных способов, таких как декантация, центрифугирование или фильтрование, предпочтительно фильтрованием. Эту операцию осуществляют при температуре в диапазоне от 10 до 70 С, предпочтительно от 15 до 50 С. Отделенное твердое вещество промывают с использованием осадителя, применяемого для получения осадка. Эту промывку проводят при температуре в диапазоне от 10 до 80 С, предпочтительно от 15 до 70 С, выливая промывочную жидкость на фильтр, содержащий твердое вещество; или же путем получения взвеси твердого вещества в промывочной жидкости, оставления этой суспензии при перемешивании в течение периода от 1 до 24 ч, а затем отделения твердого вещества путем декантации, центрифугирования или фильтрования; или же путем экстракции в непрерывном режиме с использованием экстрактора, например, типа Сокслета. Количество применяемой промывной жидкости находится в диапазоне от 3 до 20 л/кг твердого продукта, предпочтительно от 5 до 10 л/кг твердого продукта. Полимер сушат при температуре от 50 до 180 С, предпочтительно от 80 до 150 С, и при давлении от 760 до 10 мм рт.ст. (101,3-1,33 кПа), предпочтительно от 50 до 550 мм рт.ст. (от 6,67 до 73,3 кПа). Высушенный полимер экструдируют с помощью экструдеров обычного типа. Для отделения растворителя от осадителя жидкость, поступающую со стадии отделения полистирола, и промывную жидкость смешивают и подвергают перегонке традиционными способами, обычно при атмосферном давлении, получая из верхней части перегонной колонны диметилкарбонат (или смесь диметилкарбоната и бутанола в вышеупомянутых соотношениях), представляющий собой растворитель,возвращаемый на стадию растворения полистирола; а из нижней части колонны - осадитель (бутанол),который возвращают на стадию осаждения полистирола. Верхний погон, получаемый из перегонной колонны, в дополнение к диметилкарбонату (или смеси диметилкарбоната и бутанола в вышеупомянутых пропорциях) может дополнительно содержать насыщенный алифатический или циклический углеводород, имеющий количество атомов углерода, равное или менее 7, или смесь указанных углеводородов. Этот углеводород обычно содержит 5 атомов углерода,и его вводят в процесс с материалом отходов, содержащим вспененный полистирол, подвергаемый обработке; он представляет собой остаток все еще содержащегося в нем применяемого вспенивающего агента. Этот остаток вспенивающего агента обычно содержится в материале отходов, содержащем вспененный полистирол, подвергаемый обработке, в концентрации от 0,1 до 1,5 мас.%. В этом случае из верхнего погона перед возвращением на стадию растворения полистирола удаляют промывной поток в количестве, необходимом для поддержания в возвращаемом потоке концентрации углеводорода или смеси углеводородов в диапазоне от 0,1 до 35 мас.%. Промывной поток можно обработать с использованием обычных способов, например посредством дополнительной перегонки, для извлечения углеводорода, который утилизируют в качестве отходов, в то время как диметилкарбонат (и, возможно, бутанол),которые в нем содержатся, выделяют и возвращают в процесс. Поток, извлеченный из нижней части перегонной колонны, обрабатывают для отделения возможных добавок, которые можно извлечь или утилизировать в качестве отходов. Описанный способ позволяет извлечь полистирол без изменения его свойств, поскольку он дает возможность отделить нежелательные добавки от полимера. Представленные далее примеры представлены с целью иллюстрации изобретения и не носят ограничивающего характера. Применяемый в этих примерах вспененный полистирол является полистиролом огнестойкого типа и характеризуется среднемассовой молекулярной массой 200000, содержанием брома 0,545% и содержанием дикумилпероксида 0,19%. Пример 1. В этом примере оценивали способность вспененного полистирола растворяться в диметилкарбонате. Кубик вспененного полистирола, имеющий объем 125 см 3 (длина=5 см, ширина=5 см, высота=5 см),при комнатной температуре погружают в лабораторный стакан, содержащий 20 мл растворителя, и замеряют время, необходимое для полного растворения полистирола. Показано, что полистирол полностью растворяется примерно через 45 с. Пример 2. Пример 1 повторяли с использованием смеси, содержащей диметилкарбонат и н-бутанол в массо-4 012974 вом соотношении 90:10. Показано, что полистирол полностью растворяется примерно через 75 с. Пример 3. Пример 1 повторяли с использованием азеотропной смеси, содержащей диметилкарбонат и изобутанол (массовое соотношение 92:8). Показано, что полистирол полностью растворяется примерно через 68 с. Пример 4. Пример 1 повторяли с использованием азеотропной смеси, содержащей диметилкарбонат и вторбутанол (массовое соотношение 85:15). Показано, что полистирол полностью растворяется примерно через 103 с. Пример 5. Пример 1 повторяли с использованием смеси, содержащей диметилкарбонат и н-пентан в массовом соотношении 95:5. Показано, что полистирол полностью растворяется примерно через 40 с. Пример 6. Пример 1 повторен с использованием смеси, содержащей диметилкарбонат и н-пентан в массовом соотношении 90:10. Показано, что полистирол полностью растворяется примерно через 46 с. Пример 7. Пример 1 повторен с использованием смеси, содержащей диметилкарбонат, н-бутанол и н-пентан в массовом соотношении 80:10:10. Показано, что полистирол полностью растворяется примерно через 75 с. Примеры 8-14 (сравнительные). Пример 1 повторяли с использованием различных смесей, известных в технике. Результаты приведены в таблице. Примеры 15-19 (сравнительные). Пример 1 повторяли с использованием следующих азеотропных смесей: Показано, что в примерах 15, 16 и 17 вспененный полистирол уменьшается в объеме (сжимается),но не растворяется через 30 мин. В примерах 18 и 19 вспененный полистирол через 30 мин не уменьшается в объеме и не растворяется. Пример 20. 210 г диметилкарбоната вводят в стеклянный контейнер, имеющий объем 0,5 л, снабженный лопастной мешалкой, термометром, донным выпускным отверстием и вводом для добавления материала. К смеси растворителей, поддерживаемой при перемешивании при комнатной температуре, добавляют порциями 90 г наломанного вспененного полистирола и всю смесь оставляют при перемешивании до полного растворения. Полученный раствор, содержащий 30 мас.% полистирола, фильтруют для удаления нерастворимых посторонних веществ. Оборудование, используемое для осаждения полистирола, состоит из стеклянного реактора с рубашкой, имеющего объем 1 л, снабженного водяным конденсатором, термометром, донным выпускным отверстием, мешалкой-гомогенизатором Ultra-Turrax и снабженной поршнем трубкой для подачи, форма и размеры которой являются такими, чтобы раствор полистирола можно было подавать ниже перемешивающей системы. 300 г н-бутанола загружают в реактор, описанный выше, и поддерживают при температуре около 25 С путем циркуляции водопроводной воды в рубашке реактора. Включают перемешивание(4000 об/мин) и посредством шестеренчатого насоса через трубку с поршнем подают 50 г раствора полистирола с расходом 100 г/ч.-5 012974 В продолжение этой стадии полистирол осаждается в форме хлопьевидного осадка. После завершения подачи раствора полимера полученное твердое вещество отфильтровывают. Отфильтрованная жидкость массой 290 г имеет следующий состав: 11,8 мас.% диметилкарбоната, 88,17 мас.% бутанола,139 мг/кг брома и 57 мг/кг дикумилпероксида. Твердое вещество на фильтре промывают при комнатной температуре 200 г н-бутанола. Промывная жидкость массой 221,6 г имеет следующий состав: 0,32 мас.% диметилкарбоната, 99,68 мас.% бутанола,39 мг/кг брома и 27,5 мг/кг дикумилпероксида. Твердое вещество на фильтре, имеющее массу 38,4 г, имеет следующий состав: 38,8 мас.% полистирола, 61,2 мас.% бутанола, 867 мг/кг брома и 148 мг/кг дикумилпероксида. Твердый продукт после сушки в печи в течение 4 ч при температуре 120 С и давлении около 5,0 кПа (50 мбар) имеет массу 14,94 г и следующий состав: 99,76 мас.% полистирола, 2,200 мг/кг брома и 380 мг/кг дикумилпероксида. Содержание брома и дикумилпероксида в извлеченном полистироле было снижено на 59,7 и 80% соответственно по отношению к исходному вспененному полистиролу. Извлеченный полистирол является белым и имеет среднемассовую молекулярную массу, определенную с помощью гель-проникающей хроматографии (ГПХ), такую же, как у исходного полистирола. Отфильтрованную жидкость и промывную жидкость объединяют и перегоняют. Жидкость, подвергаемая перегонке, массой 511,7 г, имеет следующий состав: 6,84 мас.% диметилкарбоната, 93,14 мас.% бутанола, 160 мг/кг брома и 56 мг/кг дикумилпероксида. Оборудование, применяемое для перегонки, состоит из следующих частей: стеклянная колба с рубашкой, имеющая объем 1 л, снабженная отсеком для термопары и нагреваемая термостатирующей баней с циркулирующим маслом; стеклянная перегонная колонна с рубашкой и электрическим контролем, чтобы свести к минимуму потери тепла, длиной 1 м и с внутренним диаметром 20 мм, заполненная насадкой Sulzer DX. Экспериментальным путем было определено, что при атмосферном давлении эта колонна имеет около 20 теоретических тарелок; изготовленная из стекла верхняя часть колонны, снабженная конденсатором и отсеком для термопары, в которой конденсируется весь пар, часть жидкости удаляют при флегмовом числе, задаваемом с помощью электромагнитного клапана. Удаляемую жидкость собирают в контейнере с рубашкой, имеющем объем 100 мл. Смесь, подвергаемую перегонке, загружают в колбу и нагревают с помощью масла до температуры кипения. Примерно через 1 ч с момента начала нагревания температура пара в верхней части колонны стабилизируется на значении 90,1 С, в то время как температура низа колонны стабилизируется на 117,5 С. Конденсат из верхней части удаляют при флегмовом числе 10:2 до тех пор, пока температура в верхней части колонны остается постоянной. 17 г перегнанного продукта, имеющего содержание ДМК выше 99,9%, собирают за период времени примерно 40 мин. Затем, работая в тех же условиях и примерно через 10 мин, собирают 11,4 г дистиллята (температура в верхней части колонны=90,3 С), имеющего следующий состав: 99,4 мас.% диметилкарбоната и 0,6 мас.% бутанола. Флегмовое число увеличивают до 10:1 при резком увеличении температуры в верхней части колонны и собирают дистиллят до тех пор, пока температура в верхней части колонны не достигнет значения 117,6 С. Собранная фракция дистиллята массой 19 г имеет следующий состав: 34 мас.% диметилкарбоната и 66 мас.% бутанола. Температура в верхней части колонны впоследствии стабилизируется на значении 117,8 С и, поддерживая флегмовое число равным 10:1, собирают 27 г дистиллята, имеющего следующий состав: 99,2 мас.% бутанола и 0,8 мас.% диметилкарбоната. Продукт в нижней части колонны, имеющий массу 437,3 г, имеет содержание бутанола выше 99,9%. Пример 21. 350 г н-бутанола наливают в реактор, описанный в примере 20, и поддерживают при температуре около 50 С путем циркуляции этиленгликоля в рубашке реактора, нагреваемого термостатической баней. Начинают перемешивание (4000 об/мин) и из трубки с поршнем посредством шестеренчатого насоса подают 50 г раствора полистирола (30 мас.% в диметилкарбонате) с расходом 3000 г/ч. В ходе этой стадии полистирол осаждается. По завершении подачи раствора полимера полученное твердое вещество фильтруют. Отфильтрованная жидкость, имеющая массу 364 г, имеет следующий состав: 9,15 мас.% диметилкарбоната, 90,8 мас.% бутанола, 165 мг/кг брома и 59 мг/кг дикумилпероксида. Твердое вещество на фильтре промывают при комнатной температуре 100 г н-бутанола. Промывная жидкость, имеющая массу 117 г, имеет следующий состав: 1,47 мас.% диметилкарбоната, 98,53 мас.% бутанола, 35 мг/кг брома и 45 мг/кг дикумилпероксида. Твердое вещество на фильтре, имеющее массу 19 г, имеет следующий состав: 78,4 мас.% полистирола, 21,4 мас.% бутанола, 0,17 мас.% диметилкарбоната, 925 мг/кг брома и 78,5 мг/кг дикумилпероксида. Твердое вещество после сушки в печи в течение 4 ч при температуре 120 С и давлении около 5 кПа (50 мбар) имеет массу 14,92 г и следующий состав: 99,87 мас.% полистирола, 0,0067 мас.% бута-6 012974 нола, 1,180 мг/кг брома и 99,8 мг/кг дикумилпероксида. Содержание брома и дикумилпероксида в извлеченном полистироле было снижено на 79 и 94,8% соответственно по отношению к исходному вспененному полистиролу. Извлеченный полистирол является белым и имеет среднемассовую молекулярную массу, определенную с помощью ГПХ, такую же как у исходного полистирола. Отфильтрованную жидкость и промывную жидкость объединяют и перегоняют, как описано в примере 20. Пример 22. 210 г смеси, содержащей 189 г диметилкарбоната (90 мас.%) и 21 г н-бутанола (10 мас.%), загружают в стеклянный контейнер, имеющий объем 0,5 л, снабженный лопастной мешалкой, термометром,донным отверстием для выгрузки и входом для добавления материалов. К смеси растворителей, поддерживаемой при перемешивании при комнатной температуре, добавили 90 г измельченного вспененного полистирола и всю смесь оставили при перемешивании до полного растворения. Полученный раствор, содержащий 30 мас.% полистирола, фильтруют для отделения нерастворимых посторонних веществ. 350 г н-бутанола выливают в реактор, описанный в примере 20, и поддерживают при температуре примерно 25 С посредством циркуляции водопроводной воды в рубашке реактора. Включают перемешивание (4000 об/мин) и из снабженной поршнем трубки с помощью шестеренчатого насоса подают 50 г раствора полистирола с расходом 3000 г/ч. В ходе этой стадии полистирол осаждается в виде хлопьеобразного твердого вещества. После завершения подачи раствора полимера полученную твердую фазу фильтруют. Отфильтрованная жидкость массой 310 г имеет следующий состав: 8,95 мас.% диметилкарбоната, 91 мас.% бутанола, 145 мг/кг брома и 52 мг/кг дикумилпероксида. Твердое вещество на фильтре промывают при комнатной температуре 100 г н-бутанола. Промывная жидкость массой 166,95 г имеет следующий состав: 2,04 мас.% диметилкарбоната, 97,95 мас.% бутанола,42 мг/кг брома и 37,4 мг/кг дикумилпероксида. Твердое вещество на фильтре массой 23 г имеет следующий состав: 64,8 мас.% полистирола,33,7 мас.% бутанола, 1,49 мас.% диметилкарбоната, 1300 мг/кг брома и 250 мг/кг дикумилпероксида. Твердый продукт после сушки в печи в течение 4 ч при температуре 120 С и давлении около 5 кПа(50 мбар) имеет массу 14,92 г и следующий состав: 99,86 мас.% полистирола, 2000 мг/кг брома и 385 мг/кг дикумилпероксида. Содержание брома и дикумилпероксида в извлеченном полистироле снижено на 63,1 и 79,6% соответственно по отношению к исходному вспененному полистиролу. Извлеченный полистирол является белым и имеет среднемассовую молекулярную массу, определенную с помощью ГПХ, такую же как у исходного полистирола. Фильтрат и промывочную жидкость объединяют и перегоняют, как описано в примере 20. Пример 23. 350 г н-бутанола наливают в реактор, описанный в примере 20, и выдерживают при температуре около 50 С посредством циркуляции этиленгликоля в рубашке реактора. Включают перемешивание(4000 об/мин) и из снабженной поршнем трубки с помощью шестеренчатого насоса подают с расходом 3000 г/ч 50 г раствора полистирола, полученного в примере 22 (30 мас.% в смеси диметилкарбонат/нбутанол с соотношением по массе 90/10). В ходе этой стадии полистирол осаждается. После завершения подачи раствора полимера полученное твердое вещество отфильтровывают. Фильтрат, имеющий массу 360 г, имеет следующий состав: 8,36 мас.% диметилкарбоната, 91,63 мас.% бутанола, 184 мг/кг брома и 66 мг/кг дикумилпероксида. Осадок на фильтре промывают при комнатной температуре 100 г н-бутанола. Промывная жидкость,имеющая массу 119,3 г, имеет следующий состав: 1,13 мас.% диметилкарбоната, 98,86 мас.% бутанола,17 мг/кг брома и 27 мг/кг дикумилпероксида. Осадок на фильтре, имеющий массу 20,7 г, имеет следующий состав: 72 мас.% полистирола,27,75 мас.% бутанола, 0,18 мас.% диметилкарбоната, 637 мг/кг брома и 75,5 мг/кг дикумилпероксида. Этот твердый продукт после сушки в печи в течение 4 ч при температуре 120 С и давлении около 5 кПа (50 мбар) имеет массу 14,92 г и следующий состав: 99,86 мас.% полистирола, 0,007 мас.% бутанола, 884 мг/кг брома и 105 мг/кг дикумилпероксида. Содержание брома и дикумилпероксида в извлеченном полистироле было снижено на 83,8 и 94,5% соответственно по отношению к исходному вспененному полистиролу. Извлеченный полистирол является белым и имеет среднемассовую молекулярную массу, определенную с помощью ГПХ, такую же как у исходного полистирола. Фильтрат и промывочную жидкость объединяют и перегоняют, как описано в примере 20. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ извлечения полистирола из материалов отходов, содержащих вспененный полистирол, по существу, включающий:i) уменьшение объема вспененного полистирола посредством растворения в растворителе;iii) осаждение раствора полистирола посредством осадителя;v) фракционирование компонентов маточного раствора, используемого для осаждения и промывки,путем перегонки; извлечение растворителя из верхней части перегонной колонны и возвращение его на стадию (i) и извлечение осадителя из куба перегонной колонны; отличающийся тем, что осадитель представляет собой бутанол, выбранный из н-бутанола, изобутанола или втор-бутанола, а растворитель представляет собой диметилкарбонат, один или в смеси, содержащей до 25 мас.% бутанола. 2. Способ по п.1, где растворитель, в котором проводят уменьшение объема и растворение вспененного полистирола, дополнительно содержит алифатический или циклический насыщенный углеводород с числом атомов углерода, равным или менее 7, или смесь указанных углеводородов при концентрации углеводорода или их смеси в растворителе от 0,1 до 35 мас.%. 3. Способ по п.2, в котором алифатический или циклический насыщенный углеводород поступает из вспененного полистирола, подвергаемого переработке, в котором он содержится в концентрации в диапазоне от 0,1 до 1,5 мас.%. 4. Способ по п.3, в котором алифатический или циклический насыщенный углеводород содержит 5 атомов углерода. 5. Способ по п.4, в котором алифатический или циклический насыщенный углеводород представляет собой н-пентан. 6. Способ по п.1, в котором материал отходов, содержащий полистирол, также содержит одну или более добавок. 7. Способ по п.6, в котором добавки представляют собой гексабромциклододекан и/или дикумилпероксид. 8. Способ по п.1, в котором материал отходов, содержащий полистирол, предварительно подвергают механическому прессованию. 9. Способ по п.8, в котором механическое прессование проводят до достижения плотности порядка 0,1 кг/л. 10. Способ по п.1, в котором растворение вспененного полистирола осуществляют при атмосферном давлении в аппарате, снабженном мешалкой, при температуре обычно в диапазоне от 20 до 70 С. 11. Способ по п.1, в котором концентрация полистирола в растворе находится в диапазоне от 5 до 50 мас.%. 12. Способ по п.11, в котором концентрация полистирола в растворе находится в диапазоне от 15 до 40 мас.%. 13. Способ по п.1, в котором осаждение полистирола проводят при температуре в диапазоне от 10 до 70 С. 14. Способ по п.13, в котором осаждение полистирола проводят при температуре в диапазоне от 15 до 50 С. 15. Способ по п.1, в котором осаждение полистирола из раствора проводят осадителем при его массовом соотношении с растворителем от 2:1 до 20:1. 16. Способ по п.15, в котором осаждение проводят осадителем при его массовом соотношении с растворителем от 5:1 до 15:1. 17. Способ по п.1, в котором осаждение полистирола проводят путем подачи раствора полистирола в осадитель, поддерживаемый в турбулентном режиме перемешивания, ниже перемешивающей системы. 18. Способ по п.1, в котором отделение осажденного полистирола осуществляют при температуре в диапазоне от 10 до 70 С. 19. Способ по п.1, в котором отделение осажденного полистирола осуществляют при температуре в диапазоне от 15 до 50 С.

МПК / Метки

МПК: C08L 25/06, C08J 11/08

Метки: вспененного, полистирола, переработки, способ

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/9-12974-sposob-pererabotki-vspenennogo-polistirola.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ переработки вспененного полистирола</a>

Похожие патенты