低密度塑料組分的分離方法
2023-05-17 23:09:21
專利名稱：低密度塑料組分的分離方法
技術領域：
本發明涉及用工藝液體(process liquid)分離低密度塑料組分(特別是密度小於1克/釐米3的組分)的方法。所述工藝液體的密度可通過混合具有不同密度的組分進行調節。
本發明也涉及工藝液體的再利用方法。
在目前使用的密度大於1.0克/釐米3塑料組分的分離方法中，是把某些物質與水混合，從而調節不同的浮起和沉降條件。
目前通過混合不同份數的醇類液體和水來分離密度低於1克/釐米3的塑料(參見DE2900666C2)。這些混合物可使工藝液體的密度為0,9-1.0克/釐米3之間。
這些混合物中醇的比例很高。其閃點遠低於100℃，一般低於50℃。這相當於危險等級Ⅰ和Ⅱ。由於爆炸的危險很大，為了保證現行規範中所需的安全性，必須採取很費錢的措施。
20℃時，這種工藝液體的蒸汽壓約為1巴。這種混合物是高度揮發的，且釋放出大量的有毒氣體。因此，為了防止有毒氣體，必須採取完善的安全防範措施。
它的密度不夠穩定。必須定期檢測，必須根據需要加入組分。因此，技術投入非常高。
另外，醇混合物對水的汙染很嚴重。由於所有這些問題，使用這些工藝液體的分離方法至今沒有應用在工業上。
EP0599167A1提出把密度小於1.0克/釐米3的水與丁基乙二醇的混合物用作分離液體。這樣雖然由於有利的閃點而稍微降低了一些爆炸危險，但對於操作人員和環境的其它危險因素依然存在。
低密度的天然油特別適用於分離。然而，這些天然油具有高的運動粘度，使用這些油會使分離過程延遲到沒有經濟意義的程度。
正是由於上述原因，至今還未實際分離塑料，特別是聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)。目前這些塑料主要以原材料形式進行利用。
由於上述分離過程中的問題，把聚丙烯和聚乙烯作為純塑料加以利用目前還很不實用。本發明的目的就是克服上述缺點。
本發明的目的是用所用的工藝液體改進塑料的分離方法，以用儘可能少的設備使該方法實用，並避免爆炸危險和/或空氣或水的汙染。
該方法中，所用的工藝液體應能最大限度地循環使用。
所述的工藝液體應能用現有的設備進行後處理。這些設備是一個完整循環的一部分。
這個問題可按權利要求1中所述的工藝液體發明加以解決。
可以提供密度為0.86-0.96克/釐米3、由一種或多種組分組成的合成酯混合物，它的密度對分離開始時提到的聚丙烯和聚乙烯特別重要。
40℃時小於8毫米2/秒的運動粘度適於按足夠高的速度進行分離。
該工藝液體的閃點在150℃以上，即明顯高於100℃。因此，沒有爆炸的危險。
20℃時蒸汽壓低於1毫巴。用於穩定該工藝液體密度的控制措施可以減少到最低程度。
因為所用的分離液體無毒，所以不會發生汙染。
所述的酯組分不會相互發生化學反應。
本發明的工藝液體是能生物降解的，還可用簡單的工藝方法把它返回到工藝流程中。
用權利要求2所述的特定合成酯可獲得極好的結果。通過把酯a)與酯d)混合，可以達到足夠精度的密度調節。為了精確地把密度調節到中等密度範圍內，較好使用酯b)和c)。
用權利要求3中所述的酯組分，可獲得低密度要求的最佳結果。
權利要求4中所述的方法是非常簡單的工藝液體的後處理方法。
設計用來實施上述方法的裝置很簡單。它用權利要求5進行限定。
現在參照實施方式更詳細地說明本發明。附圖
描述了用於分離塑料組分的裝置的示意圖。
分離塑料組分時，在本實施例中我們用沉-浮分離法分離輕組分LF和重組分SF。在本實施方式中所用的分離裝置1有一個混合料鬥11，該料鬥與工藝液體供料管74相連，從料鬥上部的加料口加入待分離的塑料碎片。
加料噴射器12向上述混合料鬥11的下出口中加入額外的工藝液體，使混合物能可靠地從上述混合料鬥11排出，以及連續地把該混合物輸送到分離器13中。
在分離器13中，輕組分LF隨一部分工藝液體向上流動，而重組分SF隨一部分工藝液體向下流動。
用分離器13底部的輸送噴射器14取出向下流動的重組分SF，並經一根上升管送入工藝液體液面處的排料裝置15。
輕組分LF用排料裝置16直接從分離器13的頂端取出。
在本實施例中，每個組分LF、SF都用工藝液體富集，然後經排料裝置15、16從分離裝置1中排出。分離後的工藝，對組分LF和SF基本上相同。
以下參照重組分SF描述提供清潔乾燥組分所需的工藝步驟。
通過分離裝置1上的排料裝置15提供重組分和工藝液體的混合物。用進料螺杆把該混合物從分離裝置1經向下傾斜的管子送入第一離心機4。
那裡，工藝液體被高速運轉的中央葉輪離心掉，然後過濾，經管42排入收集罐7中。
由於特別的離心設計，仍被工藝液體潤溼的重組分SF在立軸附近向上送，然後切向排出離心機，並與輸送空氣流分離。在重組分通往第二離心機5的路上就在重組分SF中加入大量的水。
當水和重組分SF通過管道送向上述離心機時，它們相互混合。水溶解仍粘附在重組分SF上的工藝液體液滴。
在第二離心機5中分離含有殘餘工藝液體的水。第二離心機的設計一般與第一離心機相同。清潔乾燥的重組分SF向上排出，與輸送空氣流分離，並用合適的輸送裝置送到收集罐中儲存，以備進一步處理。
在離心機2和3中平行進行輕組分的相同工藝。在附圖中，離心機中各個部件的差別僅在於離心機之前的數字不同。
直接收集從第一離心機2、4排出的工藝液體，並經點71處的收集罐將其返回分離流程。
在點33和53處第二離心機3、5中分離出來的水與溶解的殘餘工藝液體的混合物經管道33送到一個共同的油分離器6中。在油分離器6中，在第一位置62處把工藝液體與水分離，並輸送到工藝液體儲存罐7中。
用泵611經管道61吸掉乾淨的水，並用管道23、43處的某種噴射器將其返回到第二離心機3、5的工藝流程中。
把第一離心機2、4中釋放出的工藝液體直接送入工藝液體儲存罐7中。
該設備的用戶可在適當的部位安裝過濾器裝置。
按照簡化的附圖，用受控的泵和管道74、75、76把工藝液體送入分離裝置1中的各個工藝位置11、12、14。該工藝液體然後可重新用於分離流程。
用於本方法的工藝液體是合成酯或合成酯的混合物，它們的密度可調節在0.86-0.96克/釐米3的範圍內。
如下各組的酯已證明為特別適用的a)棕櫚酸酯(平均密度為0.86克/釐米3)，b)脂肪酸酯混合物(平均密度為0.88克/釐米3)，c)脂肪酸甲酯(平均密度為0.93克/釐米3)，d)二元羧酸酯(平均密度為0.96克/釐米3)。
這幾組的酯可任意組合和混合。
本文給定的平均密度值是各組的平均值。所用的特定酯可與這種平均值相差約±0.04克/釐米3。如果要求密度在其中一組中特定酯的密度值範圍內，則一般僅使用這種具有這種密度值的酯就完全可以了。
對於密度值多少有點偏差的情況，可用明顯高於或低於該基本密度值的另一種酯修正該差值。
這些酯的混合可讓用戶來完成。它們不會相互發生化學反應，而且可毫無困難地相互混合。該混合物是均勻的，足以為混合物中所有的塑料顆粒提供相同的沉浮條件。
密度並不是選擇酯的唯一標準，粘度是另一個重要特徵。粘度越低，分離速度越高。
選擇特定酯的另一個關鍵標準可能是製造成本。
試驗表明，如下特定酯是特別有用的。前面的字母表示它們屬於上述各組a)密度為0.86克/釐米3的棕櫚酸異丙酯，b)密度為0.88克/釐米3的油酸甲酯，c)密度為0.93克/釐米3的己二酸乙基己酯，d)密度為0.96克/釐米3的己二酸二丁酯。
由密度為0.86克/釐米3的棕櫚酸異丙酯和密度為0.96克/釐米3的己二酸二丁酯組成的混合物可方便和精確地製成工藝液體。
通過選擇各自的量可以調節上述範圍內的任何密度。兩種組分都有低的粘度。分離流程可按較快的速度進行。
混合物中組分的數目不是重要的，關鍵的是真正獲得所需的密度，這種密度可通過加入其它組分進行調節，而且該混合物的粘度允許迅速地工作。
現已證明，選擇工藝液體的密度比向上浮起或向下沉降的塑料密度至少低或高0.015克/釐米3是有用的。
在這種密度下沉浮速度有利於分離方法的經濟地運作。
如上所述，運動粘度是影響該設備合理操作的另一個重要因素。非常低的密度是適宜的。40℃時，粘度應低於8毫米2/秒，較好低於4.5毫米2/秒。後一個值可用棕櫚酸異丙酯和己二酸二丁酯的混合物得到。
對設備和該設備的穩定操作關鍵的是所用酯的閃點遠高於100℃。上述酯的閃點都在150℃以上。因此，沒有爆炸的危險。
當與本方法中存在的其它物質混合時，所選的合成酯不會形成有爆炸危險的其它化合物。根據現在的規定，不需要額外的安全措施。
20℃時這些合成酯的蒸汽壓小於1毫巴。實際上排除了蒸發。工藝液體的密度可長期保持穩定。
由於這些酯完全無毒，所以完全避免了對環境的汙染。不需要額外的安全措施。
另一個重要的優點是酯或酯的混合物不溶解於水，且與水只有有限的混溶性。
這種性質使酯和水的分離更容易，特別是在第二次離心處理後。
如果這些酯用於上述的方法中，不會與任何一種有關的物質發生有害的反應，而且不會產生危險的分解產物。當使用上述的酯時，沒有觀察到初級刺激作用(primary irritation effect)。這些合成酯是能被生物降解的，而且一般認為對水無害的。按照現行法規，這些酯或酯的混合物是非危險品。
當這些合成酯用作工藝液體時，無需對工作場所進行臨界值的監控。
該工藝液體不會與通常分離的塑料發生反應，因此，這些塑料仍保留其原有性質，可以得到再利用，這是清潔分離的前提條件。
該設備所用的大多數裝置都是市售的。本實施方案中所用的分離裝置1詳細描述於德國專利申請19632494.7中。用於排出分離裝置中輕組分和重組分的是螺杆輸送器。該裝置可把第一部分工藝液體返回該流程中。
然而，大部分工藝液體由螺杆輸送器通過第一臺離心機的入口進行輸送，且依靠重力由此送入離心機2或4。所用的離心機稱為「Wenz型離心機」，且例如由SL Co.,Nettethal供應。
這些離心機的特徵是可從大量液體中分離固體顆粒。在這些離心機中配有蝸杆型轉動葉片用於向上排出從工藝液體中分離出的固體。
向外離心出工藝液體，被離心機的外層的篩選器和固定殼收集，並向下排出。
由於特別的葉片設計，固體由向上的中心空氣流中帶走。
空氣-固體混合物按切線方向送入安裝在頂部的旋風分離器，其中把固體與向上的空氣流分離。
在旋風分離器中心，向上排出空氣，向下排出固體。在第一臺離心機2、4的第一旋風分離器的下遊方向，在上述旋風分離器的下排出口處增加一臺固體噴射器。該噴射器所用的介質是流程中所用的水。這種水把組分送入第二離心機3、5。為了可靠地輸送這種混合物，較好把第二離心機安裝在比第一離心機稍低一點的位置。
離心機和旋風分離器構成一個完整的裝置，且可在市場上買到。
所用的油分離器也是市售的，無需進行改造。
分離裝置和第一離心機之間以及第一和第二離心機之間管道中的固體用較強或較弱的液體流進行輸送。這些液體流較好用斜度支持。
引用符號1 分離裝置11 混合料鬥12 供料噴射器13 分離器14 輸送噴射器15 重組分+工藝液體的排出裝置16 輕組分+工藝液體的排出裝置2 第一離心機21 輕組分+工藝液體的供料管22 工藝液體的返回管23 輕組分(+殘餘工藝液體)的排出管3 第二離心機31 輕組分+殘餘工藝液體+水的供料管32 供水管33 水和殘餘工藝液體的返回管34 輕組分排出口4 第一重組分離心機41 重組分+工藝液體的供料管42 工藝液體的返回管43 重組分(+殘餘工藝液體)的排出口5 第二離心機51 重組分+殘餘工藝液體+水的供料管52 供水管53 水和殘餘工藝液體的返回管54 重組分排出口6 油分離器60 水+殘餘工藝液體的入口61 排出口611 泵62 工藝液體的排出口7 工藝液體的收集罐71,72,73供料管74 混合器的供料管75 供料噴射器的供料管76 輸送噴射器的供料管LF 輕組分SF 重組分線條- 組分……水-.-.- 工藝液體
權利要求
1．一種用工藝液體分離低密度塑料組分，特別是密度小於克/釐米3組分的方法，所述工藝液體的密度可以通過混合不同密度的組分加以調節，其特徵在於，所述的工藝液體由不同密度的組分混合而成，所述的組分至少屬於如下一組合成酯a)棕櫚酸酯(平均密度為0.86克/釐米3)，b)脂肪酸酯混合物(平均密度為0.88克/釐米3)，c)脂肪酸甲酯(平均密度為0.93克/釐米3)，d)二元羧酸酯(平均密度為0.96克/釐米3)。
2．如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的工藝液體是選自如下一組的合成酯的混合物a)密度為0.86克/釐米3的棕櫚酸異丙酯，b)密度為0.88克/釐米3的油酸甲酯，c)密度為0.93克/釐米3的己二酸乙基己酯，d)密度為0.96克/釐米3的己二酸二丁酯。
3．如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述的工藝液體是如下組分的混合物密度為0.86克/釐米3的棕櫚酸異丙酯，和密度為0.96克/釐米3的己二酸二丁酯。
4．如權利要求1-3中任一項所述的方法，-在塑料碎片分離成組分(SF,LF)的過程後，與工藝液體的再循環處理過程相結合，-將把所述工藝液體的返回過程與上述分離過程相結合，其特徵在於，把含相當量工藝液體的分離組分(SF,LF)分別送入第一離心機(2,4)，在各個第一離心機(2,4)中把所述的組分(SF,LF)與所述的工藝液體分離，把所述的工藝液體從所述的第一離心機(2,4)直接送到工藝液體的收集罐(7)，再分別把所述的組分(SF,LF)放在水流中送到第二離心機(3,5)中，在所述的第二離心機(3,5)中從水與殘餘工藝液體的混合物中分離出所述的組分(SF,LF)，並在清潔乾燥的條件下輸送到儲存容器中，以便進一步處理，以及把所述水與殘餘工藝液體的混合物輸送到油分離器(6)中，由此-把所述的工藝液體送到它的收集罐(7)和-把所述的水經輸送管道(23,43)返回第二離心機(3,5)。
5．一種實施權利要求4所述方法的設備，其特徵在於把分離裝置上組分(SF,LF)的每個排料裝置與如下裝置相連接-第一離心機(2,4)·裝有連接到分離裝置(1)上組分(SF,LF)的排料裝置(14,15)的供料管(21,41)，·裝有把工藝液體輸送到工藝液體的收集罐(7)中的排出管(22,42)，·裝有組分的排出裝置(23,43)；-第二離心機(3,5)，·裝有與供水管(32,52)相連的連接到第一離心機(2,3)上組分(SF,LF)的排料裝置(2,3)的供料管，·裝有清潔乾燥組分的排出裝置(34,54)；·裝有含殘餘工藝液體的水的排出管，和-油分離器(6)·它的入口(60)與第二離心機(3,5)的排出管(33,53)相連接，·它的出口(62,61)一方面與工藝液體的收集罐(7)相連接，另一方面與第一和第二離心機(4,5,2,3)之間的組分(SF,LF)的輸送管(23,43)相連接。
全文摘要
本發明涉及一種用工藝液體分離低密度塑料組分,特別是密度小於1克/釐米
文檔編號B29B17/02GK1228719SQ97197571
公開日1999年9月15日 申請日期1997年8月1日 優先權日1996年8月29日
發明者託馬斯·菲德爾舒斯特, 哈拉爾德·皮爾茨 申請人:F&P分類技術有限公司