专利名称：从油污染的塑料分离并回收油和塑料的改进的方法
页从油污染的塑料分离并回收油和塑料的改进的方法 政府资助开发项目依照与美国能源部的合同号DE-ACO4-01 AL66850的合同，美国政府享 有本发明的权益。发明领域本发明涉及从合成树脂(特别是塑料)材料除去污染物的改进方法和系统。 更具体地，本发明涉及从合成树脂材料除去污染物的两部分方法，该方法包括上游溶剂清洗系统和下游二氧化碳清洁系统。 现有技术的说明循环由合成树脂材料制成的容器是对填埋这类容器的很合乎需要的替代 方案。然而，这些容器常包含它们曾含有的材料的残余物。这些残余物如果不 除去，则可能降低这种容器材料的价值，使之只适合制造低品级产品。传统上， 要除去这些残余物或污染物既困难又费钱，而且这些残余物或污染物易于产生 附加的废副产 品。发动机油容器的循环利用就是这种问题的例子。发动机油容器通常是高密 度聚乙烯(HDPE)，如果充分清洁，其很适合于循环利用。然而，涂在"空的" 发动机油容器内表面上的残油构成了污染物，妨碍容器用于高品级的塑料。根 据对用过的发动机油容器样品的测定，这种残油涂层似乎平均是用过的合成树 脂材料容器的4.6重量％，并且可多达容器重量的20%。目前，绝大多数这类 容器采用填埋法处置，使油渗入土壤和地下水中，并占用大量填埋体积。然而， 如果发动机油能容易地从容器上分离，就有可能避免大量的这种填埋体积以及 土壤和地下水的污染。目前对于填埋合成树脂废容器可供选择的方案包括(a)对容器进行粉碎， 并以非常有限的(稀释的)量用于其它再循环方法；(b)采用水处理从合成树脂材料替换下污染物；(C)使用卤化溶剂来溶解/稀释污染物；或(d)使用易燃或可燃的溶剂从合成树脂材料上溶解/稀释污染油。这些方案存在以下问题a. 美国现有的循环物可在回收利用产品中掺合了有限量的污染的合成树 脂材料。由于污染物对回收利用的合成树脂材料性质的不利影响，因此不能掺合大量的污染的合成树脂材料。例子包括"塑料拼条(plastic lumber)"和低品级的塑料产品。b. 可以采用水处理从合成树脂材料上替换下污染物。但是，需要洗涤剂和 /或表面活性剂来帮助替换污染物。采用这种方法将产生有用的无污染物的合成 树脂材料流；但是，替换下的污染物还需要另外的处理，将它们从水溶液或水 分散液分离。水溶液或水分散液本身也会是二次废物流，在作为废水循环或排 放之前需要进行处理。c. 使用卤化溶剂从合成树脂材料溶解/稀释污染物。而且，如果溶剂不从 合成树脂材料提取主要组分，这种方法能够获得有用的合成树脂材料。卤化溶 剂溶液需要进行蒸馏来回收污染物并再循环溶剂。 一般而言，很难从蒸馏物完 全收回有用的污染物(如油)。此外，许多卤化溶剂是耗臭氧的化合物，对人类 健康造成潜在危险，因此，它们的使用和对环境排放是根据联邦政府和州政府 制订的条例并受到上述政府的密切监査。d. 使用易燃或可燃的溶剂从合成树脂材料溶解和/或替换污染物。如果溶 剂不从合成树脂材料提取主要组分，可用的合成树脂材料可以通过这种方法产 生。易燃或可燃溶剂的溶液需要进行蒸馏来回收污染物并再循环溶剂。只有适 用于易燃或可燃溶剂的蒸馏设备才能使用，即使这种情况下，防火安全事项也 会是重要的。使用卤化溶剂的情况，污染物不能从蒸馏物完全回收。上述的现有方法能够从油污染的容器提供某些可用的合成树脂材料。但 是，这些方法只能以二次废物流为代价来回收有用的油，而二次废物流本身也 需要处理和附加的费用。如果使用常规的有机溶剂或含水溶剂来分离合成树脂 材料和油，则从"空的"油容器再循环合成树脂材料和油存在严重的环境和废 物流处置问题。将这些容器丢弃为填埋废物也存在环境问题，因为残余的油最 终可能渗漏到土壤和地下水中。美国专利No. 5,711,820描述了一种使用液态或超临界二氧化碳从被油污 染的塑料分离油的方法。但是，二氧化碳对油的溶解能力较低。为达到有效溶 解，二氧化碳必须处于很高压力之下。结果，不仅要将系统设备设计为能进行 高压操作，而且提供高压二氧化碳的公用工程费用也很高。
因此，需要一种能从合成树脂材料容器除去污染物的改进系统和方法。更 具体地，需要能以环境安全和经济的方式生产基本不含污染物的合成树脂材料 的系统和方法。发明概述本发明解决了上述问题，并在从合成树脂材料除去污染物的领域中取得明 显的进步。本文中所用术语"合成树脂材料"包括但不限于，塑料材料。更具 体地，本发明提供了一种从合成树脂材料除去污染物的方法，该方法包括使含 至少一种污染物的合成树脂材料的颗粒与包含至少一个碳原子和至少一个氢 原子且比重至少约为0.76的有机溶剂接触。另一方面，本发明提供一种从合成树脂材料除去污染物的方法，该方法包括使含至少一种污染物的颗粒合成树脂材料与通式RCOOR'的垸基酯溶剂接 触，通式RCOOR'中R和R'独立地选自C1-C10烷基，R包含至少一个羟基。 在另一方面，本发明提供一种从合成树脂材料除去污染物的方法，该方法 包括以下步骤(a)使含至少一种污染物的颗粒合成树脂材料与除二氧化碳以外 的溶剂接触；(b)从颗粒合成树脂材料除去至少部分的溶剂；和(c)使颗粒合成树 脂材料与液态或超临界的二氧化碳接触，以除去在步骤(b)中未除去的至少部分 的溶剂。再一方面，本发明提供从合成树脂材料除去污染物的系统，该系统包括(a)至少一个溶剂容器，该容器内包含一定量的除二氧化碳以外的液体溶剂，用 于与合成树脂材料接触；(b)至少一个分离设备，用于从合成树脂材料除去至少 部分的溶剂；和(c)至少一个二氧化碳容器，该容器内包含一定量的液态或超临 界的二氧化碳，用于与合成树脂材料接触并除去残留在合成树脂材料上的至少 部分的溶剂。本发明的这些方面和其它重要方面将在下面的详细说明中更充分地描述。 附图简述下面参照附图详细描述本发明的优选实施方式，附图中
图1所示是从颗粒合成树脂材料除去污染物的三段溶剂系统和液态或超临 界二氧化碳系统的流程示意图。图2所示是图1示出三段溶剂系统的详图。 这些附图并不能将本发明限于在此揭示和描述的具体实施方式
。附图不必 按照比例绘制，着重清楚地说明本发明的原理。优选实施方式的详细说明下面，参照附图，特别是图1，说明按照本发明的优选实施方式从用户使 用过的由合成树脂材料制成的容器除去污染物的方法。本发明特别适用于从高密度聚乙烯(HDPE)容器除去油，从HDPE容器除去杀虫剂，从HDPE容器除去牛奶，从聚对苯二甲酸乙二醇酯容器除去"苏打水"，从汽车塑料件除去多 氯化联苯(PCB)污染物，以及从其它各种用户使用过的容器如洗涤剂容器除去 污染物，上述容器均按照路边回收计划收集。而且，本发明的系统能从合成树 脂材料容器上高效除去标签和标签粘合剂D此外，本发明便于从合成树脂材料 回收污染物，因而使污染物能以安全和对环境友好的方式进行处置。该方法的上游部分包括液态溶剂清洗系统10。溶剂清洗系统通常包括三个 单独的清洗段12、 14和16。颗粒合成树脂材料(图示为进料流18)最初加入第 一段12，该段含有液体溶剂。在第一清洗周期中颗粒材料与溶剂剧烈混合，之 后，将颗粒材料(图示为物流20)转移到第二段14。第二段14的操作方式非常 类似于第一段12，因为颗粒材料与另外一定量的溶剂混合。第二清洗周期后， 将颗粒材料(图示为物流22)转移到第三清洗段16。第三段16的操作方式也类 似于前面的两段12、 14。但是，为了能在下面更详细说明，第三段优选溶剂用 量大于前面两段中的任一段。而且，溶剂的纯度宜从段12至段14至段16逐 步提高。在每个相继段中包含的溶剂宜比前面的段更清洁，使存在于合成树脂 材料上的污染物达到最大溶解。应理解，段12、 14和16不必在单独的容器中进行。相信，当这些段在串 联排列的独立容器中进行时该过程的总体作用达到最有效，因为可达到接近连 续的过程。但是，可以采用少于三个的独立容器，不将树脂材料从一个罐转移 到另一个罐，可以在每段的过程中在罐中加入并排出不同批的溶剂(纯度不同)。 按照这种方式，颗粒合成树脂材料仍能与三批不同的溶剂接触，但不需要留下 单独的容器的区域。然后，将颗粒材料(图示为物流24)送入溶剂分离和再循环站26。在溶剂分 离和再循环站26，大部分的溶剂与颗粒材料分离并通过管线28再循环至第三 清洗段16。该站26优选使用如旋转式干燥机的设备，机械分离溶剂与颗粒材 料。然后将该颗粒材料通过物流32送入筒仓30，有待进一步处理。该方法的下游部分包括二氧化碳清洗系统34。系统34的设置与美国专利 No. 5,711,820揭示的系统几乎相同，该专利被参考结合于此。本发明中，二 氧化碳系统34的目的略不同于专利5,711,820。本发明方法中，在到达二氧化 碳系统34之前，大部分，优选几乎所有污染物己从合成树脂材料中除去。但 是，除了痕量污染物外，残留在合成树脂材料上的主要是来自溶剂清洗系统10 的溶剂。在此段，合成树脂薄片仍可能包含0.1-5重量％溶剂，这些溶剂必须 除去。使用二氧化碳系统34除去这些来自溶剂清洗系统10留下的溶剂。与 专利5,711,820所示的方法不同，本发明的二氧化碳系统34主要不是针对从 合成树脂薄片除去油污染物，而是针对除去来自前面系统的残留溶剂。少量污 染物仍可以在二氧化碳系统34的操作期间从合成树脂薄片上除去，但是，这 是附带的益处，因为绝大多数的污染物已经在溶剂清洗系统10内除去。在溶剂清洗系统10中所用的溶剂优选是在液态或超临界二氧化碳中相对 可溶的(大于在系统10中将要从合成树脂材料除去的污染物)。因此，该系统的 一个优点是二氧化碳系统34可以在低于当二氧化碳系统34直接溶解污染物时 的压力的条件下操作。较低压力下的操作显著降低了设备成本和使二氧化碳液 化的能量成本。如虚线标出的，系统10优选是一封闭系统，使用密闭的或用惰性气体如 氮气覆盖的容器，防止溶剂挥发和逃逸到外部环境。此外，筒仓30优选是一 密闭容器，并且能够使粘附于合成树脂颗粒上的残留溶剂不逃逸到环境。作为 封闭的系统，系统10由于是相对设备齐全的并且没有明显的排放而不存在明 显的环境问题。而且，系统10的密闭性可以使系统内使用的大部分液态溶剂 可以再循环，需要补充的量较小。这些特征与常规的基于水的除污染物系统相 比，使操作成本降低约40%，还避免对污水进行清洗处理。参见图2，该图详细示出溶剂清洗系统10。段12、 14和16较类似，除 了设备的尺寸可能不同外。因此，那些为全部三个段共有的特征可用相同的标 号进行描述。粉碎成约3/8"的薄片的颗粒材料的进料流18进入段12，最初导 入分离器36，主要用来分离难以处理的不合格的大合成树脂材料颗粒。分离器 可以是适合进行这种分离的任何筛或过滤器型装置，但是，优选如Sweco分离 器的装置。舍弃的颗粒通过物流38排出分离器36，并可以返回到切碎或粉碎 设备(未示出)，供进一步处理以达到可接受的尺寸(约3/8")。
合格尺寸的合成树脂颗粒通过物流40排出分离器36，并被导向输送装置 42，分配到清洗罐44或者46。输送装置42包括可反向的螺旋式输送器48， 该螺旋式输送器48能将颗粒合成树脂材料导入罐44和46。操作中，将所述 材料加入一个罐中，直到达到其容量。在该罐中开始清洗周期，钻48颠倒方 向，开始填充另一个罐。通过提供两个并联的罐，可达到接近连续的过程。罐44和46(和所有这种相关的罐)优选是双壁罐，其内室49含有液体溶剂， 这种溶剂能够溶解存在于合成树脂材料上的污染物。这种双壁特征提供了对溶 剂和污染物的偶发性释放的额外防护。罐44和46的独有特征是，装配这些罐用来将低密度合成树脂材料与高密 度的材料分离。例如，许多由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的合成树脂材 料容器使用由低密度的聚丙烯材料制成的盖。在再循环操作中常要求将这两种 材料分离。这些不同材料的手工分离的成本很高。本发明通过仔细选择一种比 重在两种材料的比重之间的溶剂而完成了这种分离。因此，低密度的聚丙烯材 料会浮在溶剂上，而高密度的PET趋于下沉。可以使用撇去设备(skimming device),从罐44和46分别通过物流52和54来除去低密度材料。或者，将 位于靠近罐44和46上部的闸门(gate)打开，从而排出低密度材料与一定量的 溶剂，然后过滤溶剂，并将其返回到各罐。在某些情况，所需合成树脂材料的 密度太接近盖材料的密度，以致不容易进行浮选分离。此时，则要求在粉碎容 器之前将盖与容器分离。罐44和46各自配备有混合器50，用来对罐中的内容物进行搅拌。这种 搅拌优选是很明显的，可称为剧烈的，以确保合成树脂材料与溶剂尽可能最大 接触。用于本发明的优选的混合器50是有至少一个固定在混合器轴上的螺旋 桨的Neptune混合器。如前面所述，罐44和46装有夹套。每个罐的外室56含有传热流体，用 来加热并保持在内室49内的溶剂的温度。优选地，可以使用任何合适的传热 流体，但是特别优选二醇，如丙二醇或乙二醇。传热流体可使用热交换器58 优选加热到170-190QF的温度。因此，内室49中包含的溶剂也会加热到约 170-190QF。使用夹套式容器来加热溶剂，可以不使用明火靠近溶剂容器就能 完成加热。这种特性提高了系统的总体安全性。二醇溶液可以在罐44和46与 热交换器50之间通过管线60、 62、 64和68进行稳定循环。对合成树脂颗粒和溶剂搅拌预定的时间。搅拌时间取决于许多因素，如罐
的尺寸、溶剂纯度、溶剂本身的特性以及溶剂对颗粒污染物的溶解能力。但是，优选相对较短搅拌时间，优选小于15分钟，更优选为1-12分钟，最优选约4-5 分钟。在搅拌周期结束时，罐44或者罐46中的内容物分别通过管线70或72 排空。然后通过泵74泵送包含溶剂和合成树脂材料的浆料，并通过管线76导 入段14。浆料通过第二分离器36，将颗粒材料与溶剂分离，然后溶剂通过管线78 再循环返回段12。泵80将循环的溶剂通过管线82或84分别导入罐44或罐 46。合成树脂材料(图示为物流86)被导入第二输送装置42，该装置将颗粒材 料分配在罐44b和46b中。然后，段14按照与段12类似的方式操作，但还 有通过浮选除去来分离不同密度的合成树脂材料的附加步骤。完成搅拌周期后，将溶剂和颗粒材料的浆料通过管线88或90从各罐排出， 并通过泵92经管线94泵送至段16。段16首先使浆料通过第三分离器36， 分离溶剂并将分离的溶剂通过管线96循环返回段14。泵98将再循环的溶剂 通过管线100或102返回合适的罐中。合成树脂材料作为物流104离开分离器36，并导入输送装置42，该装置 将物流104分配在罐44c和46c中。然后，段16按照类似于段12和14的操 作方式操作。完成搅拌周期时，溶剂和合成树脂材料的浆料分别通过管线106 和108从罐44c和46c排出，并用泵110通过管线114泵送至旋液分离器112。旋液分离器112将存在于浆料中的固体废料与颗粒合成树脂材料分离。固 体废料可以是存在于浆料中的任何不需要的颗粒材料，包括直到此时未与合成 树脂材料或溶剂分离的金属颗粒和其它重质固体颗粒。然后，这些废料以物流 116排出该系统。进入旋液分离器的浆料中溶剂与合成树脂材料的比例取决于 许多因素，如合成树脂材料的密度。此外，旋液分离器的内部必须根据浆料中 存在的不同类型合成树脂材料进行改变。浆料通过管线118导向旋转式干燥机120，在旋转式干燥机中，大部分的 溶剂与合成树脂材料分离并再循环通过管线122和泵124返回段16。然后再 循环的溶剂通过管线126和128分配在罐44c和46c中。旋转式干燥机120 优选除去至少约90重量％的浆料中的溶剂，更优选除去至少约95重量％的溶 剂，最优选除去至少约98重量％的溶剂。颗粒合成树脂材料从旋转式干燥机排 出后，以物流130传送至储存筒仓30，保存在该筒仓内，直到其被送到二氧 化碳系统34。
根据需要的各种特性，仔细选择系统10中使用的溶剂。首先，溶剂应能 够溶解许多不同的各种污染物，而不会引起溶剂中分散的合成树脂材料发生显 著的分解。其次，溶剂的比重应能促进不同密度的合成树脂材料的浮选分离。采用聚丙烯盖和PET容器为例子，要求将盖材料与更高价值的PET分离。聚 丙烯材料的比重约为0.90，而PET的比重通常约为1.3-1.4。优选的溶剂的比 重应在这两个数值之间，更优选比重接近水。如果浮选分离并不是具体过程的 重要特点，溶剂的比重也不作为重要的因素。但是，优选的溶剂包括除二氧化 碳外的有机溶剂，其比重(优选在2(TC)至少约为0.76，更优选约0.9-1.5，最 优选约0.95-1.25。合适的溶剂可选自各类化学品，如酯类、酮类、二醇类、二醇醚类、卤化 溶剂、芳烃、醇类、脂族烃、胺类和萜烯。更具体地，溶剂可选自下组丙酸 戊酯、丁酸丁酯、乳酸烷基酯、乙酸乙基己酯、二元酸酯、大豆脂肪酸甲酯、 大豆脂肪酸乙酯、环己酮、甲基乙基酮、二丙二醇、二丙二醇甲醚、三氯乙烯、 二甲苯、乙醇、四氢糠醇、己垸、溶剂油、单乙醇胺、d-柠檬烯、二甲基甲酰 胺、n-甲基吡咯烷酮、碳酸亚丙基酯，以及它们的组合。优选的溶剂是具有通 式RCOOR'的烷基酯溶剂，该通式中R和R'独立地选自C1-C10烷基，R包含 至少一个羟基。对本发明的使用，乳酸烷基酯是特别优选的溶剂。优选的乳酸烷基酯包括乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸异丙酯和乳酸丁酯， 它们都能以PURASOLV名从PURAC America, Inc., Lincolnshire, IL购得。乳 酸垸基酯中，特别优选乳酸乙酯。这些溶剂在2(TC的比重为0.98-1.09，通常 能与水混溶，并对如油脂和油的各种有机污染物的溶解能力高。此外，这些溶 剂是相对无毒性的，某些情况下，已得到FDA许可，用于食品应用。没有溶剂 毒性是一个附加益处，并有助于该系统对环境友好。溶剂与合成树脂材料的相容性也是一个重要性质，因为不希望溶剂除了溶 解污染物外还能溶解合成树脂材料。合成树脂材料如聚丙烯、聚乙烯、聚对苯 二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚碳酸酯、氟化乙烯丙 烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰亚胺、聚醚酮、聚醚酰亚胺、聚丁烯、聚苯醚、 聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚甲基戊烯、聚氯乙烯、乙縮醛、丙烯酸类、丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和它们的组合被认为能与按照本发明的许多优 选溶剂相容。如图1所示，二氧化碳系统34是一个示例的闭合回路分离系统，适合分离在溶剂系统12中处理后的合成树脂颗粒上粘附的残留溶剂。二氧化碳系统 34还能够除去仍存在于合成树脂颗粒上的痕量污染物；但是，该系统34的主 要功能是从颗粒上分离溶剂残留物，从而生产无溶剂和污染物的材料。将颗粒合成树脂材料从储存筒仓30通过物流134转移到提取容器132 (优 选螺旋式输送设备)。通常，将合成树脂材料装入钢制网篮或其它多孔金属罩中， 使所述材料不会被下面描述的流动的二氧化碳从提取容器132中冲到分离系统 34的其它部分。然后，该系统通过控制阀138从储罐136充入二氧化碳至适 合于满足在下面进一步描述的操作中所需的压力和温度条件下的压力。在控制 阀138和140关闭的情况下，从压縮机142和相关的热交换器144形成二氧 化碳流，该二氧化碳流经控制阀146、提取容器132、膨胀设备148和相关的 热交换器150、分离器152，至压縮机142，以进行另一个循环。对压縮机142 的速度、膨胀设备148以及热交换器144和150的温度进行调节，可以使提 取容器132和分离器152保持在要求的压力和温度，这些压力和温度条件将在 下面进一步说明。这种调节可以手动进行或者由市售的计算机软件和设备进行 控制。该系统的总负荷可以通过从储罐136经控制阀138接受更多的二氧化碳 来进行调节，或者通过将二氧化碳经控制阀140排放到该储罐进行调节。在提取容器132中，溶剂要溶解在液态或超临界态二氧化碳中所需的温度 和压力通常约为600-5000 psia(更优选650-1000 psia，最优选约700-800 psia) 和约20-100'C(更优选约30-90°C，最优选约60-70°C)。无溶剂的液态或超临 界二氧化碳连续进入提取容器132的底部并向上流动通过合成树脂材料154， 将材料154上所带的溶剂(从系统10)溶解并冲洗掉。颇为重要的是二氧化碳流 引入提取容器132的底部，因为向上的流动会使合成树脂材料154的床流态化 并促进溶剂的溶解。带有溶剂的二氧化碳从提取容器132的顶部连续排出，流至膨胀设备148 和热交换器150。设置膨胀设备148和热交换器150，以使进入分离器152的 二氧化碳为气相；通常约为400-1000 psia和约20-35°C。在这些气相条件下， 二氧化碳对溶剂的溶解度可以忽略，因此该溶剂(包含任何痕量的污染物)从溶 液沉淀，形成液体溶剂和气态二氧化碳的两相体系，并且该溶剂收集在分离器 152的底部。这时无溶剂的二氧化碳经压縮机142压縮，压縮机中的压力升高 至大于提取容器132的压力。然后，二氧化碳流过热交换器144，其温度调节 至要求的值，二氧化碳从热交换器再次进入提取容器132，作为液态或超临界(取决于选择的压力和温度)的二氧化碳再次从合成树脂材料154溶解溶剂并将 其冲洗掉。这种二氧化碳的再循环一直持续到将所有溶剂从合成树脂材料上除去并沉积在分离器152中为止。当溶剂从合成树脂材料完全分离后，关闭控制阀146，清洁的二氧化碳通 过控制阀140进入储罐136，供以后再次使用。无溶剂的合成树脂材料154从 提取容器132(优选通过真空系统)除去后送至储存筒仓。回收的溶剂156从分 离器152排出。由该方法释放的唯一废物是在提取容器132的最后减压阶段放 空的少量二氧化碳气体。可以使用吸气器来分离合成树脂材料薄片与存在于无溶剂产品中的标签 纸或其它轻质材料的碎片。然后将薄片送入另一个储存筒仓，等待包装。由二氧化碳系统34回收的溶剂156宜再循环至溶剂清洗系统10，或者需 要时被送入纯化系统。在段12、 14和16使用的溶剂被污染物饱和时，需要周 期性地更换溶剂并对其进行纯化。更换的时间周期取决于诸多因素，包括使用 溶剂的段和溶剂的容量或溶解能力(有时称作Kauri 丁醇值)，但通常是每隔数 小时更换。溶剂从各段排出并送入蒸馏系统，进行溶剂和污染物的分离。蒸馏 系统的操作条件很大程度上取决于溶剂的闪点，但按照本发明优选的溶剂通常 要加热至约300卞然后再冷凝。然后，将污染物废物适当进行处置或循环。对 回收的污染物废物进行适当处置是本发明的一个重要优点。如果污染物，特别 是高毒性的污染物不进行回收，这些废物很可能与合成树脂材料一起最终填 埋，会造成土壤和地下水的污染。溶剂段12、14和16在该过程的大部分时间周期不需要离线(off-line)处理， 因为在除去了 "脏的溶剂"后可以立刻加入新鲜溶剂，在脏的溶剂进行纯化的 同时该过程可以持续进行。如图2所示的系统10是特别设计的，以避免这停 工期，因为罐44和46的位置是并联的，这样使一个罐处于操作状态而另一个 罐被拆卸以更换溶剂。本质上，将系统10设计成按连续-间歇过程进行操作。虽然参照附图所示的优选实施方式描述了本发明，但应指出在不偏离权利 要求书所述的本发明的范围的情况下可以采用等价物并进行替代。因此，已描述了本发明的优选实施方式，声称为新的并要求受到Letters Patent保护的内容包括所附的权利要求书。
权利要求
1.一种从合成树脂材料中除去污染物的方法，该方法包括使含至少一种污染物的颗粒合成树脂材料与包含至少一个碳原子和至少一个氢原子且比重至少约为0.76的有机溶剂接触。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂选自下组丙酸戊酯、丁酸丁酯、乳酸垸基酯、乙酸乙基己酯、二元酸酯、大豆脂肪酸甲酯、大豆脂 肪酸乙酯、环己酮、甲基乙基酮、二丙二醇、二丙二醇甲醚、三氯乙烯、二甲苯、乙醇、四氢糠醇、己垸、溶剂油、单乙醇胺、d-柠檬烯、二甲基甲酰胺、 n-甲基吡咯垸酮、碳酸亚丙基酯，以及它们的组合。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少部分的所述颗粒合成树脂 材料为薄片形式。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接触步骤包括按顺序在至 少两个独立的段中，使所述颗粒合成树脂材料与所述溶剂接触。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接触步骤包括按顺序在三 个独立的段中，使所述颗粒合成树脂材料与所述溶剂接触。
6. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法包括从所述颗粒合成树 脂材料中除去至少部分的所述溶剂的步骤。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述溶剂除去步骤包括使所述 颗粒合成树脂材料通过旋液分离器，然后通过干燥器。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述颗粒合成树脂材料包括高 比重材料的颗粒和低比重材料的颗粒，所述接触步骤包括通过所述部分低比重 材料在所述溶剂中的浮选，将至少部分的所述低比重材料与至少部分的所述高 比重材料分离。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂的比重约为0.9-1.5。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一种污染物选自油、 杀虫剂、牛奶、洗涤剂和它们的组合。
11. 一种从合成树脂材料除去污染物的方法，该方法包括使含至少一种污 染物的颗粒合成树脂材料与具有通式RCOOR'的垸基酯溶剂接触，通式 RCOOR'中R和R'独立地选自C1-C10烷基，R含有至少一个羟基。
12. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述合成树脂材料选自下2 组材料聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚四氟乙烯、聚偏 二氟乙烯、聚碳酸酯、氟化乙烯丙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰亚胺、聚醚 酮、聚醚酰亚胺、聚丁烯、聚苯醚、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚甲基戊烯、聚氯乙烯、乙縮醛、丙烯酸类、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和它们的组合
13. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述溶剂是乳酸垸基酯。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述乳酸烷基酯选自乳酸 甲酯、乳酸乙酯、乳酸异丙酯、乳酸丁酯和它们的组合。
15. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述接触步骤包括按顺序 在至少两个独立的段中，使所述颗粒合成树脂材料与所述溶剂接触。
16. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述接触步骤包括按顺序 在三个独立的段中，接触所述颗粒合成树脂材料。
17. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法包括从所述颗粒合 成树脂材料中除去至少部分的所述溶剂的步骤。
18. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述溶剂除去步骤包括使 所述颗粒合成树脂材料通过旋液分离器，然后通过干燥器。
19. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述颗粒合成树脂材料包 括不同密度的颗粒，所述接触步骤包括通过所述低密度合成树脂颗粒在所述溶 剂中的浮选，将高密度的合成树脂颗粒与所述低密度的合成树脂颗粒分离。
20. —种从合成树脂材料中除去污染物的方法，该方法包括以下步骤(a) 使含至少一种污染物的颗粒合成树脂材料与除二氧化碳以外的溶剂接触；(b) 从所述颗粒合成树脂材料中除去至少部分的所述溶剂；和(C)使所述颗粒合成树脂材料与液态或超临界的二氧化碳接触，以除去在 步骤(b)中未除去的至少部分的所述溶剂。
21. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述合成树脂材料选自下组材料聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚四氟乙烯、聚偏 二氟乙烯、聚碳酸酯、氟化乙烯丙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰亚胺、聚醚 酮、聚醚酰亚胺、聚丁烯、聚苯醚、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚甲基戊烯、聚氯乙烯、乙縮醛、丙烯酸类、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和它们的组
22. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述溶剂选自下组乳酸 烷基酯、乙酸乙基己酯、二元酸酯、大豆脂肪酸甲酯、大豆脂肪酸乙酯、环己 酮、甲基乙基酮、二丙二醇、二丙二醇甲醚、三氯乙烯、二甲苯、乙醇、四氢糠醇、己烷、溶剂油、单乙醇胺、d-柠檬烯、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯垸酮、 碳酸亚丙基酯，以及它们的组合。
23. 如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述乳酸垸基酯选自乳酸 甲酯、乳酸乙酯、乳酸异丙酯、乳酸丁酯和它们的组合。
24. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，步骤(a)包括按顺序在至少 两个独立的段中，使所述颗粒合成树脂材料与所述溶剂接触。
25. 如权利要求24所述的方法，其特征在于，步骤(a)包括按顺序在三个 独立的段中，接触所述颗粒合成树脂材料。
26. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述溶剂除去步骤包括使 所述颗粒合成树脂材料通过旋液分离器，然后通过干燥器。
27. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤(d) 将所述二氧化碳与所述颗粒合成树脂材料分离，随后将步骤(c)中除去 的所述溶剂与所述二氧化碳分离。
28. 如权利要求27所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤(e) 对在步骤(d)中与所述二氧化碳分离的溶剂进行纯化，并将经纯化的所 述溶剂再循环至步骤(a)。
29. —种用于从合成树脂材料中除去污染物的系统，该系统包括(a) 至少一个溶剂容器，该容器内包含一定量的除二氧化碳以外的液体溶 剂，用于与所述合成树脂材料接触；(b) 至少一个分离设备，用于从所述合成树脂材料中除去至少部分的所述溶 剂；禾口(c) 至少一个二氧化碳容器，该容器内包含一定量的液态或超临界的二氧化碳，用于与所述合成树脂材料接触并除去残留在合成树脂材料上的至少部分的 所述溶剂。
30. 如权利要求29所述的系统，其特征在于，该系统还包括(d) 输送设备，用于将所述合成树脂材料从所述分离设备转移到所述二氧 化碳容器。
31. 如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述输送设备包括储存筒 仓和将所述筒仓与所述二氧化碳容器相连的管线。
32. 如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述溶剂选自下组丙酸戊酯、丁酸丁酯、乳酸烷基酯、乙酸乙基己酯、二元酸酯、大豆脂肪酸甲酯、 大豆脂肪酸乙酯、环己酮、甲基乙基酮、二丙二醇、二丙二醇甲醚、三氯乙烯、二甲苯、乙醇、四氢糠醇、己垸、溶剂油、单乙醇胺、d-柠檬烯、二甲基甲酰 胺、n-甲基吡咯烷酮、碳酸亚丙基酯，以及它们的组合。
33. 如权利要求32所述的系统，其特征在于，所述溶剂是乳酸烷基酯溶 剂，选自乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸异丙酯、乳酸丁酯和它们的组合。
34. 如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述分离设备包括旋转式 干燥机。
35. 如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述系统包括串联排列的 至少三个独立的溶剂容器。
36. 如权利要求35所述的系统，其特征在于，所述溶剂容器各自包括机 械搅拌器，对所述溶剂和所述合成树脂材料实施混合。
37. 如权利要求35所述的系统，其特征在于，所述至少三个溶剂容器中 的第一个容器包括用于从所述第一容器除去漂浮的合成树脂材料的设备。
38. 如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述至少一个溶剂容器包 括含有所述溶剂的内罐、外罐、和在内罐和外罐之间的空间，所述空间内含有 传热流体，用于控制在所述内罐中的溶剂的温度。
39. 如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述传热流体包括乙二醇。
全文摘要
一种使用第一有机溶剂系统和第二二氧化碳系统从合成树脂材料容器除去污染物的方法。使用有机溶剂以从合成树脂材料除去污染物，使用二氧化碳从合成树脂材料分离任何残留的有机溶剂。
文档编号C08J3/00GK101103050SQ200680002374
公开日2008年1月9日 申请日期2006年3月10日 优先权日2005年4月1日
发明者G·M·德劳瑞蒂斯, G·W·博纳特, T·E·汉达 申请人:霍尼韦尔联邦制造及技术有限公司