含多层膜的回收流的清洗/分层组合方法与流程

背景技术：

1、在过去的十年中，人们越来越关注塑料及其在当前量下的使用对环境可持续性的影响。这带来了有关聚烯烃处置、收集和回收的新立法。此外，一些国家还努力提高塑料材料的回收利用率，而不是将其送往废物填埋场。

2、在欧洲，塑料废物每年的产生量约为2700万吨；2016年，其中的740万吨被填埋，1127万吨被焚烧(以生产能源)，约850万吨被回收利用。聚丙烯系材料是一个特殊的问题，因为这些材料被广泛用于包装。考虑到收集的废物数量巨大，而回收再利用的废物数量少(仅占约30％)，塑料废物流的智能再利用和塑料废物的机械回收仍有很大潜力。

3、以汽车行业为例：在欧洲，欧盟的报废(elv)指令规定，汽车材料的85％/95％应是可循环利用或可回收的。目前汽车零部件的回收率大大低于这一目标。汽车平均由9wt％的塑料组成，而在这9wt％的塑料中，目前只有3wt％被回收利用。因此，要想实现汽车行业塑料回收利用的目标，仍有许多工作要做。本发明特别侧重于机械回收废物流，而不是将聚烯烃燃烧、用作能源的“能量回收”。然而，由于成本高、机械性能差和加工性能差等原因，含有交联聚烯烃的废物流通常被用于能源回收(如在区域供热厂焚烧或在水泥工业中用于制热)，而较少被回收利用制成新产品。

4、聚烯烃领域的一个主要趋势是使用各种来源的回收材料。废旧电器设备(wee)或报废车辆(elv)等产生的耐用品流含有各种塑料。这些材料经加工后可回收丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、高抗冲聚苯乙烯(hips)、聚丙烯(pp)和聚乙烯(pe)塑料。分离可以通过在水中的密度分离进行，然后根据荧光、近红外吸收或拉曼荧光等进一步分离。

5、再生聚烯烃的质量越好，即纯度越高，材料的价格就越贵。此外，再生聚烯烃材料通常会与非聚烯烃材料交叉污染，非聚烯烃材料例如有聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚苯乙烯或木材、纸张、玻璃或铝等非聚合物材料。此外，聚烯烃膜通常是多层结构，结合了各层的阻隔性能和密封性能。除了主要的聚烯烃外，这些多层结构还可以包含其他聚烯烃甚至非聚烯烃材料。

6、此外，富含再生聚烯烃的材料通常比原始材料的性能要差得多，除非添加到最终混合物中的再生聚烯烃的量极少。

7、包装材料往往由多层层压物构成。这种层压物很难回收，因为它们往往包含多个聚合物层和/或其他非聚合物材料，这些材料会污染回收过程中的聚合物产物，而聚合物产物优选单一的聚烯烃(如聚丙烯或聚乙烯)。

8、从聚烯烃混合回收流中去除此类膜是去除这些污染源的最简单的方法；但是，这种方法会造成浪费，无法回收潜在有用的聚烯烃。

9、许多分层程序是本领域已知的，大多使用有机的、酸性的或高度工程化的分层剂溶液。虽然这些程序有助于从特定的聚烯烃回收工艺中回收更多所需的聚烯烃，但从工艺经济性的角度来看，在工艺中加入额外的步骤是不可取的。

10、因此，一种可以将分层步骤与现有步骤(如清洗或除臭)结合起来、使用廉价易得的分层剂溶液的方法将非常有助于以经济实惠的方式最大限度地减少回收过程中的废物。

11、本发明基于以下发现：用简单的碱性水溶液进行简单的清洗/分层步骤就能实现这些目标。

技术实现思路

1、第一方面，本发明涉及一种处理聚烯烃混合回收流(a1)的方法，其包括按给定顺序的以下步骤：

2、a1)提供聚烯烃混合回收流(a1)，聚烯烃混合回收流(a1)包含所需聚烯烃

3、(po)的多层膜(f)和可选的的单层膜，多层膜(f)包含以下各层：

4、(a)由所需聚烯烃(po)组成的外层；

5、(b)与外层(a)接触的金属层；以及

6、(c)可选的一层或多层附加层(further layer)，所述一层或多层附加层中的至少一层与金属层(b)接触，所述一层或多层附加层可包含所需聚烯烃(po)、所需聚烯烃以外的聚烯烃或非聚烯烃材料；

7、b1)挑选出聚烯烃混合回收流(a1)中存在的那些碎片(pieces)，并分离和收集

8、这些碎片，形成富含所需聚烯烃(po)的回收流(b1)，其中所述碎片为所需聚烯烃(po)单层膜的碎片，如果其存在，或步骤a1)中定义的多层膜(f)的碎片，所述挑选优选通过近红外光谱分析进行；

9、c1)对富含所需聚烯烃(po)的回收流(b1)进行研磨、切碎或磨碎，将任何非薄片状的碎片转化为薄片，使薄片表面积在50至2500mm2之间，从而获得富含

10、薄片状的所需聚烯烃(po)的回收流(b1)；

11、d1)用碱性水溶液处理富含薄片状的所需聚烯烃(po)的回收流(b1)，得到分散在碱性水溶液中的经处理的回收流(c)；

12、e1)去除碱性水溶液，从而得到经处理的回收流(c)；

13、f1)用溶剂(优选水或水溶液)冲洗经处理的回收流(c)，去除碱性水溶液的所有残留物，得到冲洗后的回收流(d)；

14、g1)挑出冲洗后的回收流(d)中含有所需聚烯烃(po)以外的任何材料的那些薄片，并将这些薄片从经处理的回收流中去除，留下所需聚烯烃(po)的剩余回收流(e)，其中所述挑选优选通过溶液密度或近红外光谱分析进行；以及

15、h1)可选地，将所需聚烯烃(po)的回收流(e)挤出并造粒，形成所需聚烯烃

16、(po)的颗粒(p),

17、其中，如果富含所需聚烯烃(po)的回收流(b1)中的碎片已经呈薄片状，且薄片表面积在50至2500mm2之间，则可以省略步骤c1)。

18、第二方面，本发明涉及一种处理富含所需聚烯烃(po)的回收流(b2)的方法，其按包括按给定顺序的以下步骤：

19、a2)提供富含所需聚烯烃(po)的回收流(b2)，其中，回收流(b2)包含所需

20、聚烯烃(po)的多层膜(f)和可选的单层膜，其中，多层膜(f)包含以下各层：

21、(a)由所需聚烯烃(po)组成的外层；

22、(b)与外层(a)接触的金属层；以及

23、(c)可选的一层或多层附加层，所述一层或多层附加层中的至少一层与金属层

24、(b)接触，所述一层或多层附加层可包含所需聚烯烃(po)、所需聚烯烃以外的聚烯烃或非聚烯烃材料，

25、其中，富含所需聚烯烃(po)的回收流(b2)以薄片状形式提供，

26、富含所需聚烯烃(po)的回收流(b2)可通过按照给定的顺序包括以下步骤的方法获得：挑选出前体聚烯烃混合回收流(a2)中的那些碎片，并分离和收集这些碎片，形成富含所需聚烯烃(po)的回收流(b2)，其中所述碎片是所需聚烯烃(po)的单层膜碎片，如果其存在，或者是前述多层膜(f)的碎片，

27、所述挑选优选通过近红外光谱分析进行；

28、b2)用碱性水溶液处理富含薄片状的所需聚烯烃(po)的回收流(b2)，得到分散在碱性水溶液中的经处理的回收流(c)；

29、c2)去除碱性水溶液，得到经处理的回收流(c)；

30、d2)用溶剂(优选水或水溶液)冲洗经处理的回收流(c)，去除碱性水溶液的所有残留物，得到冲洗后的回收流(d)；

31、e2)挑出冲洗后的回收流(d)中含有所需聚烯烃(po)以外的材料的那些薄片，并将这些薄片从经处理的回收流中去除，留下所需聚烯烃(po)的剩余回收流(e)，其中所述挑选优选通过溶液密度或近红外光谱分析进行；以及

32、f2)可选地，将所需聚烯烃(po)的回收流(e)挤出并造粒，形成所需聚烯烃

33、(po)的颗粒(p)。

34、第三方面，本发明涉及一种处理聚烯烃混合回收流(b3)的方法，其包括按给定顺序的以下步骤：

35、a3)提供聚烯烃混合回收流(b3)，相对于聚烯烃混合回收流(b3)的总重量，所述回收流(b3)包含至少50wt％的多层膜(f)，多层膜(f)包含以下各层：

36、(a)由聚烯烃(po)组成的外层；

37、(b)与外层(a)接触的金属层；以及

38、(c)可选的一层或多层附加层，一层或多层附加层中的至少一层与金属层(b)接触，一层或多层附加层可包含所述外层(a)的聚烯烃(po)、所述外层的聚烯烃以外的聚烯烃或非聚烯烃材料；

39、b3)研磨、切碎或磨碎聚烯烃混合回收流(b3)，将任何非薄片状的碎片转化为薄片表面积在50至2500mm2之间的薄片，获得薄片状的聚烯烃混合回收流

40、(b3)；

41、c3)用碱性水溶液处理薄片状的聚烯烃混合回收流(b3)，得到分散在碱性水溶液中的经处理的回收流(c3)；

42、d3)去除碱性水溶液，得到经处理的回收流(c3)，

43、其中，如果聚烯烃混合回收流(b3)的碎片已经呈薄片状，且薄片表面积在50至2500mm2之间，则可以省略步骤b3)。

44、又一方面，本发明涉及碱性水溶液用于实现对薄片状多层膜(f)进行组合清洗/分层的应用，薄片状多层膜具有以下层：

45、(a)由所需聚烯烃(po)组成的外层；

46、(b)与外层(a)接触的金属层；以及

47、(c)可选的一层或多层附加层，一层或多层附加层中的至少一层与金属层(b)接

48、触，一层或多层附加层可包含所需聚烯烃(po)、所需聚烯烃以外的聚烯烃或非聚烯烃材料，

49、当包含所需聚烯烃(po)的外层(a)不再与金属层(b)接触时，则分层实现。

50、最后一个方面，本发明涉及碱性水溶液在提高从聚烯烃混合回收流中获取所需聚烯烃(po)的回收流(e)的方法中的所需聚烯烃(po)的产率的应用，其中，所述聚烯烃混合回收流包含具有以下各层的多层膜(f)：

51、(a)由所需聚烯烃(po)组成的外层；

52、(b)与外层(a)接触的金属层；以及

53、(c)可选的一层或多层附加层，所述一层或多层附加层中的至少一层与金属层(b)

54、接触，一层或多层附加层可包含所需聚烯烃(po)、所需聚烯烃以外的聚烯烃或非聚烯烃材料，

55、其中，富含所需聚烯烃(po)的回收流(b)由前面定义的多层膜(f)的多层薄片和可选的所需聚烯烃(po)的单层膜薄片组成，所述回收流(b)在组合的清洗/分层步骤中用碱性水溶液处理，

56、所需聚烯烃(po)的产率相对于缺少在组合的清洗/组合步骤中用碱性水溶液处理回收流(b)这一步骤的类似方法有提高。

57、定义

58、本领域技术人员已知，ph值大于14.0和小于0.0在理论上是可能的；但是，他们也知道，使用传统的ph探针测定这样的ph值是非常困难的。因此，在本发明中，有效ph值大于14.0的水溶液被认为具有14.0的ph值，而有效ph值小于0.0的水溶液被认为具有0.0的ph值。

59、在本发明中，“冲洗”是指加入溶剂(通常是水)，用于去除聚烯烃表面的异物或残留液体。“冲洗”可以在很短的时间内完成，即少于5分钟，通常少于1分钟，而“清洗”步骤通常需要较长的时间并需要搅拌，以去除聚烯烃表面附着的异物，并有可能从聚烯烃中萃取挥发性有机化合物。

60、消费后废物是指至少已完成第一个使用周期(或生命周期)即已达到其第一个目的的物品；而工业废物是指通常不会到达消费者手中的生产废料。

61、回收流既可包含回收物品，也可包含回收物品碎段，例如薄片。在本发明中，回收流所含之物被称为碎片，无论这些碎片是物体的整块、碎段还是薄片。在某些实施方式中，碎片可以是薄片，而在其他一些实施方式中，碎片可以是在稍后阶段转化为薄片的较大物体。

62、在本发明中，聚烯烃混合回收流可以是任何适合回收的料流，所述料流含有聚烯烃且非仅包含单一的聚烯烃产物，例如，某些工业后废物回收流就是这种情况，在这些回收流中，单一的聚烯烃等级的生产废料或单一的含聚烯烃物体可能是回收流中存在的唯一碎片。一般来说，所有含有聚烯烃的消费后废物回收流都是聚烯烃混合回收流，许多含有聚烯烃的工业后废物回收流也是如此。

63、聚烯烃膜通常由一层或多层聚烯烃薄层组成，这意味着膜的一个维度会非常小，而另外两个维度可以大很多个数量级。薄片也是如此，它可以由膜或类似的薄形物品(如塑料袋)形成。在本公开内容中，“薄片状”或“薄片”或“薄片状的”指的是物体的形状，与膜一样，薄片的一个维度非常小，而另外两个维度可能大几个数量级。在本发明中，任何具有确定形状的复杂物品，如具有明确内外表面的塑料袋，都不能被视为膜或薄片，尽管这些物品可以通过本领域技术人员已知的方法转化为任何尺寸的薄片。

64、在本发明中，薄片表面积被定义为薄片状聚烯烃的一个面的表面积。这个表面积约为薄片总表面积的一半，薄片有两个这样的面，此外还有来自薄片边缘的很小量的表面积。本发明的薄片的表面积通常在50至2500mm2之间，更优选在100至1600mm2之间，最优选在150至900mm2之间。

65、在本说明书和权利要求书中使用“包含”一词时，并不排除其他具有主要或次要功能重要性的未说明的要素。就本发明而言，“由......组成”一词被认为是“包括......”一词的优选实施方式。如果在下文中将一个组定义为至少包含一定数量的要素，那么也可以理解为公开了这样一个组，该组优选只由这些要素组成。

66、“所需聚烯烃(po)以外的聚烯烃”或“外层(a)聚烯烃以外的聚烯烃”既包括与列举的聚烯烃不同的单一的聚烯烃，也包括与列举的聚烯烃不同的多种聚烯烃。

67、为指代单数名词而使用不定冠词或定冠词，如“a”、“an”或“the”时，包括该名词的复数情形，除非另有特别说明。