[发明专利]用于解聚塑料的方法和系统

说明书

一种用于将诸如废聚酯的塑料解聚成可销售单体的方法和系统。将塑料颗粒、溶剂和催化剂的非均相混合物以一定流速连续泵送通过加热区，所述流速恰好足够高以维持颗粒速度足够大以保持塑料颗粒悬浮。在加热区中升高非均相混合物的温度并且在保持区中维持非均相混合物的温度以完成所述混合物向含有液化塑料单体的均相溶液的解聚。将所述均相溶液冷却以固化并沉淀所述单体。将所沉淀的单体与将要被再循环的溶剂分离。将所述溶剂再循环以作为非均相混合物的组分重新使用。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年9月21日提交的美国临时申请号US 62/734,421和2019年4月10日提交的美国临时申请号US 62/831,787的权益，将这两个临时申请在此以引用的方式并入。

背景技术

常规地在通常配备有加热套和搅拌器的大反应容器中解聚塑料，特别是聚酯(诸如PET)。解聚反应被隔离在容器中，直到解聚完成。解聚后，将容器排空然后重新填充。将每批加热以加速解聚，然后冷却以产生用于新聚合物的可行原料。批处理通常花费20min至800min。通过以循环方式对一组反应容器依次排空并重新填充来模拟连续操作。不断需要填充、加热、冷却、排空并重复，浪费能源并且需要额外的设备来维持并行批处理中实际连续流的设计。

发明内容

本文公开的发明总体上涉及用于使用连续流系统连续解聚树脂、塑料或聚合物(在下文中，各自一般称为“塑料”)的方法和系统，所述连续流系统在处理过程中将流速维持为高于保持颗粒悬浮在非均相混合物中所必需的最小阈值。

体现本发明特征的用于解聚塑料的方法包括：(a)使在溶剂中含有固体塑料颗粒的混合物以一定颗粒速度连续流过加热室中的管线，所述颗粒速度足以维持塑料颗粒悬浮在溶剂中并防止塑料颗粒团聚和堵塞管线；以及(b)将热量传递通过加热室中的管线以将混合物加热至反应温度，以开始将溶剂中的塑料颗粒解聚成包含液化反应产物的均相溶液。

体现本发明特征的用于连续解聚塑料的系统可以包括混合器(任选的)、泵、第一热交换器(任选的)、包括加热室的加热设备、第二热交换器(任选的)和分离器。所述泵用于通过导管以设计用于维持最佳颗粒速度的泵流速来连续供给塑料颗粒和溶剂的非均相混合物。任选地可以首先将非均相混合物通过热交换器的第一部分以在传送通过加热室之前对混合物进行预热。加热室(其限定加热区)用于将流过导管的非均相混合物的温度升高至其反应温度，从而开始将含有塑料颗粒的非均相混合物转化为包含液化反应产物的均相溶液的过程。该转化过程可以在保持管内继续进行，然后被输送返回通过热交换器的设计用于冷却液化反应产物的第二部分。液化反应产物任选地可以通过被输送通过第二热交换器而进一步冷却，之后被转移到设计用于将固体反应产物与溶剂分离的分离器。可以将所分离的溶剂再循环回到混合器或泵的输入管线以供再次使用。

在本发明的某些实施方案中，所述系统和方法可以提供经由间接微波辐射加热加热室内的塑料和溶剂的非均相混合物。微波加热在很大程度上取决于被加热材料的介电特性。由于塑料材料的介电特性可能不同，因此直接通过微波加热一系列材料的效率因材料而异。并且，添加到塑料材料中以改善其介电特性的添加剂可能难以从所需的最终产品中去除。本发明的系统和方法通过以下方式避免了通过微波辐射直接加热的固有缺点：提供用于使用加热室与经优化以具有优异介电特性的传热流体(HTF)的组合来间接加热目标材料的手段。由于只有HTF经受经由微波辐射的加热，因此待加热的目标材料的介电特性的任何差异都是无关紧要的。因此，使用间接微波辐射系统和方法可以有效地且高效地加热具有宽范围介电特性的目标材料。