MX2011000836A - Metodo y sistema para remover bifenilos policlorados de plasticos. - Google Patents
Metodo y sistema para remover bifenilos policlorados de plasticos.Info
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Abstract
Se expone el retiro de los PCB de materiales de plástico reciclado. Un reactor puede volatilizar los PCB desde las porciones interiores de los materiales de plástico bajo condiciones de presión por debajo de la presión atmosférica y temperaturas suficientes para fundir el material de plástico. El reactor típicamente incluye agitación que expone el material de plástico a la atmósfera dentro del reactor para estimular la volatilización de los PCB.
Description
MÉTODO Y SISTEMA PARA REMOVER BIFENILOS POLICLORADOS DE
PLÁSTICOS
DECLARACIÓN DE LAS SOLICITUDES DE PATENTES RELACIONADAS
Esta solicitud de patente no provisional reivindica la prioridad bajo 35 U.S.C. § 119 a la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos No. 61/135,508, titulada Método y Sistema para Remover Bifenilos Policlorados de Plásticos , presentada el 21 de Julio de 2008. Esta solicitud provisional se incorpora completamente en la presente para referencia.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
Esta invención se refiere a la remoción de bifenilos policlorados (PCBs) de material plástico y específicamente usando extracción por vacío para remover los PCBs de plásticos fundidos recuperados de productos de desechos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El reciclado de los materiales de desechos es altamente deseable a partir de muchos puntos de vista, no menos de lo que son los puntos de vista financiero y ecológico. Los materiales reciclables apropiadamente clasificados frecuentemente se pueden vender para ingresos significativos. Muchos de los materiales reciclables más valiosos no se biodegradan dentro de un corto período', y de este modo su reciclado significativamente reduce la tensión en vertederos locales y finalmente del ambiente.
Típicamente, las corrientes de desechos están compuestas de una variedad de tipos de materiales de desechos . Tal corriente de desechos se genera de la recuperación y reciclado de los automóviles u otros aparatos y maquinaría grande. Por ejemplo, al final de su vida útil un automóvil es triturado. Este material triturado se procesa para recuperar metales ferrosos y no ferrosos . Los materiales restantes, referidos como residuos de trituradora de automóviles (ASR) , los cuales aún pueden incluir metales ferrosos y no ferrosos, incluyendo alambre de cobre y otros materiales reciclables, típicamente se colocan en un vertedero. Recientemente, se han hecho esfuerzos por recuperar adicionalmente materiales,, tales como metales no ferrosos incluyendo cobre del cableado de cobre y plásticos. Se han hecho esfuerzos similares por recuperar materiales de residuos de trituradora de productos de línea blanca (WSR) , los cuales son los materiales de desechos dejados después de la recuperación de los metales ferrosos de la maquinaria triturada o aparatos grandes. Otras corrientes de désechos que tienen materiales recuperables pueden incluir componentes electrónicos, componentes de construcción, material de vertedero recuperado, u otras corrientes de désechos industriales . Estos materiales recuperables son generalmente de valor solamente cuando se han separado en materiales de tipo similar. Por ejemplo, los plásticos de estas corrientes de desechos se separan y procesan adicionalmente en una forma adecuada para reventa. Una variedad de plásticos puede estar contenida dentro de una corriente de desechos . Algunos plásticos incluyen polipropileno (PP) ; polietileno (PE) acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) ; poliestireno (PS) , incluyendo poliestireno de alto impacto (HIPS) , y cloruro de polivinilo (PVC) . Estos materiales son más valiosos si se separan, al menos en plásticos "ligeros" (PP y PE) y plásticos "pesados" (ABS y PS) .
Sin embargo, algunos materiales plásticos están contaminados por químicos que previenen la reventa de estos plásticos. Por ejemplo, durante el proceso de trituración de automóviles, los materiales plásticos se pueden contaminar con PCBs. Debido a la similitud de naturaleza física entre las moléculas de PCBs y el plástico, los PCBs son atraídos a y absorbidos por el plástico. La mayoría de la contaminación está en la superficie del plástico. Sin embargo, los PCBs se pueden absorber en los materiales plásticos . Para revender cualquiera de los materiales plásticos reciclados, los PCBs se deben remover del plástico sin comprometer el plástico mismo .
En vista de lo anterior, existe una necesidad de métodos y sistemas para remover PCBs de los materiales plásticos reciclados.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona métodos y sistemas para remover PCBs de materiales plásticos reciclados. En un aspecto de la presente invención, se proporciona un método para remover bifenilos policlorados (PCBs) de material plástico. El método incluye las etapas de: (1) recibir una corriente de desechos que comprende material plástico contaminado con PBCs ; (2) agregar la corriente de desechos a un reactor, donde la presión dentro del reactor típicamente se mantiene por debajo de 100 milibares; (3) establecer una temperatura del reactor arriba del punto de fusión del material plástico para crear un material plástico fundido; (4) agitar el material de desechos,- y (5) extruir el material plástico fundido seguido de la volatilización, de al menos una fracción de los PCBs del material plástico.
En otro aspecto de la invención, se proporciona un método para remover bifenilos policlorados de material plástico. El método incluye las etapas de: (1) recibir una corriente de desechos que comprende material plástico contaminado con PCBs; (2) lavar la corriente de desechos; (3) agregar la corriente de desechos al reactor amasador, en donde la presión dentro del reactor amasador típicamente se mantiene a o por debajo de 10 milibares; (4) establecer una temperatura del reactor amasador arriba del punto de fusión del material plástico para formar un material plástico fundido; (5) agitar el material de desechos; y (6) extruir el material plástico fundido seguido de la volatilización de al menos una fracción de los PCBs del material plástico.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 representa un diagrama de flujo de proceso general para remover bifenilos policlorados de material de desechos reciclado de conformidad con una modalidad ejemplar de la presente invención.
La Figura 2 representa un diagrama de sistema para un sistema capaz de remover bifenilos policlorados de material de desechos reciclado de conformidad con - una modalidad ejemplar de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES EJEMPLARES
Las modalidades ejemplares de la presente invención proporcionan sistemas y métodos para remover bifenilos policlorados (PCBs) de plásticos recuperados en corrientes de desechos recicladas. Los aspectos de la invención emplean extracción por vacío para volatilizar los PCBs del plástico fundido sin destruir la utilidad del plástico.
La Figura 1 representa un diagrama de flujo de proceso general para remover bifenilos policloradbs de material de desechos reciclado de conformidad con una modalidad ejemplar de la presente invención. Con referencia a la Figura 1, el proceso 100 comienza en la etapa 110 recibiendo el material plástico separado que está potencialmente contaminado con PCBs . Aunque esta modalidad ejemplar describe el procesamiento de materiales reciclados y específicamente materiales de ASR reciclados, el proceso 100 podría trabajar para otras fuentes de plástico contaminado con PCBs.
Son conocidos los procesos para separar materiales plásticos en una corriente de desechos. Un proceso emplea la separación por densidad para separar los plásticos de otros, materiales más densos., tales como metales. Típicamente, el material de desechos, incluyendo los plásticos, son dimensionados a 1-2 pulgadas (2.54-5.08 cm) , en promedio, pero el tamaño puede variar hasta 5-6 pulgadas (12.7-15.24 cm) . El material' dimensionado luego se agrega a uno o más tanques de asentamiento/flotación . Cada tanque incluye un medio de separación. Este medio puede ser agua, con una densidad de 1.0 g/cc. Químicos, tales como sal, sulfito de magnesio, nitrato de calcio, y cloruro de calcio, se pueden agregar al agua para incrementar la densidad del medio, tal como entre 1.0 g/cc y 1.4 g/cc o mayor. Otro medio posible es la arena. Algunos plásticos ligeros, tales como PP y PE, flotan en un tanque con una densidad de 1.0 g/cc. Los ABS y HIPS típicamente tienen densidades de aproximadamente 1.05 g/cc, de modo que podrían asentarse en un tanque con una densidad de 1.0 g/cc. Algunos de estos materiales pueden tener densidades en el intervalo de 1.1 a 1.2 g/cc. En este caso, un segundo caso con una densidad de 1.2 gramos/cc se puede usar para "hacer flotar" los ABS y HIPS, separando este material del otro material de desechos, más denso: Desde luego, otras técnicas de separación se pueden emplear. La invención descrita aquí es independiente del proceso usado para separar los plásticos de otros materiales de desechos .
Los plásticos separados pueden sufrir procesamiento adicional para remover otro material no deseable que permanece en las corrientes de plástico. Por ejemplo, un transportador de retroceso, el cual incluye un transportador ascendentemente inclinado, se puede usar para remover el material redondeado, tal como espuma, de la corriente de plástico. Cuando el material se mueve en el transportador, la espuma redonda y material similar retrocede al transportador, ya que no crea suficiente fricción para permanecer en el transportador cuando viaja. El material que se remueve con este proceso típicamente son desechos.
De manera similar, el material plástico se puede transferir a una banda magnética. Aquí, cualquier residuo ferroso se remueve. Por ejemplo, "pelusas" de alfombra, las cuales son fragmentos de alfombra de un automóvil que tiene hilos de metal ferroso, se podrían remover en este punto. Este residuo ferroso típicamente podría ser desechos.; Otros procesos se pueden emplear para remover los plásticos no deseables, tal como PP rellenado con talco, vidrio rellenado, y PVC. Estos procesos se pueden omitir o etapas adicionales se agregan para llegar a una corriente de plástico concentrada que se puede procesar para mover PCBs . El plástico adicionalmente se puede reducir de tamaño como sea necesario. Alternativamente, estas actividades dé' pre-procesamiento se podrán hacer antes de la concentración de los materiales plásticos en un tanque de asentamiento/flotación. j
Además, se pueden tomar etapas de pre-procesamiento para remover poliuretano, madera, caucho, y otros absorbedores de PCB preferenciales . Los materiales porosos tales como madera y caucho, o materiales químicamente similares a los PCBs tales como poliuretaños preferentemente absorben los PCBs de modo que las concentraciones de PCB en estos materiales pueden ser un factor de diez mayor que otros materiales en la corriente de desechos.
En la etapa 120, el material plástico, ya sea el plástico ligero (PP y PE) o plástico pesado (ABS y HIPS) , se agrega a un tanque de lavado u otro aparato de limpieza. El tanque de lavado incluye agua y un detergente. El plástico, agua, y detergente se agitan. Se conocen muchas formas de agitar un tanque. En una modalidad, un agitador en el tanque se podrá usar, tal como un propulsor.
En otra modalidad, el material plástico se; puede procesar a través de uno o más hidrociclones . El agua procesada a través de los hidrociclones puede incluir detergente. El procesamiento en el hidrociclón puede causar suficiente agitación para limpiar el plástico. Los hidrociclones también se pueden usar para separar adicionalmente los materiales plásticos de otro material no deseable, tal como madera.
En todavía otra modalidad ejemplar, el plástico se agita bombeando los contenidos del tanque de lavado a través de una tubería de mezcla estática y recirculando el material al tanque. La tubería de mezcla estática es una tubería que incluye deflectores fijos u otras protrusiones que forzan a la mezcla de plástico/agua/detergente tomar una trayéctoria tortuosa a través de la tubería. Este movimiento causa la agitación que permite que el plástico sea limpiado. En otra modalidad alternativa, un propulsor o mezclador estático se podrán usar u otro tipo de agitación se podrá emplear, Cada una de estas configuraciones también puede incluir un tanque de enjagüe para enjuagar el detergente del plástico.' Desde luego, se pueden usar otras técnicas para limpiar la superficie externa del plástico.
Esta etapa de lavado remueve los PCBs que contaminan la superficie del plástico, tales como aceites portadores de PCB . Sin embargo, los PCBs aún pueden^ haber sido absorbidos por el plástico. Además, la etapa de; :lavado no puede remover completamente todos los PCBs en la superficie de los materiales. En la etapa 130, el material plástico se agrega a un reactor, tal como un reactor amasador. El reactor amasador puede calentar el material plástico a un estado fundido mientras los amasadores están bajo un vacío. Un reactor amasador se puede obtener de List USA, Inc., aunque otros reactores amasadores u otros tipos de reactores se podrán usar. El reactor amasador puede incluir configuraciones de eje único, doble o múltiples ejes y :pueden ser reactores de alimentación continua o por lote.
Los PCBs no son un compuesto químico único.' En su lugar, existen 209 posibles PCBs, aunque solamente aproximadamente 130 se han usado comercialmente . A presión atmosférica (1013 milibares) , los puntos de ebullición de estos PCBs varían desde 310 grados Celsius a 450 ;grados Celsius. En comparación, el punto de fusión para PP y PE varía desde 190 grados Celsius a 275 grados Celsius. Sin embargo, a presiones reducidas, los puntos de ebullición de los PCBs se reducen. Por ejemplo, a presión de 100 milibares, los puntos de ebullición varían desde 210 grados Celsius a 330 grados Celsius. A presión de 20 milibares, los puntos de ebullición varían desde 160 grados Celsius a 270 grados Celsius. A presión de 10 milibares, los puntos de ebullición varían desde 135 grados Celsius a 240 grados Celsius.
Los PCBs forman azeotropos de agua destilables que se separan en enfriamiento de modo que los PCBs se pueden fácilmente separar del agua para eliminación y el agua se reutiliza. Como tal los plásticos se funden a o arriba de las temperaturas de destilación de presión reducida de los azeotropos de PCB o aceites puros. Los plásticos serán fluidos a las temperaturas necesarias para volatilizar los PCBs pero no a una temperatura demasiado alta para dañar los plásticos de modo que podrían no tener valor reciclable;.
En la etapa 130, el material plástico se agrega a un extremo del reactor amasador. La temperatura se ; eleva arriba del punto de fusión del plástico, mientras que la presión se mantiene por debajo de 100 milibares y preferiblemente menor que 10 milibares y aún más preferiblemente aproximadamente 1 milibar. El reactor amasador amasa el material plástico fundido cuando se mueve el reactor. Los ejes del reactor mantienen la temperatura necesaria para que el plástico se mantenga en un estado fundido. Este proceso de amasado expone el volumen de plástico a la atmósfera en el reactor formando segmentos delgados del material plástico. En otras palabras, el material plástico que integra el interior de la pieza de plástico (y que contiene los PCBs absorbidos) se mueve- a una superficie exterior del material fundido como parte de; ;uno de estos segmentos delgados y se expone a la atmósfera del reactor cuando el material se amasa. A estas temperaturas y presiones, los PCBs absorbidos sobre el plástico se volatilizan del plástico. Este proceso se repite cuando el material se mueve en el reactor. La velocidad del material cuando se mueve el reactor se puede ajustar para obtener suficiente exposición del material a la atmósfera del reactor para asegurar la volatilización adecuada de los PCBs. Los PCBs se capturan en un sistema de gas de escape y se eliminan apropiadamente por una instalación autorizada que destruye ios PCBS . : ;
En una modalidad alternativa, el reactor es capaz de tener ya sea agua, vapor o vapor de agua, u otros solventes introducidos durante la desvolatilización por vacío de los plásticos para permitir la destilación de vapor o solvente de los PCBs de la matriz de plástico fundido. El vapor es necesario para la creación de azeotropos . Los solventes típicos pueden incluir 50/50 acetona/hexaho o cloruro de metileno.
Desde luego, otro tipo de reactor se podrá usar. El reactor necesita proporcionar las presiones reducidas, tan bajas como menos de 10 milibares; temperaturas incrementadas suficientes para fundir y mantener en un estado fundido el material plástico; y agitación para que el material ¡fundido forme suficientemente segmentos delgados del plástico para exponer el plástico que contiene los PCBs absorbidos a la atmósfera del reactor para permitir que los PCBs se volatilicen del plástico.
En la etapa 140, el plástico fundido se extruye del reactor amasador. Una variedad de moldes se pueden usar para controlar la forma del plástico extruido y formar el material plástico en un producto terminado. Los tamices se pueden agregar para tamizar cualquier material no deseable que permanezca en la corriente de plástico cuando se extruye. Opcionalmente , en la etapa 150, el material extruido sé puede convertir en pelotillas con un peletizador. ' \
La Figura 2 representa un diagrama de sistema para un sistema 200 capaz de remover bifenilos policlorados de material de desechos reciclado de conformidad con una modalidad ejemplar de la presente invención. Con referencia a la Figura 2, el material de desechos se puede procesar en un módulo de pre -procesamiento 210. Como se describió anteriormente, en conexión con la Figura 1, etapa 110, este módulo puede incluir un separador por densidad, tal como en uno o más tanques de asentamiento/flotación; un transportador de retroceso; y un separador magnético. Este módulo también puede incluir reductores de tamaño, separadores de ; aire, separadores de color, u otros procesadores que concentran uno o más tipos de plástico en el material de desechos ; que se procesa para remover PCBs . Cualquier combinación de estos componentes puede formar el módulo de pre-procesamientp' 210.
El material de desechos se puede lavar en un módulo lavador de material 220. Como se describió anteriormente, en conexión con la Figura 1, etapa 120, el módulo lavador de material 220 puede ser de una variedad de formas, tal como tanque de lavado, hidrociclón, tubería de mezclado estático, u otro dispositivo de lavado conocido capaz de remover aceites portadores de PCB de la superficie exterior del material de desechos.
El material de desechos se procesa en un reactor 230. El reactor 230, tal como un reactor amasador, es capaz de agitar el plástico fundido dentro del material de desechos de modo que el material plástico que estuvo originalmente por debajo de la superficie del plástico se expone a la atmósfera del reactor. El reactor también es capaz de mantener la presión por debajo de la presión atmosférica y temperaturas suficientes para fundir el plástico dentro del material de desechos y volatilizar los contaminantes PCB en el plástico. Esta invención no se limita a un reactor amasador y se pueden usar otros reactores capaces de mantener la presión por debajo de la presión atmosférica y temperaturas suficientes para fundir el plástico dentro del material de desechos y volatilizar los contaminantes PCB en el plástico mientras se agita el plástico.
Un módulo de solvente 240 se puede agregar al sistema 200. El módulo de solvente 240 introduce agua/vapor u otros solventes en el reactor 230 durante la desvolatilización por vacío de los plásticos para permitir la destilación dé vapor o solvente de los PCBs de la matriz de plástico fundido.
El plástico fundido se extruye del reactor ' 230 a través de un módulo de extrusor 250. Una variedad de moldes se pueden usar para controlar la forma del plástico extruido. Los tamices se pueden agregar al módulo de extrusor 250 para tamizar cualquier material no deseable que permanece en la corriente de plástico cuando se extruye. El módulo de extrusor 250 puede ser integral con el reactor 230.
Un módulo de peletizador 260 se puede incluir en el sistema 200. El módulo de peletizador 260 forma el plástico en pelotillas. Las pelotillas son de una forma favorecida para los compradores de este material reciclado. El módulo de peletizador 260 puede ser integral con el módulo de extrusor 250.
Uno de experiencia ordinaria en el arte podría apreciar que la presente invención proporciona métodos y sistemas para remover PCBs de materiales plásticos reciclados. Estos métodos y sistemas emplean un reactor que volatiliza los PCBs de las porciones interiores de los materiales plásticos bajo condiciones de presión por debajo de la presión atmosférica y temperaturas suficientes para fundir el material plástico. El reactor incluye la agitación que expone el material plástico a la atmósfera dentro del reactor para promover la volatilización de los PCBs.
Claims (20)
1. Un método para remover bifenilos policlorados (PCBs) de material plástico, caracterizado porque comprende las etapas de : recibir una corriente de desechos que comprende material plástico contaminado con PCBs; agregar la corriente de desechos a un reactor, en donde la presión dentro del reactor se mantiene a o por debajo de 100 milibares; establecer una temperatura del reactor arriba del punto de fusión del material plástico y el punto de ebullición de los PCBs a la presión dentro del reactor para crear un material plástico fundido; agitar el material plástico fundido; y extruir el material plástico fundido seguido: de la volatilización de al menos una fracción de los PCBs del material plástico.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la presión dentro del reactor se mantiene a o por debajo de 10 milibares.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la presión dentro del reactor se mantiene a aproximadamente 1 milibar.
4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de limpiar la corriente de desechos antes de agregar la corriente de desechos al reactor.
5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de desechos comprende residuos de la trituración de un automóvil.
6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de peletizar el material plástico extruido.
7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de agitar el material de desechos comprende exponer el volumen completo de material plástico a la atmósfera en el reactor.
8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de introducir un solvente en el reactor, en donde el solvente destila los PCBs del material plástico fundido.
9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el solvente se selecciona de un grupo que consiste de vapor de agua, 50/50 acetona/hexano o cloruro de metileno.
10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de seleccionar el material plástico fundido mientras se extruye el material plástico fundido del reactor.
11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de extrusión del material plástico fundido comprende formar directamente el plástico fundido en un producto terminado.
12. Un método para remover bifenilos policlorados (PCBs) de material plástico, caracterizado porque comprende las etapas de : recibir una corriente de desechos que comprende un volumen de material plástico contaminado con PCBs; limpiar el volumen de material plástico; agregar el material plástico a un reactor amasador, en donde la presión dentro del reactor amasador se mantiene a o por debajo de 10 milibares; establecer una temperatura del reactor amasador arriba del punto de fusión del volumen de material plástico y el punto de ebullición de los PCBs a la presión dentro del reactor amasador para formar un material plástico fundido; agitar el material plástico fundido para exponer el volumen de material plástico a la atmósfera en el reactor amasador; y extruir el material plástico fundido seguido de la volatilización de al menos una fracción de los PGBs del material plástico.
13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la corriente de desechos comprende residuos de la trituración de un automóvil.
14. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de peletizar el material plástico extruido.
15. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de introducir un solvente en el reactor amasador, en donde el solvente destila los PCBs del material plástico fundido.
16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el solvente se selecciona de .un grupo que consiste de vapor de agua, 50/50 acetona/hexano o cloruro de metileno.
17. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la etapa de extrusión del material plástico fundido comprende formar directamente el plástico fundido en un producto terminado . '¦
18. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de tamizar el material plástico fundido mientras se extruye el material plástico fundido del reactor amasador.
19. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque adicionalmente comprende la etapa de pre-procesar la corriente de desechos para concentrar el material plástico en la corriente de desechos.
20. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la etapa de agitar el material de desechos para exponer el volumen de material plástico a la atmósfera en el reactor amasador comprende formar segmentos delgados del material plástico.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA | Abandonment or withdrawal |