專利名稱：加速含聚合物液相的相分離方法
混合聚合物可通過液-液相分離進行分離[1]。其中聚合物存在于所有相中，但是為選擇性分離。帶有不顯著聚合物含量的液相有高的粘度。聚合物意指工業(yè)上或生物中產(chǎn)生的大分子化合物，其克分子量大于1000道爾頓。不同類的聚合物意指化學(xué)上或結(jié)構(gòu)上不同的聚合物如HDPE、LDPE、PP或PVC。
從這種熱分離方法的經(jīng)濟角度看，在離析過程中的沉降時間是決定性因素，因為由此時空產(chǎn)率是起支配作用。另外，長的停留時間促使分解反應(yīng)發(fā)生。
兩相或多相的液相體系包括呈分散態(tài)的一個連續(xù)相(KP)和一個或多個非連續(xù)相(DP)。在文獻[2]中，連續(xù)相的聚結(jié)和沉降再被分成幾個步驟-多個單滴聚結(jié)成大滴-以密度控制的大滴的上升和下降-大滴與已形成的相結(jié)合在一起在所有這些過程中，各單個滴的上升速度和下降速度是重要的。當(dāng)在KP中小滴被看作是剛性球時，可得到一個比較簡單的數(shù)學(xué)表達式。
在連續(xù)相中球形固體顆粒的運動的表達式可按照Clift，R等人[3]和Brauer[2]的文獻通過運動方程得到。運動方程(Gl.1)說明球形顆粒下落速度的表達式。wP=43ρP-ρFρF·g·dP-1ξ---Gl.(1)]]>其中，wP表示顆粒的下降速度或上升速度，ρP或ρF分別表示非連續(xù)相(下標(biāo)P)或連續(xù)相(下標(biāo)F)的密度，g表示重力加速度，dP表示顆粒直徑和ξ表示阻力系數(shù)。
方程(1)通常適用于高粘度的固體或液體顆粒。相界面的特殊性質(zhì)由阻力系數(shù)描述，對此下列關(guān)系式是有效的。ξ∝1Re---Gl.(2)]]>和Re=wPdPνF=18·(1+Ar9-1)3---Gl.(3)]]>方程(3)中，νF表示連續(xù)相的動態(tài)粘度和Ar表示阿基米德數(shù)。無量綱的阿基米德數(shù)的引入是有用的，因為在此方程1中的顆粒下降速度wP可以明確的形式表示。其為Ar=ρP-ρFρF·g·dP3νF2---Gl.(4)]]>方程(4)表明，僅連續(xù)相的粘度、非連續(xù)相的顆粒直徑以及連續(xù)相和非連續(xù)相之間的密度差對分離是重要的。短的停留時間是有利的，以節(jié)省運行費用和投資價格并抑制化學(xué)反應(yīng)。
按照該文獻的學(xué)說，特別是通過降低KP的粘度可改進相的沉降時間。文獻中已知的可能辦法是提高溫度或改變與聚合物一起形成KP的溶劑的性質(zhì)，這兩種措施的目的均是降低KP的粘度。在通過液-液相分離的混合聚合物的分離中，上述措施未達到目的，因為-溫度不僅改變粘度，而且通過熱力學(xué)會改變特別是待分離聚合物的純度/產(chǎn)率。由此，沉降時間的改進的代價是有害于選擇性。
-溶劑性質(zhì)的改變會如此改變熱力學(xué)，以使分離溫度偏向不經(jīng)濟的范圍，或在該工業(yè)上可達到的溫度范圍內(nèi)不再存在相分離。
本發(fā)明專利以一種巧妙和新穎的方式解決了此問題。作為例子可考慮以聚烯烴作為各類聚合物的熱分離，并以分子中有5-7碳原子的正-鏈烷烴作為溶劑。但本發(fā)明的原理可用于所有其它的分離方法，這些方法包括通過形成液相的聚合物混合物的分離。中所描述的方法是按如下來分離聚烯烴的，在180℃下于正-己烷中形成兩液相，其中上面的輕相在給定的邊界條件下含高壓合成的聚乙烯(LDPE)，而下面的相含低壓合成的聚乙烯(HDPE)。由于其量的關(guān)系，在分散體系中低粘度的上面的相形成KP，高粘度的下面的相形成DP。但是，低粘度的上面的相未導(dǎo)致在工業(yè)上可行的沉降時間，以致出現(xiàn)上述的缺點(價格、反應(yīng))。
但是，一系列試驗意外地表明，利用有同樣碳原子數(shù)的支鏈溶劑，明顯有利地改變了沉降時間。這時對支鏈的溶劑或非支鏈的溶劑，該KP的粘度是大約相同的，這種效果現(xiàn)在還不能解釋。
支鏈溶劑是這樣的脂族物質(zhì)，其中至少一個碳原子有兩個以上的碳原子作為接鄰，并且除其它C原子和H原子外，還可帶有官能基。
為說明本發(fā)明的方法，以支鏈溶劑2，3-二甲基丁烷與非支鏈溶劑正-己烷作對比。
對第一組實驗V1，使用正-己烷作為溶劑，對第二組實驗V2，使用2，3-二甲基丁烷作為溶劑。觀測相的沉降時間及溶液粘度。結(jié)果列于表1。值得指出的是，在非支鏈溶劑情況下，300分鐘的沉降時間在工業(yè)上是不現(xiàn)實的或是一種很困難的方法。
在兩組實驗中，在兩相中各種聚合物的純度是幾乎相同的，因為溶劑的性質(zhì)沒有變化(在兩種情況下都涉及一種己烷)。
但是意外的是，在采用支鏈溶劑的實驗V2中有相當(dāng)短的沉降時間。盡管在這些實驗中，KP的粘度和密度差ρP-ρF沒有明顯的改變，但意外地測定到，采用支鏈溶劑的體系的離析速度是采用正-鏈烷烴作溶劑的體系的離析速度的150倍。表1采用支鏈溶劑(實驗V_2)和采用非支鏈溶劑(實驗V_1)的聚烯烴分離實驗
按照文獻中的原理，沉降時間減少導(dǎo)致小的分離容器，這就降低了投資費用和在必需高溫下的停留時間。
本專利的理論可應(yīng)用于含有聚合物和支鏈溶劑和非支鏈溶劑的所有液相的分離。文獻[1] 專利申請19905029.5，申請?zhí)?0226109(1999)[2] Brauer，H.Grundlagen der Einphasen-undMehrphasenstromungen(單相流和多相流基礎(chǔ))，Sauerlander出版社，Aarau，1971[3] Clift，R.Grace，J.R.；Weber，M.E.Bubbles，Drops and Particles(氣泡、液滴和顆粒)，科學(xué)出版社，New York，1978。
權(quán)利要求
1.一種通過支鏈純?nèi)軇┗蛑ф溔軇┗旌衔锛铀俸酆衔镆合嗟南喾蛛x方法，其特征在于，a)所有液相，優(yōu)選2-4液相，特別優(yōu)選2液相含不同種類的聚合物b)不同種類的聚合物溶于其中的溶劑或溶劑混合物是支鏈的c)沉降后經(jīng)相分離，并且液相以不同濃度含溶解其中的不同種類的聚合物d)在支鏈溶劑或支鏈溶劑混合物中的相沉降時間短于在非支鏈溶劑或非支鏈溶劑混合物中的相沉降時間。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，不同種類的聚合物是聚烯烴的混合物，溶劑是有4-16碳原子，優(yōu)選4-10碳原子，特別優(yōu)選6-8碳原子的支鏈烷烴。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于，溶劑是二甲基丁烷或甲基戊烷。
4.權(quán)利要求1-3的方法，其特征在于，所采用的聚烯烴來自要利用的廢物。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過應(yīng)用支鏈溶劑代替直鏈溶劑以加速含聚合物液相的沉降。
文檔編號C08J3/09GK1350564SQ00807514
公開日2002年5月22日 申請日期2000年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月14日
發(fā)明者G·薩多夫斯基, W·阿爾特, M·塞勒, A·蒂勒 申請人:德國“綠點”雙軌制公開股份有限公司