具有可移除篮的溶解反应器的制作方法

1.本发明涉及用于回收包括织物或纤维的聚合物基制品的化学反应器的技术领域。
2.本发明更具体地涉及化学反应器领域，该化学反应器用于通过溶剂来溶解制品(包括用聚合物涂覆或浸渍的织物或纤维)的聚合物，一方面能够回收织物或纤维，但最重要的是，另一方面，能够在对溶解在溶剂中的聚合物进行再加工后回收聚合物，以供后续再利用。


背景技术：

3.专利ep 2276801b1公开了一种回收由聚氯乙烯(pvc)制成的制品的方法，该方法通过将所述碎制品选择性地溶解在基本无水的溶剂中，并通过注入水蒸汽使聚合物沉淀直至获得基本上由水和聚合物的固体颗粒组成的混合物。
4.沉淀前的选择性溶解过程通常在立式反应器中实施，该立式反应器配备有中央立式搅拌器和反应器下部的过滤网。
5.然而，至今仍用于实施类似于专利ep2276801b1的工艺的这种类型的反应器具有许多缺点。
6.首先，通过位于反应器顶部的开口将碎制品引入反应器内部，通过减小开口的尺寸来解决密封问题，这种引入耗时，困难且繁琐，需要一个小时或更长时间。这导致时间和反应器停工期的巨大损失，这对经济是无益的。
7.之后，液体从反应器的下部通过过滤器格栅排出，该过滤器格栅具有受限于反应器截面的小的表面积，这种操作效率低下且耗时，特别是当回收的制品包含保留有液体的纤维或织物时。因此，这些纤维或织物在溶解后会保留大量的溶液，需要长时间且较低效率的漂洗操作。也随之而来的是，这些纤维或织物在漂洗后保留了大量的溶剂，因此需要进行剥离(stripping)操作(以排出溶剂残留物)，这也是耗时且冗长的，并且浪费能源。最后，在回收过程之后，必须通过将这些纤维或织物重新悬浮在水中，然后通过减小尺寸以解决密封问题的开口用水冲洗进行排出来将这些纤维或织物从反应器中移除，并且这种移除费时、困难且冗长，尤其是在纤维或织物结块的情况下。
8.此外，从反应器中出来的纤维或织物是湿的，其表观重量由于液体的保留而增加，并且需要随后的排水、旋转和干燥阶段，然后进行处理或回收。
9.最后，当回收制品包括纤维或织物时，所述纤维或织物在搅拌器旋转期间易于缠绕搅拌器。然后必须手动去除所述纤维或织物，这既困难又非常耗时。这类问题非常重要，以至于类似于专利ep 2276801的工艺目前倾向于不再用于回收包含纤维或织物的制品。


技术实现要素：

10.因此，本发明的目的是提供一种解决方案，以解决在使用化学反应器回收基于聚合物和织物或纤维的制品时遇到的问题。
11.本发明的目的是使用一种卧式反应器来实现的，该反应器包括通常具有圆柱形形
状的固定的外部的壳体，该壳体配备有至少一个液体入口和至少一个液体出口以及圆柱形壁，该圆柱形壁被彼此相对的前端面和远端面界定。该反应器的特征在于，壳体在其前端面形成有开口，该开口配备有能够以密封方式关闭的盖。
12.此外，该反应器还包括：
[0013]-通常具有圆柱形形状的旋转笼，该旋转笼包括多个开口，并容纳在壳体中并且围绕沿着壳体的纵向轴线延伸的基本上水平的轴线可旋转地安装；
[0014]-驱动旋转笼的马达；
[0015]-单个水平转轴，该单个水平转轴将旋转笼与马达机械连接并且该单个水平转轴从壳体的远端面向外延伸；
[0016]-至少一个轴承，该至少一个轴承设置在转轴周围以保持和引导转轴并支撑悬臂中旋转笼的重量；以及
[0017]-至少一个可移除篮，该至少一个可移除篮包括多个开口并且旨在能够被引入并且优选地被固定在旋转笼内部并通过旋转笼的开放的圆形面从旋转笼中移除，该开放的圆形面与配备有盖的开口相对设置。
[0018]
由于使用用于装载待溶解的制品的拉出篮，待溶解的制品的装载和不溶性固体的卸载有利地是容易、可靠且快速的。浸有液体的固体的排水和旋转可以有利地在反应器内部进行，这使得溶剂漂洗操作和随后的剥离操作更有效以除去漂洗溶剂并限制水或其他液体存在于从反应器中移出后的这些固体中。旋转笼和可移除篮的旋转驱动允许有效的离心旋干。
[0019]
使用在旋转笼内旋转驱动的可移除篮有利地使得能够以有效方式溶解聚合物基制品，而没有纤维或织物缠绕在待溶解的制品内的任何搅拌器或其他旋转部件的风险。
[0020]
旋转笼和篮的多个开口使得可以将待溶解的制品浸入溶剂中，漂洗固体物质并以非常有效的方式使它们排水和旋转，并且与以前反应器的过滤器格栅相比发生堵塞更慢。
[0021]
该反应器的有效过滤面积是同体积的立式反应器的约10倍。实际上，举例来说，对于容量为1.570m3的反应器，即高为2m且直径为1m的圆柱体，下部过滤器的最大表面积为0.78m2，而可移除篮的面积为7.85m2。
[0022]
为了更好地搅拌和更好地溶解聚合物基制品，可以调节和反转旋转笼和篮的旋转。
[0023]
用于溶解聚合物基制品的反应器的效率的提高有利地使得可以减少所用溶剂的量和反应器的使用时间，这尤其提供了经济和生态优势。
[0024]
它的设计还允许更快、更有效和更经济地漂洗固体，例如在聚合物溶解之后。
[0025]
根据一个示例性实施方式，反应器包括至少一个固定装置，该至少一个固定装置旨在将至少一个可移除篮固定在旋转笼内。特别地，该装置允许容纳在旋转笼内的可移除篮在它们与旋转笼一起旋转时不会在反应器内引起振动。
[0026]
根据另一个示例性实施方式，反应器包括至少一个引导装置，该引导装置旨在引导壳体内的旋转笼并使其居中。特别地，该装置可以在旋转笼旋转时减少反应器内的振动。
[0027]
根据另一个示例性实施方式，反应器包括至少一个密封轴承，该至少一个密封轴承设置在壳体的远端面处的转轴上，以确保壳体与转轴之间的密封。
[0028]
根据另一个示例性实施方式，可移除篮包括分布在其内表面上的搅拌叶片。这些
搅拌叶片改善了可移动篮内的搅拌，因此改善了聚合物基制品的溶解。
[0029]
根据另一个示例性实施方式，配备有盖的壳体的开口的内径大于或等于旋转笼的内径。因此，盖优选地允许全宽开口以完全进出旋转笼的开口面。由于悬臂中的旋转笼的支撑，所以进出旋转笼的开口面是完全自由的，并允许操作者在壳体的前端面有流通的空间并执行引入/移除可移动篮到旋转笼的内部/外部的操作。
[0030]
根据另一个示例性实施方式，至少一个可移除篮通常具有圆柱形形状。这种形状尤其可以为待溶解的制品的沉积以及固体物质的排水和旋转提供大的表面。它还可以使用反应器内的最大可用体积。
[0031]
根据另一个示例性实施方式，当盖关闭时，壳体被密封。这防止液体或蒸汽逸出反应器外的任何泄漏。
[0032]
根据另一个示例性实施方式，可移除篮包括在其内表面上的液体可渗透的可移除保护层。当待溶解的制品特别具有侵蚀性或磨蚀性时，该层特别地允许保护可移除篮的内部。
[0033]
根据另一个示例性实施方式，可移除保护层是格栅或网状物，这使得可以有效且便宜地保护可移除篮的内部，同时允许液体通过。
[0034]
根据一个示例性实施方式，可移除篮包括至少一个进出舱口。该至少一个进出舱口有利地允许将待溶解的制品和可移除保护层引入可移除篮内，以及允许它们的移除。
[0035]
根据另一个示例性实施方式，反应器包括自动化装置，该自动化装置包括致动器，该致动器用于将可移除篮引入旋转笼内以及从旋转笼中移除。这有利地方便了操作者的工作并且减少了操作的持续时间和在反应器处处理可移除篮时发生事故的风险。
[0036]
根据又一个示例性实施方式，反应器包括用于引导可移除篮在旋转笼内平移的装置。该装置有利地便于将可移除篮引入旋转笼内以及将可移除篮从旋转笼中移除。有利地，还可以提供平移引导装置以确保可移动篮在旋转笼内的定位和维护。
[0037]
根据一个示例性实施方式，转轴包括通管，该通管具有供应端和出口端，该供应端旨在连接到蒸汽或液体供应源，该出口端在至少一个可移除篮内开放。蒸汽或液体(例如用于剥离的处理产品)直接通过水平转轴进入可移除篮改善了漂洗后纤维的剥离。
[0038]
本发明的目的还通过根据本发明的反应器使用用于回收基于聚合物和织物或纤维的制品的方法来实现。
附图说明
[0039]
本发明的其他特征和优点将在阅读以下描述时更加清楚，参考以非限制性示例的方式给出的附图，其中：
[0040]
·
图1是根据本发明的反应器的示意性剖视图，其中装有待回收的物品的可移除篮容纳在旋转笼中。
[0041]
·
图2是根据本发明的反应器的示意性剖视图，其中可移除篮被引入到旋转笼中或从旋转笼中移除。
[0042]
·
图3是图2所示的反应器的示意性透视图。
[0043]
·
图4是根据本发明的反应器的示意性剖视图，其中装有待回收的物品的两个可移除篮在旋转笼中一个容纳在另一个之上。
[0044]
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图5是根据本发明的反应器的示意性剖视图，其中装有待回收的物品的两个可移除篮在旋转笼中一个容纳在另一个的侧面。
[0045]
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图6是根据本发明的反应器的示意性剖视图，其中转轴合并了通管。
具体实施方式
[0046]
在几个单独的图中示出的结构和功能相同的元件被分配了相同的数字标记或字母数字标记。
[0047]
根据本发明的反应器(1)优选是用于回收基于聚合物和织物或纤维的制品(2)的化学反应器(1)，其中这些制品(2)经历通过溶剂溶解聚合物，一方面能够回收织物或纤维，但最重要的是，另一方面，能够在对溶解在溶剂中的聚合物进行再加工后回收聚合物。在实施该过程时，如果聚合物没有完全溶解，则溶剂可以在溶解过程中再生。聚合物溶解后，固体残留物，即织物或纤维，通常先用热溶剂漂洗，然后再用热水漂洗。
[0048]
一般而言，根据本发明的反应器可用于实施用于处理或溶解固体材料的任何方法，或者甚至用于将固体材料溶解在溶剂中的任何方法。
[0049]
根据本发明的反应器(1)是卧式反应器，其区别于化学工业中通常使用的传统的立式反应器。
[0050]
我们在此想要通过术语“卧式”将本发明的反应器(1)与传统的立式反应器区分开来。事实上，根据本发明的反应器(1)可以具有轻微的倾斜，例如相对于水平线为0
°
至10
°
。倾斜使篮的装载和卸载复杂化，但可以允许更好的底部排空。
[0051]
反应器(1)包括通常具有圆柱形形状的固定的壳体(3)，固定的壳体(3)具有圆柱形壁(4)，圆柱形壁(4)被前端面(5)和远端面(6)界定，待回收的制品(2)通过前端面(5)被引入反应器(1)，反应器(1)的马达位于的远端面(6)，特别地，这两个端面(5、6)彼此相对。
[0052]
壳体(3)包括至少一个液体入口(7)和液体出口(8)，该至少一个液体入口(7)特别是用于向反应器(1)供应溶剂和漂洗水，该液体出口(8)用于排出溶解的聚合物、未使用的溶剂和漂洗产生的液体。
[0053]
反应器(1)包括设置在其前端面(5)中的用于引入待处理制品(2)的开口(9)，该开口(9)配备有盖(10)，该盖(10)可以密封的方式关闭。
[0054]
当盖(10)关闭时，壳体(3)被密封。密封意味着在使用反应器(1)的正常压力和温度条件下它不允许任何液体或气体通过到反应器外部，除非通过为此目的而设置的孔，特别是至少一个液体入口(7)和至少一个液体出口(8)。
[0055]
反应器(1)的独特之处在于它还包括通常具有圆柱形形状的旋转笼(11)，该旋转笼(11)包括多个开口(12)。该旋转笼(11)容纳在壳体(3)中并且围绕沿着壳体(3)的纵向轴线(13)延伸的基本上水平的轴线可旋转地安装。
[0056]
旋转笼(11)的前端圆形面(20)，即旋转笼(11)的面向壳体(3)的前端面(5)设置的面具有开口，并且优选地是完全开放的。
[0057]
旋转笼(11)的与前端圆形面(20)相对的远端圆形面(21)优选地由具有多个开口(12)的壁封闭。
[0058]
旋转笼(11)通过水平转轴(15)由马达(14)旋转，水平转轴(15)将旋转笼(11)与马达(14)机械连接并且水平转轴(15)从壳体(3)的远端面(6)向外延伸。
[0059]
反应器(1)具有单个水平转轴(15)，不像某些容器可以可旋转地安装在设置在所述容器两侧的两个同轴轴上。
[0060]
为了支撑悬臂中旋转笼(11)的重量，反应器(1)还包括至少一个轴承(16)，该至少一个轴承(16)设置在转轴(15)周围以保持和引导转轴(15)。
[0061]
反应器(1)还可以包括至少一个密封轴承(17)，该至少一个密封轴承(17)设置在壳体(3)的远端面(6)处的转轴(15)上，以确保壳体(3)与转轴(15)之间的密封。
[0062]
反应器(1)的独特之处还在于，它还包括至少一个可移除篮(18)，该至少一个可移除篮(18)包括多个开口(19)并且旨在能够被引入旋转笼(11)内部并通过旋转笼(11)的开放的圆形面(20)从旋转笼(11)中移除。可移除篮(18)的形状优选是大致圆柱形的。它们可具有圆形、星形、卵形或锯齿状截面。可移除篮(18)也可以是略微锥形的。
[0063]
根据本发明的一个实施方式，转轴是穿孔的以允许将蒸汽或液体直接引入篮中。因此，如图6所示，转轴(15)是中空的，并且合并了通管(29)，以允许将蒸汽或液体直接引入可移除篮(18)，这尤其改善了剥离操作的效率。为此目的，通管(29)的一个供应端(30)设计成连接到蒸汽或液体供应源，而通管(29)的另一端指定为出口端(31)，出口端(31)在反应器(1)内开放，优选在至少一个可移动篮(18)内开放。然后可移除篮(18)可以具有与通管(29)或通管(29)的简单通孔连接的不一定密封的连接件(32)，以便允许将蒸汽或液体直接引入到所述可移除篮(18)内。
[0064]
可移除篮(18)还可以具有喷嘴(未示出)以优化混合以及液体的循环。
[0065]
反应器(1)可以包括单个可移除篮(18)，如图1至图3所示，或者可以包括多个可移除篮(18)，如图4和图5所示。在多个可移除篮(18)的情况下，在旋转笼(11)中，后面的一个可移除篮(18)可以容纳在另一个可移除篮(18)之上(参见图4)和/或一个可移除篮(18)在另一个可移除篮(18)的侧面(参见图5)。在一个可移除篮(18)容纳在另一个可移除篮(18)之上的情况下，它们可以是半圆柱形的。
[0066]
待处理的固体制品(2)被引入可移除篮(18)中。为此目的，可移除篮(18)包括至少一个进出舱口(未示出)或任何其他类似装置。因此，例如，可移除篮(18)的一部分可以是可拆卸的或可移除的，以便允许进出可移除篮(18)的内部。一旦制品(2)已经被处理，通过这种进出方式，可以将固体残留物移出可移除篮(18)。在回收基于聚合物和织物或纤维的制品(2)的情况下，用溶剂处理产生的大量织物或纤维保留在可移除篮(18)中。
[0067]
实际上，可移除篮(18)的多个开口(19)的尺寸被设置成使得留在可移除篮(18)中的固体残留物不能通过这些开口。
[0068]
还应注意，旋转笼(11)的多个开口(12)可以比可移除篮(18)的多个开口(19)大。
[0069]
显然，这些多个开口(12、19)的目的是允许液体从壳体(3)进入可移除篮(18)的内部，反之亦然。它们尤其允许溶解的聚合物和漂洗产品的溶剂的自由循环，同时防止固体制品(2)和大量织物或纤维泄露到可移除篮(18)外面。
[0070]
特别是在待处理的制品(2)具有特别侵蚀性或磨蚀性并可能损坏可移除篮(18)的内圆柱面(28)的情况下，可以紧靠可移除篮(18)的所述内圆柱面(28)提供液体可渗透的可移除保护层(未显示)。例如，该保护层可以是格栅或网状物的形式。
[0071]
马达(14)对旋转笼(11)的旋转驱动也驱动可移动篮(18)旋转，这改善了可移动篮(18)内部的混合。为了改善这种混合，在制品(2)的处理期间可以反转旋转方向。
[0072]
可以调节旋转速度以优化使用反应器(1)实施的过程。该旋转速度可以显著增加，特别是在制品处理循环(2)结束时，以便对保留在可移除篮(18)内的固体产品进行离心旋转干燥。
[0073]
反应器(1)优选地包括至少一个固定装置(21)，该至少一个固定装置(21)旨在将至少一个可移除篮(18)固定在旋转笼(11)内。例如，该固定装置(21)可以包括磁体、机械紧固件或导轨和滑轨系统，使得当至少一个可移除篮(18)与旋转笼(11)一起旋转时，容纳在旋转笼(11)内的至少一个可移除篮(18)不会在反应器(1)内引起振动。该固定装置(21)可以设置在旋转笼(11)的内圆柱面(23)上、设置在可移除篮(18)的外圆柱面(24)上或设置在这两个面(23、24)上。
[0074]
反应器(1)优选地包括至少一个引导装置(22)，该引导装置(22)旨在引导壳体(3)内的旋转笼(11)并使其居中。例如，该引导装置(22)可以包括旋转引导轴承，并且尤其可以在旋转笼(11)旋转时减少反应器(1)内的振动。该引导装置(22)可以设置在旋转笼(11)的外圆柱面(25)上、设置在壳体(3)的内圆柱面(26)上或设置在这两个面(25、26)上。
[0075]
根据本发明的优选实施方式，可移除篮(18)包括分布在其内表面(28)上的搅拌叶片(27)，以改善可移除篮(18)内的搅拌和混合。
[0076]
配备有盖(10)的壳体(3)的开口(9)的内径优选大于或等于旋转笼(11)的内径，以允许完全进出旋转笼(11)的开口面(20)。
[0077]
根据本发明的一个优选实施方式(图中未示出)，反应器(1)可以包括自动化装置，该自动化装置包括致动器，该致动器用于将可移除篮(18)引入旋转笼(11)内以及从旋转笼(11)中移除。该自动化装置对于机器人和自动化领域的技术人员来说是显而易见的，在此不作描述。
[0078]
根据本发明的另一个优选实施方式(图中未示出)，反应器(1)还可以包括用于引导可移除篮(18)在旋转笼(11)内平移的装置，包括例如带有导轨和滑轨的系统，以便于将可移除篮(18)引入旋转笼(11)内以及从旋转笼(11)中移除。
[0079]
用于引导可移除篮(18)在旋转笼(11)内平移的装置和旨在引导壳体(3)内的旋转笼(11)并使其居中的引导装置(22)可以包括两个装置共有的部件，甚至是单个装置的形式。
[0080]
本发明还涉及一种利用本发明的反应器(1)回收基于聚合物和织物或纤维的制品(2)的方法。该方法涉及使用本发明反应器(1)的与专利ep 2276801b1类似的方法，还涉及使用本发明反应器(1)在溶剂中处理、分解或溶解固体材料的任何其他方法。
[0081]
在本发明的反应器(1)内使用溶剂意味着反应器对气体和液体的完美密封，而后者经受可变的压力和温度条件。
[0082]
根据另一个示例性实施方式(图中未示出)，反应器包括至少一个外部装置，该至少一个外部装置旨在帮助操作者将可移除篮(18)引入旋转笼(11)内。该外部装置特别地可以包括滑轨或坡道，可移除篮(18)可以在滑轨或坡道上滑动以穿入到旋转笼(11)内部。该外部装置还可以包括任何悬挂装置，例如吊架，使得可以在本发明的反应器(1)外部提升和移动可移除篮(18)。