專利名稱：利用含氧聚合物的方法和裝置的制作方法
利用含氧聚合物的方法和裝置
本發(fā)明涉及用于通過含氧聚合物與堿金屬氫氧化物的形成氫氣和堿金 屬碳酸鹽的反應(yīng)而由含氧聚合物得到有價(jià)值物質(zhì)的方法和裝置，其中，為此 目的，該反應(yīng)必須處理和再加工所述聚合物以及回收重要原材料。待反應(yīng)的 含氧聚合物可以是通過合成制造的。它們也可以是基于天然的聚合物。
包含碳、氫和氧原子并具有或者不具有其它原子的聚合物天然存在，而 且還作為各種形式的合成產(chǎn)物存在。
許多耐用消貴品基本上是塑料的，所述塑料由上述聚合物構(gòu)成、由上述 聚合物制成、或者至少含有相當(dāng)高含量的上述聚合物?？椢镉珊铣伞⑻烊换?者再生纖維制成，即，織物由上述聚合物制成。還發(fā)現(xiàn)這種聚合物為可再生 原材料。
非常常見的問題是處理這些聚合物或者再加工這些聚合物以便可回收 用以形成這些聚合物的原料的問題。
最簡(jiǎn)單的處理形式是焚燒或者填埋這些聚合物。焚燒確實(shí)提供了對(duì)在焚 燒過程中所得到的能量進(jìn)行利用的方法，這是真的，但是廢氣對(duì)環(huán)境具有不 利的影響，因而，必須使廢氣無害化，這在某些情況下是不方便且昂貴的。 此外，也沒有完全避免某些氣體(特別是對(duì)氣候有破壞性的C02)進(jìn)入大氣。
涉及使聚合物裂解為其單獨(dú)成分的方法產(chǎn)生了相應(yīng)的原材料，但是，這 些原材料通常不具有初始的品質(zhì)，即，當(dāng)這些原材料再次用于制造相應(yīng)的聚 合物時(shí)，所獲得的產(chǎn)物的品質(zhì)差。此外，在工藝技術(shù)方面，涉及例如糖酵解 或者水解的所需再加工工藝非常不方便且昂貴。
現(xiàn)有技術(shù)中還存在這樣的方法，其中，通過在氫氧化物熔體中的反應(yīng)來 處理烴的和/或卣化的廢物，特別是包括例如聚乙烯、聚丙烯等塑料的廢物。
EP0991734B1中描述的該方法據(jù)稱在580。C 900。C的溫度下操作。初級(jí)產(chǎn)物 是諸如氫氣和曱烷的氣態(tài)物質(zhì)。
EP0991734B1中描述的該反應(yīng)還可產(chǎn)生金屬氫化物，這使得該工藝的操 作復(fù)雜化。而且，在較低溫度下的氫氣量低于可得到的最大值。
美國專利6607707B2描述了這樣的方法，其中，通過烴或者被氧化的烴化合物與堿金屬氫氧化物的反應(yīng)來產(chǎn)生氫氣。各低分子量物質(zhì)根據(jù)該專利中
所述的方法來進(jìn)行反應(yīng)。從該說明書可以顯見僅使用例如曱醇、乙醇、曱 醛等單體物質(zhì)。至于剩余部分，該方法優(yōu)選在水和催化劑的存在下進(jìn)行。
從該參考文獻(xiàn)看不出對(duì)按照本發(fā)明的方式使用聚合物的提示。而且，本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員在該參考文獻(xiàn)中未發(fā)現(xiàn)有關(guān)工業(yè)方法(特別是連續(xù)規(guī)模工 業(yè)方法)的任何暗示。
美國專利3252773描述了通過蒸汽和氧的作用而使含碳材料氣化。在該 反應(yīng)期間，還可存在堿金屬氬氧化物。
美國專利申請(qǐng)US2005/0163704A1描述了各種含有^_、氫和氧的化合物 (包括碳水化合物)的反應(yīng)。該反應(yīng)不但集中在氫氣的產(chǎn)生，而且該反應(yīng)還使 用水。從該參考文獻(xiàn)看不出本發(fā)明中所公開的方法。
雖然已經(jīng)存在從含有碳、氫和氧原子的聚合物產(chǎn)生含有氫的氣體的方 法，但是仍然需要這樣的改進(jìn)方法，該方法提供經(jīng)濟(jì)的操作、能夠處理寬范 圍的聚合物且特別是能夠連續(xù)進(jìn)行并提供低殘留物、環(huán)境友好且節(jié)能的操 作。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于通過含有碳、氫和氧原子并具有或 者不具有其它原子的聚合物與堿金屬氫氧化物的反應(yīng)來生產(chǎn)氫氣和堿金屬
碳酸鹽的方法，該方法提供環(huán)境友好且節(jié)能的操作，該方法提供聚合物向氫 氣和堿金屬碳酸鹽的理想地定量的轉(zhuǎn)化，并且該方法產(chǎn)生基本上僅由氫氣組 成且能夠以多種方式直接使用(例如在化學(xué)反應(yīng)中或用于能量回收)的氣體， 而且該方法得到了堿金屬碳酸鹽，所述堿金屬碳酸鹽可用作工業(yè)原材料或者 再用在該方法中，例如通過與Ca(OH)2反應(yīng)形成原始的堿金屬氬氧化物再用 在該方法中。
因此，本發(fā)明的目的是進(jìn)一步提供這樣的方法，該方法自身不產(chǎn)生任何 對(duì)環(huán)境有害的氣體；并且該方法束綽聚合物中的碳，在大多數(shù)現(xiàn)有工藝中， 所述碳通常作為C02進(jìn)入大氣中，因此，該方法還有助于降低大氣中的C02 含量；而且該方法所使用的能量少于其所產(chǎn)生的能量，因此，該方法還可用 于熱量回收。
因此，本發(fā)明的目的還在于提供這樣的方法，該方法的反應(yīng)條件靈活而 且其使溫度條件可適應(yīng)待使用的聚合物。
因此，本發(fā)明的目的還在于提供這樣的方法，該方法的反應(yīng)條件(特別是反應(yīng)溫度)靈活，使得能夠以不同的速率進(jìn)行與聚合物的反應(yīng)，從而可以
適應(yīng)諸如連續(xù)處理方法。對(duì)于其中將對(duì)以不同的量供應(yīng)的材;H"進(jìn)行盡快處理
的連續(xù)操作來說，這是特別重要的。
因此，本發(fā)明的目的還在于提供可用以實(shí)施下文所述方法的裝置。 我們發(fā)現(xiàn)，該目的通過下述用于使含氧聚合物反應(yīng)以形成氬氣和石威金屬 碳酸鹽的方法實(shí)現(xiàn)，該方法的特征在于，使含有碳、氫和氧原子并具有或者 不具有其它原子的聚合物與堿金屬氫氧化物和堿金屬碳酸鹽的熔融混合物 緊密接觸，在避免所用反應(yīng)器內(nèi)部在該熔融混合物上方的空間與大氣中的氧 直接接觸的同時(shí)進(jìn)行該反應(yīng)，分離出所得到的氫氣并結(jié)晶分離出所得到的堿 金屬碳酸鹽，以及在反應(yīng)期間在反應(yīng)混合物中提供堿金屬氫氧化物的量并將 該堿金屬氫氧化物的濃度維持為至少足以啟動(dòng)并保持與該聚合物的反應(yīng)。
可以通過初始加入用于該反應(yīng)的熔融混合物的量來提供所需堿金屬氬 氧化物的量，其中，所述熔融混合物至少含有足以與聚合物的總量進(jìn)行反應(yīng) 的量的堿金屬氫氧化物。有利的是，使用過量(即，超過化學(xué)計(jì)量反應(yīng)所需
的量)，例如至少過量10摩爾％的堿金屬氫氧化物。但是，優(yōu)選使用多倍(例
如2、 3、 4或者甚至IO倍或者更多)的所需量。 此外，可在反應(yīng)期間加入另外的氬氧化鈉。
優(yōu)選地，在恒溫和恒定組成的熔體中進(jìn)4亍該反應(yīng)，所述溫度和組成為溫 度-組成圖的液相線上的一個(gè)點(diǎn)。
有利地，使該反應(yīng)溫度沿著該液相線變化rc至io°c。 優(yōu)選地，該聚合物以粉碎形式使用。
有利地，在與周圍空氣封離(sealed off)的體系里進(jìn)行該方法。 優(yōu)選地，使用i威金屬碳酸鹽在石威金屬氫氧化物中的飽和溶液形式的熔融 混合物。
優(yōu)選地，使用氫氧化鈉作為堿金屬氫氧化物且使用碳酸鈉作為堿金屬碳酸鹽。
在進(jìn)一步有利的實(shí)施方案中，使用低共熔組成(eutectic composition)的熔
融混合物。
還可以使用接近低共熔混合物(eutecticum)的熔體組合物。 優(yōu)選地，該熔體中所存在的一種或另一種組分的濃度最多比該低共熔混 合物中的相應(yīng)組分的濃度高0.5摩爾％。在進(jìn)一步有利的實(shí)施方案中，使用這樣的熔融混合物，其中，該熔融混
合物中的碳酸鈉的比例為6~40摩爾°/。、優(yōu)選為6~20摩爾％且更優(yōu)選為6 10 摩爾％。
有利地，在該反應(yīng)容器內(nèi)建立溫度梯度。
在本發(fā)明方法的進(jìn)一步有利的實(shí)施方案中，暫時(shí)將該聚合物加入到高于 該液相線的熔體組合物中，而且在該熔體組合物通過所形成的碳酸鹽達(dá)到所 述液相線以前，不再繼續(xù)加入另外的堿金屬氫氧化物。
此外，在該反應(yīng)期間，還可通過石成金屬氫氧化物的加大加入而^f吏該熔融 混合物的組成移動(dòng)到高于該液相線的區(qū)域中，然后，在再次達(dá)到該液相線以 前，中止石威金屬氫氧化物的加入。
有利地，本發(fā)明的方法可用于選自聚酯、聚碳酸酯、聚醚、聚縮醛、環(huán) 氧樹脂、聚內(nèi)酯、聚交酯、聚乙醇酸交酯、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、生 物聚合物、木材、纖維素、木質(zhì)素、角質(zhì)以及果膠的聚合物和聚合物混合物 的反應(yīng)。
本發(fā)明方法的進(jìn)一步實(shí)施方案使用還含有其它成分諸如增強(qiáng)纖維、填 料、常規(guī)添加劑的聚合物或者使用作為復(fù)合物存在的聚合物。
在本發(fā)明方法的進(jìn)一步實(shí)施方案中，在該熔體表面下方將碳原子的完全 氧化所需的氧以游離或者結(jié)合形式引入到該熔體中，在使用其中氧原子與碳 原子之比小于1的聚合物時(shí)更是如此。對(duì)于結(jié)合形式的氧，還可以從該熔體 的上方單獨(dú)或者與原料一起加入氧。
有利地，該結(jié)合形式的氧可以諸如曱酸、草酸、二氧化碳或者水的形式 引入。
優(yōu)選地，連續(xù)實(shí)施該方法。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一種用于進(jìn)行上述方法的裝置，其特征在于用于接 收反應(yīng)物并進(jìn)行所述反應(yīng)的反應(yīng)器(l)以及用于將熔融混合物與聚合物、進(jìn)一 步加入的堿金屬氫氧化物以及任何另外的添加劑進(jìn)行混雜的裝置(2),用于接 收堿金屬氫氧化物的儲(chǔ)料容器(5)以及連接到該反應(yīng)器的進(jìn)料管線(4),用于 接收該聚合物的儲(chǔ)料容器(7)和連接到該反應(yīng)器的進(jìn)料管線(6)，用于移出所 得到的氫氣的出料管線(exit line)(8),用于使結(jié)晶出來的堿金屬碳酸鹽通過出 料管線(10)輸送到儲(chǔ)料容器(11)中的裝置(9)，所述儲(chǔ)料容器(ll)用于接收所得 到的堿金屬碳酸鹽，以及裝置(12),該裝置(12)用于將惰性氣體供給到儲(chǔ)料容器(5)和(7)、進(jìn)料管線(4)和(6)、以及位于該熔融混合物上方的反應(yīng)器空間 (3)內(nèi)。
在儲(chǔ)料容器5和管線4之間以及在儲(chǔ)料容器7和管線6之間可以安裝適 當(dāng)?shù)妮斔脱b置，例如螺桿、葉輪或者推進(jìn)器。如果適當(dāng)，所述裝置還包括用 以將結(jié)合或游離形式的氧引入到該熔融混合物表面下方的進(jìn)料管線13 。
可以提供另外的進(jìn)料管線(14a e)以將惰性氣體引入到進(jìn)料管線和反應(yīng) 空間內(nèi)。
本發(fā)明方法可以在這樣的反應(yīng)容器(反應(yīng)器)內(nèi)進(jìn)行，在反應(yīng)條件下，所 述反應(yīng)容器對(duì)反應(yīng)混合物是穩(wěn)定的；特別是特定級(jí)別的鋼例如鉻鎳鐵合金 (Inconel)可用作該反應(yīng)容器的材料。
可以對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱或者冷卻，例如，使用其中通過適當(dāng)?shù)募訜峄蛘?冷卻介質(zhì)的夾套系統(tǒng)。然而，還可以某些其它方式控制溫度，例如通過電加 熱或者通過熱量回收系統(tǒng)，用該熱量回收系統(tǒng)將放出的反應(yīng)熱移出作為有用
特別有利的是對(duì)加熱和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得在反應(yīng)器中，在反應(yīng)混 合物中產(chǎn)生無級(jí)的或者分段的溫度梯度。
可以向反應(yīng)器中分別加入反應(yīng)所需的原料(即，聚合物、堿金屬氫氧化 物以及必需的堿金屬碳酸鹽、任選的摻加物或者循環(huán)的熔體部分)，也可以 按適當(dāng)?shù)幕旌媳韧瑫r(shí)加入所述反應(yīng)所需的原料。這可以由相應(yīng)的儲(chǔ)料容器來 實(shí)現(xiàn)，在該情況中，必須注意確保在反應(yīng)開始時(shí)，在反應(yīng)空間中沒有氧進(jìn)入 到反應(yīng)混合物表面上方的空間中。這可以例如通過在反應(yīng)開始時(shí)引入惰性氣 體將反應(yīng)器空間吹掃為不含氧并且用惰性氣體吹掃儲(chǔ)料容器和進(jìn)料管線來 實(shí)現(xiàn)。然后，有利地將儲(chǔ)料容器封離大氣，或者進(jìn)一步用惰性氣體來替換任 何流入的空氣。
對(duì)于該反應(yīng)，重要的是使聚合物與熔融混合物緊密接觸。有利的是，由 聚合物提供的接觸面積盡可能大，這可以通過對(duì)由聚合物構(gòu)成的顆粒的適當(dāng) 粉碎來實(shí)現(xiàn)。
有利的是，在反應(yīng)期間提供充分?jǐn)嚢?。然而，還可通過例如對(duì)熔體進(jìn)行 循環(huán)來確保緊密接觸。還可以使用靜態(tài)混合器來確保良好混合。
聚合物能夠以各種各樣的形式例如作為粒狀、球狀、作為粉碎的材料如 碎料加入；還可以粉末形式加入。還可將聚合物引入到容器(例如，封閉鐵絲籃(dosed wire basket))內(nèi)的熔 體中，在該情況下，所述容器具有用于使熔體進(jìn)入容器內(nèi)部的開口。這使得 成分(例如金屬或者其它不參與反應(yīng)的材料)可保持在容器內(nèi)，以便其不與熔 體一起進(jìn)入正在沉淀的堿金屬碳酸鹽內(nèi)。在聚合物密度高于熔體密度的情況 下，這也是有利的，以便這些聚合物不下沉得太快并且保持在上部反應(yīng)區(qū)內(nèi) 直至充分反應(yīng)。
為了避免形成爆炸性氣體并且得到作為產(chǎn)物的非常純的氬氣，使儲(chǔ)料容 器以及位于熔體表面上方的反應(yīng)器空間保持不含氧是可取的。
如果聚合物本身不含有足夠的氧原子，為了確保聚合物中的碳完全轉(zhuǎn)化 為二氧化碳并從而形成碳酸鈉，可有必要將氧引入到體系中，在其中氧與碳 之比小于1的聚合物的情況下更是如此。這可以游離氧的形式或者結(jié)合形式 的氧的形式，即，通過計(jì)量加入供給用于氧化的相應(yīng)氧的化合物來實(shí)現(xiàn)。
在熔體表面下方加入游離氧，在熔體表面下方或者上方加入結(jié)合氧。
反應(yīng)器進(jìn)一步設(shè)有相應(yīng)的進(jìn)料管線(4)、 (6)，可以通過該進(jìn)料管線(4)、 (6)力。入聚合物以及反應(yīng)體系的單獨(dú)的更多組分。有利地，還具有用于引入惰 性氣體的進(jìn)料管線(14a e)。
反應(yīng)器進(jìn)一步設(shè)有用于所有操作參數(shù)(特別是溫度)的傳感器，且含有用 于在熔體表面下方供給組分的進(jìn)料管線。
還有用于移出所形成的氫氣的排出管以及用于移出在反應(yīng)期間形成并 分離出來的碳酸鈉的出料管線。
當(dāng)熔體密度小于所形成的碳酸鈉的密度時(shí)，在反應(yīng)器下部步進(jìn)式 (incrementally)或者連續(xù)地排出碳酸鈉。當(dāng)熔體密度大于所形成的碳酸鈉的密 度時(shí)，碳酸鈉積聚在熔體表面并通過適當(dāng)?shù)某隹趶捏w系中移出。


圖1顯示了作為堿金屬碳酸鹽和石成金屬氫氧化物體系的實(shí)例的碳酸鈉和 氬氧化鈉的相圖。當(dāng)該方法直接按照液相線操作時(shí)，存在飽和溶液。隨著在 液相線處形成碳酸鈉，體系中的氬氧化鈉變少，也就是說，在恒定的組成下， 飽和溶液的量降低，而且，可以通過加入另外的氫氧化鈉來使體系恢復(fù)為原 始狀態(tài)。
通過在恒溫下將體系的氪氧化鈉含量提高至位于液相線上方的點(diǎn)，體系 可以最后達(dá)到不飽和溶液附近。然而，隨著反應(yīng)的進(jìn)行以及熔體中的Na2C03 量的增加，體系從右向左移動(dòng)并返回到液相線，在液相線處，Na2C03可以結(jié)晶出來，而且，在此之后，必須再次加入另外的氫氧化鈉。
其它堿金屬碳酸鹽和堿金屬氫氧化物體系經(jīng)受與氫氧化鈉和碳酸鈉體 系的所示條件相類似的條件。
應(yīng)當(dāng)理解，在三元或者更高的n-元體系的情況下，對(duì)于相應(yīng)液相線或者 液相區(qū)域，通過使用例如堿金屬氫氧化物、堿金屬碳酸鹽或者輔助材料(如 鹽或氧化物)的混合物，可以類似的方式產(chǎn)生相似條件。
當(dāng)處理例如玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料時(shí)，在反應(yīng)過程中，相圖同樣地發(fā)生 變化(即，移動(dòng))。相應(yīng)的條件(即，相應(yīng)液相線以及其中發(fā)生堿金屬碳酸鹽分 離的適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)的存在)能夠以在本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)范圍內(nèi)的幾個(gè)預(yù) 備試驗(yàn)來確定。
有可能的是，例如，當(dāng)處理纖維增強(qiáng)聚合物時(shí)，氧化鋁、氧化硅和氧化 硼的加入也改變了密度條件，從而使熔體密度高于所形成的堿金屬碳酸鹽的 密度。應(yīng)理解，在這種情況下，堿金屬碳酸鹽在熔體表面分離出來。
從氫氧化鈉/碳酸鈉相圖可看出，本發(fā)明方法可根據(jù)液相線例如在各種溫 度和各種熔體組成下操作。這提供了提高熔體中的碳酸鈉含量以獲得較高的 溫度范圍并從而提高特定聚合物在反應(yīng)期間的反應(yīng)速率的方法。
本發(fā)明還提供這樣的方法，通過該方法可以在較高的溫度下處理任何一 種在比較低的溫度下難于處理的特定塑料。
可以使用如圖2中所描繪的裝置來實(shí)施本發(fā)明的方法。
下列實(shí)施例舉例說明本發(fā)明。
實(shí)施例1
向由特定級(jí)別的鋼制成的可加熱的攪拌反應(yīng)器中裝入摩爾比為1:8的固 體碳酸鈉(Na2C03)和固體氫氧化鈉(NaOH)，并且邊加熱邊混合該初始進(jìn)料直 至形成均勻的熔體。
然后，將該熔體調(diào)節(jié)至352。C的溫度，該溫度對(duì)應(yīng)于該混合比的用實(shí)驗(yàn) 方法確定的液相線溫度，并且保持該熔體非常接近于352°C,即，至多僅稍 高于352°C。
從儲(chǔ)料室，將源自廢瓶子的固態(tài)聚對(duì)苯二曱酸乙二醇酯碎料(chaff)顆粒 每次少許地加入到該反應(yīng)器的上部?jī)?nèi)，并在快速攪拌下加入到該熔體中。這 確保了顆粒與熔體的良好接觸。預(yù)先用惰性氣體清除所用儲(chǔ)料容器中的空氣，從而確?；旧吓懦?氣。而且，通過惰性氣體氣氛，使在該反應(yīng)器內(nèi)的位于熔體上方的空間基本 上保持無氧。
然后，在開始實(shí)際反應(yīng)并開始放出氫氣之后，停止加入惰性氣體。 使在反應(yīng)期間放出的氬氣通過單獨(dú)的管道。通過形成碳酸鈉來消耗氬氧
化鈉，直至反應(yīng)停止。由于熔體被Na2C03所飽和，因而，在反應(yīng)期間形成
的碳酸鈉作為結(jié)晶沉積物沉積在反應(yīng)器的沒有攪拌的下部。熔體組成保持不 變，而熔體量降低。在反應(yīng)結(jié)束后，將所形成的碳酸鈉晶體與位于其上方的 剩余的氫氧化鈉/碳酸鈉熔體相互分離。
實(shí)施例2
在如實(shí)施例1中所用的攪拌反應(yīng)器中，將固體碳酸鈉和固體氫氧化鈉以 1:4的摩爾比混合并加熱直至形成均勻的熔體。
將混合物的溫度調(diào)節(jié)至432°C ，該溫度對(duì)應(yīng)于該組成的用實(shí)驗(yàn)方法確定 的液相線點(diǎn)。在反應(yīng)期間，將熔體保持為盡可能接近并高于432'C。
從在惰性氣體下的儲(chǔ)料室，將重量比為1:4的源自廢瓶子的固態(tài)聚對(duì)苯 二曱酸乙二醇酯碎料與固態(tài)粒狀NaOH的混合物在快速攪拌下每次少許地 加入到熔體中。
在反應(yīng)的開始期間，在熔體上方保持惰性氣體氣氛，但是， 一旦反應(yīng)已 經(jīng)進(jìn)行，則停止加入惰性氣體。持續(xù)加入另外的固體粒狀NaOH和固體PET 碎料確保熔體組成和熔體體積保持不變，而Na2C03的體積增加。
在反應(yīng)期間，每隔一段時(shí)間就排出所形成的碳酸鈉，碳酸鈉的排出速率 與PET碎料和NaOH的加入速率相互協(xié)調(diào)，使得反應(yīng)器內(nèi)的填充水平保持 幾乎是恒定的。
實(shí)施例1和2的反應(yīng)速率的對(duì)比顯示實(shí)施例2的反應(yīng)速率約為實(shí)施例 1的反應(yīng)速率的7倍。
實(shí)施例3
在如實(shí)施例l和2所用的反應(yīng)器中，加入來自單獨(dú)的儲(chǔ)料室的作為原料 的聚對(duì)苯二曱酸乙二醇酯碎料和氫氧化鈉。分別對(duì)這兩股材料流各自進(jìn)行預(yù)
熱。將NaOH預(yù)熱至高于其熔點(diǎn)，使得其能夠以液體形式加入。在一種形式中，將各原料在反應(yīng)混合物表面上方引入到反應(yīng)器中，使得 它們自由下落到反應(yīng)混合物中。
在另 一種形式中，將這兩股物流在熔融混合物表面的下方直接引入到熔 體中。通過在反應(yīng)器內(nèi)施加溫度梯度，加速了所形成的碳酸鈉的結(jié)晶和沉淀。
將熔體的下部保持為320。C的溫度，將熔體的上部保持為50(TC的溫度。 借助于螺桿來排出所形成的碳酸鈉。
實(shí)施例4
將粉狀碳酸鈉和小粒的氫氧化鈉以對(duì)應(yīng)于低共熔組成的6:94的摩爾比 相互混合，從而使體系的熔點(diǎn)最低。向該混合物中加入細(xì)磨廢料，該細(xì)磨廢 料來自建筑業(yè)復(fù)合材料并且由最高達(dá)95重量％的玻璃纖維增強(qiáng)聚合物組成， 所述玻璃纖維增強(qiáng)聚合物具有約75重量％的聚合物部分。
其余部分主要為木材和著色劑。
對(duì)各材料進(jìn)行充分混合，并在可加熱的反應(yīng)器中以約100。C/小時(shí)的加熱 速率逐漸加熱至58(TC的最終溫度。 一旦在反應(yīng)器中形成熔體(測(cè)定溫度為 285°C),則反應(yīng)開始并放出氣體。
所形成的氣體通過排放管導(dǎo)出；該氣體由氫氣組成。
在起始階段，將反應(yīng)器置于惰性氣體氣氛下。
隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶解的玻璃纖維成分(例如A1203、 Si02、 MgO和B203) 意味著形成了不同組成的復(fù)雜多組分體系。結(jié)果，與二元Na2C03-NaOH體 系的熔點(diǎn)和其它物理性質(zhì)相比，其熔點(diǎn)、液相線以及其它物理性質(zhì)發(fā)生改變。
在該反應(yīng)中，所形成的碳酸鈉沉淀在熔體表面上，因?yàn)閺?fù)合材料的無機(jī) 成分具有較高的比重，使得熔體達(dá)到了比碳酸鈉高的密度。每隔一段時(shí)間就 排放出積聚在熔體上方的碳酸鈉。
本發(fā)明進(jìn)一步提供在權(quán)利要求1~24中所公開的教導(dǎo)。
權(quán)利要求
1. 一種用于使含氧聚合物反應(yīng)以形成氫氣和堿金屬碳酸鹽的方法，其特征在于，將含有碳、氫和氧原子并具有或者不具有另外的原子的聚合物與堿金屬氫氧化物和堿金屬碳酸鹽的熔融混合物緊密接觸；在避免所用反應(yīng)器內(nèi)部在該熔融混合物上方的空間與大氣中的氧直接接觸的同時(shí)進(jìn)行該反應(yīng)；分離出所得到的氫氣并結(jié)晶分離出所得到的堿金屬碳酸鹽；以及在反應(yīng)期間在反應(yīng)混合物中提供堿金屬氫氧化物的量并將該堿金屬氫氧化物的濃度維持為至少足以啟動(dòng)并保持與該聚合物的反應(yīng)。
2. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，最初裝入過量的熔體以確保堿金屬 氫氧化物相對(duì)于該聚合物過量。
3. 權(quán)利要求l的方法，其特征在于，加入另外的石威金屬氫氧化物。
4. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在恒定溫度和恒定組成的熔體中進(jìn) 行該反應(yīng)，所述溫度和組成在溫度-組成圖的液相線的一個(gè)點(diǎn)上。
5. 權(quán)利要求4的方法，其特征在于，使該反應(yīng)溫度沿著該液相線變化1 。C到10°C。
6. 權(quán)利要求1-5中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，該聚合物以粉碎的形 式使用。
7. 權(quán)利要求1-6中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，在與周圍空氣封離的 體系里進(jìn)行所述方法。
8. 權(quán)利要求1-7中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用石成金屬碳酸鹽在 堿金屬氫氧化物中的飽和溶液形式的熔融混合物。
9. 權(quán)利要求1-8中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用氫氧化鈉作為堿 金屬氫氧化物且使用碳酸鈉作為堿金屬碳酸鹽。
10. 權(quán)利要求1-9中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用低共熔組成的 熔融混合物。
11. 權(quán)利要求1-9中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用接近低共熔混 合物的熔體組合物。
12. 權(quán)利要求11的方法，其特征在于，該熔體中所存在的一種或另一種 組分的濃度最多比該低共熔混合物中的相應(yīng)組分的濃度高0.5摩爾％。
13. 權(quán)利要求9的方法，其特征在于，使用這樣的熔融混合物，其中，該熔融混合物中的碳酸鈉的比例為6~40摩爾％、優(yōu)選為6~20摩爾％且更優(yōu) 選為6~10摩爾％。
14. 權(quán)利要求1-13中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，在該反應(yīng)容器內(nèi)建 立溫度梯度。
15. 權(quán)利要求l的方法，其特征在于，暫時(shí)將該聚合物加入到高于該液 相線的熔體組合物中，并且在該熔體通過所形成的碳酸鹽達(dá)到所述液相線以 前，不再繼續(xù)加入另外的石成金屬氫氧化物。
16. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在該反應(yīng)期間，通過堿金屬氪氧 化物的加大加入使該熔融混合物的組成移動(dòng)到和/或暫時(shí)保持在高于該液相 線的區(qū)域中，并且在再次達(dá)到該固相線/液相線以前，中止石咸金屬氬氧化物的 加入。
17. 權(quán)利要求1-16中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，在該反應(yīng)中使用選 自聚酯、聚碳酸酯、聚醚、聚縮酪、環(huán)氧樹脂、聚內(nèi)酯、聚交酯、聚乙醇酸 交酯、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、生物聚合物、木材、纖維素、木質(zhì)素、 角質(zhì)和果膠的聚合物或者聚合物混合物。
18. 權(quán)利要求1-17中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所用的聚合物還含 有其它成分諸如增強(qiáng)纖維、填料、常規(guī)添加劑，或者，所用的聚合物作為復(fù) 合材料存在。
19. 權(quán)利要求1-18中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，向該熔體中加入游 離或者結(jié)合形式的氧，特別是在其中氧原子與碳原子之比小于1且其需要用 于碳原子的完全氧化的氧的聚合物的情況下，游離形式的氧在該熔體表面的 下方引入，并且結(jié)合形式的氧在該熔體表面的上方或下方引入。
20. 權(quán)利要求19的方法，其特征在于，該結(jié)合形式的氧以曱酸、草酸、 水或者二氧化碳的形式引入。
21. 權(quán)利要求1-20中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，連續(xù)實(shí)施該方法。
22. —種用于實(shí)施權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)的方法的裝置，其特征在于，或混雜反應(yīng)材料的裝置(2)，用于接收堿金屬氫氧化物的儲(chǔ)料容器(5)以及用 于將該堿金屬氫氧化物供給到該反應(yīng)器中的進(jìn)料管線(4),用于接收該聚合物 的儲(chǔ)料容器(7)和用于將該聚合物供給到該反應(yīng)器中的進(jìn)料管線(6)，用于移 出所得到的氬氣的出料管線(8),用于使所得到的堿金屬碳酸鹽通過出料管線(10)輸送到儲(chǔ)料容器(11)中的裝置(9)，用于供給惰性氣體以便從位于該熔體 表面上方的反應(yīng)器空間(3)和從所述儲(chǔ)料容器5和7以及相關(guān)管線4和6中除 去氧的裝置(12)和進(jìn)料管線(14a e)。
23. 權(quán)利要求22的裝置，其特征在于，該反應(yīng)器設(shè)有組合的加熱和冷卻 系統(tǒng)，該系統(tǒng)借助于傳熱介質(zhì)或者電學(xué)器件進(jìn)行操作且該系統(tǒng)適用于熱量回 收。
24. 權(quán)利要求22或23的裝置，其特征在于，該反應(yīng)器具有用于在該熔 體表面(3)的下方供給游離或者結(jié)合氧的進(jìn)料管線13。
全文摘要
描述了一種用于轉(zhuǎn)化和利用含氧聚合物以形成氫氣以及堿金屬碳酸鹽的方法，其中將該聚合物與堿金屬氫氧化物和堿金屬碳酸鹽的熔體混合物緊密接觸以形成氫氣和堿金屬碳酸鹽，并且在該反應(yīng)期間從該反應(yīng)混合物中移出所形成的堿金屬碳酸鹽并任選地計(jì)量加入堿金屬氫氧化物。優(yōu)選地，在隨該體系的液相線上的點(diǎn)而定的條件下進(jìn)行該反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明可處理天然或合成聚合物，例如聚酯、聚醚、木材等。本發(fā)明尤其適于處理纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。此外，還描述了用于進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置。
文檔編號(hào)C08J11/00GK101535387SQ200780040764
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月30日
發(fā)明者蓋伊·羅林格, 阿明·肯普夫 申請(qǐng)人:帕克控股公司