Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Styrol-Monomeren durch De polymerisation (Abbau) von Polystyrol in Gegenwart von Fremdpolymeren, eine Vor richtung zur Durchführung des Verfahrens sowie die Verwendung einer Vorrichtung zur De-polymerisation von Polystyrol in Gegenwart von Fremdpolymeren.

Polystyrol ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Standardpoly styrol (GPPS), schlagzähem Polystyrol (HIPS), Styrol-Butadien-Copolymeren. Beson ders bevorzugt sind schlagfestes Polystyrol (HIPS) und/oder Standardpolystyrol. Schlagzähe Polystyrole (HIPS) und Standardpolystyrole, sowie deren Herstellung, Struktur und Eigenschaften sind in der Übersichtsliteratur ausführlich beschrieben (A. Echte, et al. in Angew. Chem. (Int. Ed. Engl.) 20, 344-361 (1981); und auch im Kunst stoffhandbuch, herausgegeben von R. Vieweg und G. Daumiller, Band 4 „Polystyrol“, Carl-Hanser-Verlag München (1996).

Der Übergang von einer Linear- zu einer Kreislaufwirtschaft ist angesichts von Klima wandel, Umweltverschmutzung, Bevölkerungswachstum und Ressourcenabhängigkeit sowohl ökologisch als auch ökonomisch erforderlich. In den 1980er und 1990er Jahren wurden bereits intensive Anstrengungen zur Entwicklung von Verfahren für die roh stoffliche Wiederverwertung von Kunststoffabfällen unternommen, wobei es aufgrund ungelöster verfahrenstechnischer Problemstellungen und aus wirtschaftlichen Gründen bisher nicht zu großtechnischen Anwendungen kam. Aufgrund des allgemein wach senden Umweltbewusstseins und einem steigenden Bedarf an nachhaltigen Lösungen wächst allerdings auch das Interesse an chemischem Recycling.

Nicht alle thermoplastischen Polymere sind gleichermaßen für das chemische Recyc ling geeignet. Bei der thermischen Zersetzung von Polyolefinen oder Polyestern ent stehen Gemische aus u.a. Wachsen, Leichtöl und Gasen. Der Abbau von Polyethylen- terephthalat (PET) führt zu organischen Säuren, hauptsächlich Benzoesäure und Terephthalsäure, die korrosiv sind, und auch eine Verstopfung des Reaktors verursa chen können (G. Grause et al., Rohstoffrecycling von polymerem Abfallmaterial, in: Journal of Material Cycles and Waste Management, 13(4), 2011, 265-282). Im Fall von Polystyrol und anderen Styrol-haltigen Polymeren ist es möglich, diese Polymere in ihre Grundbestandteile, insbesondere Styrol-Monomere, zu depolymerisieren, wodurch Polystyrol und andere Styrolmonomer-haltige Polymere eine ausgezeichnete Wahl für das chemische Recycling bilden. Das resultierende Produktgemisch eines Depolymerisations-Prozesses muss jedoch gereinigt werden, um die Komponenten als Rohmaterial für neue Zwecke, wie Poly merisationsprozesse, zu verwenden.

Wenn Polystyrol ausreichend thermisch behandelt wird, zersetzt es sich zu Styrol- Monomeren, aber eine unvollständige Zersetzung führt auch zur Bildung von z.B. Sty rol-Dimeren, -Trimeren und anderen Oligomeren. Wenn die Zersetzungsbedingungen zu harsch sind, können Nebenprodukte, z. Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Cumol und alpha-Methylstyrol gebildet werden. Die Mengen dieser Reaktionsprodukte variieren und hängen von den Reaktionsbedingungen und den verwendeten Rohstoffen ab (s. C. Bouster et al., Study of the pyrolysis of polystyrenes: Kinetics of thermal decomposi- tion, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 1 (1980) 297-313 und C. Bouster et al., Evolution of the product yield with temperature and molecular weight in the pyroly sis of polystyrene, in: Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 15 (1989) 249-259).

Die gewonnenen Styrol-Monomere können für ein neues Polymerisationsverfahren verwendet werden. Styrol-Oligomere können ggf. den Polymerisationsprozess stören, da sie bereits in geringen Mengen wichtige Eigenschaften des Polymers beeinflussen. Dies gilt auch für andere Nebenprodukte. Daher müssen die Styrol-Monomere von anderen Komponenten des Produktgemisches getrennt werden, um eine hohe Pro duktqualität zu gewährleisten.

Insbesondere andere aromatische Verbindungen als Styrol-Monomere können bei ra dikalischen Polymerisationsverfahren als Kettenübertragungsmittel wirken, die das durchschnittliche Molekulargewicht der hergestellten Polymere senken und zu Polyme ren mit einer niedrigeren Glasübergangstemperatur (Tg) beitragen (DS Achilias et al., Chemical recycling of polystyrene by pyrolysis: Potential use of the liquid product for the reproduction of polymer, in: Macromolecular Materials and Engineering, 292(8) (2007), 923-934). Protonen von z.B. Carbonsäuren, Alkoholen, Aldehyden oder Keto nen wirken als Abbruchmittel bei anionischen Polymerisationsverfahren von Styrol (D. Baskaran et al., Anionic Vinyl Polymerization, in: Controlled and Living Polymeriza- tions: From Mechanisms to Applications, John Wiley & Sons, 2009, 1-56).

Im vorliegenden Verfahren kann Polystyrol vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe Standardpolystyrol (GPPS), schlagzähem Polystyrol (HIPS) und Styrol-Butadien- Copolymere eingesetzt werden. Die verwendeten schlagzähen Polystyrole werden durch die Verwendung spezieller Polybutadienkautschuke mit beispielsweise einer modifizierten 1,4-cis- und / oder 1,4-trans-Fraktion oder 1,2- und 1,4-Bindung struktu rell modifiziert gegenüber herkömmlichen Kautschuken. Weiterhin können anstelle von Polybutadienkautschuk auch andere Dien-Kautschuke sowie Elastomere vom Typ Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer (EPDM-Kautschuk) so wie hydrierte Dienkautschuke oder auch Siliconkautschuke eingesetzt werden. In dem als Polystyrol verwendeten schlagfesten Polystyrol beträgt der Dienkautschukanteil, insbesondere der Polybutadienkautschuk-Anteil, im allgemeinen 5 bis 12 Gew .-%, bevorzugt 6 bis 10 Gew .-%, besonders bevorzugt 7 bis 9 Gew .-% und der Polystyro lanteil beträgt im allgemeinen 88 bis 95 Gew .-%, bevorzugt 90 bis 94 Gew .-%, bevor zugter 91 bis 93 Gew .-%, wobei die Summe aus Polystyrolanteil und Dienkautschu kanteil 100 Gew .-% ergibt.

Geeignetes Standardpolystyrol wird nach der Methode der anionischen oder radikali schen Polymerisation hergestellt. Dabei ist die durch den Polymerisationsprozess be einflussbare Molekulargewchts-Uneinheitlichkeit des Polymers von untergeordneter Bedeutung. Bevorzugt sind Standardpolystyrol und schlagzähes Polystyrol, dessen toluollöslicher Anteil ein mittleres Molekulargewicht Mw von 150.000 bis 300.000 g / mol, besonders bevorzugt 150.000 bis 270.000 g / mol aufweist, und das gegebenen falls weiter ausgestattet ist mit Zusatzstoffen, wie beispielsweise Mineralöl (z.B. Weißöl), Stabilisator, Antistatika, Flammschutzmittel oder Wachse.

Erfindungsgemäß als Polystyrol eingesetzte Styrol-Copolymere können auch Me- thyl(meth)acrylat, a-Methylstyrol und/oder Maleinsäureanhydrid, sowie weitere, copo- lymerisierbare Monomere enthalten.

In JP 2005132802 und JPH 11100875 (Toshiba Plant Systems) werden Verfahren zur Rückgewinnung von Styrol aus Polystyrol-Abfällen beschrieben, jedoch wird keine Lö sung zur Trennung von Leichtsiedern, Styrol und Schwersiedern bereitgestellt.

Es besteht ein hoher Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung von Styrol- Monomeren durch De-polymerisation von Polystyrol in Gegenwart von Fremdpolyme ren, das Styrol in sehr hoher Ausbeute liefert und dabei die Bildung von Styrol- Oligomeren möglichst gering hält, um den nachfolgenden Reinigungsprozess zu mini mieren. Unter Fremdpolymeren werden dabei (Co)Polymere verstanden, die sich von Polystyrol strukturell und in ihren Eigenschaften unterscheiden.

Es ist bekannt, dass das Wirbelschicht-Verfahren zur Depolymerisation von Polystyrol geeignet ist. Liu et al. („Pyrolysis of polystyrene waste in a fluidized-bed reactor to ob- tain styrene monomer and gasoline fraction”, Fuel Processing Technology, 63, 45-55 (2000)) und Williams et al. („Product composition from the fast pyrolysis of polystyre ne“, Environmental Technology, 20, 1109-1118 (1999)) untersuchen die Pyrolyse von PS-Abfällen mittels eines Wirbelschichtreaktors und beobachten dabei die Depolymeri- sation von Polystyrol in Styrol-Mononere und -Oligomere.

In Anwesenheit von Fremdpolymeren besteht die Schwierigkeit, dass diese die De- polymerisation von Polystyrol negativ beeinträchtigen können. Eine Aufgabe der Erfin dung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Styrol-Monomeren durch De- polymerisation von Polystyrol in Gegenwart von Fremdpolymeren mit optimierten Pro zessbedingungen bereitzustellen, um die Ausbeute an Styrol-Monomeren zu maximie ren.

Es wurde gefunden, dass bestimmte Kombinationen aus Depolymerisations- Temperatur und Verweilzeit im Reaktor zu besonders hohen Styrol-Monomer- Ausbeuten führen.

Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Styrol-Monomeren durch Depolymerisation einer Polystyrol-haltigen Polymer-Zusammensetzung, umfas send die Schritte: a) Einbringen einer Polymerzusammensetzung (A) enthaltend:

I) 10 bis 99,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammen setzung (A), an Polystyrol (I); und

II) 0,1 bis 89,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammen setzung (A), an Polyolefin (II); und/oder

III) 0,1 bis 4,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Acrylnitril-basiertem Polymer (III); und/oder

IV) 0,1 bis 4,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Polyester (IV), in die Reaktionszone (R) eines Pyrolysereaktors (P); b) thermisches Spalten des in der Polymerzusammensetzung (A) enthaltenen Polysty rols in der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) bei einer Temperatur von 450 °C bis 1000 °C, um ein Produktgemisch (G), enthaltend Styrol-Monomere und weitere Komponenten, zu erhalten; c) Entnehmen des in Schritt b) erhaltenen Produktgemisches (G) aus der Reaktionszo ne (R) des Pyrolysereaktors (P); d) Abkühlen des in Schritt c) entnommenen Produktgemisches (G), um ein kondensier tes Produktgemisch (K), enthaltend Styrol-Monomere und weitere Komponenten, zu erhalten; und e) Abtrennen der Styrol-Monomere von den weiteren Komponenten des in Schritt d) erhaltenen kondensierten Produktgemisches (K), wobei die mittlere Verweilzeit (Z) der Polymerzusammensetzung (A) in der Reaktions zone (R) des Pyrolysereaktors (P) von 0,01 s bis 10 s beträgt.

Zusätzlich kann die Polymerzusammensetzung (A) bis zu 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung (A), an Additiv(en) enthalten.

Als Polyolefin (II) kommen beliebige Polyolefine in Frage, beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen-Derivate wie PE-LD (Low Density Polyethylen), PE-LLD (Linear Low Density Polyethylen), PE-HD (High Density Polyethylen), Metallocen-Polyethylene, Ethylen-Copolymere wie Poly(ethylen-co-vinylacetat), Ethylen-Buten, Ethylen-Hexen, Ethylen-Octen-Copolymere, sowie Cycloolefincopolymere, Homo- oder Copolymere des Propylens, Metallocen-katalysierte Polypropylene sowie Copolymere des Propy lens mit anderen, dem Fachmann bekannten Comonomeren, und Mischungen davon. Bevorzugte Polyolefine (II) sind Homopolymeren von Ethylen, Homopolymeren von Propylen, Copolymeren von Ethylen und Propylen und Mischungen davon.

Als Acrylnitril-basiertes Polymer (III) kommen beliebige Acrylnitril-basierte Polymere in Frage, beispielsweise Styrol-Acrylnitril-Copolymere (SAN), a-Methylstyrol-Acrylnitril- Copolymere (AMSAN), Styrol-Acrylnitril-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Styrol- Acrylnitril-Phenylmaleinimid-Copolymere, und deren Pfropfcopolymere mit kautschuk artigen Polymeren, z.B. Acrylnitril-Butadien-Styrol-Pfropfcopolymere (ABS), Acrylnitril- Styrol-Alkyl(meth)acrylat-Pfropfcopolymere (ASA), a-Methylstyrol-Acrylnitril-Methyl- methacrylat-Copolymere, a-Methylstyrol-Acrylnitril-t-Butylmethacrylat-Copolymere und Styrol-Acrylnitril-t-Butylmethacrylat-Copolymere.

Bevorzugte Acrylnitril-basierte Polymere (III) sind Styrol-Acrylnitril-Copolymere (SAN), Acrylnitril-Styrol-Alkylacrylat-Pfropfcopolymere (ASA) und Acrylnitril-Butadien-Styrol- Pfropfcopolymere (ABS).

Als Polyester (IV) kommen beliebige Polyester in Frage, beispielsweise Polykondensa tionsprodukte von Dicarbonsäuren enthaltend 4 bis 16 Kohlenstoffatome mit Diolen enthaltend 2 bis 8 Kolenstoffatome oder Polykondensationsprodukte von Hydroxycar- bonsäuren enthaltend 2 bis 6 Kohlenstoffatome. Hierzu gehören unter anderem Polyal- kylenadipate, wie Polyethylenadipat und Polybutylenadipat, Polyalkylenterephthalate, wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat, Polymilchsäure, Polyhydro- xybutyrate, Polycaprolactone und Polyvalerolactone. Bevorzugte Polyester (IV) sind Polyethylenterephthalat (PET) und Polybutylenterephthalat (PBT), insbesondere Po lyethylenterephthalat.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Polymerzusammensetzung (A) als Polyolefin (II) Polyethylen (PE) und/oder Polypropylen (PP), und/oder als Acrylnitril basiertes Polymer (III) Acrylnitril-Butadien-Styrol-Pfropfcopolymer (ABS) und/oder als Polyester (IV) Polyethylenterephthalat (PET).

Bevorzugt enthält die Polymerzusammensetzung (A)

I) 60 bis 99,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammen setzung (A), an Polystyrol (I); und

II) 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Polyolefin (II); und/oder

III) 0,1 bis 4,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Acrylnitril-basiertem Polymer (III); und/oder

IV) 0,1 bis 4,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Polyester (IV).

Bevorzugt enthält die Polymerzusammensetzung (A) bis zu 30 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung (A), an Additiv(en).

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Polymerzusammensetzung (A) in Summe höchstens 4,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusam mensetzung (A), an Acrylnitril-basiertem Polymer (III) und Polyester (IV).

Besonders bevorzugt enthält die Polymerzusammensetzung (A)

I) 85 bis 99,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammen setzung (A), an Polystyrol (I); und

II) 0,1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Polyolefin (II); und/oder

III) 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Acrylnitril-basiertem Polymer (III); und/oder IV) 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Polyester (IV).

Besonders bevorzugt enthält die Polymerzusammensetzung (A) bis zu 10 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusam mensetzung (A), an Additiv(en).

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Polymerzusammenset zung (A) in Summe höchstens 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Poly merzusammensetzung (A), an Acrylnitril-basiertem Polymer (III) und Polyester (IV).

Ganz besonders bevorzugt enthält die Polymerzusammensetzung (A)

I) 95 bis 99,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammen setzung (A), an Polystyrol (I); und

II) 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Polyolefin (II); und/oder

III) 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Acrylnitril-basiertem Polymer (III); und/oder

IV) 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Polyester (IV).

Ganz besonders bevorzugt enthält die Polymerzusammensetzung (A) bis zu 4 Gew.- %, insbesondere 0,3 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzu sammensetzung (A), Additive.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Polymerzusammen setzung (A) in Summe höchstens 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Po lymerzusammensetzung (A), an Acrylnitril-basiertem Polymer (III) und Polyester (IV).

Vorzugsweise enthält die Polymerzusammensetzung (A) keine anderen polymeren Komponenten als Polystyrol (I) und Polyolefin (II) und/oder Acrylnitril-basiertes Polymer (III) und/oder Polyester (IV).

Als Additive in der Polymerzusammensetzung (A) können übliche Kunststoffadditive und -Hilfsstoffe enthalten sein. Beispielshaft kann ein Additiv oder ein Hilfsstoff ausge wählt sein aus der Gruppe bestehend aus Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Peroxid zerstörern, Antistatika, Gleitmitteln, Entformungsmitteln, Flammschutzmitteln, Füll- oder Verstärkerstoffen (Glasfasern, Kohlefasern, etc.), Farbmitteln und Kombinationen aus zwei oder mehr daraus. Als Beispiele für Oxidationsverzögerer und Wärmestabilisatoren seien Halogenide von Metallen der Gruppe I des periodischen Systems, z.B. Natrium-, Kalium- und/oder Li thiumhalogenide, ggf. in Verbindung mit Kupfer-(l)-Halogeniden, z.B. Chloriden, Bromi den, Jodiden, sterisch gehinderte Phenole, Hydrochinone, verschiedene substituierte Vertreter dieser Gruppen und deren Mischungen in Konzentrationen bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung (A) genannt.

Als UV-Stabilisatoren, die im Allgemeinen in Mengen bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung (A) enthalten sind, seien verschie dene substituierte Resorcine, Salicylate, Benzotriazole und Benzophenone genannt.

Weiterhin können organische Farbstoffe wie Nigrosin, Pigmente wie Titandioxid, Phtha- locyanine, Ultramarinblau und Ruß als Farbstoffe in der Polymerzusammensetzung (A) enthalten sein, sowie faser- und pulverförmige Füllstoffe und Verstärkungsmittel. Bei spiele für letztere sind Kohlenstoffasern, Glasfasern, amorphe Kieselsäure, Calciumsil icat (Wollastonit), Aluminiumsilicat, Magnesiumcarbonat, Kaolin, Kreide, gepulverter Guarz, Glimmer und Feldspat.

Als Keimbildungsmittel können z.B. Talkum, Calciumfluorid, Natriumphenylphosphinat, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und Nylon 22 enthalten sein.

Gleit- und Entformungsmittel, welche in der Regel in Mengen bis zu 1 Gew.-%, bezo gen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung (A), eingesetzt werden können, sind z.B. langkettige Fettsäuren wie Stearinsäure oder Behensäure, deren Salze (z.B. Ca- oder Zn-Stearat) oder Ester (z.B. Stearylstearat oder Pentaerythrittet- rastearat) sowie Amidderivate (z.B. Ethylenbisstearylamid).

Weiterhin können Antiblockmittel auf mineralischer Basis in Mengen bis zu 0,1 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammensetzung (A), enthalten sein. Als Beispiele seien amorphe oder kristalline Kieselsäure, Calciumcarbonat oder Aluminiumsilikat genannt.

Als Verarbeitungshilfsmittel kann beispielsweise Mineralöl, vorzugsweise medizini sches Weißöl, in Mengen bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 2 Gew.-%, insbeson dere 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), enthalten sein. Als Beispiele für Weichmacher seien Phthalsäuredioctylester, Phthalsäuredibenzyles- ter, Phthalsäurebutylbenzylester, Kohlenwasserstofföle, N-(n-Butyl)benzolsulfonamid und o- und p-Tolylethylsulfonamid genannt.

Weiterhin können alle für die jeweiligen Thermoplaste bekannten Flammschutzmittel enthalten sein, insbesondere solche auf Basis von Phosphorverbindungen.

Weiterhin können noch Feuchtigkeit und/oder weitere anorganische und/oder organi sche Fremdbestandteile, wie z.B. Nahrungsmittelrückstände, enthalten sein.

Bevorzugt besteht die Polystyrol-Komponente (I), die in der Polymerzusammensetzung (A) enthalten ist, im Wesentlichen, vorzugsweise vollständig, aus GPPS (general pur- pose polystyrene). In diesem Zusammenhang bedeutet „im Wesentlichen“, dass in der Polystyrol-Komponente keine Bestandteile enthalten sind, die die Eigenschaften des GPPS in irgendeiner Weise verändern.

Die erfindungsgemäß eingesetzte Polymerzusammensetzung (A) kann gegebenenfalls in geeigneter Weise vorbehandelt werden, um beispielsweise anhaftende Verunreini gungen wie etwa Lebensmittelreste oder Schmutz, Feuchtigkeit und Fremdstoffe wie Metalle oder andere Stoffe und Verbundmaterialien zu entfernen.

Dies erfolgt vorteilhaft in einer Vorbehandlung, die einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen kann, wobei die Reihenfolge der Schritte nicht festgelegt ist und Schritte auch mehrfach wiederholt werden können: manuelle Störstoffsortierung, Wä sche, Zerkleinerung, automatische Sortierung in geeigneten Anlagen. Gegebenenfalls können auch Polymerzusammensetzungen, die der Polymerzusammensetzung (A) nicht entsprechen, durch ein solches Verfahren in eine erfindungsgemäß eingesetzte Polymerzusammensetzung (A) umgewandelt werden.

Bevorzugt ist daher auch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der eine Polymerzusammensetzung, die der Polymerzusammensetzung (A) nicht entspricht, einer Vorbehandlung unterworfen wird, die einen oder mehrere der folgen den Schritte umfasst, wobei die Reihenfolge der Schritte nicht festgelegt ist und Schrit te auch mehrfach wiederholt werden können: manuelle Störstoffsortierung, Wäsche, Zerkleinerung, automatische Sortierung in geeigneten Anlagen, um so die Polymerzu sammensetzung (A) zu erhalten.

Die thermische Zersetzung des Polystyrols kann in jedem geeigneten Reaktor stattfin den, in dem die zur Zersetzung erforderliche Temperatur erreicht werden kann. Bei- io spielsweise kann die thermische Zersetzung in einem Drehrohrofen durchgeführt wer den. Drehrohröfen sind z.B. in EP-A 1481957 beschrieben. Die thermische Zersetzung kann auch in Extrudern stattfinden; diese sind z.B. in EP-A 1966291 beschrieben. Sol che Reaktoren können mit oder ohne Gasstrom betrieben werden, etwa Trägergas oder Gas als Reaktionsmedium.

Der Pyrolysereaktor (P) kann demnach eine beliebige bekannte Art von Pyrolysereak tor sein, unter der Voraussetzung, dass der Aufbau des Pyrolysereaktors eine genaue Einstellung der Temperatur in der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) und eine genaue Einstellung der mittleren Verweilzeit (Z) der Polymerzusammensetzung (A) in der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) ermöglicht.

In diesem Zusammenhang bedeutet „genaue Einstellung“, dass die Abweichung der tatsächlichen Temperatur in der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) von der eingestellten Temperatur höchstens 10 °C, bevorzugt höchstens 5 °C, besonders be vorzugt höchstens 1 °C beträgt, bzw. dass die Abweichung der tatsächlichen mittleren Verweilzeit (Z) von der eingestellten mittleren Verweilzeit (Z) höchstens 0,2 s, bevor zugt höchstens 0,1 s, besonders bevorzugt höchstens 0,05 s, ganz besonders bevor zugt höchstens 0,01 s beträgt.

Bei dem Pyrolysereaktor (P) handelt es sich vorzugsweise um einen Wirbelschichtre aktor, beschrieben z.B. in Schildhauer et al. , „Reaktoren für Fluid-Feststoff-Reaktionen: Wirbelschichtreaktoren“ In: Reschetilowski W. (Hrsg.): Handbuch Chemische Reakto ren, Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg (2019). Üblicherweise wird dabei ein Gas oder ein Gasgemisch als Fluidisierungs-Medium verwendet. Das Gas oder Gasge misch ist üblicherweise nicht-reaktiv bei den im Pyrolysereaktor (P) vorherrschenden Bedingungen. Bevorzugt wird das Gas ausgewählt aus Wasserdampf, Stickstoff, Edel gasen (Xe, Ar, Ne, He) oder einer Mischung daraus.

Das Gas oder Gasgemisch kann als separater Gasstrom in den Pyrolysereaktor (P) eingebracht werden. Die optimale Fließgeschwindigkeit des Gases oder Gasgemi sches hängt von der Reaktorkonfiguration sowie von den Reaktions- oder Prozessbe dingungen ab. Die Optimierung des Prozesses ist über die Parameter Temperatur, Verweilzeit des Reaktionsgemisches in der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) und Konzentration der Ausgangsstoffe möglich. Der Bereich des Reaktors, in dem das Reaktionsgemisch solchen Bedingungen unterworfen wird, bei denen Depolymeri- sationsreaktionen stattfinden, wird hier als Reaktionszone (R) bezeichnet. Der Pyrolysereaktor (P) kann ein festes Medium enthalten, z.B. Si0 ₂ (Quarzsand) oder SiC. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Pyrolysereaktor (P) ein Wirbel schichtreaktor, der in der Reaktionszone (R) eine Wirbelschicht aus Siliciumcarbid (SiC) umfasst. SiC verfügt, neben hoher chemischer und mechanischer Stabilität, über eine gute Wärmeleitung und Wärmekapazität. Diese Kombination ist für die Durchfüh rung endothermer Prozesse vorteilhaft.

Bevorzugt wird SiC mit einer gewichtsmittleren Partikelgröße von 20 bis 1000 pm, be sonders bevorzugt 40 bis 500 pm verwendet. Bei solchen Partikelgrößen wird eine besonders gute Fluidisierung des Wirbelbettes erreicht und eine besonders effektive Wärmeübertragung auf die Polymerzusammensetzung (A) ermöglicht.

Es wurde festgestellt, dass die Ausbeute an Styrol-Monomeren besonders hoch ist, wenn die Verweilzeit des Polystyrols in der Depolymerisations-Zone kurz gewählt wird. Dies kann in Wirbelschichtreaktoren oder anderen Reaktoren erreicht werden, die ei nen Gasstrom zum Transport der eingeführten Polymerzusammensetzung (A) durch den Reaktor nutzen. Die mittleren Verweilzeiten des Reaktionsgutes liegen zwischen 0,1 Sekunden und 10 Sekunden. Kurze Verweilzeiten können durch hohe Fließge schwindigkeiten des Gasstromes erreicht werden. Die Depolymerisation kann bei Drü cken von 0,01 bar bis 5 bar oder bei Atmosphärendruck (1 bar) durchgeführt werden. Bevorzugt wird der Gasstrom vorgeheizt, bevor er in die Reaktionszone (R) geleitet wird. Das Vorheizen erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur, die von der Temperatur in der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) um höchstens 200 °C nach unten ab weicht.

Die Temperatur in der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) wird in dem erfin dungsgemäßen Verfahren auf 400 bis 1000 °C, bevorzugt auf 500 bis 800 °C, beson ders bevorzugt auf 550 bis 650 °C, ganz besonders bevorzugt auf 580 bis 630 °C, und die mittlere Verweilzeit der Polymerzusammensetzung (A) in der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) auf 0,1 bis 10 s, bevorzugt auf 0,2 bis 2 s, besonders bevor zugt auf 0,3 bis 1 s, ganz besonders bevorzugt auf 0,4 bis 0,6 s eingestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Temperatur in der Reaktionszone (R) 500 bis 800 °C und die mittlere Verweilzeit der Polymerzusammensetzung (A) darin 0,2 bis 2 s. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Temperatur in der Reaktionszo ne (R) 550 bis 650 °C und die mittlere Verweilzeit der Polymerzusammensetzung (A) darin 0,3 bis 1 s. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Tempe ratur in der Reaktionszone (R) 580 bis 630 °C und die mittlere Verweilzeit der Polymer zusammensetzung (A) darin 0,4 bis 0,6 s. Die Einstellung der Temperatur kann auf beliebige bekannte Art erfolgen, beispielswei se durch Mikrowelleneinstrahlung, mit Hilfe von Wärmetauschern, Gasbrennern, re- sistiven Heizleitern (Widerstandsheizung), oder durch Einleiten von überhitztem Gas, insbesondere Wasserdampf, jeweils allein oder in Kombination. In einer Ausführungs form erfolgt die Einstellung der Temperatur mit Hilfe von resistiven Heizleitern, die mit der Wand der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) in Kontakt stehen.

Alternativ kann die Einstellung der Temperatur mit Hilfe von Wasserdampf erfolgen, der durch Verdampfen von Wasser zur Verfügung gestellt und durch einen Dampf überhitzer auf die gewünschte Temperatur gebracht wird. In einer Ausführungsform wird eine Kombination von resistiven Heizleitern, die mit der Wand der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) in Kontakt stehen, und Wasserdampf für die Einstellung der Temperatur in der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) verwendet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Pyrolysereaktor (P) ein Wirbelschichtre aktor, vorzugsweise umfassend eine SiC-Wirbelschicht in dessen Reaktionszone (R), wobei die Temperatur in der Reaktionszone (R) durch Einleiten von Wasserdampf der gewünschten Temperatur eingestellt wird. In dieser Ausführungsform wird der Wasser dampf durch einen Verdampfer zur Verfügung gestellt und über einen Dampfüberhitzer auf die gewünschte Temperatur gebracht. Ebenfalls wird in dieser Ausführungsform der Wasserdampf sowohl zum Einstellen der Temperatur in der Reaktionszone (R) als auch zur Erzeugung der Wirbelschicht verwendet. Optional kann bei dieser Ausfüh rungsform die Heizenergie in der Reaktionszone (R) zusätzlich durch resistive Heizlei ter, die mit der Wand der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) in Kontakt ste hen, zur Verfügung gestellt werden.

Die Teilchengröße und die Konzentration der Polymerzusammensetzung (A) in der Reaktionszone (R) können an die spezifischen Gegebenheiten des Reaktors und sei ner Konfiguration, an die Reaktionsbedingungen und an die Zusammensetzung der Polymerzusammensetzung (A) angepasst werden. Typischerweise hat die Polymerzu sammensetzung (A) eine Teilchengröße zwischen 100 pm und 50 mm, bevorzugt zwi schen 250 pm und 5 mm, besonders bevorzugt zwischen 500 pm und 2 mm. Die Teil chen können eine sphärische oder eine nicht-sphärische Form aufweisen. Im Fall einer sphärischen Form wird die Partikelgröße durch Messung des volumenmittleren Durchmessers bestimmt. Im Fall von nicht-sphärischen Partikeln, beispielsweise nadel förmigen Partikeln, wird die längste Dimension zur Bestimmung der Partikelgröße her angezogen. Die Konzentration des Reaktionsgutes im Reaktor hängt vom Reaktortyp, der Reaktor größe und der Reaktorkonfiguration ab. Typischerweise liegt die Konzentration der Polymerzusammensetzung (A) in der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) zwi schen 1 und 50 Gew.-%, bevorzugt zwischen 1 und 25 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 1 und 10 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zwischen 2 und 7 Gew.-%.

Bevorzugt wird die Polymerzusammensetzung (A) in Schritt a) pneumatisch in die Re aktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) zugeführt, mit der Wirbelschicht aus Silici- umcarbid vermischt und schließlich in Schritt b) depolymerisiert. Besonders bevorzugt erfolgt die Zuführung der Polymerzusammensetzung (A) in Schritt a) kontinuierlich.

Während der Verweilzeit (Z) in der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) wird die Polystyrol-Komponente und gegebenenfalls andere Polymere der Polymerzusam mensetzung (A) zumindest teilweise depolymerisiert, um ein Produktgemisch (G) ent haltend Styrol-Monomere und andere Komponenten zu ergeben.

Das Produktgemisch (G) enthaltend Styrol-Monomere und andere Komponenten wird in Schritt c) aus der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) entnommen. Bevor zugt findet die Entnahme kontinuierlich statt. Besonders bevorzugt wird das Produkt gemisch (G) in gasförmigem Zustand aus dem oberen Bereich der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) kontinuierlich entnommen. Hierbei kann die Entnahme des Produktgemisches (G) beispielsweise durch Beförderung des Produktgemisches (G) aus der Reaktionszone (R) aufgrund des reaktionsbedingt erhöhten Drucks in der Re aktionszone (R) automatisch erfolgen.

Der Pyrolysereaktor kann eine Quensche enthalten oder mit einer Quensche verbun den sein. Unter Quensche wird in diesem Zusammenhang ein Bereich des Pyrolysere aktors verstanden, in dem die Depolymerisationsreaktion schnell abgestoppt wird, be vorzugt durch Abkühlen des heißen Gases bestehend aus dem Produktgemisch (G) und inertem Gasstrom, beispielsweise Wasserdampf. Die Quensche dient unter ande rem zur Stabilisierung der Reaktionsprodukte und zur Verhinderung oder Verminde rung einer unerwünschten Repolymerisation.

Typische Quenschen kühlen das Produktgemisch (G) von einer Temperatur von mehr als 400 °C auf eine Temperatur von unter 350 °C innerhalb eines sehr kurzen Zeit raums ab, bevorzugt innerhalb von weniger als 10 Sekunden, besonders bevorzugt innerhalb von weniger als 5 Sekunden, besonders bevorzugt innerhalb von weniger als 1 Sekunde. Quenschen sind z.B. beschrieben in EP-A 1966291. Das Produktgemisch (G) wird nach der Entnahme aus der Reaktionszone (R) des Py- rolysereaktos (P) abgekühlt, wodurch eine Kondensation der Styrol-Monomere und weiterer Komponenten stattfindet und ein kondensiertes Produktgemisch (K) enthal tend Styrol-Monomere und weitere Komponenten erhalten wird. Das Produktgemisch (G) wird auf eine Temperatur abgekühlt, die unter dem Kondensationspunkt von Styrol- Monomeren liegt. Bevorzugt wird das Produktgemisch (G) auf eine Temperatur unter 70 °C, besonders bevorzugt unter 50 °C, ganz besonders bevorzugt unter 40 °C ge kühlt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Produktgemisch (G) auf eine Temperatur von 0 °C bis 70 °C gekühlt. In einer besonders bevorzugten Ausführungs form wird das Produktgemisch (G) auf eine Temperatur von 0 °C bis 50 °C gekühlt. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Produktgemisch (G) auf eine Temperatur von 15 °C bis 40 °C gekühlt.

Die Abkühlung kann auf eine beliebige bekannte Art und Weise erfolgen. Beispielswei se ist die Abkühlung an einer festen Oberfläche möglich, die durch Wasser oder Luft gekühlt wird. Ebenfalls ist die Abkühlung durch einen Wassernebel möglich, der direkt mit dem Produktgemisch (G) in Kontakt gebracht wird. Bevorzugt findet die Abkühlung in einem Wassernebel statt. Dabei werden die kondensierbaren Bestandteile des Pro- duktgemischs (G) entsprechend ihren Dampfdrücken kondensiert und zusammen mit dem Wasser aufgefangen. Bei der Kondensation wird ein kondensiertes Produktge misch (K) enthaltend Styrol-Monomere und weitere Bestandteile erhalten.

Im Falle der Abkühlung in einem Wassernebel wird das kondensierte Produktgemisch (K) als zwei-Phasen-System mit dem Kühlwasser erhalten. In diesem Fall wird das kondensierte Produktgemisch (K) als aufschwimmende organische Phase von der wässrigen Phase getrennt. Die wässrige Phase kann erneut gekühlt und als Wasser nebel zum Abkühlen des Produktgemischs (G) eingesetzt werden.

Das kondensierte Produktgemisch (K) enthält üblicherweise mehr als 50 Gew.-%, be zogen auf das Gesamtgewicht des kondensierten Produktgemischs (K), Styrol- Monomere und weniger als 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des konden sierten Produktgemischs (K), der weiteren Bestandteile.

Vorzugsweise enthält das kondensierte Produktgemisch (K) 50 bis 99 Gew.-%, bezo gen auf das Gesamtgewicht des kondensierten Produktgemischs (K), Styrol-Monomere und 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des kondensierten Produktge mischs (K), der weiteren Bestandteile, besonders vorzugsweise 60 bis 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des kondensierten Produktgemischs (K), Styrol- Monomere und 1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des kondensierten Produktgemischs (K), der weiteren Bestandteile, ganz besonders vorzugsweise 75 bis 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des kondensierten Produktgemischs (K), Styrol-Monomere und 1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des konden sierten Produktgemischs (K), der weiteren Bestandteile.

Im weiteren Verlauf des Verfahrens wird das kondensierte Produktgemisch (K) in Sty rol-Monomere und weitere Bestandteile getrennt. Diese Trennung kann auf beliebige bekannte Weise durchgeführt werden, die geeignet ist, Mischungen aus flüssigen Pro dukten und gegebenenfalls Feststoffen in die Bestandteile aufzutrennen. Abhängig von den weiteren Bestandteilen neben Styrol-Monomeren können geeignete Methoden zum Trennen des kondensierten Produktgemischs (K) in Styrol-Monomere und weitere Bestandteile beispielsweise Sedimentation, Zentrifugation, Filtration, Dekantieren, Des tillation, Chromatographie, Kristallisation und Sublimation umfassen.

Sind in der kondensierten Produktmischung (K) Feststoffe enthalten, ist es vorteilhaft, vor der Trennung der flüssigen Bestandteile die Feststoffe abzutrennen. In diesem Fall ist es bevorzugt, den Feststoff durch Sedimentation, Zentrifugation, Filtration, Destilla tion, Sublimation und/oder Dekantieren, besonders bevorzugt durch Filtration, ganz besonders bevorzugt durch Filtration mittels Fest-Flüssig-Filter von den flüssigen Be standteilen abzutrennen.

Die weitere Auftrennung der flüssigen Bestandteile in Styrol-Monomere und weitere Bestandteile umfasst vorzugsweise mindestens einen Schritt der Destillation, wie zum Beispiel fraktionierende Destillation, mindestens einen Schritt der Chromatographie, wie zum Beispiel Säulenchromatographie, HPLC oder Flash-Chromatographie, und/oder mindestens einen Schritt der Kristallisation, wie zum Beispiel fraktionierende Kristallisation. Besonders vorzugsweise umfasst die Auftrennung der flüssigen Be standteile mindestens einen Schritt der Destillation, ganz besonders vorzugsweise mindestens einen Schritt der fraktionierenden Destillation. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Auftrennung der flüssigen Bestandteile in Styrol-Monomere und weitere Komponenten mindestens einen Schritt der fraktionie renden Destillation in einer oder mehreren Rektifikationskolonnen.

Häufig ist es vorteilhaft, zumindest einen Teil der weiteren Komponenten in die Reakti onszone (R) des Pyrolysereaktors (P) zurückzuführen. Dies ist insbesondere vorteil haft, wenn ein Teil der weiteren Bestandteile Styrol-Oligomere wie z.B. Styrol-Dimere und Styrol-Trimere enthält. Dies ermöglicht eine insgesamt bessere Ausbeute an Sty rol-Monomeren, da hierdurch auch die Depolymerisation der übrig gebliebenen Oligo mere ermöglicht wird. Aus diesem Grund wird vorzugsweise zumindest ein Teil der weiteren Komponenten des kondensierten Produktgemischs (K), die von Styrol-Monomeren abgetrennt wur den, in die Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) rückzuführen. Besonders be vorzugt ist hierbei eine kontinuierliche Rückführung der weiteren Komponenten.

In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die weiteren Komponenten, die in die Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) zurückgeführt werden, im Wesentlichen aus Styrol-Oligomeren, vorzugsweise aus Styrol-Dimeren und Styrol-Trimeren. In die sem Zusammenhang bedeutet „im Wesentlichen“, dass die weiteren Komponenten, die in die Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) zurückgeführt werden, neben Styrol- Oligomeren keine weiteren Komponenten enthalten, die den Depolymerisationsprozess in der Reaktionszone (R) des Pyrolysereaktors (P) stören.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Wirbelschichtreaktors zur Depolymerisation einer Polystyrol-haltigen Polymerzusammensetzung (A), bei ei ner Temperatur in der Reaktionszone (R) des Reaktors von 400 °C bis 1000 °C und einer mittleren Verweilzeit der Polystyrol-haltigen Polymerzusammensetzung (A) in der Reaktionszone (R) von 0,01 s bis 10 s, wobei die Polymerzusammensetzung (A) bei Eintritt in die Reaktionszone (R) des Reaktors enthält:

I) 60 bis 99,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammen setzung (A), an Polystyrol (I); und

II) 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Polyolefin (II); und/oder

III) 0,1 bis 4,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Acrylnitril-basiertem Polymer (III); und/oder

IV) 0,1 bis 4,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Polyester (IV).

Vorzugsweise umfasst der Wirbelschichtreaktor in der Reaktionszone (R) eine Wirbel schicht aus Siliciumcarbid (SiC). Besonders bevorzugt sind die Polymerzusammenset zung (A), das Siliciumcarbid, die Temperatur in der Reaktionszone (R) und die mittlere Verweilzeit des Polystyrols in der Reaktionszone (R) so gewählt, wie für das erfin dungsgemäße Verfahren beschrieben ist.

Außerdem ist Gegenstand der Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Styrol-Monomeren durch Depoly- merisation einer Polystyrol-haltigen Polymerzusammensetzung (A) wie oben beschrie- ben, bei der die Reaktionszone (R) und der Pyrolysereaktor (P) so gestaltet sind, dass eine schonende Depolymerisation von Polystyrol erfolgen kann.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung als Pyrolysereaktor (P) einen Wirbelschichtreak tor, besonders vorzugsweise einen Wirbelschichtreaktor umfassend eine Wirbelschicht aus Siliciumcarbid (SiC) in der Reaktionszone (R), wobei das Siliciumcarbid bevorzugt eine gewichtsmittleren Partikelgröße von 20 bis 1000 pm, besonders bevorzugt 40 bis 500 pm aufweist, optional resistive Heizleiter an den Außenwänden der Reaktionszone (R), einen Verdampfer zum Erzeugen von Wasserdampf, einen Dampfüberhitzer zum Einstellen der gewünschten Dampftemperatur, eine Leitung zum Einführen des Dampfs in die Reaktionszone (R) und eine Quensche zum Abkühlen des Produktgemischs (G).

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer Polymerzusammen setzung (A) enthaltend

I) 10 bis 99,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammen setzung (A), an Polystyrol (I); und

II) 0,1 bis 89,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammen setzung (A), an Polyolefin (II); und/oder

III) 0,1 bis 4,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Acrylnitril-basiertem Polymer (III); und/oder

IV) 0,1 bis 4,9 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerzusammenset zung (A), an Polyester (IV), als Ausgangsmaterial bei der Herstellung von Styrol-Monomeren durch Depolymerisa tion in einem Wrbelschichtreaktor.

Bevorzugt sind die Polymerzusammensetzung (A), das Siliciumcarbid, die Temperatur in der Reaktionszone (R) und die mittlere Verweilzeit des Polystyrols in der Reaktions zone (R) so gewählt, wie für das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben ist.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele, Figuren und Ansprüche illustriert.

Beispiele

Aus einem inertisierten Vorlagebehälter (B101) wird das Polymer über eine volumetri sche Dosierung in einen Gasjet dosiert, welcher die Partikel pneumatisch in die Reak tionszone eines Wirbelschichtreaktors (R101) mit SiC-Partikeln fördert. Die Heizener gie wird über resistive Heizleiter durch die metallische Reaktorwand in die Reaktions zone gebracht. Der Dampf für die Erzeugung der Wirbelschicht wird durch einen Verdampfer (D101) zur Verfügung gestellt und über einen Dampfüberhitzer (E102) auf die gewünschte Temperatur gebracht.

In der Reaktionszone wird mit dem Dampf die SiC-Wrbelschicht erzeugt und die pneumatisch eingeförderten Polymerpartikel in dem Wirbelbett vermischt und schließ lich depolymerisiert.

Das Produktgemisch des Depolymerisations-Prozesses aus (R101) wird in der Kolon ne (K101) in einem Wassernebel auf unter 50 °C gekühlt. Dabei werden die konden sierbaren Bestandteile entsprechend ihren Dampfdrücken kondensiert und mit dem Wasser im gekühlten Sumpf aufgefangen. Feststoffpartikel werden ebenfalls entspre chend ihrer Koaleszenz-Neigung mit dem Nebel niedergeschlagen. Aufschwimmende, nicht wasserlösliche Bestandteile werden über ein Skimmersystem in einen Pufferbe hälter überführt. Von der aufkonzentrierten, organischen Fraktion des kondensierten Produktgemischs werden Proben abgefüllt. Diese werden mittels Gaschromatographie vermessen.

Das Wasser aus dem Kondensationsprozess wird über einen Wärmetauscher gekühlt und anschließend mit der Pumpe wieder in die Kühlkolonne (K101) geführt. Feststoffe werden gegebenenfalls über einen Fest-Flüssig-Filter abgetrennt.

Beispiele 1.1 und 1.2

Eine Polymerzusammensetzung bestehend aus 99 Gew.-% eines amorphen Polysty rols (GPPS) (INEOS Styrolution, Frankfurt) mit einer Schmelze-Volumenfließrate (Melt Volume Rate 200 15 kg Belastung, ISO 1133) von etwa 28 cm ³ /10 min und 1 Gew.-% Acrylnitril-Butadien-Styrol-Pfropfpolymer (ABS der INEOS Styrolution, Frankfurt) mit einer Schmelze-Volumenfließrate (Melt Volume Rate 220 /10 kg Belastung, ISO 1133) von etwa 5,5 cm ³ /10 min wurde in der oben beschriebenen Vorrichtung unter ver schiedenen Bedingungen depolymerisiert.

Hierbei wurde die Temperatur in der Reaktionszone des Wrbelschichtreaktors (R101) in dem Bereich 550 °C bis 650 °C variiert. Die Konzentration der Polymerzusammen setzung in der Reaktionszone wurde bei 5% bezogen auf die Gesamtfüllung des Reak tors, bestehend aus SiC- und Polymerpartikeln, gehalten. Die Ausbeuten an Styrol- Monomeren abhängig von den Reaktionsbedingungen sind in der Tabelle 1 dargestellt. Die Zusammensetzungen des Pyrolyseöls sind in Tabelle 2 dargestellt. Vergleichsbeispiel 1

Beispiel 1 wurde mit einer Polymerzusammensetzung bestehend aus 95 Gew.-% eines amorphen Polystyrols (GPPS) (INEOS Styrolution, Frankfurt) mit einer Schmelze- Volumenfließrate (Melt Volume Rate 200 15 kg Belastung, ISO 1133) von etwa 28 cm ³ /10 min und 5 Gew.-% Acrylnitril-Butadien-Styrol-Pfropfpolymer (IN EOS Styrolution, Frankfurt) mit einer Schmelze-Volumenfließrate (Melt Volume Rate 220 /10 kg Belas tung, ISO 1133) von etwa 5,5 cm ³ /10 min wiederholt. Die Ausbeute an Styrol- Monomeren ist in der Tabelle 1 dargestellt. Die Zusammensetzung des Pyrolyse-Öls (Kondensat-Öls) ist in Tabelle 2 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Beispiel 1 wurde mit einer Polymerzusammensetzung bestehend aus 100 Gew.-% ei nes amorphen Polystyrols (GPPS) (INEOS Styrolution, Frankfurt) mit einer Schmelze- Volumenfließrate (Melt Volume Rate 200 15 kg Belastung, ISO 1133) von etwa 28 cm ³ /10 min wiederholt. Die Ausbeute an Styrol-Monomeren ist in der Tabelle 1 darge stellt. Die Zusammensetzung des Pyrolyseöls ist in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde mit einer Polymerzusammensetzung bestehend aus 95 Gew.-% eines amorphen Polystyrols (GPPS) (INEOS Styrolution, Frankfurt) mit einer Schmelze- Volumenfließrate (Melt Volume Rate 200 15 kg Belastung, ISO 1133) von etwa 28 cm ³ /10 min und 5 Gew.-% Polyethylen (LDPE, Typ 2102, Sabic) wiederholt. Die Aus beute an Styrol-Monomeren ist in der Tabelle 1 dargestellt. Die Zusammensetzung des Pyrolyseöls ist in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde mit einer Polymerzusammensetzung bestehend aus 90 Gew.-% eines amorphen Polystyrols (GPPS) (INEOS Styrolution, Frankfurt) mit einer Schmelze- Volumenfließrate (Melt Volume Rate 200 15 kg Belastung, ISO 1133) von etwa 28 cm ³ /10 min und 10 Gew.-% Polyethylen (LDPE, Typ 2102, Sabic) wiederholt.

Die Ausbeute an Styrol-Monomeren ist in der Tabelle 1 dargestellt. Die Zusammenset zung des Pyrolyseöls ist in Tabelle 2 dargestellt. Beispiel 4

Beispiel 1 wurde mit einer Polymerzusammensetzung bestehend aus 95 Gew.-% eines amorphen Polystyrols (GPPS) (INEOS Styrolution, Frankfurt) mit einer Schmelze- Volumenfließrate (Melt Volume Rate 200 15 kg Belastung, ISO 1133) von etwa 28 cm ³ /10 min und 5 Gew.-% Polypropylen (Typ 579s, Sabic) wiederholt. Die Ausbeute an Styrol-Monomeren ist in der Tabelle 1 dargestellt. Die Zusammensetzung des Pyroly seöls ist in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiel 5

Beispiel 1 wurde mit einer Polymerzusammensetzung bestehend aus 90 Gew.-% eines amorphen Polystyrols (GPPS) (INEOS Styrolution, Frankfurt) mit einer Schmelze- Volumenfließrate (Melt Volume Rate 200 15 kg Belastung, ISO 1133) von etwa 28 cm ³ /10 min und 10 Gew.-% Polypropylen (Typ 579s, Sabic) wiederholt. Die Ausbeute an Styrol-Monomeren ist in der Tabelle 1 dargestellt. Die Zusammensetzung des Pyro lyseöls ist in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiel 6

Beispiel 1 wurde mit einer Polymerzusammensetzung bestehend aus 95 Gew.-% eines amorphen Polystyrols (GPPS) (INEOS Styrolution, Frankfurt) mit einer Schmelze- Volumenfließrate (Melt Volume Rate 200 15 kg Belastung, ISO 1133) von etwa 28 cm ³ /10 min und 5 Gew.-% Titandioxid wiederholt. Die Ausbeute an Styrol-Monomeren ist in der Tabelle 1 dargestellt. Die Zusammensetzung des Pyrolyseöls ist in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiel 7

Beispiel 1 wurde mit einer Polymerzusammensetzung bestehend aus 98 Gew.-% eines amorphen Polystyrols (GPPS) (INEOS Styrolution, Frankfurt) mit einer Schmelze- Volumenfließrate (Melt Volume Rate 200 15 kg Belastung, ISO 1133) von etwa 28 cm ³ /10 min und 2 Gew.-% Ruß wiederholt.

Die Ausbeute an Styrol-Monomeren ist in der Tabelle 1 dargestellt. Die Zusammenset zung des Pyrolyseöls ist in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 1: Ergebnisse der Pyrolyse der Polymerzusammensetzungen Tabelle 2: Zusammensetzung des erhaltenen Pyrolyse-Öls

Erklärung der Figuren

Fig. 1 zeigt Fließbild der Technikums-Anlage zur Herstellung von Styrol-Monomeren durch Depolymerisation von Polystyrol-haltigen Polymer-Zusammensetzungen

Fig. 2 zeigt eine Übersicht über die Styrol-Konzentration im Kondensat-Öl.

Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der Pyrolyse-Öl-Zusammensetzung von der Temperatur für eine Polymerzusammensetzung von 99 Gew.-% GPPS und 1 Gew.-% ABS.

Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der Pyrolyseöl-Zusammensetzung von der Polymerzu- sammensetzung für einen ABS-Gehalt von 0, 1 und 5 Gew.-%.

Fig. 5 zeigt die Abhängigkeit der Pyrolyseöl-Zusammensetzung von der Polymerzu sammensetzung bei 0, 5 und 10 Gew.-% LDPE und/oder PP. Fig. 6 zeigt die Abhängigkeit der Pyrolyseöl-Zusammensetzung von der Polymerzu sammensetzung bei Zusatz von Tiö ₂ bzw. Ruß.