CN109312101A - 包含不透明聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯的解聚方法 - Google Patents

包含不透明聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯的解聚方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及包含不透明PET的聚酯载荷的解聚方法,所述方法至少包括调理、解聚和二醇分离步骤、富含单体的液体流出物的分离步骤和随后的脱色步骤。

Description

包含不透明聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯的解聚方法
技术领域
本发明涉及一种聚酯,特别是对苯二甲酸酯聚酯的解聚方法,用于将其在聚合装置中再循环。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的化学再循环已经形成了很多旨在将以废料形式回收的PET打碎成单体的研究主题,所述单体能够再次用作聚合方法的原料。
通过用于收集和整理材料的循环生产多种聚酯。具体地,PET可以源自收集由PET构成的瓶子、容器、薄膜、树脂和/或纤维。从收集和再循环产业中获得的聚酯称为再循环聚酯。
再循环PET可以分成四个主要类别:
- 透明PET,主要由无色透明的PET(一般至少60重量%)和天蓝色PET构成,其不含颜料并能够送至机械再循环工艺,
- 暗色或有色(绿色、红色等)PET,其一般可以包含最高达0.1重量%的染料或颜料,但保持透明或半透明,
- 不透明PET,其包含显著量的颜料(含量典型地为0.25重量%至5重量%),该颜料用于使聚合物不透明;并且其甚至被越来越多地使用,例如在制造食品容器,例如奶瓶中、在化妆品、植物保护或染料瓶中,
- 多层PET,其例如包括并非PET的塑料层或在未经加工的PET层之间的再循环PET层或铝膜,所述未经加工的PET即尚未经历再循环的PET。这个PET在热成形之后用于生产包装,例如容器。
能够供应再循环产业的收集产业根据不同国家结构不同。它们是不同的,从而根据料流的性质和量以及整理技术在数值上最大化由废料回收的塑料的量。
用于再循环这些不同料流的产业一般由以薄片形式进行调理的第一阶段构成,其中洗涤、纯化并整理未加工的包装捆,研磨,然后再次纯化和整理以产生主要包含小于2%杂质(玻璃、金属、其他塑料、木材、纸张、板材、无机元件),优选小于1%杂质的薄片料流。
透明PET薄片随后能够经历挤出-过滤阶段,其能够产生挤出物,该挤出物随后能够作为与未经加工的PET的混合物被再利用以生产新产品(瓶子、纤维、薄膜)。真空下的固态聚合阶段(缩写称为SSP)对于食品应用是必要的。这种类型的再循环称为机械再循环。
暗色或有色PET薄片也可以机械再循环。然而,由有色料流形成的挤出物的着色限制了使用,并且这种PET一般用于生产包装带或纤维。销售出路因此受到更多限制。
包含高含量颜料的不透明PET的存在对再循环机存在问题,因为不透明PET不利地影响再循环PET的机械性能。不透明PT目前与有色PT一起收集,并在有色PET料流中存在。鉴于不透明PET用途的开发,在有色PET料流中不透明PET的含量目前为5%至10%,并在提高。在几年的时间里,能够实现有色PET料流中大于20%的不透明PET含量。事实上,已经示出在有色PET料流中不透明PET高于10-15%的情况下,再循环PET的机械性能受到不利影响并阻止以纤维形式再循环(有色PET产业的主要销售出路)。
所使用的主要颜料为金属氧化物,例如,TiO2、CoAl2O4或Fe2O3、硅酸盐、多硫化物和炭黑。所述颜料为尺寸一般为0.1至10 µm并主要为0.4至0.8 µm的颗粒。通过过滤完全除去这些颜料(这对于进行不透明PET的再循环是必要的)是技术困难的。这一方面是因为这些颗粒是高度堵塞性的,另一方面已知一些颜料在分离操作的操作条件下催化PET的聚合反应,这提高了过滤器被在所述过滤器内产生的聚合物堵塞的风险。
所使用的染料具有不同的性质并通常含有O和N类型的杂原子,和共轭不饱和度,例如醌、次甲基或偶氮官能团,或分子例如吡唑啉酮和喹酞酮(quinophthalone)。
有色或不透明的PET的再循环因此是非常有问题的。
专利EP 0 865 464记载通过聚酯解聚再循环的方法,包括在二醇存在下的解聚阶段、二醇蒸发阶段、混合物在热溶剂中溶解阶段、过滤阶段和经过滤的溶液的沉淀阶段,沉淀物随后能够用于制备新聚合物。这个文件记载了单体和低聚物能够在薄膜蒸发器中分离,而没有指明这个蒸发器必须在什么条件下操作。这个专利也没有解决与经处理的PET的性质相关的问题。
专利JP3715812记载由PET生产精制BHET。解聚之后为通过冷却、过滤、吸附和在离子交换树脂上处理的预纯化的阶段,其表现为非常重要,在二醇蒸发和BHET纯化之前进行。预纯化能够防止BHET在随后的纯化阶段中再聚合。这个方法实现了完美操作,只要原料包含易于分离的固体杂质(并非PET的塑料、固体残余物)。另一方面,当原料包含大量非常小的固体颗粒,例如颜料时,这是经处理的原料包含不透明PET,特别是相当大比例(大于10重量%的不透明PET)的情况,经过过滤和离子交换树脂阶段是非常有问题的。
专利EP 0 865 464记载通过二醇解聚聚酯,然后是二醇蒸发阶段,随后是在热条件下在溶剂中稀释进行的再循环。这个在热条件下的稀释能够通过过滤分离尺寸大于50 µm的杂质。经处理的溶液随后冷却,并且经沉淀的成分再聚合。过滤阶段能够除去不溶性杂质。在有色PET中低比例的颜料能够通过过滤分离。然而,这个技术不能在不透明PET中存在的颜料的量的情况下操作,这些颜料会快速堵塞过滤器。
专利FR 2 103 115涉及通过具有非常短的停留时间的蒸馏纯化BHET,从而防止BHET再聚合,主要是为了除去由对苯二甲酸和环氧乙烷的反应产生的杂质。这篇文件教导其与在相对高温度(200-350℃)下进行BHET分离从而最小化蒸馏的停留时间相关。这篇文件没有涉及存在其他固体杂质,例如颜料。事实上,在升高的温度下,这些颜料非常有助于BHET的聚合。
发明内容
本发明的主题是包含不透明PET的聚酯原料的解聚方法,所述方法包括至少以下阶段:
a) 由所述聚酯原料进料的调理阶段;
b) 至少由来自阶段a)的流出物和供应的二醇进料的通过二醇醇解(glycolysis)进行的解聚阶段,其在200至400℃的温度下采用1至20 mol二醇/mol所述聚酯原料中的二酯和0.1至5 h的聚酯的停留时间进行;
c) 至少由来自阶段b)的流出物进料的二醇的分离阶段,其在100至250℃的温度下,以比阶段b)更低的压力进行,并产生二醇流出物和富含单体的液体流出物;
d) 由阶段c)产生的富含单体的液体流出物的分离阶段,分离成重质杂质流出物和经预纯化的单体流出物,其在低于250℃的温度和低于0.001 MPa的压力下采用少于10 min的液体停留时间进行;和
e) 经预纯化的单体流出物的脱色阶段,其在100至250℃的温度下和0.1至1.0 MPa的压力下在吸附剂存在下进行并产生经纯化的单体流出物。
本发明的优点是能够处理包含颜料和染料,特别是天蓝色的、有色的、不透明的、甚至多层的PET的聚酯。
根据本发明的方法,其能够处理不透明PET,能够除去颜料和染料并通过化学反应返回单体。这个单体随后再聚合以提供没有展现出与未经加工的聚酯(特别是未经加工的PET)的任何区别的聚合物,因此允许未经加工的PET的全部用途。
具体实施方式
原料
根据本发明的方法由包含至少一种聚酯并包含不透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚酯原料进料,所述聚酯即一种聚合物,其主链的重复单元包含酯官能团。所述聚酯原料有利地由再循环聚酯构成。
PET,称为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚(对苯二甲酸乙二醇酯),为通过对苯二甲酸(PTA)与乙二醇缩聚获得的聚合物,具有化学式:
其中n代表PET的单元数。在下文中,所述聚酯原料中的二酯的摩尔数理解为是指包含在所述聚酯原料中的PET中的–[O-CO-(C6H4)-CO-O-CH2-CH2]-单元的摩尔数,所述单元是由PTA和乙二醇的反应产生的二酯单元。
优选地,所述聚酯原料包含至少一种选自不透明的、暗色的或多层PET和它们的混合物的PET。更优选地,所述聚酯原料包含至少10重量%的不透明PET,非常优选至少15重量%的不透明PET,所述不透明的PET有利地为再循环的不透明PET。
所述原料有利地包含0.1重量%至10重量%,有利地0.1重量%至5重量%的颜料。其有利地包含0.05重量%至1重量%,有利地0.05重量%至0.2重量%的染料。
所述聚酯原料还可以包含最高至2重量%杂质,例如金属、其他塑料(PP、PEHD等)、板材或纸张、木材或无机物等。聚酯原料还可以包含某些元素,其在生产PET的方法中用作聚合催化剂并作为稳定剂,例如锑、钛或锡。
包含在所述原料中的聚酯,有利地为再循环的,有利地经洗涤并研磨,从而形成由薄片构成的聚酯原料,其最大长度小于10 cm,优选为5至25 mm。
调理阶段a)
所述根据本发明的方法包括由所述聚酯原料进料的调理阶段a)。
所述阶段a)能够将所述聚酯原料加热并加压至解聚阶段b)的操作条件。
将所述原料逐渐加热至高于其熔点的温度,从而变成液体。有利地,在阶段a)结束时,至少80重量%的原料为液体形式,非常有利地,在阶段a)结束时至少90重量%并优选至少95重量%的原料为液体形式。所述阶段a)的温度有利地为225至275℃。这个温度保持尽可能低,从而将聚酯的热分解最小化。
有利地,所述阶段a)包括螺旋运输区段(screw conveying section),称为挤出区段,由所述聚酯原料进料。
所述挤出区段中的停留时间,定义为所述区段的体积除以原料体积流速,有利地为少于15 min,优选少于10 min并优选少于2 min。
所述挤出区段有利地连接至真空抽提系统,从而除去杂质,例如存在于原料中的溶解的气体、轻质有机化合物和/或湿气。所述挤出区段还可以有利地包括过滤系统,从而除去尺寸大于40 µm,优选尺寸为3至40 µm的固体颗粒,例如沙粒。
有利地,使所述聚酯原料与至少一部分由阶段c)产生的二醇流出物接触,有利地在所述挤出区段中进行。这个接触操作具有在引入解聚阶段b)中之前引发解聚反应的作用。在这种情况下,所使用的术语为反应性挤出区段。由阶段c)产生的二醇流出物能够有利地在将其进料至阶段a)之前过热,从而能够更容易地使聚酯原料达到温度。由阶段c)产生的二醇的摩尔数/摩尔所述聚酯原料中的二酯有利地小于1.0,并以优选的方式小于0.5。
所述聚酯原料还能够有利地作为与一部分由阶段d)产生的重质杂质流出物的混合物进料,所述部分优选已经在过滤阶段中纯化。
解聚阶段b)
根据本发明的方法包括至少由来自所述阶段a)的流出物和供应的二醇进料的通过二醇醇解进行的解聚阶段,其在200至400℃,优选230至350℃,以优选的方式250至300℃的温度下在液相中采用每摩尔所述聚酯原料中的二酯1至20 mol二醇,优选每摩尔3至15,并以优选方式5至10 mol二醇和在所述阶段b)中0.1至5 h,优选0.5至3 h的停留时间进行。
测定所述阶段b)的操作压力从而保持反应系统在液相中。这个压力为至少0.1MPa,优选至少0.4 MPa。术语“反应系统”理解为是指在所述阶段b)内存在的全部成分和相,其源自所述阶段的进料。
停留时间定义为所述反应区段的液体体积对聚酯原料和供应的二醇的体积流速的总和的比率。
所述二醇有利地为单乙二醇。
所述解聚阶段b)有利地包括一个或多个反应区段。各反应区段可以在本领域技术人员已知的能够进行解聚或酯交换反应的任何类型的反应器中使用,优选在通过机械搅拌系统和/或通过再循环环路和/或通过流化搅拌的反应器中进行。所述反应器可以包括锥形底,其能够排出杂质。
所述二醇醇解反应可以在存在或不存在催化剂下进行。当二醇醇解反应在催化剂存在下进行时,催化剂可以为均相或非均相的并选自本领域技术人员已知的酯化催化剂,例如锑、锡或钛的络合物、氧化物和盐、元素周期表第(I)和(IV)族金属的醇盐、有机过氧化物或酸性/碱性金属氧化物。
相对于催化剂总重量计,优选的非均相催化剂有利地包含至少50重量%,优选至少70重量%,有利地至少80重量%,非常有利地至少90重量%并还更有利地至少95重量%的由至少一种式ZxAl2O(3+x)的尖晶石构成的固溶体,其中x为0(不包括边界值)至1,Z选自Co、Fe、Mg、Mn、Ti或Zn,并包含最多50重量%的氧化铝和元素Z的氧化物。所述优选的非均相催化剂有利地包含最多10重量%的选自硅、磷和硼(单独地或作为混合物)的掺杂物。例如,并且不受限,所述固溶体可以由尖晶石ZnAl2O4和尖晶石CoAl2O4的混合物构成,或由尖晶石ZnAl2O4、尖晶石MgAl2O4和尖晶石FeAl2O4的混合物构成,或只由尖晶石ZnAl2O4构成。
其中使用所述优选非均相催化剂的特定布置具有通过二醇醇解极好的转化PET以提供BHET的优点。此外,这种特定的布置的非均相催化剂具有捕获杂质,特别是在聚合中使用并在根据本发明的方法中处理的PET中存在的染料、添加剂和催化物质,例如锑、镁、锰、锌、钛或磷的出乎预料的性能,这是简化了随后的BHET纯化阶段以用于其在聚合方法中再次使用。
优选地,所述解聚阶段在没有催化剂的情况下进行。
所述解聚阶段有利地在粉末或型材形式的固体吸附剂存在下进行,所述吸附剂的作用是捕获至少一部分有色杂质,因此减轻了脱色阶段e)的负担。所述固体吸附剂有利地为活性炭。
所述二醇醇解反应能够将聚酯原料转化成酯(有利地PET)的单体和低聚物,以提供双(2-羟乙基)对苯二甲酸酯(BHET)单体和BHET低聚物。聚酯原料在所述解聚阶段中的转化率大于50%,优选大于70%,以优选的方式大于85%。摩尔BHET产率大于50%,优选大于70%,以优选的方式大于85%。摩尔BHET产率对应于所述阶段b)出口处BHET的摩尔流速除以进料所述阶段b)的聚酯原料中二酯的摩尔数。
有利地,在阶段b)中使用内部再循环环路,即一部分反应体系的取出、这部分的过滤和所述部分再注入所述阶段b)。这个内部环路能够除去可能存在于反应液体中的固体杂质。
二醇的分离阶段c)
根据本发明的方法包括至少由来自阶段b)的流出物进料的二醇的分离阶段,其在100至250℃的温度下,在比阶段b)更低的压力下进行,并产生二醇流出物和富含单体的液体流出物。
阶段c)的主要作用是回收全部或部分未反应的二醇。
阶段c)在比阶段b)更低的压力下进行,从而蒸发来自阶段b)的流出物的一部分,以提供气体流出物和液体流出物。所述液体流出物构成富含单体的液体流出物。所述气体流出物,其构造成多于50重量%,优选多于70重量%,以优选方式多于90重量%二醇,构成用以冷凝从而提供所述二醇流出物的气体二醇流出物。
阶段c)有利地在连续的气/液分离区段中,有利地1至5个连续的分离区段,非常有利地3至5个连续的分离区段中进行。来自先前区段的液体流出物进料随后的区段。全部气体流出物冷凝形成二醇流出物。由最终的气/液分离区段产生的液体流出物构成富含单体的液体流出物。
随后区段的温度和压力低于在先前区段中的那些,从而从先前区段离开的气体流出物能够在冷凝之后使一部分随后区段的液体流出物再沸腾。在这个配置中,供应的用于回收二醇的热量最小化。
进行阶段c)从而液体流出物的温度保持高于某个值,低于这个值时聚酯单体沉淀,并取决于二醇/单体摩尔比而低于某个高值,高于这个高值时单体显著地再聚合。阶段c)中的温度为100至250℃,优选110至220℃,以优选的方式120至210℃。在连续的气/液分离中,有利地在连续的1至5个,优选3至5个连续分离中的操作是特别有利的,因为这能够在每次分离中调节对应于上述限制的液体流出物的温度,这由于在聚酯原料中存在不透明的PET而是特别重要的,用于使PET不透明的颜料能够在PET的聚合反应中具有催化作用。
调节阶段c)中的压力从而能够在最小化再聚合并能够优化能量整合的温度下使二醇蒸发。其一般为0.00001至0.2 MPa,优选0.00004至0.15 MPa,以优选的方式0.00004至0.1 MPa。
所述一个或多个分离区段有利地通过本领域技术人员已知的任何方法搅拌。
二醇流出物可以包含其他化合物,例如染料、轻质醇、水或二乙二醇。至少一部分二醇流出物有利地再循环至阶段a)和/或阶段b),有利地作为与根据本发明方法外部供应的二醇的混合物。
可以在再循环至阶段a)和/或b)和/或在阶段d)中用作混合物之前在纯化阶段中处理全部或一部分所述二醇流出物。这个纯化阶段能够非穷尽地包括在固体(例如活性炭)上的吸附,从而除去染料;和一个或多个蒸馏,从而分离杂质,例如二乙二醇、水和其他醇。
单体的分离阶段d)
根据本发明的方法包括由阶段c)产生的富含单体的流出物的分离阶段d),用以提供重质杂质流出物和经预纯化的单体流出物,其在低于250℃,优选低于230℃并非常优选低于200℃的温度,和小于0.001 MPa,优选小于0.0005 MPa的压力下,采用小于10 min,优选小于5 min,以优选的方式小于1 min的液体停留时间进行。
这个分离阶段的目的是从保持液态并因此捕获重质杂质、特别是颜料、未转化聚合物、可能存在的其他聚合物和聚合催化剂的低聚物和聚酯分离蒸发的单体,同时最小化由再聚合造成的单体损失。少量低聚物可能被单体夹带。
由于所述颜料非常小的尺寸,通过过滤完全除去颜料是特别困难的。由阶段c)产生的富含单体的流出物有利地包含大于50 ppm,非常有利地大于100 ppm的阳离子和阴离子的总含量。
由于在聚酯原料中可能存在聚合催化剂,特别是如果这个原料包含不透明PET,则这个操作必须采用非常短的液体停留时间和在不超过250℃的温度下进行。因此不可能通过简单的常压蒸馏分离。一些用于使PET不透明的颜料,例如TiO2,已知用于催化聚合反应。
分离阶段d)有利地在降膜或薄膜蒸发系统中或通过短程降膜或薄膜蒸馏进行。非常低的操作压力是必要的,从而能够在低于250℃,优选低于230℃的温度下进行阶段d),同时能够蒸发单体。
聚合抑制剂有利地在所述阶段d)中进料之前与富含单体的液体流出物混合。
稀释剂有利地在所述阶段d)中进料之前与富含单体的液体流出物混合,从而有利于在短程蒸馏或蒸发系统底部除去重质杂质,特别是颜料。在阶段d)的操作条件下,这个稀释剂的沸点必须比BHET高得多。例如,其可以为聚乙二醇或PET低聚物。
所述重质杂质流出物特别是包含颜料、低聚物和未分离的BHET。一部分所述重质杂质流出物可以有利地再循环至调理和进料阶段a)和/或解聚阶段b)。
所述重质杂质流出物有利地在其再循环之前经历至少一个纯化阶段,优选过滤阶段,从而降低颜料和/或其他固体杂质的量。全部或部分的所述重质杂质流出物还可以有利地从该工艺排出并送至焚烧系统。
一部分二醇流出物可以有利地与由阶段d)产生的重质杂质流出物混合,从而减小所述重质杂质流出物的粘度并有助于其输送至阶段a)和/或阶段b),并能够在任选的过滤阶段中对其处理。
所述经预纯化的单体流出物有利地送至气/液分离区段,该分离在本领域技术人员已知的任何装备中,在100至250℃,优选110至200℃并以优选的方式120至180℃的温度下并在0.00001至0.1 MPa,优选0.00001至0.01 MPa并以优选的方式0.00001至0.001 MPa的压力下进行。所述分离区段能够分离气体二醇流出物和经预纯化的液体单体流出物。所述气/液分离能够进一步通过在所述气体二醇流出物中回收多于50重量%,优选多于70重量%并以优选的方式多于90重量%的在阶段d)中被经预纯化的单体流出物夹带的二醇而降低在经预纯化的单体流出物中保留的二醇的量。在所述气体二醇流出物中夹带的单体的量优选为存在于经预纯化的单体流出物中的单体的小于1重量%,优选小于0.1重量%,并以更优选的方式小于0.01重量%的量。所述气体二醇流出物随后有利地冷凝,任选在纯化阶段中预处理并与由阶段c)产生的二醇流出物一起再循环至阶段a)和/或阶段b)和/或在阶段d)中作为混合物。
脱色阶段e)
根据本发明的方法包括经预纯化的单体流出物的脱色阶段,其在100至250℃,优选110至200℃并以优选的方式120至180℃的温度下和在0.1至1.0 MPa,优选0.2至0.8 MPa并以优选的方式0.3至0.5 MPa的压力下在吸附剂存在下进行,并产生经纯化的单体流出物。
所述吸附剂可以为能够捕获染料的本领域的技术人员已知的任何吸附剂,例如活性炭或粘土,有利地为活性炭。
所述经预纯化的单体流出物有利地与一部分由阶段c)产生的二醇流出物或与根据本发明的方法外部供应的二醇混合。
为了生产以任何方式都不能与未经加工的PET进行区分的PET,经纯化的单体流出物有利地进料本领域技术人员已知的聚合阶段,有利地在乙二醇、对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯进料的下游进行,取决于所选的聚合阶段。聚合阶段中经纯化的单体流出物的进料能够以相等的流速减少对苯二甲酸二甲酯或对苯二甲酸的进料。
实施例
实施例1 – 本发明
这个实施例示例采用包含20重量%不透明PET的原料的根据本发明的方法的使用。
使4 kg/h由再循环的、经研磨和洗涤的PET原料产生的薄片(其构造成20重量%的不透明PET并包含5重量%颜料TiO2)和12.9 kg/h乙二醇(MEG)达到250℃的温度,然后注入保持在0.4 MPa压力下的搅拌的反应器中。停留时间,定义为反应器的液体体积对进入反应器的液体体积流速总和的比率,设定为5 h。在反应器出口处,反应流出物由69.06重量%MEG、27.74重量% BHET、2.96重量% BHET二聚物和0.24重量% TiO2构成。
在连续的4个圆底烧瓶中在210℃至130℃的温度和0.12 MPa至0.001 MPa的压力下通过蒸发分离反应流出物中存在的乙二醇。在这个蒸发阶段结束时,回收11.1 kg/h的MEG料流和5.84 kg/h的富含BHET的液体料流。所述MEG料流实际上排他地由乙二醇构成并因此可以再循环至解聚反应器。所述富含BHET的液体料流由80.50重量%的BHET、8.52重量%的BHET二聚物、10.3重量%的MEG和0.68重量%的TiO2构成。
随后在220℃的温度和50 Pa的压力下将所述富含BHET的液体料流注入薄膜蒸发器中。薄膜蒸发器中的停留时间为1 min。在薄膜蒸发器顶部回收流速为5.2 kg/h的气体流出物。其由88.5重量%的BHET和11.5重量%的MEG构成并不含痕量TiO2。在薄膜蒸发器底部回收流速为0.64 kg/h的重质残余物,并且其由93.75重量%的BHET低聚物和6.25重量%的TiO2构成。
气体流出物在130℃下冷凝,以提供经预纯化的BHET液体料流。所述经预纯化的BHET液体料流压缩至最高0.5 MPa,随后进料具有等于重量5%的吸附容量的活性炭固定床。在这个阶段结束时,出于生产未经加工的PET的目的,回收脱色和脱颜料的BHET液体料流,将该料流再次注入本领域技术人员已知的聚合阶段中。
实施例2 – 本发明
这个实施例示例采用100%不透明PET原料的根据本发明的方法的使用。
使4 kg/h由再循环的、经研磨和洗涤的PET原料产生的薄片(其构造成100%的不透明PET,包含5重量%颜料TiO2)和12.9 kg/h乙二醇(MEG)达到250℃的温度,然后注入保持在0.4 MPa压力下的搅拌的反应器中。停留时间,定义为反应器的液体体积对进入反应器的液体体积流速总和的比率,设定为5 h。在反应器出口处,反应流出物由69.82重量% MEG、26.63重量% BHET、2.37重量% BHET二聚物和1.18重量% TiO2构成。
在连续的4个圆底烧瓶中在210℃至130℃的温度和0.12 MPa至0.001 MPa的压力下通过蒸发分离反应流出物中存在的乙二醇。在这个蒸发阶段结束时,回收11.2 kg/h的MEG料流和5.7 kg/h的富含BHET的液体料流。所述MEG料流实际上排他地由乙二醇构成并因此可以再循环至解聚反应器。所述富含BHET的液体料流由78.9重量%的BHET、7.0重量%的BHET二聚物、10.5重量%的MEG和3.51重量%的TiO2构成。
随后在220℃的温度和50 Pa的压力下将所述富含BHET的液体料流注入薄膜蒸发器中。薄膜蒸发器中的停留时间为1 min。在薄膜蒸发器顶部回收流速为5.2 kg/h的气体流出物。其由88重量%的BHET和12重量%的MEG构成并不含痕量TiO2。在薄膜蒸发器底部回收流速为0.64 kg/h的重质残余物,并且其由75重量%的BHET低聚物和25重量%的TiO2构成。
气体流出物在130℃下冷凝,以提供经预纯化的BHET液体料流。所述经预纯化的BHET液体料流压缩至最高0.5 MPa,随后进料具有等于重量5%的吸附容量的活性炭固定床。在这个阶段结束时,出于生产未经加工的PET的目的,回收脱色和脱颜料的BHET液体料流,将该料流再次注入本领域技术人员已知的聚合阶段中。
实施例3 – 非本发明
这个实施例示例包含采用不透明PET的原料的根据现有技术(JP3715812)的方法的使 用。
使4 kg/h由再循环的、经研磨和洗涤的PET原料产生的薄片(其构造成20重量%的不透明PET,并包含5重量%颜料TiO2)和12.9 kg/h乙二醇(MEG)达到250℃的温度,然后注入保持在0.4 MPa压力下的搅拌的反应器中。停留时间,定义为反应器的液体体积对进入反应器的液体体积流速总和的比率,设定为5 h。在反应器出口处,反应流出物由69.06重量%MEG、27.74重量% BHET、2.96重量% BHET二聚物和0.24重量% TiO2构成。
文件JP3715812教导在使用短接触时间分离器之前进行预纯化,即过滤(40-100微米)阶段,然后进行去离子阶段是必要和重要的,这个预纯化能够从料流中提取促进BHET的再聚合和着色反应的物质。
泵抽解聚流出物并在具有44微米(325目)孔隙率的过滤筒上在100℃和0.4 MPa下过滤,然后冷却至50℃并送至包含离子交换树脂的固定床。在过滤器的上游和树脂床的下游连续监控压力。压力在操作的前几个小时缓慢增加,并且过滤器上游和树脂床下游之间的压力差保持小于2巴,这能够保持树脂床完整。在12 h操作结束时,压力显著提高,最高至8巴,并且由于堵塞和树脂床的结构损失,装置在30分钟后停止。在堵塞之前测得过滤器上游和树脂床下游之间的压力差为6巴。
使用通过过滤和在树脂上的吸附进行的预纯化的现有技术的各阶段的顺序因此不能处理包含大于10重量%的量的不透明PET的原料。

Claims (14)

1.包含不透明PET的聚酯原料的解聚方法,所述原料包含0.1重量%至10重量%的颜料,所述方法至少包括以下阶段:
a) 由所述聚酯原料进料的调理阶段;
b) 至少由来自阶段a)的流出物和由供应的二醇进料的通过二醇醇解进行的解聚阶段,其在200至400℃的温度下,采用1至20 mol二醇/mol所述聚酯原料中的二酯和0.1至5 h的聚酯的停留时间进行,将PET转化成BHET单体和BHET低聚物;
c) 至少由来自阶段b)的流出物进料的二醇的分离阶段,其在100至250℃的温度下,在比阶段b)更低的压力下进行,并产生二醇流出物和富含单体的液体流出物,其在1至5个连续的气/液分离区段中进行,来自先前区段的液体流出物进料随后的区段,全部气体流出物冷凝形成二醇流出物,由最终气/液分离区段产生的液体流出物构成富含单体的液体流出物;
d) 由阶段c)产生的富含单体的液体流出物的分离阶段,分离成重质杂质流出物和经预纯化的单体流出物,其在低于250℃的温度和小于0.001 MPa的压力下采用小于10 min的液体停留时间进行;和
e) 经预纯化的单体流出物的脱色阶段,其在100至250℃的温度下和在0.1至1.0 MPa的压力下在吸附剂存在下进行,并产生经纯化的单体流出物。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述聚酯原料包含至少10重量%的不透明PET。
3.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中阶段a)在225至275℃的温度下进行。
4.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中所述阶段a)包括挤出区段。
5.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中使所述聚酯原料与至少一部分由阶段c)产生的二醇流出物在所述阶段a)中接触。
6.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中所述阶段b)在固体吸附剂存在下进行。
7.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中所述阶段b)在非均相催化剂存在下进行,相对于催化剂总重量计,所述催化剂包含至少50重量%由至少一种式ZxAl2O(3+x)尖晶石构成的固溶体并包含至多50重量%氧化铝和元素Z的氧化物,其中x为0(不包括边界值)至1,Z选自Co、Fe、Mg、Mn、Ti或Zn。
8.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中将一部分由阶段c)产生的二醇流出物再循环至阶段b)。
9.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中所述阶段d)在小于0.0005 MPa的压力下进行。
10.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中所述阶段d)采用小于1 min的液体停留时间进行。
11.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中将一部分所述重质杂质流出物再循环至调理和进料阶段a)和/或解聚阶段b)。
12.根据权利要求11所述的方法,其中将一部分由阶段c)产生的二醇流出物与由阶段d)产生的重质杂质流出物混合。
13.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中将由阶段d)产生的所述经预纯化的单体流出物送至气/液分离区段,该分离在100至250℃的温度下和在0.00001至0.1 MPa的压力下进行。
14.根据前述权利要求任一项所述的方法,其中为了生产PET,将经纯化的单体流出物进料聚合阶段。
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