CN109575358A - 废弃聚酯薄膜回收装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废弃聚酯薄膜回收装置和一种废弃聚酯薄膜回收方法，所述装置包括碎膜熔融降解系统、降解催化剂配制系统、废膜粉碎及风送系统和碎膜熔体输送系统。所述方法为以所述废膜粉碎及风送系统将收集的废膜粉碎并送入碎膜熔融降解系统；以所述降解催化剂配制系统配制降解催化剂溶液并加压升温后送入所述碎膜熔融降解系统；碎膜在所述碎膜熔融降解系统中形成熔融，并在降解催化剂溶液的作用下醇解形成粘度相当于预聚物的碎膜熔体；以所述碎膜熔体输送系统将碎膜熔体送入聚酯装置的后缩聚系统回收利用。本发明将实现了聚酯薄膜产生中的废膜在线连续全回收利用，且不影响聚酯质量。

Description

废弃聚酯薄膜回收装置和方法
技术领域
本发明涉及一种废弃聚酯薄膜回收装置，还涉及一种废弃聚酯薄膜回收方法，属于化工生产技术领域。
背景技术
聚酯薄膜是一种高分子塑料薄膜，具有优异的物理性能、化学性能及尺寸稳定性、透明性、可回收性，可广泛的应用于磁记录、感光材料、电子、电气绝缘、工业用膜、包装装饰、屏幕保护、光学级镜面表面保护等领域，在我国有着较大的市场发展潜力，以每年大于10%以上的速度持续增长。
目前聚酯薄膜的生产采用双向拉伸技术，拉伸过程中不可避免的会产生破膜，薄膜分切过程会产生边膜废料。在聚酯薄膜的生产过程中，碎膜（废膜和边膜）产生量至少为10%，碎膜如果当作废料处理而不进行回收则存在很大的浪费。
传统的聚酯薄膜回收采用物理法或化学法：物理法通常是采用螺杆熔融挤出，再经过均化形成熔体，该方法对原料要求较高且生产出的成品纯度较低；化学法通常将废弃聚酯薄膜醇解为对苯二甲酸乙二醇酯单体，然后再重新聚合，增加了工艺的复杂性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种废弃聚酯薄膜回收装置，还提供了一种采用上述废弃聚酯薄膜回收装置的废弃聚酯薄膜回收方法，用以将废弃聚酯薄膜醇解形成粘度相当于预聚物的碎膜熔体实现在线连续回收，在聚酯拉膜生产线内部形成闭式循环，不产生任何废料，实现了清洁生产并降低了生产成本。
本发明的技术方案是：
一种废弃聚酯薄膜回收装置，其包括：
碎膜熔融降解系统，用于在一定的压力和温度下熔融碎膜，并在降解催化剂的作用下实现碎膜的醇解，形成粘度相当于预聚物的碎膜熔体，设有碎膜进料口、降解催化剂溶液进料口和碎膜熔体出料口，所述降解催化剂溶液的溶剂为适于碎膜醇解的液体醇，优选乙二醇；
降解催化剂配制系统，用于配制具有一定浓度、压力和温度的降解催化剂溶液，向所述碎膜熔融降解系统输出所生成的降解催化剂溶液，设有进料口和出料口，其出料口连接所述碎膜熔融降解系统的降解催化剂溶液进料口；
废膜粉碎及风送系统，用于粉碎废弃聚酯薄膜，向所述碎膜熔融降解系统输出所产生的经粉碎的碎膜，设有进料口和出料口，其出料口连接所述碎膜熔融降解系统的碎膜进料口；
碎膜熔体输送系统，用于向聚酯装置的后缩聚系统输送所述碎膜熔融降解系统输出的碎膜熔体，送至所述后缩聚系统中的碎膜熔体与来自聚酯装置的预缩聚系统的预缩聚物一同进行后缩聚反应，形成适于拉膜的聚酯物料，设有进料口和出料口，其进料口连接所述碎膜熔融降解系统的碎膜熔体出料口。
优选地，所述降解催化剂配制系统包括依次连接的降解催化剂混合罐、降解催化剂溶液过滤器、降解催化剂溶液供料罐、降解催化剂增压供料泵和降解催化剂加热器，所述降解催化剂加热器的出料口构成所述降解催化剂配制系统的出料口，连通所述碎膜熔融降解系统的降解催化剂溶液进料口。
优选地，所述降解催化剂混合罐采用夹套式或内盘管式，其罐体采用夹套结构或设有罐内盘管，所述罐体的夹套结构或罐内盘管连接热媒循环系统，通过流经夹套结构或罐内盘管的热媒给罐内的物料加热。
所述降解催化剂混合罐内可以设有机械搅拌器。
可以采用液体醇作为降解催化剂溶液的溶剂，所述液体醇优选为乙二醇。
所述降解催化剂混合罐可以为立式，其降解催化剂进料口和溶剂进料口位于罐体的上部，降解催化剂溶液出料口位于罐体的下部。
所述降解催化剂溶液加热器可以采用夹套式，其壳体设有夹套结构，所述壳体的夹套结构连接热媒循环系统，通过流经夹套结构的热媒给加热器内的降解催化剂溶液加热。
所述降解催化剂溶液供料罐的出料口与所述降解催化剂溶液加热器的进料口之间的连接管道上可以设有降解催化剂溶液增压供料泵。
所述降解催化剂溶液供料泵优选采用液压隔膜计量泵。
所述降解催化剂溶液增压供料泵优选设有用于控制其运行速度的变频控制装置。
所述降解催化剂溶液加热器的出料口与所述碎膜熔融降解系统的降解催化剂溶液进料口之间的连接管道优选设有热媒伴管或采用热媒加热的夹套结构，通过相应热媒给管道内介质加热和/或保温。
优选地，所述碎膜熔融降解系统主要包括单螺杆或双螺杆熔融降解机，所述单螺杆或双螺杆熔融降解机设有加热装置等。
一种废弃聚酯薄膜回收方法，其包括下列步骤：
采用废弃聚酯薄膜回收装置的废膜粉碎及风送系统将拉膜装置产生的碎膜粉碎并送入碎膜熔融降解系统；
采用废弃聚酯薄膜回收装置的降解催化剂配制系统配制一定浓度、压力和温度的降解催化剂溶液并送入所述碎膜熔融降解系统；
采用废弃聚酯薄膜回收装置的碎膜熔融降解系统将碎膜熔融，并在降解催化剂的作用下使碎膜醇解，形成粘度相当于预聚物的碎膜熔体；
采用废弃聚酯薄膜回收装置的碎膜熔体输送系统将所述碎膜熔融降解系统产生的碎膜熔体送入聚酯装置的后缩聚系统，在所述后缩聚系统中与来自聚酯装置的预缩聚系统的预聚物一同进行后缩聚，形成适于拉膜的聚酯物料；
所述废弃聚酯薄膜回收装置为本发明公开的任意一种废弃聚酯薄膜回收装置。
所述碎膜熔体的动力粘度优选为2000～15000mPa.s。
所述降解催化剂溶液的压力和温度分别优选为20～25MPa和250～280℃。
降解催化剂在所述降解催化剂配制系统输出的降解催化剂溶液中的质量浓度可以为1%～10%。
降解催化剂相对于所述碎膜熔融降解系统输出的碎膜熔体的质量比可以为10～500ppm。
所述碎膜熔融降解系统的工作压力和温度分别优选为18～22MPa和250～280℃。
本发明的有益效果为：
采用碎膜熔融降解系统同时实现碎膜的熔融和醇解，形成粘度相当于预聚物的碎膜熔体并直接用于后缩聚系统，由此在保证聚酯产品质量、不妨碍聚酯生产过程的同时，实现了碎膜在线连续全回收，在聚酯拉膜生产装置内部形成闭式循环，不产生任何废料，实现了清洁生产并降低了生产成本；碎膜在独特设计的温度和压力下被醇解为粘度相当于预聚物的碎膜熔体，保证了熔体能够直接与预聚物混合加入后缩聚系统，简化了废弃聚酯薄膜的回收工艺；降解催化剂溶液直接加入碎膜熔融降解系统进行醇解，无需单独设置醇解罐和物料混合装置，简化了设备的复杂程度；通过设置降解催化剂配制系统，对降解催化剂溶液进行过滤，去除降解催化剂溶液中的杂质，有利于提高催化效率、保证聚酯品质，通过将降解催化剂加热加压到与碎膜熔体相适应的温度和压力，提高反应效率。
本发明的废弃聚酯薄膜回收装置及方法均适应于连续生产和间隙生产，优选采用连续生产，将连续输出的碎膜熔体在熔融状态下送入后缩聚系统，与来自预缩聚系统的预聚物一同作为后缩聚的反应物参与后缩聚反应，可以独立进入后缩聚系统，优选先与预缩聚系统的预聚物混合后再进入后缩聚系统。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1和图2所示，本发明涉及一种废弃聚酯薄膜回收装置，包括降解催化剂配制系统、废膜粉碎及风送系统、碎膜熔融降解系统和碎膜熔体输送系统，所述废膜粉碎及风送系统、所述碎膜熔融降解系统和所述碎膜熔体输送系统依次顺序连接，所述降解催化剂配制系统配制的降解催化剂溶液通过所述碎膜熔融降解系统的中部或尾部设置的降解催化剂溶液进料口加入所述碎膜熔融降解系统，所述碎膜熔融降解系统输出的碎膜熔体经过所述碎膜熔体输送系统重新进入聚酯装置的后缩聚系统51。
所述碎膜熔融降解系统包括单螺杆或双螺杆熔融降解机31，所述单螺杆或双螺杆熔融降解机31的驱动电机优选设有变频控制装置。
所述降解催化剂配制系统采用间歇法配制，包括降解催化剂混合罐11、降解催化剂溶液过滤器12、降解催化剂溶液供料罐13、降解催化剂溶液增压供料泵14和降解催化剂溶液加热器15，所述降解催化剂混合罐11为立式结构，设有机械搅拌系统以满足传质和传热的需求，设置蒸汽夹套加热，可以满足相应的温度控制要求，降解催化剂和液态醇（优选乙二醇）加入到所述降解催化剂混合罐11中，待降解催化剂完全溶解于液态醇（优选乙二醇）后，经过滤进入所述降解催化剂溶液供料罐13进行储存，通过降解催化剂溶液增压供料泵14和降解催化剂溶液加热器15，降解催化剂溶液的压力和温度分别升至20～25MPa和250～280℃，进入碎膜熔融降解系统。降解催化剂溶液供料泵14为液压隔膜计量泵，所述液压隔膜计量泵的电机设有变频控制装置，对降解催化剂溶液的加入量进行计量和调节，所述降解催化剂溶液供料泵14由所述单螺杆或双螺杆熔融降解机31进行连锁控制。
所述废膜粉碎及风送系统包括顺序连接的废膜粉碎机21、风机22、碎膜料仓23、风机24和旋风分离器25，拉膜装置6的废弃聚酯薄膜送至所述废膜粉碎机21进行粉碎，碎膜通过风机22输送至所述碎膜料仓23，所述碎膜料仓23中的碎膜再通过风机24进入所述旋风分离器25，之后进入所述单螺杆或双螺杆熔融降解机31，在所述单螺杆或双螺杆熔融降解机31中，碎膜在压力18～22MPa和温度250～280℃下熔融，并在降解催化剂的作用下被醇解为粘度为2000～15000mPa.s的碎膜熔体。
所述碎膜熔体输送系统包括碎膜熔体管道42，所述碎膜熔体管道上设有碎膜熔体齿轮泵41和碎膜熔体阀43，碎膜熔体通过碎膜熔体齿轮泵41和碎膜熔体管道43送至聚酯装置，与预缩聚系统出来的预聚物通过所述碎膜熔体阀43混合，然后进入所述后缩聚系统51进行增粘，所述碎膜熔体齿轮泵41的电机优选设有变频控制装置。
本发明中所用的热源均由热媒站提供，热媒炉加热后的热媒(约320℃)通过热媒循环泵送至需要加热的各处（例如混合夹套或罐内盘管、加热器夹套和管道夹套等），使用后温度降低的热媒通过管路送回热媒站再次加热循环使用，即完成一次热媒闭路循环。
可选地，本发明中所用的热源也可以采用其他任意现有技术实现加热，例如电加热。
本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (10)

1.一种废弃聚酯薄膜回收装置，其特征在于包括：
碎膜熔融降解系统，用于在一定的压力和温度下熔融碎膜，并在降解催化剂的作用下实现碎膜的醇解，形成粘度相当于预聚物的碎膜熔体，设有碎膜进料口、降解催化剂溶液进料口和碎膜熔体出料口，所述降解催化剂溶液的溶剂为适于碎膜醇解的液体醇，优选乙二醇；
降解催化剂配制系统，用于配制具有一定浓度、压力和温度的降解催化剂溶液，向所述碎膜熔融降解系统输出所生成的降解催化剂溶液，设有进料口和出料口，其出料口连接所述碎膜熔融降解系统的降解催化剂溶液进料口；
废膜粉碎及风送系统，用于粉碎废弃聚酯薄膜，向所述碎膜熔融降解系统输出所产生的经粉碎的碎膜，设有进料口和出料口，其出料口连接所述碎膜熔融降解系统的碎膜进料口；
碎膜熔体输送系统，用于向聚酯装置的后缩聚系统输送所述碎膜熔融降解系统输出的碎膜熔体，送至所述后缩聚系统中的碎膜熔体与来自聚酯装置的预缩聚系统的预缩聚物一同进行后缩聚反应，形成适于拉膜的聚酯物料，设有进料口和出料口，其进料口连接所述碎膜熔融降解系统的碎膜熔体出料口。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述降解催化剂配制系统包括依次连接的降解催化剂混合罐、降解催化剂溶液过滤器、降解催化剂溶液供料罐、降解催化剂增压供料泵和降解催化剂加热器，所述降解催化剂加热器的出料口构成所述降解催化剂配制系统的出料口，连通所述碎膜熔融降解系统的降解催化剂溶液进料口。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述降解催化剂混合罐采用夹套式或内盘管式，其罐体采用夹套结构或设有罐内盘管，所述罐体的夹套结构或罐内盘管连接热媒循环系统，通过流经夹套结构或罐内盘管的热媒给罐内的物料加热，所述降解催化剂混合罐内设有机械搅拌器，采用液体醇作为降解催化剂溶液的溶剂，优选乙二醇。
4.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述降解催化剂混合罐为立式，其降解催化剂进料口和溶剂进料口位于罐体的上部，降解催化剂溶液出料口位于罐体的下部。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述降解催化剂溶液加热器采用夹套式，其壳体设有夹套结构，所述壳体的夹套结构连接热媒循环系统，通过流经夹套结构的热媒给加热器内的降解催化剂溶液加热。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述降解催化剂溶液供料罐的出料口与所述降解催化剂溶液加热器的进料口之间的连接管道上设有降解催化剂溶液增压供料泵，所述降解催化剂溶液增压供料泵优选采用液压隔膜计量泵并设有用于控制其运行速度的变频控制装置。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述降解催化剂溶液加热器的出料口与所述碎膜熔融降解系统的降解催化剂溶液进料口之间的连接管道设有热媒伴管或采用热媒加热的夹套结构，通过相应热媒给管道内介质加热和/或保温。
8.根据权利要求1-7任一所述的装置，其特征在于所述碎膜熔融降解系统主要包括单螺杆或双螺杆熔融降解机，所述单螺杆或双螺杆熔融降解机设有加热装置等。
9.一种废弃聚酯薄膜回收方法，其特征在于包括下列步骤：
采用弃聚酯薄膜回收装置的废膜粉碎及风送系统将拉膜装置产生的废膜粉碎并送入碎膜熔融降解系统；
采用废弃聚酯薄膜回收装置的降解催化剂配制系统配制一定浓度、压力和温度的降解催化剂溶液并送入所述碎膜熔融降解系统；
采用废弃聚酯薄膜回收装置的碎膜熔融降解系统将碎膜熔融，并在降解催化剂的作用下使碎膜醇解，形成粘度相当于预聚物的碎膜熔体；
采用废弃聚酯薄膜回收装置的碎膜熔体输送系统将所述碎膜熔融降解系统产生的碎膜熔体送入聚酯装置的后缩聚系统，在所述后缩聚系统中与来自聚酯装置的预缩聚系统的预聚物一同进行后缩聚，形成适于拉膜的聚酯物料；
所述废弃聚酯薄膜回收装置为权利要求1-8中任一项所述的废弃聚酯薄膜回收装置。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述碎膜熔体的动力粘度为2000～15000mPa.s，所述降解催化剂溶液的压力和温度分别为20～25MPa和250～280℃，降解催化剂在所述降解催化剂配制系统输出的降解催化剂溶液中的质量浓度为1%～10%，相对于所述碎膜熔融降解系统输出的碎膜熔体的质量比为10～500ppm，所述碎膜熔融降解系统的工作压力和温度分别为18～22MPa和250～280℃。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Xu Xianwen

Inventor after: Chang Chongzhi

Inventor after: Zhang Yuhang

Inventor after: Li Lijun

Inventor after: Lv Chenqiu

Inventor after: Chen Jiubo

Inventor after: Jia Zhixuan

Inventor after: Zhou Fan

Inventor after: Xie Fucheng

Inventor after: Qian Yufeng

Inventor before: Xu Xianwen

Inventor before: Chang Chongzhi

Inventor before: Zhang Yuhang

Inventor before: Li Lijun

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GR01 Patent grant
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