一种解聚废旧聚酯瓶的方法

摘要

本发明提供了一种废旧聚酯瓶的解聚方法，将废旧聚酯瓶、乙二醇、碳酸氢钠、蒸馏水按一定比例加入高温高压反应釜中，然后在170～200℃的条件下反应15～40min，废旧聚酯瓶解聚生成对苯二甲酸钠和乙二醇及其它副产物；然后经活性炭吸附脱色，盐酸酸化，冰水冷却结晶，抽滤，洗涤，干燥得对苯二甲酸；滤液经旋转蒸发后得到乙二醇可重复使用。本发明由于其混合反应体系，解聚温度下降，反应时间缩短，节省了能源消耗，减少了设备投资，PET的解聚率达到99％以上，目标产物对苯二甲酸的收率在94％以上。

权利要求

1.一种解聚废旧聚酯瓶的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： （1）将废旧聚酯瓶洗净，粉碎后与蒸馏水、乙二醇、NaHCO3一同放入高温高压反应釜中反应至废旧聚酯瓶解聚完毕；废旧聚酯瓶碎片：蒸馏水：乙二醇：NaHCO3质量比=1：13～

17：3.7～7.5：1～1.1；

（2）抽滤步骤（1）得到的解聚产物，除去不溶物杂质；将得到的液体产物进行活性炭吸附脱色； （3）加热步骤（2）得到的无色透明液体，并加入与液体中钠离子等物质的量的盐酸，有白色沉淀生成，冰水冷却后抽滤，洗涤固体滤饼； （4）干燥固体滤饼即可得到白色产物对苯二甲酸，滤液旋转蒸发后得到乙二醇；

步骤（1）中将废旧聚酯瓶粉碎成1～3mm×1～3mm大小的碎片； 步骤（2）活性炭的加入量与液体体积的比值按m/v=0.3%； 步骤（2）活性炭吸附条件为50℃下水浴。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中的反应温度为170～200℃，反应时间为15～40min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中反应时进行搅拌，搅拌速度不超过100r/min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中加热步骤（2）得到的无色透明液体至30～60℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）冰水冷却的时间为1小时。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）干燥对苯二甲酸的温度为80～

105℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）滤液旋转蒸发后得到的乙二醇返回步骤（1）循环使用。

说明书

一种解聚废旧聚酯瓶的方法

技术领域：

[0001] 本发明涉及一种废旧聚酯瓶的解聚方法，更具体地说是弱碱性条件下，利用乙二醇和水在密闭的高温高压反应釜中解聚废旧聚酯瓶的方法。背景技术：

[0002] 聚酯瓶由于具有无味、无毒、质量轻、强度大、气密性好、透明度好等特点，已广泛运用于饮料、食品、药品等领域。目前，全世界废旧聚酯瓶的回收量在600kt/a以上，回收率约为18％，回收后的聚酯有60％以上用于纤维生产。而国内的废旧聚酯瓶的回收率仅为6％～10％，其中有40％～60％用于纤维生产。

[0003] 聚酯瓶的循环利用方法主要有两类，一类是物理利用方法，即废旧聚酯瓶经过直接掺混、共混、造粒等简单的物理处理后制成再生切片，作为次档产品可用于纺丝、拉膜和工程塑料等，实现二次利用；另一类是化学利用方法，即聚酯瓶在热和化学试剂的作用下发生解聚反应，生成低分子量的产物，产物经分离、纯化后可重新作为生产聚酯的单体或合成其它化工产品的原料，从而实现了资源的循环利用。

[0004] 在化学利用方法中，常用的方法有水解法和醇解法。专利US4605762中，由双螺杆挤压机处理的聚酯废料在248℃，4.2MPa的条件下水解2小时后，产物经过滤、快速冷却结晶、干燥得到产物对苯二甲酸；专利US3952053中，介绍了一种分解聚酯回收对苯二甲酸的方法。利用质量分数至少为87％的浓硫酸，在常压和37～100℃的条件下水解聚酯废料，得到对苯二甲酸和硫酸组成的混合溶液，加入适量的氢氧化钠溶液，经过滤除去不溶物和色素，然后加入硫酸得到白色沉淀对苯二甲酸，乙二醇则用有机溶剂萃取出来；专利CN101906218A中，聚酯废料与乙二醇在180～197.5℃的条件下反应5～9小时后，趁热抽滤除去未降解的聚酯废料，滤液在5℃下冷藏5～10小时，真空抽滤，干燥得到产物对苯二甲酸-β-羟基乙酯(BHET)和低聚物。专利CN1571810A中，PET片投入含有催化剂的乙二醇中，在175～190℃，0.1～0.5MPa的条件下反应生成对苯二甲酸-β-羟基乙酯(BHET)，由固液分离除去不溶解异物，溶液经分级蒸馏、浓缩得到的BHET与甲醇进行酯交换生成粗对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)，精制DMT，在230～250℃下水解生成对苯二甲酸(TA)。专利CN1390826A，介绍了一种醇碱联合解聚废聚酯的方法，该方法以乙二醇为反应介质，在180℃的条件下，废聚酯与碳酸氢钠反应生成对苯二甲酸钠，用盐酸将对苯二甲酸钠还原获得对苯二甲酸单体。

[0005] 以上方法都没有对目标产物的收率进行详细的说明，且各自存在不足之处。US4605762中，聚酯废料的反应时间长，而且需要在高温高压的条件下，实施成本大；US3952053中，多次使用强酸强碱，不仅腐蚀反应设备，同时产生的废液污染环境；CN101906218A中，反应时间和冷却结晶时间均长达5～10h，不利于规模化生产，并且伴有副反应产生。CN1571810A中，设备投资大，整个流程耗时长。CN1390826A中，解聚产物为有色粘稠物，成分复杂，不易固液分离，仅用纯净的乙二醇洗涤解聚产物，不能保证目标产物的纯度，大量使用乙二醇和洗涤液中成分的复杂性会增加回收乙二醇的难度。

发明内容

[0006] 为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种快速，简便，目标产物收率高的废旧聚酯瓶的解聚方法。

[0007] 一种废旧聚酯瓶的解聚方法，包括以下步骤：

[0008] (1)将废旧聚酯瓶洗净，粉碎后与蒸馏水、乙二醇、NaHCO3一同放入高温高压反应釜中反应至废旧聚酯瓶解聚完毕；废旧聚酯瓶碎片∶蒸馏水∶乙二醇∶NaHCO3质量比＝1∶13～17∶3.7～7.5∶1～1.1；；

[0009] (2)抽滤步骤(1)得到的解聚产物，除去不溶物杂质；将得到的液体产物进行活性炭吸附脱色；

[0010] (3)加热步骤(2)得到的无色透明液体，并加入与液体中钠离子等物质的量的盐酸，有白色沉淀生成，冰水冷却后抽滤，洗涤固体滤饼；

[0011] (4)干燥固体滤饼即可得到白色产物对苯二甲酸，滤液旋转蒸发后得到乙二醇。

[0012] 步骤(1)中将废旧聚酯瓶粉碎成1～3mm×1～3mm大小的碎片。

[0013] 步骤(1)中的反应温度为170～200℃，反应时间为15～40min。

[0014] 步骤(1)中反应时进行搅拌，搅拌速度为不超过100r/min。

[0015] 步骤(2)活性炭的加入量与液体体积的比值按m/v＝0.3％；

[0016] 步骤(2)活性炭吸附条件为50℃下水浴。

[0017] 步骤(3)中加热步骤(2)得到的无色透明液体至30～60℃。

[0018] 步骤(3)冰水冷却的时间为1小时。

[0019] 步骤(4)干燥对苯二甲酸的温度为80～105℃。

[0020] 与其他技术相比，本发明的优点在于：

[0021] (1)本发明利用混合体系对废旧聚酯瓶进行分解，在170～200℃下，反应15～40min，聚酯(PET)的解聚率达到99％以上。同时低温快速的反应过程降低了副反应的可能性，提高了目标产物的收率。

[0022] (2)混合体系中水的加入不仅可以减少乙二醇的用量，而且有利于产物的除杂、脱色等后续操作的进行；

[0023] (3)废旧聚酯瓶的反应过程中无需添加催化剂，减少了对催化剂回收利用的环节。

[0024] (4)反应介质之一的乙二醇，同时也是反应生成物，可以通过旋转蒸发回收重复利用。

具体实施方式

[0025] 本发明将通过下面的实施例做进一步说明，这些实例仅用于举例说明，而不是限制本发明的范围。

[0026] 实施例1：

[0027] (1)在反应釜中加入3g约3mm×3mm大小的废旧聚酯瓶粉碎料，3.3g碳酸氢钠，40ml蒸馏水，10ml乙二醇，密封釜盖，40r/min的搅拌速度下加热至180℃，在该温度下反应
30min，得到淡黄色液体产物和不溶物杂质，抽滤反应产物，称取不溶物杂质质量为0.008g，PET的解聚率为99.73％。

[0028] (2)加0.15g活性炭放入滤液中脱色，50℃下水浴半小时，抽滤，再次加0.15g活性炭放入滤液中，50℃下水浴半小时，抽滤，得到无色透明液体。

[0029] (3)盛有液体产物的烧杯至于电池炉上加热至30℃，不断搅拌中渐渐加入与液体中钠离子等物质的量的盐酸(盐酸质量浓度为18～19％)，有白色沉淀出现。将烧杯放入冰水中冷却1小时后，抽滤。洗涤滤饼，85℃干燥后得对苯二甲酸2.444g，收率为94.22％，经高效液相色谱分析，测定对苯二甲酸的含量为98.14％，滤液旋转蒸馏后得到乙二醇10.80ml，碘量法测定乙二醇的含量为96.34％。

[0030] 对比实施例1：

[0031] 除了把蒸馏水的加入量变为60ml以外，其余参数和操作步骤参考实施例1。称取不溶物杂质质量为0.198g，PET的解聚率为93.40％，干燥后得对苯二甲酸2.272g，收率为87.59％，经高效液相色谱分析，测定对苯二甲酸的含量为98.38％，滤液旋转蒸馏后得到乙二醇10.93ml，碘量法测定乙二醇的含量为96.05％。

[0032] 实施例2：

[0033] (1)在反应釜中加入3g约3mm×3mm大小的废旧聚酯瓶粉碎料，3.3g碳酸氢钠，50ml蒸馏水，15ml乙二醇，密封釜盖，40r/min的搅拌速度下加热至170℃，在该温度下反应
30min，得到淡黄色液体产物和不溶物杂质，抽滤反应产物，称取不溶物杂质质量为0.010g，PET的解聚率为99.67％。

[0034] (2)加0.195g活性炭放入滤液中脱色，50℃下水浴半小时，抽滤，再次加0.195g活性炭放入滤液中，50℃下水浴半小时，抽滤，得到无色透明液体。

[0035] (3)盛有液体产物的烧杯至于电池炉上加热至45℃，不断搅拌中渐渐加入与液体中钠离子等物质的量的盐酸(盐酸质量浓度为18～19％)，有白色沉淀出现。将烧杯放入冰水中冷却1小时后，抽滤。洗涤滤饼，95℃干燥后得对苯二甲酸2.478g，收率为95.52％，经高效液相色谱法测定对苯二甲酸的含量为98.64％，滤液旋转蒸馏后得到乙二醇15.94ml，碘量法测定乙二醇的含量为97.04％。

[0036] 对比实施例2：

[0037] 除了把搅拌速度变为300r/min以外，其余参数和操作步骤参考实施例2。称取不溶物杂质质量为0.773g，PET的解聚率为74.23％，干燥后得对苯二甲酸1.808g，收率为69.70％，经高效液相色谱法测定对苯二甲酸的含量为97.68％，滤液旋转蒸馏后得到乙二醇15.66ml，碘量法测定乙二醇的含量为96.42％。

[0038] 实施例3：

[0039] (1)在反应釜中加入3g约3mm×3mm大小的废旧聚酯瓶粉碎料，3g碳酸氢钠，50ml蒸馏水，10ml乙二醇，密封釜盖，无搅拌，加热至180℃，在该温度下反应30min，得到淡黄色液体产物和不溶物杂质，抽滤反应产物，称取不溶物杂质质量为0.030g，PET的解聚率为99.00％。

[0040] (2)加0.18g活性炭放入滤液中脱色，50℃下水浴半小时，抽滤，再次加0.18g活性炭放入滤液中，50℃下水浴半小时，抽滤，得到无色透明液体。

[0041] (3)盛有液体产物的烧杯至于电池炉上加热至60℃，不断搅拌中渐渐加入与液体中钠离子等物质的量的盐酸(盐酸质量浓度为18～19％)，有白色沉淀出现。将烧杯放入冰水中冷却1小时后，抽滤。洗涤滤饼，105℃干燥后得对苯二甲酸2.439g，收率为