專利名稱：聚對苯二甲酸乙二酯的去污染方法
技術領域：
本發明涉及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)的去污染方法。
背景技術：
PET是一種熱塑性聚酯，PET的生成可通過1，2-二羥基乙烷(“乙二醇”)和對苯二甲酸直接酯化形成雙(羥乙基)對苯二甲酸酯(“BHT”)，BHT隨后通過催化的酯交換反應聚合形成有用的多聚體。
傳統上，因為PET可用作取向薄膜或取向纖維，具有強韌性，優良的電阻性以及低吸濕性并且其熔點大約為265℃，PET被廣泛使用。人們發現PET對于碳酸飲料瓶的制造特別有價值，這些瓶子必須具有好的拉伸強度防止爆炸，并具有輕的質量便于運輸和使用。聚對苯二甲酸乙二酯瓶的廣泛使用產生了回收PET瓶的需要。
在美國專利號5,602,187中公開了從PET中去除污染物的方法，其內容在此被完整地引用作為參考。該專利中公開的方法均要求首先進行預處理步驟使得組分中的PET成分變脆。此后，對脆化成分進一步處理從而去除污染物。特別地，首先將PET在乙二醇中脆化隨后將其粉碎，去除未被粉碎的外源塑料。粉碎后的粉末通過阻滯沉降從紙纖維和膠中分離。
該脆化步驟需要大量的時間、人力和開銷以獲得終產品。
對PET瓶使用的增加導致了聚氯乙烯(PVC)瓶使用的減少，因為聚氯乙烯瓶更貴且難以回收。該發展使得可利用的被回收的塑料瓶原料中的PET含量顯著提高。此外，如今分選技術的提高使得原料PET比早期原料的污染程度低。進一步地，洗滌技術的提高使得這些原料中的潛在有害污染物減少。
因此，需要改進從PET原料中去除污染物的方法，以利用以上提及的這些新技術的長處。
發明內容
已經發現從PET成分中去除污染物的新方法，該方法可以充分地降低現有已知方法所需要的成本、時間和人力。更特別地，已經發現可以省略將PET成分脆化的步驟而直接將這些成分轉化為可溶材料且仍然可以去除污染物，獲得與脆化步驟得到的相同好的去污效果。由此，可以避免此前認為必需的脆化步驟，從而大量減少了用于轉化PET使其能夠回收的成本、設備和時間。
該結果通過創造性方法實現，該方法包括在乙二醇沸點左右的溫度將乙二醇和PET原料混合足夠的時間，將聚對苯二甲酸乙二酯成分轉化為可溶于乙二醇的聚對苯二甲酸乙二酯多聚體，并形成雙(羥乙基)對苯二甲酸酯并與不溶材料生成混合產物，并隨后將可溶的聚對苯二甲酸乙二酯多聚體、雙(羥乙基)對苯二甲酸酯和乙二醇從混合產物中回收。
發明的具體說明因此本發明提供了通過解聚PET將污染物從PET成分中去除的方法，該方法包括以下步驟(a)通過與乙二醇反應使含有PET的材料發生酯交換，典型地，反應在壓力下由鏈長大約為200單位的PET寡聚體混合物，以固體薄片的形式在乙二醇沸點或其附近的溫度下及反應器壓力下進行，將PET轉化成具有大約1至5個重復單位的寡聚體，最大質量百分比大約為3。通常，反應器的絕對壓力大約為0.8至5bar。
(b)將吸附劑與酯交換步驟中的產物混合，吸附劑能夠吸收混合物中的染料和其它污染物。吸附劑如活性碳和活性白土為優選。吸附劑的數量可以根據起始材料中的污染物水平變化。例如，對于相對透明的起始薄片材料，可以使用大約各為0.2％的活性碳和白土。但是，對于含有大量PVC和琥珀PET的薄片，該數量可以增加。典型地，吸附劑被混合并攪拌大約15至30分鐘；(c)隨后在產物和吸附劑的混合物中加入助濾劑，并對該混合物進行壓力過濾。獲得干凈的去污染物的濾液。
此前通過“三級”或化學方法對消費后PET的去污要求去除PVC至含量的1％以下，其中因為PVC的熱分解生成的氯化氫可以被活性碳吸收由此限制了氯化氫反應顏色的生成。
本發明通過以下非限定性實施例加以說明。
實施例1將1500lb干凈的消費后薄片(已用熱水清洗并通過浮/沉池分離漂浮標簽和聚烯烴瓶蓋等)轉移至套層(jacketed)攪拌壓力反應器并加入1000lb乙二醇。將溫度升至210℃，壓力回流升至2bar。在PET和乙二醇反應2小時產生大部分溶解的PET寡聚體后，加入額外的1000lb的乙二醇將反應物的溫度從大約210℃冷卻至170-180℃，乙二醇還降低了粘度。伴隨著持續攪拌將15lb活性碳和15lb活性白土加入其中。
同時，通過將100b粗硅藻土在180℃懸浮于3000lb乙二醇并迅速地將一層密實硅藻土沉降于濾器葉片上準備加壓葉濾機(Amafilter42V-160)。通過在壓力下引入熱氮氣去除乙二醇來干燥濾餅(filtercake)。隨后將15lb精硅藻土加入反應器，將內容物通過濾器分離出吸附有色素、膠和未溶解顏料和未被酯交換的外源塑料如PVC和聚烯烴的吸附劑。回收的濾液沒有顆粒。
由于對所述步驟的修改是多樣的且對本領域技術人員而言是顯而易見的，應當明白本發明不限于所述特定具體實施方案。
權利要求
1.一種處理含有未脆化PET成分和污染物的組分從中去除污染物的方法，該方法包括(a)在乙二醇沸點左右的溫度將乙二醇和組分混合足夠的時間，將聚對苯二甲酸乙二酯成分轉化成溶于乙二醇的聚對苯二甲酸乙二酯多聚體，并形成雙(羥乙基)對苯二甲酸酯并與不溶材料生成混合產物。(b)從上述混合物中回收可溶的聚對苯二甲酸乙二酯多聚體，雙(羥乙基)對苯二甲酸酯和乙二醇。
2.如權利要求1所述的方法，其中通過過濾回收所述可溶的聚對苯二甲酸乙二酯多聚體和乙二醇。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述過濾為高壓過濾。
4.如權利要求2所述的方法，其中在過濾前向所述混合產物中加入選自活性碳和活性碳與活性白土的混合物的材料。
5.一種處理含有未脆化聚對苯二甲酸乙二酯成分和污染物的組分從中去除污染物的方法，該方法包括(a)在乙二醇沸點或其左右的溫度將脆化的聚對苯二甲酸乙二酯成分和乙二醇反應足夠的時間使聚對苯二甲酸乙二酯成分發生酯交換并形成含有產物的溶液，所述產物選自可溶的聚對苯二甲酸乙二酯多聚體、雙(羥乙基)對苯二甲酸酯及其混合物；(b)從溶液中回收產物；及(c)在壓力和溫度下處理回收的產物足夠的時間，使回收的產物水解并生成乙二醇溶液和對苯二甲酸晶體。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述產物通過過濾從溶液中回收。
7.如權利要求6所述的方法，其中在過濾前向所述混合產物中加入選自活性碳和活性碳與活性白土的混合物的材料。
8.如權利要求5中所述的方法，其中所述產物通過密度分離法回收。
9.一種處理含有未脆化聚對苯二甲酸乙二酯成分和污染物的組分從中去除污染物的方法，該方法包括(a)在乙二醇沸點或其左右的溫度將聚對苯二甲酸乙二酯成分和乙二醇反應足夠的時間，使聚對苯二甲酸乙二酯成分發生酯交換，并形成含有脆化聚對苯二甲酸乙二酯的混合產物；(b)粉碎混合產物生成含有聚對苯二甲酸乙二酯的粉碎部分和沒有粉碎的部分，并分離粉碎的和未粉碎的部分；(c)在壓力和溫度下處理上述粉碎部分足夠的時間，使得其中的聚對苯二甲酸乙二酯水解并生成乙二醇溶液和對苯二甲酸晶體；(d)在乙二醇沸點或其左右的溫度加熱由此得到的物質足夠的時間形成含有產物的產物溶液，所述產物選自可溶的聚對苯二甲酸乙二酯多聚體，雙(羥乙基)對苯二甲酸酯及它們的混合物；及(e)從上述產物溶液中回收可溶的聚對苯二甲酸乙二酯多聚體和雙(羥乙基)對苯二甲酸酯。
10.如權利要求1所述的方法獲得的沒有污染物的組分。
11.如權利要求2所述的方法獲得的沒有污染物的組分。
12.如權利要求3所述的方法獲得的沒有污染物的組分。
13.如權利要求4所述的方法獲得的沒有污染物的組分。
14.如權利要求5所述的方法獲得的沒有污染物的組分。
15.如權利要求6所述的方法獲得的沒有污染物的組分。
16.如權利要求7所述的方法獲得的沒有污染物的組分。
17.如權利要求8所述的方法獲得的沒有污染物的組分。
18.如權利要求9所述的方法獲得的沒有污染物的組分。
全文摘要
從PET成分中去除污染物的方法，該方法通過將乙二醇和PET原料在乙二醇沸點左右的溫度混合足夠的時間將聚對苯二甲酸乙二酯成分轉化成溶于乙二醇的聚對苯二甲酸乙二酯多聚體且形成雙(羥乙基)對苯二甲酸酯，并生成含有不溶材料的混合產物。從混合產物中回收可溶的聚對苯二甲酸乙二酯多聚體、雙(羥乙基)對苯二甲酸酯和乙二醇。
文檔編號C07C69/78GK1863855SQ200480011079
公開日2006年11月15日 申請日期2004年2月27日 優先權日2003年2月27日
發明者西蒙·邁克爾·韋斯特 申請人:聚酯回收有限公司