專利名稱：熔融縮聚類高分子廢舊料再生的化學(xué)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熔融縮聚類高分子廢舊料再生的化學(xué)處理方法，用以提高熔融縮聚類高分子廢舊材料回收再生的質(zhì)量品質(zhì)，具體涉及聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯等高分子廢舊 材料的再生循環(huán)使用，屬于化纖、塑料加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有高分子廢舊材料的回收再生要么通過物理法、要么通過化學(xué)法來實現(xiàn)?；瘜W(xué)法的特點就是整個過程以化學(xué)反應(yīng)為核心，回收料需要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)進一步 提高某一個質(zhì)量指標(biāo)或者是幾個質(zhì)量指標(biāo)?；瘜W(xué)法可以從本質(zhì)上改變結(jié)構(gòu)，提高原料的某 些內(nèi)在質(zhì)量指標(biāo)；化學(xué)法不僅可以除去機械雜質(zhì)還可以去除其他非PET類的有機雜質(zhì)，從 而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。現(xiàn)有的物理法存在以下一些不足(1)要求回收原料品質(zhì)非常高，來源非常穩(wěn)定 的“挑食”現(xiàn)象；(2)即使達到了原料的品質(zhì)要求，也因為回收料總是經(jīng)過了加工，在加工過 程中造成的質(zhì)量下降沒法修復(fù)；(3)原料的質(zhì)量均勻性達不到工業(yè)化裝置的高質(zhì)量、連續(xù) 性的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有回收原料再生的物理法存在的上述不足，提供可以改變 分子鏈結(jié)構(gòu)，去除回收原料中的PVC、PP、PE等聚烯烴及其衍生物類有機雜質(zhì)，從而提高再 生原料的純度和品質(zhì)的一種熔融縮聚類高分子廢舊料再生的化學(xué)處理方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種熔融縮聚類高分子廢舊料再生的 化學(xué)處理方法，包括廢舊料經(jīng)普通深槽單螺桿熔融變成熔體，再經(jīng)過濾器過濾掉熔體中的 機械雜質(zhì)和固體雜質(zhì)得到較為純凈的熔體，其特征是，所述方法還包括過濾后的質(zhì)量百分 比為100%的熔體在連接至靜態(tài)混合器的熔體管中按質(zhì)量百分比加入輔料添加系統(tǒng)配制的 500-30000ppm醇解劑、10-120ppm催化劑和0-50ppm增白劑的混合液，熔體和混合液在靜態(tài) 混合器中均勻混合后進入均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器中完成醇解或水解反應(yīng)，均化、去 雜質(zhì)、去除小分子工藝過程和重聚合反應(yīng)后再生。所述的醇解劑采用乙二醇，催化劑采用銻系聚酯催化劑。所述的醇解或水解反應(yīng)是熔體和混合液均勻混合后進入均化重聚合一體化臥式 反應(yīng)器內(nèi)，在溫度230-300°C，絕對壓力80-240Pa的條件下，開始醇解或水解的解聚反應(yīng)， 連續(xù)攪拌約2-15分鐘，熔體與乙二醇完成不徹底的局部控制醇解反應(yīng)，得到聚合更均勻、 分子量分布更窄的聚合物熔體。所述的均化工藝過程是通過靜態(tài)混合器和反應(yīng)器攪拌使醇解反應(yīng)均勻化的過程， 控制醇解劑含量、靜態(tài)混合器的混合度和攪拌速度之間的關(guān)系，讓醇解劑充分接觸熔體分 子鏈，在統(tǒng)計平均概念上達到均勻，形成分子鏈長相當(dāng)?shù)娜垠w，降低了整個熔體的動力粘 度，實現(xiàn)均化工藝過程。
所述去雜質(zhì)過程與均化過程同時發(fā)生，聚合物熔體在溫度230-300°C，絕對壓力 IO-IOOOPa的條件下，聚烯烴類雜質(zhì)發(fā)生分解反應(yīng)，形成的產(chǎn)物分子量很低并會部分被氣 化，在較低的動力粘度下，低分子量雜質(zhì)及其氣體更容易擴散到氣相空間里，通過攪拌器1-10轉(zhuǎn)/分的速度控制，夾帶有低分子量雜質(zhì)及其氣體的熔體逐漸在攪拌器的圓盤成膜， 縮短了從熔體內(nèi)部擴散到氣相的時間，在真空系統(tǒng)的連續(xù)抽吸作用下，被脫離反應(yīng)器，進入 雜質(zhì)分離系統(tǒng)，從而達到去雜質(zhì)的作用。所述去除小分子工藝過程是聚合物熔體在溫度230-300°C，絕對壓力IO-IOOOPa 的條件下，殘留的水分、螺桿熔融過程和過濾過程中產(chǎn)生的降解物、以及進行重聚合反應(yīng)時 生成的EG等小分子在旋轉(zhuǎn)攪拌的作用下，逐漸被真空系統(tǒng)抽走。所述重聚合反應(yīng)過程是聚合物熔體在銻系聚酯催化劑的作用下，在溫度 230-300°C，絕對壓力IO-IOOOPa的條件下，與去除小分子同時發(fā)生逐步縮合聚合反應(yīng)，將 醇解或水解形成的均勻低聚體按照塑聚反應(yīng)的機理重新聚合起來，分子鏈長隨時間和小分 子濃度的降低逐步增加，直到達到后續(xù)加工制品的分子量技術(shù)要求。所述的均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器由圓柱形筒體，筒體兩端經(jīng)唇焊密封法蘭螺 栓連接的端蓋，端蓋靠近底部設(shè)置的斜向下防堵液位計口，筒體內(nèi)設(shè)置的攪拌軸兩端穿過 相應(yīng)端蓋上的帶軸承的組合真空密封機構(gòu)，攪拌軸上從前到后依次間隔固定的攪拌盤片， 攪拌軸一端連接的減速機和驅(qū)動電機，攪拌盤片之間一端固定在筒體內(nèi)壁上具有流通孔的 擋板，筒體外側(cè)和端蓋外端面焊接的熱媒夾套，筒體靠近前端的底部焊固的進料口和筒體 靠近后端的底部焊固的出料口，對應(yīng)出料口的筒體頂部焊固的氣相口構(gòu)成；各擋板用螺栓 連接在筒體內(nèi)壁上；均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器的氣相口連接雜質(zhì)分離系統(tǒng)和真空系 統(tǒng)；均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器的出口處連接熔體真空自吸泵和在線粘度計；均化重聚 合一體化臥式反應(yīng)器上各熱媒夾套連接熱媒加熱系統(tǒng)；靠近均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器 端蓋的下部設(shè)置防堵液位計口，防堵液位計口中插入液位計。前后端蓋中心略向底部偏心處設(shè)置攪拌軸孔。攪拌盤片上采用依次漸變的開孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過在均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器中完成醇解或水解、均化、去雜質(zhì)、去 除小分子、重聚合幾個工藝過程，從本質(zhì)上改變了分子鏈結(jié)構(gòu)，去除了回收原料中的PVC、 PP> PE等聚烯烴及其衍生物類有機雜質(zhì)，從而提高了再生原料的純度和品質(zhì)，由此形成的 聚酯熔體在均勻性、雜質(zhì)含量和最終品質(zhì)就遠遠高于原料的這些指標(biāo)，從而廣泛應(yīng)用于POY 長絲、三維中空、FDY、無紡布、中強工業(yè)絲、再生瓶等對回收原料質(zhì)量要求較高的場合，減少 對原生料的需求和石油資源的消耗，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟。本發(fā)明具有如下有益效果(1)對廢舊原料的適應(yīng)性強，可以使用絕大數(shù)市場回收廢舊原料制取高質(zhì)量再生 制品；(2)本發(fā)明的核心在于均化重聚合過程，解決了不同來源的原料之間的質(zhì)量不 均勻問題，與物理法同樣的原料，經(jīng)過本工藝處理，可以生產(chǎn)出質(zhì)量更穩(wěn)定、品質(zhì)更高的產(chǎn)
P
m ；(3)本發(fā)明生產(chǎn)的高分子熔體質(zhì)量可以在線調(diào)整質(zhì)量指標(biāo)，并穩(wěn)定生產(chǎn)，滿足不同 行業(yè)對同一類的原料不同的質(zhì)量要求；(4)本技術(shù)后續(xù)可配套直接熔體連續(xù)使用，而不需要再生產(chǎn)中間品(高聚物粒子)，減少生產(chǎn)工序和能耗。



圖1為本發(fā)明中的工藝流程圖；圖2為本發(fā)明中均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1普通深槽單螺桿，2過濾器，3輔料添加系統(tǒng)，4均化重聚合一體化臥式反應(yīng) 器，5雜質(zhì)分離系統(tǒng)，6真空系統(tǒng)，7熱媒加熱系統(tǒng)，8熔體真空自吸泵，9在線粘度計，10過濾 器，11熱媒夾套，12擋板，13攪拌盤片，14筒體，15攪拌軸，16出料口，17組合真空密封，18 氣相口，19防堵液位計口，20-端蓋，21進料口，22靜態(tài)混合器。
具體實施例方式結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明，如圖1所示，本發(fā)明回收料在經(jīng)普通深槽 單螺桿熔融變成熔體，再經(jīng)過濾器過濾掉熔體中的機械雜質(zhì)和固體雜質(zhì)得到較為純凈的熔 體，再經(jīng)均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器里進行醇解、均化、去雜質(zhì)、去除小分子、重聚合這個 幾個工藝過程，使得回收料的分子結(jié)構(gòu)重新調(diào)整，滿足不同用途的產(chǎn)品要求?；厥赵辖?jīng)過普通深槽單螺桿1熔融變成熔體，再經(jīng)過過濾器2過濾掉原料中的 機械雜質(zhì)和固體雜質(zhì)，得到較為純凈的熔體。此時的熔體由于原料的不均勻性以及在螺桿 1和過濾器2中發(fā)生的少量水解、熱降解和氧降解，品質(zhì)不好。此時在熔體管中按照計算的 比例和初始設(shè)定值，經(jīng)輔料添加系統(tǒng)3采用流量調(diào)節(jié)控制回路控制醇解劑乙二醇(EG)、催 化劑(銻系聚酯催化劑)以及增白劑按比例混合的添加量連續(xù)的添加到主熔體管中，并通 過靜態(tài)混合器22均勻混合，送入至均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器4。在一體化臥式反應(yīng)器 4的最前端，醇解劑乙二醇EG與聚酯熔體在230-300°C、絕對壓力80_240pa條件下發(fā)生局 部醇解反應(yīng)，形成聚酯低聚體，在可逆平衡反應(yīng)下形成一定分子鏈長的低聚體的分子量分 布變窄，隨著反應(yīng)器4內(nèi)攪拌盤片13攪拌作用下的反應(yīng)進行，熔體的均勻性被提高了 ；與此 同時，PE、PP、PVC等有機雜質(zhì)大部分被熱分解；整個熔體的動力粘度也隨之被降低，減少了 氣化物從熔體到氣相的擴散阻力，有利于去除小分子和分解物。在隨后逐漸被攪拌盤片13 帶起暴露在反應(yīng)器的氣相空間里，大部分分解的雜質(zhì)和小分子逐步擴散到氣相空間里，可 逆平衡反應(yīng)向聚合方向逐漸進行，在真空系統(tǒng)6的抽吸作用下，分離出來的雜質(zhì)和小分子 通過雜質(zhì)分離系統(tǒng)5被冷凝和收集。重新聚合好的熔體通過熔體真空自吸泵8輸送到過濾 器10中，熔體真空自吸泵8提供了紡絲需要的熔體壓力和流量，在過濾器10中進一步過濾 原料里殘留的機械雜質(zhì)和降解與縮聚時新產(chǎn)生的凝聚粒子，以確保紡絲的熔體質(zhì)量?？s聚 反應(yīng)是可逆平衡反應(yīng)，控制聚合度可以用控制生成的小分子濃度間接實現(xiàn)，在熔體泵出口 配備了在線粘度計9用以監(jiān)測輸出的熔體的實時品質(zhì)，該監(jiān)測數(shù)據(jù)通過自動控制系統(tǒng)反饋 給真空系統(tǒng)，以在線調(diào)節(jié)真空度，從而控制小分子的濃度，保證出口的熔體質(zhì)量控制在很小 的偏差以內(nèi)。整個過程熱能由熱媒加熱系統(tǒng)7提供，采用自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)全自動工作。本發(fā)明中的均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器如圖2所示，反應(yīng)器4呈臥式圓柱形結(jié) 構(gòu)，殼體外部為筒體14，兩端為前后端蓋20，端蓋20靠近底部方向斜向下，開有防堵液位計 口 19，筒體14與前后端蓋20之間用唇焊密封法蘭螺栓連接，筒體14和端蓋20外都設(shè)有一 層熱媒夾套11，熱媒夾套11焊接在筒體14和端蓋20上，在筒體14底部靠近前端蓋20開孔焊接進料口 21，底部靠近后端蓋20開孔焊接出料口 16，筒體14頂部靠近后端蓋開孔焊 接有氣相口 18，端蓋20中心略向底部偏心處設(shè)置攪拌軸孔，攪拌軸15穿過前后端蓋20攪 拌軸孔，分別通過兩端的帶軸承的組合真空密封17將攪拌軸15與端蓋20連接起來。攪拌 軸15上從前到后依次套置固定不同結(jié)構(gòu)的攪拌盤片13，攪拌軸15 —端連接電機驅(qū)動的減 速機，攪拌盤片13通過鍵和定位套固定在主軸15上，并在幾組攪拌盤片13之間設(shè)有多塊 擋板12，擋板12上開有流通孔，擋板12用來增加前后阻力差以及劃分功能區(qū)域，擋板12用 螺栓連接在筒體14內(nèi)壁上，并點焊固定，與筒體14連接處還留有10-50mm的縫。該反應(yīng)器 內(nèi)部流向采用分區(qū)結(jié)構(gòu)，也可不設(shè)置隔板，攪拌盤片13采用依次漸變的開孔結(jié)構(gòu)，適應(yīng)不 同的粘度流動，軸系偏心安裝，并整體略有傾角，筒體內(nèi)部無死角，形成高分子熔體流動的 平推流效果，順利完成醇解(水解)、均化、去雜質(zhì)、除低分子、重聚合幾個工藝過程的一體 化，并實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。防堵液位計口 19是一個帶套管的開口接頭，順著套管走向，在頂端裝有一個堵塞 通條，正常時通條向上拉起，液位計處于正常工作狀態(tài)；發(fā)生堵塞時，通條可以順著內(nèi)管從 上至下運動，清理套管里的堵塞物，清理結(jié)束后又拉回到原來的位置。本發(fā)明中過濾后的質(zhì)量百分比為100%的熔體是指以真空自吸泵處測量出的熔體流量。本發(fā)明中的雜質(zhì)分離系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、真空自吸泵、粘度計、熱媒加熱系統(tǒng)、電機和減速機采用現(xiàn)有產(chǎn)品和現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
一種熔融縮聚類高分子廢舊料再生的化學(xué)處理方法，包括廢舊料經(jīng)普通深槽單螺桿熔融變成熔體，再經(jīng)過濾器過濾掉熔體中的機械雜質(zhì)和固體雜質(zhì)得到較為純凈的熔體，其特征是，所述方法還包括過濾后的質(zhì)量百分比為100％的熔體在連接至靜態(tài)混合器的熔體管中按質(zhì)量百分比加入輔料添加系統(tǒng)配制的500-30000ppm醇解劑、10-120ppm催化劑和0-50ppm增白劑的混合液，熔體和混合液在靜態(tài)混合器中均勻混合后進入均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器中完成醇解或水解反應(yīng)，均化、去雜質(zhì)、去除小分子工藝過程和重聚合反應(yīng)后再生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融縮聚類高分子廢舊料再生的化學(xué)處理方法，其特征是， 所述的醇解劑采用乙二醇，催化劑采用銻系聚酯催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融縮聚類高分子廢舊料再生的化學(xué)處理方法，其特征是， 所述的醇解或水解反應(yīng)是熔體和混合液均勻混合后進入均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器內(nèi)， 在溫度230-300°C，絕對壓力80-240Pa的條件下，開始醇解或水解的解聚反應(yīng)，連續(xù)攪拌約 2-15分鐘，熔體與乙二醇完成不徹底的局部控制醇解反應(yīng)，得到聚合更均勻、分子量分布更 窄的聚合物熔體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融縮聚類高分子廢舊料再生的化學(xué)處理方法，其特征是， 所述的均化工藝過程是通過靜態(tài)混合器和反應(yīng)器攪拌使醇解反應(yīng)均勻化的過程，控制醇解 劑含量、靜態(tài)混合器的混合度和攪拌速度之間的關(guān)系，讓醇解劑充分接觸熔體分子鏈，在統(tǒng) 計平均概念上達到均勻，形成分子鏈長相當(dāng)?shù)娜垠w，降低了整個熔體的動力粘度，實現(xiàn)均化 工藝過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融縮聚類高分子廢舊料再生的化學(xué)處理方法，其特征是， 所述去雜質(zhì)過程與均化過程同時發(fā)生，聚合物熔體在溫度230-300°C，絕對壓力IO-IOOOPa 的條件下，聚烯烴類雜質(zhì)發(fā)生分解反應(yīng)，形成的產(chǎn)物分子量很低并會部分被氣化，在較低的 動力粘度下，低分子量雜質(zhì)及其氣體更容易擴散到氣相空間里，通過攪拌器1-10轉(zhuǎn)/分的 速度控制，夾帶有低分子量雜質(zhì)及其氣體的熔體逐漸在攪拌器的圓盤成膜，縮短了從熔體 內(nèi)部擴散到氣相的時間，在真空系統(tǒng)的連續(xù)抽吸作用下，被脫離反應(yīng)器，進入雜質(zhì)分離系 統(tǒng)，從而達到去雜質(zhì)的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融縮聚類高分子廢舊料再生的化學(xué)處理方法，其特征是， 所述去除小分子工藝過程是聚合物熔體在溫度230-300°C，絕對壓力IO-IOOOPa的條件下， 殘留的水分、螺桿熔融過程和過濾過程中產(chǎn)生的降解物、以及進行重聚合反應(yīng)時生成的EG 等小分子在旋轉(zhuǎn)攪拌的作用下，逐漸被真空系統(tǒng)抽走。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融縮聚類高分子廢舊料再生的化學(xué)處理方法，其特征是， 所述重聚合反應(yīng)過程是聚合物熔體在銻系聚酯催化劑的作用下，在溫度230-300°C，絕對壓 力IO-IOOOPa的條件下，與去除小分子同時發(fā)生逐步縮合聚合反應(yīng)，將醇解或水解形成的 均勻低聚體按照塑聚反應(yīng)的機理重新聚合起來，分子鏈長隨時間和小分子濃度的降低逐步 增加，直到達到后續(xù)加工制品的分子量技術(shù)要求。
8.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的熔融縮聚類高分子廢舊料回收再生的化學(xué)處理方法采用均 化重聚合一體化臥式反應(yīng)器，其特征是，所述的均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器由圓柱形筒 體，筒體兩端經(jīng)唇焊密封法蘭螺栓連接的端蓋，端蓋靠近底部設(shè)置的斜向下防堵液位計口， 筒體內(nèi)設(shè)置的攪拌軸兩端穿過相應(yīng)端蓋上的帶軸承的組合真空密封機構(gòu)，攪拌軸上從前到后依次間隔固定的攪拌盤片，攪拌軸一端連接的減速機和驅(qū)動電機，攪拌盤片之間一端固 定在筒體內(nèi)壁上具有流通孔的擋板，筒體外側(cè)和端蓋外端面焊接的熱媒夾套，筒體靠近前 端的底部焊固的進料口和筒體靠近后端的底部焊固的出料口，對應(yīng)出料口的筒體頂部焊固 的氣相口構(gòu)成；各擋板用螺栓連接在筒體內(nèi)壁上；均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器的氣相口 連接雜質(zhì)分離系統(tǒng)和真空系統(tǒng)；均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器的出口處連接熔體真空自吸 泵和在線粘度計；均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器上各熱媒夾套連接熱媒加熱系統(tǒng)；靠近均 化重聚合一體化臥式反應(yīng)器端蓋的下部設(shè)置防堵液位計口，防堵液位計口中插入液位計。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器，其特征是，前后端蓋中心略 向底部偏心處設(shè)置攪拌軸孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器，其特征是，攪拌盤片上采用 依次漸變的開孔結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熔融縮聚類高分子廢舊料再生的化學(xué)處理方法，屬于化纖、塑料加工技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明通過在均化重聚合一體化臥式反應(yīng)器中完成醇解或水解、均化、去雜質(zhì)、去除小分子、重聚合幾個工藝過程，從本質(zhì)上改變了分子鏈結(jié)構(gòu)，去除了回收原料中的PVC、PP、PE等聚烯烴及其衍生物類有機雜質(zhì)，從而提高了再生原料的純度和品質(zhì)，由此形成的聚酯熔體在均勻性、雜質(zhì)含量和最終品質(zhì)就遠遠高于原料的這些指標(biāo)，從而廣泛應(yīng)用于POY長絲、三維中空、FDY、無紡布、中強工業(yè)絲、再生瓶等對回收原料質(zhì)量要求較高的場合，減少對原生料的需求和石油資源的消耗，有利于實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟。
文檔編號C08G69/00GK101805445SQ201010105259
公開日2010年8月18日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者成強 申請人:成強