一种聚酯废料再生工艺的制作方法

本申请涉及一种聚酯废料再生工艺，属于人造长丝或类似物在制造过程中原材料、废料或溶剂的回收技术领域。

背景技术：

随着世界石油化工工业的迅猛发展，合成纤维工业也得到相应的发展。pet聚酯由于其优良的物理、化学性能而被广泛的应用于工业、民用等领域，而在聚酯的诸多用途中，聚酯作为纺织品的主导原材料被用于纺织面料、服装等领域。如此庞大的聚酯家族，在生产加工过程中产生的废料、废丝、布边料等，已是不容小觑的数字，从聚合工序到终端成衣生产，全产业链工业废料年产生量超过400万吨，“聚酯系”产品发展成为世界第一大合成高分子材料。

pet聚酯是精对苯二甲酸pta和乙二醇eg经酯化、缩聚后形成的线性高分子材料，虽然pet不会直接对环境造成危害，但由于分子中存在苯环这一刚性基团，而且具有高度的化学惰性，在自然条件下难以降解，也不易被微生物分解。因而从环境行为和生态效应考虑，pet废弃物已成为全球性的环境污染有机物，形成对生态环境构成严重威胁的“白色污染”。

作为合成高分子材料的pet聚酯，直接掩埋会占据大量的填埋空间，对水质和土壤造成破坏；在焚烧的过程中会产生大量的二氧化碳和有毒物质，其中含氯的废旧纺织品在焚烧时会生成二噁英等致癌物。

纺织工业与人们的生活密切相关，当今世界纺织工业面临着两大问题，一方面是随着世界经济和科技的发展，纺织品的应用领域逐渐扩大，但是其使用周期在缩短，加之世界人口的快速增长，纺织品的消耗量迅速增加，导致纺织品原料出现紧缺，价格大幅度上扬。将需要更多的纺织纤维资源，但聚酯属于石化下游产业。合成聚酯的原料之一精对苯二甲酸(pta)来源于石油当中。全球石油资源将日趋枯竭，纺织纤维资源将受到重大制约。另一方面，大量的废旧纺织品却大都被当作垃圾掩埋、焚烧，这既造成了资源浪费，又给环境带来了危机。因此，pet聚酯废料的回收再利用不仅可以节约大量资源，还可以减轻纺织工业对环境产生的污染。聚酯废料的回收再生应该秉承两个基本原则：首先，不对环境造成二次污染；其次，可商业化运行，也就是成本与产品品质的平衡。

根据废旧聚酯纤维制品的再生技术发展历程可分为：初级回收利用、物理法再生、物理化学法及化学法再生三个阶段。

(1)初级回收利用：主要是将聚酯废料经简单开松处理后经纺纱并制备成填充及包覆材料，该方法简单，设备投入有限，准入门槛低。但由于仅仅是废料宏观形态的改变，再生制品品质低劣。

(2)物理法再生技术：指将聚酯废料经清洗、粉碎干燥后熔融并纺成纤维，过程主要涉及聚酯大分子凝聚态结构的变化，具有工艺过程简单、成本低、易于产业化推广等优点。但目前物理法回收存在着回收层次较低、降解严重、水资源消耗大以及废丝堆积密度小带来的效率低下等问题。

(3)物理化学法再生技术：通过将回收的聚酯废料熔融后，进行液相或者固相增粘，适当提高分子量和抽出易挥发的低分子物质。该方法以物理法为主，辅以化学法提高分子量、降低杂质含量，过程主要涉及大分子凝聚态的变化。此法可在生产成本增加不大的情况下，有效提升再生制品的品质并实现差别化再生。而对于来源成分复杂、杂质含量高的的聚酯废料的再生来说(特别是含有染料、助剂、催化剂等无法去除的杂质)，相关的熔体调质调黏技术、产品质量控制技术方面还存在着很多不足。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种聚酯废料再生工艺，针对聚酯废料来源复杂、杂质含量高、堆积密度小，且目前再生聚酯废料物理法回收方案存在水耗、能耗高、效率低下、产品用途低端，化学法回收成本高、部分技术难题尚未突破等现状，该工艺不经清洗、干燥即可对聚酯全产业链废料进行回收再生，并可制备差别化功能型再生聚酯，产品可用于纺制再生涤纶长丝，实现再生聚酯产品的多次循环再生。

具体地，本申请是通过以下方案实现的：

一种聚酯废料再生工艺，收集聚酯废料，将其注入通热式破碎机中进行通热破碎，破碎过程中完成第一次的脱水与脱挥发物；粉碎物料转入下料料仓中，下料料仓顶部设置除尘器，底部设置打手与罗拉，完成对物料的自压迫下料，其中罗拉成对设置，对掉落其上的物料形成挤压拖拽作用，打手设置于罗拉下方，对罗拉挤压拖拽的物料进行开松与再次粉碎；下料料仓将物料转入压实机构中，压实机构顶部设置抽吸系统，内部则设有刀盘、压缩定刀与压缩动刀，刀盘与压实机构内壁呈非固定连接，由独立驱动带动其转动，刀盘底部设置加热空气入口，压缩定刀盘旋设置于压实机构内壁上，其朝向刀盘一侧设置用于切割的刀锋段，压缩动刀一端为连接段，连接段固定在刀盘上，另一端为相对刀盘活动的旋切段，旋切段与刀盘之间设置有用于容纳并旋切物料的间隙，且旋切段与连接段上表面呈高度递减设置，确保物料随刀盘转动时的压缩密实作用；压实机构下设熔融螺杆，熔融螺杆包括螺杆套筒和安装于螺杆套筒两侧的压缩熔融段和均化闪蒸段，螺杆套筒与压缩熔融段末端之间套装限流环，压缩熔融段压缩比为3-30，限流环处熔体压力在10mpa以上，熔体经过限流环与螺杆套筒之间的狭缝呈薄膜状进入均化闪蒸段，均化闪蒸段真空度为50-5000pa；熔融挤出的熔体经一级过滤、设置有真空抽吸的均化增粘反应器、二级过滤，即可作为成品熔体输出。

在上述聚酯废料再生过程中，破碎采用通热式破碎，破碎的过程中完成第一次脱水、脱挥发物，密实机构中设置抽吸系统，与刀盘、压缩动刀、压缩定刀配合实现废料的二次破碎与压缩，而加热空气入口与物料的摩擦生热配合脱除全部表面水、绝大部分低沸点有机杂质以及破碎产生的粉尘，完成第二次脱气、脱挥；熔融螺杆在均化闪蒸段的真空作用下完成第三次抽吸，熔体薄膜在该段压力瞬间释放，发生闪蒸效应，熔体中残留的部分高沸点有机杂质发生气化并迅速被真空抽吸系统带走；最后一次抽吸则发生在均化增粘反应器中，脱除反应产生的小分子并提升产品粘度的均匀性，整体技术方案的设计采用四次脱气脱挥去除有机杂质、两级过滤去除产品中的机械杂质，解决了传统生产方式中必须依靠水洗除杂的弊端，节约大量水资源并且避免了随意排放污水对环境的严重污染，以5万吨/年产量计算，可减排污水约20万吨/年。本方案单机产能大，单位能耗仅为传统的泡泡料生产能耗的80％；废料加工过程中，有效脱除了原料中的机械杂质和各类有机杂质，再生切片的可纺性接近原生切片的水平，可替代原生聚酯切片，广泛应用于长丝、短纤、纺粘法无纺布等各种领域，解决了传统泡泡料回收工艺由于产品粘度不稳定、杂质含量高，只能应用于低端短纤领域的缺陷。

在上述方案基础上，我们对通热式破碎机进行研究，并确定较为优选的设置如下：所述通热式破碎机包括完成破碎的处理腔以及位于处理腔中的推板、摆臂和破碎刀，处理腔顶部设置抽吸口，底部设置加热介质入口，进料口位于处理腔上部，待处理物料经进料口进入处理腔，摆臂设置独立的驱动，该驱动经摆臂带动推板做往复运动，将进入处理腔的物料推入破碎刀，破碎刀底部设置出料口，粉碎完毕的物料经出料口送入下料料仓。更优选的，所述加热介质入口通入的加热介质为温度为100-150℃的干空气；所述处理腔的腔壁上安装有连杆，连杆的另一端与推板连接，连杆中部则与摆臂连接，驱动带动摆臂摆动或伸缩运动时，经连杆带动推板摆动，连杆一端与处理腔腔壁固定，另一端与推杆连接，并与推杆一起构成活动结构，提高了推板运动的稳定性；所述破碎刀包括刀体、破碎定刀、滤网和破碎动刀，破碎动刀安装在刀体外壁上，滤网包设于刀体外，破碎定刀有两排，分别设置于滤网两端的外边缘，使破碎定刀位于刀体上方，破碎定刀与破碎动刀配合实现纤维的破碎；所述处理腔内还设置有挡板，挡板位于推板下方，并由破碎刀下方延伸至破碎刀对侧的处理腔内壁处，避免推板返回时将废丝带入推板内所造成的漏料现象，减少清理工作，同时，在整个破碎过程中，不会有物料被推板带回，提高了其工作效率；上述加热式破碎机解决了传统破碎机单机产量小的问题，单机产量提高3-4倍，可达到3吨/小时，特别是针对纤维等柔性材料特点设计的破碎刀具有防缠绕特点，使得本装置可以预处理大型浆块、废纤维、废布等聚酯全产业链、所有形态废料；加热式破碎机底部设置加热介质入口进行干热空气的供入，对物料进行预热(如120℃附近)，脱除水分及部分低沸点有机杂质，顶部设置抽吸口，抽吸口与抽吸系统连通，提高脱挥效率并收集破碎产生的粉尘。

在上述方案基础上，我们对下料料仓做了进一步的研究，并做如下优选设置：所述下料料仓包括仓体、锥形底和下料管，仓体顶部入料，入料下方的仓体内设置除尘器，除尘器向外接出汇集管；更优选的，所述打手下方依次设置预送螺杆和传送螺杆，预送螺杆位于锥形底中，并与打手呈水平交叉设置，传送螺杆位于下料管中。

在上述方案基础上，我们对压实机构做了进一步的研究，并做如下优选设置：所述压实动刀包括连接段与旋切段之间还设置有挤压段，压实动刀通过连接段与刀盘连接，旋切段通过挤压段与连接段连接，且挤压段和旋切段与刀盘之间的距离递增；压实定刀还包括有固定段与过渡段，固定段一侧固定在刀盘上方的压实机构内壁上，另一侧通过过渡段向压实动刀方向延伸形成厚度递减的刀锋段。该方案所形成的压实机构配合刀盘底部加热空气入口构成盘旋式预热压缩密实作用机理，通过高速旋转的刀盘及导流元件(如压实定刀、压实动刀等)将从料仓喂入的聚酯废料等进行二次破碎和压缩，堆积密度由200kg/m³提升至600kg/m³，极大提高进料效率；刀盘高速旋转产生的摩擦热将物料温度预热至180℃左右，刀盘底部设置加热空气入口，顶部设置抽吸系统，提高系统的脱挥动力，脱除全部表面水及绝大部分低沸点有机杂质，并收集破碎产生的粉尘。更优选的，所述刀盘转动频率为10.0-50.0hz；加热空气入口进入的空气温度80-120℃。

在上述方案基础上，我们对均化增粘反应器做了进一步的研究，并做如下优选设置：所述均化增粘反应器包括釜体和搅拌器，于釜体底部设置有反应器入口和反应器出口，反应器入口与反应器出口分居釜体两端，且反应器入口与一级过滤连通，供入一级过滤的熔体，反应器出口与二级过滤连通，将增粘后的熔体输出；于釜体顶部设置有抽真空接口，抽真空接口接有真空抽吸系统，确保釜体内真空度为50-150pa(优选为100-130pa)，这样，部分小分子杂质会随着乙二醇(eg)的蒸发不断脱除，再生聚酯产品的黏度提升，而且杂质含量减少，抽真空接口接出支管，支管与解聚剂入口接通，解聚剂入口接入到一级过滤与一级过滤之间的管道上，将回收的eg作为解聚剂通过支管与纯/新鲜解聚剂汇合，一级过滤的再生聚酯熔体在管道中即可实现微量醇解，提高聚酯熔体的分子量及分子量分布；搅拌器位于釜体内，其两端分别通过转轴与搅拌电机联动连接，搅拌器中设置有若干组网盘，各网盘呈相互平行方式设置，网盘上分布有网格，相邻两片网盘的网格呈交错状态，以提高搅拌效率；可转动的搅拌器与底部设置有反应器入口的固定釜体配合，熔体在搅拌的动态下成膜，其表面不断更新，再配合抽真空接口的真空抽吸系统，小分子杂质会随着乙二醇(eg)的蒸发不断脱除，釜体中的熔体黏度提升，杂质含量减少，而搅拌器中平行设置了多组网盘，相邻两片网盘上的网格呈交错状态，提高了搅拌时的表面更新效率，可实现再生聚酯熔体的返混，提高物料品质的均匀性。

所述一级过滤包括腔体、柱塞、液压缸、关闭滑阀和加热板，加热板设置于腔体外壁上，柱塞一端装入腔体，另一端与液压缸的位置杆连接，腔体上设置熔体入口和熔体出口，熔体入口与熔体出口之间以熔体通道连通，熔体通道贯通腔体设置，所述熔体入口与熔体通道之间设置滤网组，入口一侧的腔体上设置关闭滑阀，关闭滑阀上设置有反冲洗口，反冲洗口与柱塞的空腔连通形成反冲洗通道，滤网组上设置压力传感器，压力传感器与液压缸和关闭滑阀分别连接，以实现压力信号的传递。正常情况下，熔体自熔体入口进入熔体流道，由滤网组进行过滤后，经腔体另一端的熔体出口流出，即完成正常的熔体过滤和供应工作；随着过滤的进行，滤网组上的杂质逐渐积聚，熔体压力随之上升，当压力传感器检测到熔体压力达到设定值时，压力传感器将该信号发出，位置杆带动柱塞向外移动，该柱塞所对应的滤网组等部件与熔体流道的入口一端断开，而反冲洗流道则与熔体出口一端所对应的熔体流道相连通，熔体出口一端熔体流道中的一小部分熔体倒流，将积聚在滤网组上的杂质带出，当滤网组上的压力低于设定值时，该柱塞在液压缸的作用下开始向后移动并复位，继续进行正常的熔体过滤和输送。这样就实现了一次自动清洗滤网过程，实现清洗滤网的目的，回洗效率高，避免生产停顿，增产节能，节约生产成本；大幅降低换网频率，避免频繁换网。

所述二级过滤包括下盖板、滤芯和上盖板，下盖板侧壁设置熔体入口，顶部设置多个与熔体入口连通的分流口；滤芯由滤棒、过滤介质和骨架构成，滤棒外壁上设置有多个小孔，而中部则设置有熔体通道，小孔与熔体通道相通，且熔体通道下端始于靠近滤棒底部处，上端贯穿滤芯顶部，过滤介质包设于滤棒上，骨架则架设于过滤介质上；滤芯安装于上盖板与下盖板之间，滤芯外套装有外筒；上盖板上设置有熔体出口，该熔体出口与熔体通道相通；熔体经熔体入口进入，经分流口后再经骨架、过滤介质和小孔进入熔体通道，经熔体出口流出，完成整个过滤。

由于聚酯废料来源复杂，含有水分、催化剂、纺丝油剂、纺织助剂等杂质，且具有堆积密度小，易缠绕，架桥等特点，而且国内聚酯废料回收95％采用物理法工艺路线，聚酯废料清洗、干燥后造粒生成泡泡料，再进入下道工序。在我们的工艺路线中，前期对收集的聚酯废料不经清洗、干燥，以开放式下料方式进行进料，将收集的物料先置于通热式破碎机中，在粉碎的过程中对物料进行加热，以除湿、脱挥发性物质，再经下料料仓的自压迫式下料、压实机构的导流压缩密实，物料粉碎至适宜长度送入熔融螺杆，在熔融螺杆中完成高压缩比熔融和均化闪蒸后，经一级过滤送入均化增粘反应器进行均化和增粘，完成调质后再经二道过滤即可作为成品熔体，成品熔体进行铸带切粒形成切片，或者直接送入熔体直纺系统进行纺丝，与传统生产方式相比，缩短了前处理工序，无大量水资源消耗和能源消耗。与国际先进水平相比，该生产线设备效率提高一倍，单位产品能耗降低20％。

附图说明

图1为本申请的整体流程示意图；

图2为本申请中通热式破碎机的结构示意图；

图3为图2中破碎刀的侧面示意图；

图4为本申请中下料料仓的结构示意图；

图5为图4中下料料仓的剖面图；

图6为本申请中压实机构的结构示意图；

图7为图6中刀盘部分的结构示意图；

图8为本申请中熔融螺杆的压缩熔融段结构示意图；

图9为本申请中熔融螺杆的均化闪蒸段结构示意图；

图10为本申请中一级过滤的结构示意图；

图11为本申请中一级过滤的俯视图；

图12为本申请中二级过滤的结构示意图；

图13为本申请中滤芯的结构示意图；

图14为均化增粘反应器的结构示意图；

图15为280℃下，再生切片以及普通切片剪切黏度vs剪切速率关系曲线；

图16为285℃下，再生切片以及普通切片剪切黏度vs剪切速率关系曲线；

图17为290℃下，再生切片以及普通切片剪切黏度vs剪切速率关系曲线；

图18为再生聚酯切片以及普通聚酯切片非牛顿指数在不同剪切速率下随温度的变化；

图19为290℃下，再生切片、普通切片以及混合切片(二者质量比1:1)剪切应力对数值vs剪切速率对数值关系曲线；

图20为结晶干燥后的再生聚酯切片dsc曲线；

图21为再生聚酯切片的tga图。

图中标号：1.通热式破碎机；11.进料口；12.推板；121.连杆；13.摆臂；14.破碎刀；141.刀体；142.破碎定刀；143.滤网；144.破碎动刀；15.挡板；151.透孔；16.加热介质入口；17.抽吸口；18.出料口；2.下料料仓；21.仓体；211.侧开口；22.锥形底；23.下料管；24.顶盖；25.汇集管；251.除尘器；252.除尘间；26.罗拉；27.打手；28.预送螺杆；29.传送螺杆；3.压实机构；31.压实动刀；311.连接段；312.挤压段；313.旋切段；32.压实定刀；321.固定段；322.过渡段；323.刀锋段；324.定刀底座；33.刀盘；34.底部；35.斜面；36.导向盘；4.螺杆套筒；41.压缩熔融段；42.均化闪蒸段；43.限流环；5.一级过滤；51.腔体；511.熔体入口一；512.熔体通道；513.滤网组；514.熔体出口一；52.柱塞；53.液压缸；531.位置杆；54.关闭滑阀；541.反冲洗口；55.加热板；6.二级过滤；61.下盖板；611.熔体入口二；612.分流口；62.翅片；63.滤芯；631.滤棒；632.过滤介质；633.骨架；634.熔体通道；64.上盖板；641.熔体出口二；7.均化增粘反应器；71.搅拌器；711.搅拌电机；712.转轴；72.网盘；73.釜体；74.反应器入口；75.抽真空接口；751.支管；76.反应器出口。

具体实施方式

本案例一种聚酯废料再生工艺，结合图1，聚酯废料的加工过程可描述如下：

收集聚酯废料，将其注入通热式破碎机1中进行通热破碎，破碎过程中完成第一次的脱水/气与脱挥发物；粉碎物料转入下料料仓2中进行自压迫下料，而后转入压实机构3中进行导流压缩密实，并在压缩密实过程中完成第二次脱水/气与脱挥发物，再转入熔融螺杆中进行限流分段熔融，并在熔融过程中进行真空抽吸，得到的熔体经过一级过滤5后，送入均化增粘反应器并配合真空抽吸、eg回收，少量eg注入到均化增粘反应器中进行解聚实现返混式调质增粘，完成均化增粘后，熔体即可投入使用。

在上述过程中，结合图5，下料料仓2顶部设置除尘器251，底部设置打手27与罗拉26，完成对物料的自压迫下料，其中罗拉26成对设置，对掉落其上的物料形成挤压拖拽作用，打手27设置于罗拉26下方，对罗拉26挤压拖拽的物料进行开松与再次粉碎；下料料仓2将物料转入压实机构3中，结合图6，压实机构3顶部设置抽吸系统(图中未标注，可采用常规风机等抽吸装置即可)，内部则设有刀盘33、压缩定刀32与压缩动刀31，刀盘33与压实机构3内壁呈非固定连接，由独立驱动(图中未示意，可采用电机等作为其驱动)带动其转动，刀盘33底部设置加热空气入口(图中未显示)，压缩定刀32盘旋设置于压实机构3内壁上，其朝向刀盘33一侧设置用于切割的刀锋段323，压缩动刀31一端为连接段311，连接段311固定在刀盘33上，另一端为相对刀盘33活动的旋切段313，旋切段313与刀盘33之间设置有用于容纳并旋切物料的间隙，且旋切段313至连接段311上表面呈高度递减设置，确保物料随刀盘33转动时的压缩密实作用；压实机构3下设熔融螺杆，结合图8与图9，熔融螺杆包括螺杆套筒4和安装于螺杆套筒4两侧的压缩熔融段41和均化闪蒸段42，螺杆套筒4与压缩熔融段41末端之间套装限流环43，压缩熔融段41压缩比为3-30，限流环43处熔体压力在10mpa以上，熔体经过限流环43与螺杆套筒4之间的狭缝呈薄膜状进入均化闪蒸段，均化闪蒸段42真空度为50-5000pa(具体视物料情况为准，物料品质均匀，则真空度选择在50-800pa范围内即可；物料品质较差，则真空度选择在2000-5000pa为宜)；熔融挤出的熔体经一级过滤5、设置有真空抽吸的均化增粘反应器、二级过滤6，即可作为成品熔体输出。

在上述聚酯废料再生过程中，破碎采用通热式破碎，破碎的过程中完成第一次脱水、脱挥发物，密实机构3中设置抽吸机构，与刀盘33、压缩动刀31、压缩定刀32配合实现废料的二次破碎与压缩，而加热空气入口与物料的摩擦生热配合脱除全部表面水、绝大部分低沸点有机杂质以及破碎产生的粉尘，完成第二次脱气、脱挥；熔融螺杆在均化闪蒸段42的真空作用下完成第三次抽吸，熔体薄膜在该段压力瞬间释放，发生闪蒸效应，熔体中残留的部分高沸点有机杂质发生气化并迅速被真空抽吸系统带走；最后一次抽吸则发生在均化增粘反应器中，脱除反应产生的小分子并提升产品粘度的均匀性，整体技术方案的设计采用四次脱气脱挥去除有机杂质、两级过滤去除产品中的机械杂质，解决了传统生产方式中必须依靠水洗除杂的弊端。

具体到通热破碎工序，在破碎过程中，我们秉承了“动力消耗小、处理能力强、碎料长度分布窄、破碎过程中不发生熔融”的原则进行研究开发。因此，在通热破碎工序中，采用通热式破碎机实现破碎，结合图2与图3，其结构包括完成破碎的处理腔以及位于处理腔中的推板12、摆臂13和破碎刀14，处理腔顶部设置抽吸口17，底部设置加热介质入口16，进料口11位于处理腔上部，待处理物料经进料口11进入处理腔，摆臂13设置独立的驱动(图中未示出)，该驱动经摆臂13带动推板12做往复运动，将进入处理腔的物料推入破碎刀14，破碎刀14底部设置出料口18，粉碎完毕的物料经出料口18送入下料料仓2。

在上述方案基础上，所设置的破碎刀14包括刀体141、破碎定刀142、滤网143和破碎动刀144，破碎动刀144安装在刀体141外壁上，滤网143包设于刀体141外，破碎定刀142有两排，分别设置于滤网143两端的外边缘，使破碎定刀142位于刀体141上方，破碎定刀142与破碎动刀144配合实现纤维的破碎。滤网413带有筛孔(图中未标注)，通过使用不同直径的筛孔，可达到控制切断碎料的长度；同时，这种筛孔结构的滤网143也避免了碎料易缠结在破碎刀上的问题。

将本实施例应用于废丝等废料的破碎，在进料口11处设置有检测器，当检测到该处有废丝进入时，机械臂13启动，并带动推板12沿摆臂13做逆时针摆动，将进料口11处的废丝推入破碎刀14的刀体141与滤网143之间，破碎刀14自动启动，刀体141开始转动，废丝落在刀体141上时，由于刀体141处于转动状态，而破碎定刀142为固定状态，纤维在刀槽内运行，在破碎定刀142与破碎动刀144的摩擦作用下，废丝等废料断裂并形成碎段，当该碎段长度小于10cm时，进行熔融较为适宜，则这些碎段经滤网143漏出，并经出料口18送入下一道工序；当碎段长度大于10cm时，这些碎段仍然在破碎定刀142与刀体141之间循环，直到碎段长度小于10cm才会送入下一工序。

在通热破碎环节，通热式破碎机1的底部借助于加热介质入口16通以热风，加热介质入口16通入的加热介质为温度为100-150℃的干热空气，使得聚酯废料中的水汽、油剂中易挥发物实现首次脱除。同时，配合通热式破碎机1的顶部设置有抽吸口17，使挥发物易于脱离系统，抽吸废气过滤后将粉尘收集重新进入回收系统。

该通热式破碎机1的开放式半包围结构进料通道使单台破碎机的效率提高了一倍以上，破碎辊转速60rpm时，碎料长度≤10cm，产量达到3-4t/h，额定功率仅为132kw，破碎能耗由56kwh/t降到16.5kwh/t；在生产过程中，我们通以120℃的热空气，可使聚酯废料中的水分、油剂可挥发物脱除10％左右。同时，该结构拓展了原料的范围，可实现对较柔软废丝，如dty废丝、涤纶废布等原料的破碎，破碎料尺寸控制在10cm以内。

作为上述方案的优选，处理腔内还设置有挡板15，挡板15位于推板12下方，并由破碎刀14下方延伸至破碎刀14对侧的处理腔内壁处，挡板15为圆弧形结构，上端与进料口11等高，下端则位于推板12下方的外壳内壁上，在该挡板15在不影响推板12正常供料的情况下，避免推板12返回时将民用丝废丝等废料带入推板12内，既避免了漏料现象，减少清理工作，同时，在整个破碎过程中，不会有物料被推板12带回，提高了其工作效率。同时，为不影响加热，挡板15上还设置有透孔151，方便干热空气的通过。

聚酯废丝密度小、疏水性强，易产生静电，废丝蓬松、夹带大量空气，而且容易团绕、架桥，普通料仓采用重力自动下料的方式，碎料段极易架桥，无法通畅下料。为了提高生产线效率，因此需要设计中间料仓以储存破碎过的碎料，即本方案中的自压迫下料工序，该工序采用如4、图5所示结构的下料料仓2进行自压迫下料，该下料料仓2包括仓体21、锥形底22和下料管23，仓体21为方形柱状结构，锥形底22与仓体21下部连通，下料管23则与锥形底22连通；仓体21顶部设上开口，上开口处活动安装顶盖24，开启顶盖24进行入料，仓体21内设除尘器251，除尘器251向外接出汇集管25。

其中，上开口由仓体21顶部向下延伸分别形成前壁、后壁、左壁和右壁，前壁、后壁上分别设置两个除尘器251，对灰尘和碎屑以及废料中的水汽、可挥发物进行抽吸，经过过滤、静电除油等过程后排放，不对环境造成污染，并有效减小pet粉尘进入螺杆中，造成产品质量的下降，且前壁和后壁分别向两侧延伸并与仓体21形成两个除尘间252，两个除尘间252通过汇集管25连通，本实施例中，除尘器251均采用的是柱状除尘袋，除尘器251、除尘间252和汇集管25构成除尘机构；仓体21与锥形底22连接处水平设置有若干根罗拉26，罗拉26下方设置多组打手27；下料管23与锥形底22连接的位置设置有预送螺杆28，预送螺杆28水平设置于锥形底22中，并与打手27呈水平交叉设置，传送螺杆29位于下料管23中，预送螺杆28分为两段，两段预送螺杆螺纹方向相反，预送螺杆28下方竖直安装有传送螺杆29，且传送螺杆29的起始端位于两段预送螺杆的正下方；两段预送螺杆的螺纹方向相反，将打手27开松后的废丝往中间挤，两段预送螺杆28中间的地方竖直设置有传送螺杆29，该传送螺杆29将废丝往下挤，完成自压迫下料过程。

将本实施例应用于破碎废丝的储存，通热破碎工序破碎的废丝等废料经上开口送入后，在上开口处盖上顶盖24，此时，破碎的废丝碎段掉在仓体21内的罗拉26上，在罗拉26的滚动下，相邻罗拉26对纤维碎段进行挤压和初步的规整分散后，这些经过初步分散的纤维碎段再掉入打手27中，在打手27作用下，纤维碎段再次进行开松和打碎后，掉落在预送螺杆28中，预送螺杆28的转速约为30r/min，预送螺杆28的转动带动物料螺旋输送，进一步的对纤维进行预匀化，待纤维碎段自预送螺杆28上掉落下来后，直接掉落在传送螺杆29上，在传送螺杆29的转动下再次进行匀化，当纤维自下料管23输出时，即为干净不含粉尘的均匀平整状态，该状态的纤维碎段可直接送入双螺杆挤压熔融单元中进行熔融即可形成可纺性良好的均匀熔体。

为进一步脱气脱水，自压迫下料工序后还设置有导流压缩密实工序，导流压缩密实在压实机构3中完成，具体来讲，压实机构3包括外罩、刀盘33、压实动刀31和压实定刀32，外罩为中空柱状结构，刀盘33水平安装于外罩的底部34上，底部34与刀盘33之间为斜面35，压实动刀31通过导向盘36呈螺旋状安装在刀盘33上；压实动刀31的连接段311与旋切段313之间还设置有挤压段312，压实动刀31通过连接段311与刀盘33连接，旋切段313通过挤压段312与连接段311连接，且挤压段312和旋切段313与刀盘33之间的距离递增；压实定刀32还包括有固定段321与过渡段322，固定段321一侧固定在刀盘33上方的压实机构3内壁上，另一侧通过过渡段322向压实动刀31方向延伸形成厚度递减的刀锋段323。该方案所形成的压实机构3配合刀盘33底部加热空气入口(图中未显示)构成盘旋式预热压缩密实作用机理，通过高速旋转的刀盘33及导流元件(如压实定刀32、压实动刀31等)将从下料料仓2喂入的聚酯废料等进行二次破碎和压缩，堆积密度由200kg/m³提升至600kg/m³，极大提高进料效率，压实定刀32、压实动刀31之间的水平距离d不小于10mm；设置过程中，还可以将上述方案中的压实定刀32、压实动刀31做如下优选设置：压实动刀31一端(即连接段311)与刀盘33连接，另一端(即全部的旋切段313和部分的挤压段312)与刀盘33不接触；压实动刀31通过连接段311与导向盘36和刀盘33连接，旋切段313通过挤压段312与连接段311连接，且挤压段312和旋切段313与刀盘33之间的距离递增，并使旋切段313的上表面高于挤压段312的上表面。

压实过程中，将待处理废料导入外罩内，启动设备，废料将随着刀盘33的转动而转动，在旋转过程中，较长的废料如长丝、碎块会在离心力的作用下与盘旋设置的压实定刀32接触，刀锋段323直接划过这些废料，并将其斩断，从而这些废料的尺寸越来越小，满足要求的称为碎段，这些碎段在刀盘33上高速旋转，在突出在刀盘33上的旋切段313的作用下进一步切断的同时，碎段与碎段、碎段与刀盘33以及碎段与挤压段312相互摩擦产生热量，随着温度的升高，碎段上残留的水分和油剂得到蒸发；同时，在内压力作用下，碎段在刀盘33上均匀分布，废丝被逐渐压实，且上层进料不影响下层废丝的压实，因此进料与压实过程可同时进行，压实后的废丝经底部的螺杆送至挤压熔融螺杆进行熔融，进入后续的处理工序。

在使用过程中，压实定刀31优选采用顺时针上升螺旋状排列，压实定刀31与压实动刀32之间的水平距离d不小于10mm，可使废料顺着压实动刀32的方向进行旋转从而被压缩，同时，针对聚酯废料块等坚硬的固体，可在旋转中与定刀撞击进而破碎；其中刀锋段323为受力最多、最易磨损的阶段，其使用周期较短，而固定段321作为固定机构，其磨损相对最小，因此本申请中，优选将刀锋段323与过渡段322为一体式结构，而过渡段322与固定段321可以为一体式结构，也可为分体式结构，当刀锋段323出现磨损或断口时，可直接将刀锋段323与过渡段322拆除，更换新的刀锋段323即可，更换方便，实用性强；而压实动刀31采用飞翼式的结构，其一端通过导向盘36固定在刀盘33上，另一端则逐渐与刀盘33分离，在加速碎段搅拌速度、提高其动能的同时，也有利于塑化的进行。

刀盘33转动频率优选为10.0-50.0hz，通过刀盘33带动碎料高速旋转，碎料与压实定刀31、压实动刀32间相互作用，实现碎料的压实过程。同时，刀盘33底部设置加热空气入口，顶部设置抽吸系统(图中未显示)，提高系统的脱挥动力，脱除全部表面水及绝大部分低沸点有机杂质，并收集压实破碎产生的粉尘；加热空气入口进入的空气温度80-120℃，而刀盘33带动废料高速旋转过程中，由于摩擦生热，再加上刀盘33底部可通以热介质伴热，废料温度控制在100℃-180℃之间，最高可达200℃(该温度除热介质贡献外，还包含有摩擦生热的贡献)，废丝中夹带的水分和油剂中可挥发进一步脱除。

上述压实机构3的转速可达到400-500转/min，堆积密度由200kg/m³提高至600kg/m³，产能30吨/天，喂料效率提升80％，可将废丝中水分、油剂可挥发物脱除10％左右。

具体到限流分段熔融工序，通过螺杆的挤压熔融实现聚酯废料状态的改变，并在螺杆挤压熔融过程还实现脱气、脱挥功效，同时尽可能减小降解。本案例采用分段式螺杆结构，物料通过喂料段进行喂入和输送，同时逐渐压实，因此螺纹的螺槽宽度不断改变。

螺纹的压缩比足够大，保证物料充分密实，达到熔融所需的状态，同时提高了喂料效率。通常情况下粒子或者是破碎的片状材料在压缩后容易在表面发生变形而与机筒内壁贴合在一起，因此也比较容易压缩；而粉体材料由于滑动性比较大，因此在压缩熔融时间和位置上会比粒子或者片状材料滞后。同时由于聚酯废料的空隙率大，物料密度比较小，在物料中会残留大量的空气，隔离了固体床。本项目中螺杆的喂料段采用高压缩比设计。

结合图8，压缩熔融段41主要将上游喂料段输送过来的熔体/树脂混合物充分熔融并进行初步的混合工作，同时建立起压力。聚酯废料熔融所需的热量由螺杆本身的加热设备及摩擦热提供。螺杆的直径为165mm，总长径比为40，压缩比为3.5，摩擦热在整个熔融所需能量中占的比例较大；同时由于需要对树脂进行初步的分散和分配混合，过低黏度的熔体是不利于这两种混合过程的进行，尤其是在混合两种或者多种熔体黏度差异较大的树脂的情况下，过高的熔体温度将不利于熔体内部的热传递及热耗散，因此本项目中采用较低温度控制，压缩熔融段41的温度基本保持在264-282℃，同时维持高压缩比的状态(压缩比控制在3-30)，避免出现“过热熔体中包含未熔融废丝”的情况。

均化闪蒸段42采用了低压缩比的设计(压缩比控制在1-2)，通过使压缩熔融段41建立起来的压力进入均化闪蒸段42时瞬间释放，起到促使部分易挥发物质“闪蒸”，再配合真空抽吸系统除去。

同时，为了减小螺杆挤压熔融过程中的降解，我们优化设计了工艺参数，通过降低熔融挤压温度和弱化剪切等方式实现，喂料段：24.0hz；压缩熔融段41的转速56rpm，挤压温度：282℃-275℃-273℃-272℃-264℃-295℃-243℃-245℃-247℃-246℃-230℃。

在上述基础上，本案例在压缩熔融段41和均化闪蒸段42之间设计了限流环43，限流环43与螺杆套筒4的间距极小(≤5mm)，一方面，能使压缩熔融段41建立起较高的压力，在均化闪蒸段42瞬间释放，部分高沸点物质可闪蒸而离开体系。另一方面，再生聚酯熔体以薄膜状通过限流环43，比表面积较大，螺杆压缩熔融段41和均化闪蒸段42间压力的瞬间转化，再生聚酯熔体中的水分、油剂可挥发物、乙二醇等物质从系统中脱离，再通过真空泵抽真空，熔体中夹带的小分子物质从熔体表面挥发出来并从熔体体系中抽取出来，可除去聚酯熔体中大部分有机杂质。

现有原生聚酯聚合技术中，通常是在聚合物聚合反应完成或下道工序前设置过滤器，常规的再生聚酯过滤器通常是采用筛网进行过滤，这种过滤方式虽然在很大程度上去除了杂质和凝胶粒子，但由于其自身结构的缺陷，过滤精度无法进一步的提高，对于粒径较小的杂质和凝胶粒子则无法实现过滤和杜绝，同时无法方便快捷的实现在线更换，影响生产过程连续性；加上聚酯废料中杂质含量高，一方面要尽可能除去再生聚酯熔体中的杂质，另一方面，要减小因过滤过程中较高压力而带来的熔体黏度降。在本案例的过滤工序中，过滤采用组合过滤，即一级过滤5和二级过滤6，一级过滤5图10-11的粗过滤结构，粗过滤采用4柱反冲式过滤器，可进行在线切换，过滤精度为30-60μm；粗过滤中前后端设置有压力传感器，当压力达到设定值时，实现自动反冲式过滤；二级过滤6采用如图12、13的精过滤结构，精过滤采用烛芯式过滤器，滤网采用烧结金属网，过滤精度为20μm，每30小时或压力达到60公斤时进行在线切换。再生聚酯切片中灰分含量≤0.15％，凝集粒子含量≤6个/mg聚酯，达到可纺长丝的水平。

一级过滤5、二级过滤6分别设置于返混式调质增粘工序前后，聚酯废料在经过螺杆挤压熔融过程中会不可避免的产生降解，为了提高再生聚酯的黏度，可以进一步脱除废丝中的油剂等小分子，匀化再生聚酯熔体质量，扩大再生产品用途，返混式调质增粘工序在均化增粘反应器7中进行，在废丝挤压熔融后进行匀化增黏，结合图14，均化增粘反应器7包括釜体73和搅拌器71，于釜体73底部设置有反应器入口74和反应器出口76，反应器入口74与反应器出口76分居釜体73两端，且反应器入口74通过管道(图中未标注)与一级过滤5接通，该管道上还接入有解聚剂入口(图中未标注)进行解聚剂的添加，反应器出口76与二级过滤6连通，将均化增粘后的熔体输出；于釜体73顶部设置有抽真空接口75，抽真空接口75接有真空抽吸系统(图中未显示，可采用真空机、风机等实现)，确保釜体73内真空度为50-150pa(优选为100-130pa)，这样，部分小分子杂质会随着乙二醇(eg)的蒸发不断脱除，再生聚酯产品的黏度提升，而且杂质含量减少，抽真空接口75接出支管，支管与解聚剂入口接通，解聚剂入口接入到一级过滤5与反应器入口74之间的管道上，将抽吸的小分子中的eg回收并通过支管751与纯/新鲜解聚剂汇合形成输入到管道中的解聚剂，再生聚酯熔体在管道中即可实现微量醇解，提高聚酯熔体的分子量及分子量分布；搅拌器71位于釜体73内，其两端分别通过转轴712与搅拌电机711连接，搅拌器71中设置有若干组网盘72，各网盘72呈相互平行方式设置，网盘72上分布有网格(图中未显示，可采用格栅结构的网孔)，相邻两片网盘72的网格呈交错状态，以提高搅拌效率；可转动的搅拌器71与底部设置有反应器入口74的固定釜体73配合，熔体在搅拌动态下成膜，其表面不断更新，再配合抽真空接口75的真空抽吸系统，小分子杂质会随着乙二醇(eg)的蒸发不断脱除，釜体73中的熔体黏度提升，杂质含量减少，而搅拌器71中平行设置了多组网盘72，相邻两片网盘72上的网格呈交错状态，提高了搅拌时的表面更新效率，可实现再生聚酯熔体的返混，提高物料品质的均匀性；其中，通过优化反应温度、真空度等参数，使最终的熔体指标达到设计范围，具体设置如下：反应器入口74的液位控制在11.1％，温度280.4℃；搅拌器71所处段的液位为70-80％，搅拌器71转速4.0rpm；釜体73中压力136.0pa，温度280-282℃；反应器出口76处的液位为20-30％，压力120-130pa。均化增粘后的熔体特性粘度波动范围≤0.025dl/g，b值＜10，水分≤50ppm，二甘醇含量≤1.2％。

对上述方案再生得到的熔体进行检测，其质量指标参见表1所示。

表1再生熔体的质量指标汇总表

我们对上述再生熔体铸锻切片形成的再生切片进行测试，并与普通切片进行对比，得到如图所示的剪切黏度/剪切速率曲线图(280℃、285℃、290℃)，具体参见图15(280℃下)、图16(285℃下)、图17(290℃下)所示。从图15-17中可知，聚酯在熔融状态下，其表观黏度随着剪切速率的增加而降低，表现出切力变稀的特点。根据非牛顿流体的分类，具有该特点的聚酯熔体称为假塑性流体。切力变稀是由于拟网状缠结结构受剪切力作用被可逆性破坏而引起的。当剪切速率增高时，聚酯大分子在剪切力的作用下发生构象变化，发生解缠结并沿着流动方向取向。随着剪切速率的增大，缠结结构的破坏速度就越来越大于其形成的速度，故表观黏度不为常数，而是随着剪切速率的增加而减小。

从不同温度下曲线的斜率来看，290℃的曲线“落差”最大，这种落差随温度的升高而逐渐减小。这一现象表明，随着熔体温度的升高，剪切速率的变化对熔体表观黏度的影响在下降。同时，随着温度的增大，再生聚酯的表观黏度随剪切速率的变化趋势同普通聚酯熔体趋于一致。

图18为再生聚酯切片以及普通聚酯切片非牛顿指数在不同剪切速率下随温度的变化曲线，剪切速率的范围为200-12000s^-1。从图18中可以看出，熔体在低剪切速率下的非牛顿指数大于高剪切速率下的非牛顿指数，而且该指数在某一剪切条件下的值也不恒定，而是随着温度的升高而增大。同时，再生聚酯的变化趋势同普通聚酯的变化趋势一致。

图19为290℃下，再生切片、普通切片以及混合切片(二者质量比1:1)剪切应力对数值vs剪切速率对数值关系曲线。从图19中可以看出，普通聚酯切片的剪切应力与切变速率的关系近于直线，再生切片的非牛顿指数虽剪切速率的增大，其变化较大；最终制得的熔体黏度为0.65-0.80dl/g之间。

从图20、21可见，再生聚酯的熔点为258℃，热失重95％时的分解温度为397.4℃，达到了较好的质量指标。

申请人还对成本、能耗、物性指标、再利用的用途等方面进行了总结，结果参见表2所示。

表2不同回收方法的成本对照表

本项目具有可使用原料范围广、自动化程度高、生产效率高、能耗低、全流程实现零污染、零排放、再生聚酯品质稳定。