专利名称：熔融缩聚类高分子废旧料再生的化学处理方法
技术领域：
本发明涉及一种熔融缩聚类高分子废旧料再生的化学处理方法，用以提高熔融缩聚类高分子废旧材料回收再生的质量品质，具体涉及聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯等高分子废旧 材料的再生循环使用，属于化纤、塑料加工技术领域。
背景技术：
现有高分子废旧材料的回收再生要么通过物理法、要么通过化学法来实现。化学法的特点就是整个过程以化学反应为核心，回收料需要经过化学反应进一步 提高某一个质量指标或者是几个质量指标。化学法可以从本质上改变结构，提高原料的某 些内在质量指标；化学法不仅可以除去机械杂质还可以去除其他非PET类的有机杂质，从 而提高产品的质量。现有的物理法存在以下一些不足(1)要求回收原料品质非常高，来源非常稳定 的“挑食”现象；(2)即使达到了原料的品质要求，也因为回收料总是经过了加工，在加工过 程中造成的质量下降没法修复；(3)原料的质量均勻性达不到工业化装置的高质量、连续 性的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有回收原料再生的物理法存在的上述不足，提供可以改变 分子链结构，去除回收原料中的PVC、PP、PE等聚烯烃及其衍生物类有机杂质，从而提高再 生原料的纯度和品质的一种熔融缩聚类高分子废旧料再生的化学处理方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种熔融缩聚类高分子废旧料再生的 化学处理方法，包括废旧料经普通深槽单螺杆熔融变成熔体，再经过滤器过滤掉熔体中的 机械杂质和固体杂质得到较为纯净的熔体，其特征是，所述方法还包括过滤后的质量百分 比为100%的熔体在连接至静态混合器的熔体管中按质量百分比加入辅料添加系统配制的 500-30000ppm醇解剂、10-120ppm催化剂和0-50ppm增白剂的混合液，熔体和混合液在静态 混合器中均勻混合后进入均化重聚合一体化卧式反应器中完成醇解或水解反应，均化、去 杂质、去除小分子工艺过程和重聚合反应后再生。所述的醇解剂采用乙二醇，催化剂采用锑系聚酯催化剂。所述的醇解或水解反应是熔体和混合液均勻混合后进入均化重聚合一体化卧式 反应器内，在温度230-300°C，绝对压力80-240Pa的条件下，开始醇解或水解的解聚反应， 连续搅拌约2-15分钟，熔体与乙二醇完成不彻底的局部控制醇解反应，得到聚合更均勻、 分子量分布更窄的聚合物熔体。所述的均化工艺过程是通过静态混合器和反应器搅拌使醇解反应均勻化的过程， 控制醇解剂含量、静态混合器的混合度和搅拌速度之间的关系，让醇解剂充分接触熔体分 子链，在统计平均概念上达到均勻，形成分子链长相当的熔体，降低了整个熔体的动力粘 度，实现均化工艺过程。
所述去杂质过程与均化过程同时发生，聚合物熔体在温度230-300°C，绝对压力 IO-IOOOPa的条件下，聚烯烃类杂质发生分解反应，形成的产物分子量很低并会部分被气 化，在较低的动力粘度下，低分子量杂质及其气体更容易扩散到气相空间里，通过搅拌器1-10转/分的速度控制，夹带有低分子量杂质及其气体的熔体逐渐在搅拌器的圆盘成膜， 缩短了从熔体内部扩散到气相的时间，在真空系统的连续抽吸作用下，被脱离反应器，进入 杂质分离系统，从而达到去杂质的作用。所述去除小分子工艺过程是聚合物熔体在温度230-300°C，绝对压力IO-IOOOPa 的条件下，残留的水分、螺杆熔融过程和过滤过程中产生的降解物、以及进行重聚合反应时 生成的EG等小分子在旋转搅拌的作用下，逐渐被真空系统抽走。所述重聚合反应过程是聚合物熔体在锑系聚酯催化剂的作用下，在温度 230-300°C，绝对压力IO-IOOOPa的条件下，与去除小分子同时发生逐步缩合聚合反应，将 醇解或水解形成的均勻低聚体按照塑聚反应的机理重新聚合起来，分子链长随时间和小分 子浓度的降低逐步增加，直到达到后续加工制品的分子量技术要求。所述的均化重聚合一体化卧式反应器由圆柱形筒体，筒体两端经唇焊密封法兰螺 栓连接的端盖，端盖靠近底部设置的斜向下防堵液位计口，筒体内设置的搅拌轴两端穿过 相应端盖上的带轴承的组合真空密封机构，搅拌轴上从前到后依次间隔固定的搅拌盘片， 搅拌轴一端连接的减速机和驱动电机，搅拌盘片之间一端固定在筒体内壁上具有流通孔的 挡板，筒体外侧和端盖外端面焊接的热媒夹套，筒体靠近前端的底部焊固的进料口和筒体 靠近后端的底部焊固的出料口，对应出料口的筒体顶部焊固的气相口构成；各挡板用螺栓 连接在筒体内壁上；均化重聚合一体化卧式反应器的气相口连接杂质分离系统和真空系 统；均化重聚合一体化卧式反应器的出口处连接熔体真空自吸泵和在线粘度计；均化重聚 合一体化卧式反应器上各热媒夹套连接热媒加热系统；靠近均化重聚合一体化卧式反应器 端盖的下部设置防堵液位计口，防堵液位计口中插入液位计。前后端盖中心略向底部偏心处设置搅拌轴孔。搅拌盘片上采用依次渐变的开孔结构。本发明通过在均化重聚合一体化卧式反应器中完成醇解或水解、均化、去杂质、去 除小分子、重聚合几个工艺过程，从本质上改变了分子链结构，去除了回收原料中的PVC、 PP> PE等聚烯烃及其衍生物类有机杂质，从而提高了再生原料的纯度和品质，由此形成的 聚酯熔体在均勻性、杂质含量和最终品质就远远高于原料的这些指标，从而广泛应用于POY 长丝、三维中空、FDY、无纺布、中强工业丝、再生瓶等对回收原料质量要求较高的场合，减少 对原生料的需求和石油资源的消耗，实现循环经济。本发明具有如下有益效果(1)对废旧原料的适应性强，可以使用绝大数市场回收废旧原料制取高质量再生 制品；(2)本发明的核心在于均化重聚合过程，解决了不同来源的原料之间的质量不 均勻问题，与物理法同样的原料，经过本工艺处理，可以生产出质量更稳定、品质更高的产
P
m ；(3)本发明生产的高分子熔体质量可以在线调整质量指标，并稳定生产，满足不同 行业对同一类的原料不同的质量要求；(4)本技术后续可配套直接熔体连续使用，而不需要再生产中间品(高聚物粒子)，减少生产工序和能耗。
图1为本发明中的工艺流程图；图2为本发明中均化重聚合一体化卧式反应器结构示意图；图中，1普通深槽单螺杆，2过滤器，3辅料添加系统，4均化重聚合一体化卧式反应 器，5杂质分离系统，6真空系统，7热媒加热系统，8熔体真空自吸泵，9在线粘度计，10过滤 器，11热媒夹套，12挡板，13搅拌盘片，14筒体，15搅拌轴，16出料口，17组合真空密封，18 气相口，19防堵液位计口，20-端盖，21进料口，22静态混合器。
具体实施例方式结合附图和实施例进一步说明本发明，如图1所示，本发明回收料在经普通深槽 单螺杆熔融变成熔体，再经过滤器过滤掉熔体中的机械杂质和固体杂质得到较为纯净的熔 体，再经均化重聚合一体化卧式反应器里进行醇解、均化、去杂质、去除小分子、重聚合这个 几个工艺过程，使得回收料的分子结构重新调整，满足不同用途的产品要求。回收原料经过普通深槽单螺杆1熔融变成熔体，再经过过滤器2过滤掉原料中的 机械杂质和固体杂质，得到较为纯净的熔体。此时的熔体由于原料的不均勻性以及在螺杆 1和过滤器2中发生的少量水解、热降解和氧降解，品质不好。此时在熔体管中按照计算的 比例和初始设定值，经辅料添加系统3采用流量调节控制回路控制醇解剂乙二醇(EG)、催 化剂(锑系聚酯催化剂)以及增白剂按比例混合的添加量连续的添加到主熔体管中，并通 过静态混合器22均勻混合，送入至均化重聚合一体化卧式反应器4。在一体化卧式反应器 4的最前端，醇解剂乙二醇EG与聚酯熔体在230-300°C、绝对压力80_240pa条件下发生局 部醇解反应，形成聚酯低聚体，在可逆平衡反应下形成一定分子链长的低聚体的分子量分 布变窄，随着反应器4内搅拌盘片13搅拌作用下的反应进行，熔体的均勻性被提高了 ；与此 同时，PE、PP、PVC等有机杂质大部分被热分解；整个熔体的动力粘度也随之被降低，减少了 气化物从熔体到气相的扩散阻力，有利于去除小分子和分解物。在随后逐渐被搅拌盘片13 带起暴露在反应器的气相空间里，大部分分解的杂质和小分子逐步扩散到气相空间里，可 逆平衡反应向聚合方向逐渐进行，在真空系统6的抽吸作用下，分离出来的杂质和小分子 通过杂质分离系统5被冷凝和收集。重新聚合好的熔体通过熔体真空自吸泵8输送到过滤 器10中，熔体真空自吸泵8提供了纺丝需要的熔体压力和流量，在过滤器10中进一步过滤 原料里残留的机械杂质和降解与缩聚时新产生的凝聚粒子，以确保纺丝的熔体质量。缩聚 反应是可逆平衡反应，控制聚合度可以用控制生成的小分子浓度间接实现，在熔体泵出口 配备了在线粘度计9用以监测输出的熔体的实时品质，该监测数据通过自动控制系统反馈 给真空系统，以在线调节真空度，从而控制小分子的浓度，保证出口的熔体质量控制在很小 的偏差以内。整个过程热能由热媒加热系统7提供，采用自动化控制系统实现全自动工作。本发明中的均化重聚合一体化卧式反应器如图2所示，反应器4呈卧式圆柱形结 构，壳体外部为筒体14，两端为前后端盖20，端盖20靠近底部方向斜向下，开有防堵液位计 口 19，筒体14与前后端盖20之间用唇焊密封法兰螺栓连接，筒体14和端盖20外都设有一 层热媒夹套11，热媒夹套11焊接在筒体14和端盖20上，在筒体14底部靠近前端盖20开孔焊接进料口 21，底部靠近后端盖20开孔焊接出料口 16，筒体14顶部靠近后端盖开孔焊 接有气相口 18，端盖20中心略向底部偏心处设置搅拌轴孔，搅拌轴15穿过前后端盖20搅 拌轴孔，分别通过两端的带轴承的组合真空密封17将搅拌轴15与端盖20连接起来。搅拌 轴15上从前到后依次套置固定不同结构的搅拌盘片13，搅拌轴15 —端连接电机驱动的减 速机，搅拌盘片13通过键和定位套固定在主轴15上，并在几组搅拌盘片13之间设有多块 挡板12，挡板12上开有流通孔，挡板12用来增加前后阻力差以及划分功能区域，挡板12用 螺栓连接在筒体14内壁上，并点焊固定，与筒体14连接处还留有10-50mm的缝。该反应器 内部流向采用分区结构，也可不设置隔板，搅拌盘片13采用依次渐变的开孔结构，适应不 同的粘度流动，轴系偏心安装，并整体略有倾角，筒体内部无死角，形成高分子熔体流动的 平推流效果，顺利完成醇解(水解)、均化、去杂质、除低分子、重聚合几个工艺过程的一体 化，并实现连续化生产。防堵液位计口 19是一个带套管的开口接头，顺着套管走向，在顶端装有一个堵塞 通条，正常时通条向上拉起，液位计处于正常工作状态；发生堵塞时，通条可以顺着内管从 上至下运动，清理套管里的堵塞物，清理结束后又拉回到原来的位置。本发明中过滤后的质量百分比为100%的熔体是指以真空自吸泵处测量出的熔体流量。本发明中的杂质分离系统、真空系统、真空自吸泵、粘度计、热媒加热系统、电机和减速机采用现有产品和现有技术。
权利要求
一种熔融缩聚类高分子废旧料再生的化学处理方法，包括废旧料经普通深槽单螺杆熔融变成熔体，再经过滤器过滤掉熔体中的机械杂质和固体杂质得到较为纯净的熔体，其特征是，所述方法还包括过滤后的质量百分比为100％的熔体在连接至静态混合器的熔体管中按质量百分比加入辅料添加系统配制的500-30000ppm醇解剂、10-120ppm催化剂和0-50ppm增白剂的混合液，熔体和混合液在静态混合器中均匀混合后进入均化重聚合一体化卧式反应器中完成醇解或水解反应，均化、去杂质、去除小分子工艺过程和重聚合反应后再生。
2.根据权利要求1所述的熔融缩聚类高分子废旧料再生的化学处理方法，其特征是， 所述的醇解剂采用乙二醇，催化剂采用锑系聚酯催化剂。
3.根据权利要求1所述的熔融缩聚类高分子废旧料再生的化学处理方法，其特征是， 所述的醇解或水解反应是熔体和混合液均勻混合后进入均化重聚合一体化卧式反应器内， 在温度230-300°C，绝对压力80-240Pa的条件下，开始醇解或水解的解聚反应，连续搅拌约 2-15分钟，熔体与乙二醇完成不彻底的局部控制醇解反应，得到聚合更均勻、分子量分布更 窄的聚合物熔体。
4.根据权利要求1所述的熔融缩聚类高分子废旧料再生的化学处理方法，其特征是， 所述的均化工艺过程是通过静态混合器和反应器搅拌使醇解反应均勻化的过程，控制醇解 剂含量、静态混合器的混合度和搅拌速度之间的关系，让醇解剂充分接触熔体分子链，在统 计平均概念上达到均勻，形成分子链长相当的熔体，降低了整个熔体的动力粘度，实现均化 工艺过程。
5.根据权利要求1所述的熔融缩聚类高分子废旧料再生的化学处理方法，其特征是， 所述去杂质过程与均化过程同时发生，聚合物熔体在温度230-300°C，绝对压力IO-IOOOPa 的条件下，聚烯烃类杂质发生分解反应，形成的产物分子量很低并会部分被气化，在较低的 动力粘度下，低分子量杂质及其气体更容易扩散到气相空间里，通过搅拌器1-10转/分的 速度控制，夹带有低分子量杂质及其气体的熔体逐渐在搅拌器的圆盘成膜，缩短了从熔体 内部扩散到气相的时间，在真空系统的连续抽吸作用下，被脱离反应器，进入杂质分离系 统，从而达到去杂质的作用。
6.根据权利要求1所述的熔融缩聚类高分子废旧料再生的化学处理方法，其特征是， 所述去除小分子工艺过程是聚合物熔体在温度230-300°C，绝对压力IO-IOOOPa的条件下， 残留的水分、螺杆熔融过程和过滤过程中产生的降解物、以及进行重聚合反应时生成的EG 等小分子在旋转搅拌的作用下，逐渐被真空系统抽走。
7.根据权利要求1所述的熔融缩聚类高分子废旧料再生的化学处理方法，其特征是， 所述重聚合反应过程是聚合物熔体在锑系聚酯催化剂的作用下，在温度230-300°C，绝对压 力IO-IOOOPa的条件下，与去除小分子同时发生逐步缩合聚合反应，将醇解或水解形成的 均勻低聚体按照塑聚反应的机理重新聚合起来，分子链长随时间和小分子浓度的降低逐步 增加，直到达到后续加工制品的分子量技术要求。
8.实现权利要求1所述的熔融缩聚类高分子废旧料回收再生的化学处理方法采用均 化重聚合一体化卧式反应器，其特征是，所述的均化重聚合一体化卧式反应器由圆柱形筒 体，筒体两端经唇焊密封法兰螺栓连接的端盖，端盖靠近底部设置的斜向下防堵液位计口， 筒体内设置的搅拌轴两端穿过相应端盖上的带轴承的组合真空密封机构，搅拌轴上从前到后依次间隔固定的搅拌盘片，搅拌轴一端连接的减速机和驱动电机，搅拌盘片之间一端固 定在筒体内壁上具有流通孔的挡板，筒体外侧和端盖外端面焊接的热媒夹套，筒体靠近前 端的底部焊固的进料口和筒体靠近后端的底部焊固的出料口，对应出料口的筒体顶部焊固 的气相口构成；各挡板用螺栓连接在筒体内壁上；均化重聚合一体化卧式反应器的气相口 连接杂质分离系统和真空系统；均化重聚合一体化卧式反应器的出口处连接熔体真空自吸 泵和在线粘度计；均化重聚合一体化卧式反应器上各热媒夹套连接热媒加热系统；靠近均 化重聚合一体化卧式反应器端盖的下部设置防堵液位计口，防堵液位计口中插入液位计。
9.根据权利要求8所述的均化重聚合一体化卧式反应器，其特征是，前后端盖中心略 向底部偏心处设置搅拌轴孔。
10.根据权利要求8所述的均化重聚合一体化卧式反应器，其特征是，搅拌盘片上采用 依次渐变的开孔结构。
全文摘要
本发明涉及一种熔融缩聚类高分子废旧料再生的化学处理方法，属于化纤、塑料加工技术领域，本发明通过在均化重聚合一体化卧式反应器中完成醇解或水解、均化、去杂质、去除小分子、重聚合几个工艺过程，从本质上改变了分子链结构，去除了回收原料中的PVC、PP、PE等聚烯烃及其衍生物类有机杂质，从而提高了再生原料的纯度和品质，由此形成的聚酯熔体在均匀性、杂质含量和最终品质就远远高于原料的这些指标，从而广泛应用于POY长丝、三维中空、FDY、无纺布、中强工业丝、再生瓶等对回收原料质量要求较高的场合，减少对原生料的需求和石油资源的消耗，有利于实现循环经济。
文档编号C08G69/00GK101805445SQ201010105259
公开日2010年8月18日 申请日期2010年1月29日 优先权日2010年1月29日
发明者成强 申请人:成强