从污染的聚酯废物中回收聚酯的方法

专利名称：从污染的聚酯废物中回收聚酯的方法
技术领域：
本发明涉及一种回收聚酯的方法，优选从污染的聚酯废物如聚酯与棉或呈织物和纤维形式的其它纤维的掺合的聚酯、聚酯磁带、涂敷的聚酯薄膜和工程树脂等中回收聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。然后聚酯可用作甲醇分解的原料，以生成对苯二甲酸二甲酯(DMT)和亚烷基二醇。
背景技术：
迄今已知从棉织物和照相胶片废物中回收聚酯的方法包括将聚酯溶解于各种溶剂，然后进行沉淀并回收聚酯。
1994年8月30日发布的U.S.5,342,854叙述了一种从聚酯/棉掺合的织物中回收聚酯的方法，该方法包括将聚酯溶解于烷基砜溶剂中；将溶解的聚酯与烷基砜溶剂溶液和棉织物分离；再将聚酯从烷基砜溶剂溶液中沉淀出来。
1979年7月4日发布的英国专利1,548,043叙述了一种从PET纺织废物中获取聚对苯二甲酸乙二醇(PET)的方法，该方法在达200℃的温度和溶剂蒸汽压下将PET溶解在卤代烃溶剂中；冷却PET溶剂溶液以沉淀PET粉末。
1978年7月19日发布的英国专利1,518,211叙述了一种从照相胶片废物回收银的方法，该废物包括卤化银和/或金属银、聚酯基膜层和聚偏二氯乙烯胶层。照相废物溶于芳香醚溶剂如茴香醚、苯乙醚或二苄醚，以过滤分离银，然后冷却溶剂相以沉淀PET，同时将聚偏二氯乙烯留在溶液中。
迄今的方法所用溶剂体系的技术、经济和环境因素，使其应用明显地限于实验室研究的规模。这类溶剂体系的工业应用甚为有限。
本发明的方法提供了一种高效的、可靠的和经济的回收聚酯的手段，特别是从污染的聚酯废物如聚酯和棉的掺合织物、聚酯磁带或其它污染的聚酯废物中回收聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。有利的是该聚酯可通过结晶、过滤回收、固态物可处理到适宜的分子量。换言之，溶解的聚酯可直接用作甲醇分解的原料，以回收对苯二甲酸二甲酯(DMT)和亚烷基二醇。然后DMT可水解以回收对苯二酸(TPA)。
发明概述本发明提供一种从含有聚酯的非聚酯组分的污染的聚酯废物中回收聚酯的方法，该方法包括下列步骤(a)将污染的聚酯废物与选自熔融的对苯二甲酸二甲酯(DMT)、对甲基苯甲酸甲酯(MPT)和间苯二甲酸二甲酯(DMT)的一种溶剂接触；(b)将污染聚酯废物和溶剂在160-250℃的温度下加热，以溶解并生成聚酯在溶剂中的溶液；(c)将不溶的非聚酯组分在160-250℃的温度下从溶解的聚酯溶液中滤出；(d)将溶解的聚酯从溶液中回收。
在本发明的一个优选实施方案中，在步骤(d)中用甲醇蒸汽使溶解的聚酯解聚，以生成对苯二甲酸二甲酯和亚烷基二醇。
附图描述

图1表示本发明的从污染的PET废物原料中回收PET的系统。
发明详述本发明所用的污染聚酯废物由聚酯和非聚酯组分组成，诸如掺和棉及其它织物和纤维形式的纤维的聚酯、聚酯磁介质、涂敷的聚酯涂膜和工程树脂。聚酯废物中的非聚酯组分的量可为10-90％(重量)，优选10-50％(重量)。
聚酯和棉的掺合物可从不同来源获得，包括生产厂的边角废物、生产厂的纺纱废物以及消费者的废旧衣物。废聚酯磁介质可来自录音带、录相带及计算机带。
参看图1，为便于处理，废聚酯材料切割成小块送入装有搅拌器3的容器1中。大约一厘米见方的聚酯和棉织物或磁带是易于传送入容器1。
聚酯废料在容器1中与作为溶剂的熔融的对苯二甲酸二甲酯(DMT)、对甲基苯甲酸甲酯(MPT)或间苯二甲酸二甲酯(DMI)接触。溶剂溶液的浓度最好基于5-75％(重量)，优选20-50％(重量)的固体含量。
如上所述，聚酯可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)。特别优选PET。
向反应器1添加溶剂之后，将温度升至160-250℃，优选180-200℃，并保持60-120min以使聚酯完全溶于溶剂。
在某些情况下，可添加从Eagle-Pitcher公司购买的助滤剂如Periite1200或其它合适的助滤剂作热过滤的过滤元件。同时宜用氮作反应器1上部的保护气氛以防止聚酯在过程中降解。
然后将混合物送入加热的过滤器2以从溶解的聚酯中去除非聚酯如棉纤维或金属氧化物/粘结剂。滤并可通过洗涤去除残留溶剂或污物，然后干燥。过滤可采用重力型或真空型或压力型过滤器。典型的过滤介质包括实验室用的烧结玻璃及工业上用的不锈钢填料。
工业上应用的热过滤的温度要求160-250℃，优选180-200℃，以避免冷冻问题以及回收溶剂中的高纯聚酯。一般说来，聚酯所含的非聚酯组分小于1％(重量)。
对聚酯和棉掺合物情况，经过滤回收的棉适于用作活性碳原料、油井钻孔流体中的防渗漏添加剂以及作各种工业组合物如胶粘化合物、汽车底涂层的填充剂等等。
滤液产品含有溶于热溶剂的高纯聚酯聚含物。适于多种纤维用途的聚酯可通过冷却和结晶回收。可通过固态聚合制备高分子量聚酯。在固态下加热可增加分子量。
在一个优选方案中，溶解的聚酯聚合物用作甲醇分解的原料，以回收对苯二甲酸二甲酯和亚烷基二醇，其基本上如欧洲专利0484963和美国专利5,391,263所公开的，这些专利引此以作参考。其后，DMT可经水解，以回收对苯二酸(TPA)。
优点在于，在将溶液送入甲醇分解过程之前勿需分离聚酯，因为所用溶剂是甲醇分解过程的组成部分。此外，将不含杂质的聚酯物流送入甲醇分解过程(1)避免非PET物质的高吹洗率，它载有含溶解的聚酯的热DMT(溶剂)，从而减少收率的损失，(2)增加了设备寿命，因为去除了可能在伐门和泵中积累的外来金属颗粒，和(3)利用了低价值的、非聚酯成分含量高的原料，这种原料由于上述的高吹洗率，将其直接送到甲醇分解过程是不经济的。
例1本例说明从磁带回收PET。
向40加仑的加热的搅拌容器中添加7500克切断的PET基磁带、750克助滤剂(Perlite1200)和60000克熔融的对甲基苯甲酸甲酯(MPT)。将该反应器在搅拌下加热至200℃并保持这个温度直至PET溶解(2小时)。压力约为30psig。
反应器的内含物用热过滤法过滤，含磁带的磁性氧化物和粘接剂以及助滤剂用氮吹洗，以回收附加产品。
经校正间歇式热过滤器中的液体滞留量后的PET的回收约为90％。
回收的PET滤液中金属污染物含量小于100ppm。回收的PET中对苯二酸(TPA)与二醇的比例为60％TPA比40％二醇，这对PET是很典型的。
例2本例说明从65/35的PET/棉织物中回收PET。
5克PET/棉织物(65％PET/35％棉)在一加热的开口派热克斯玻璃烧杯中于200℃下经搅拌溶于40克熔融的对甲基苯甲酸甲酯(MPT)中。浆液在200℃的温度下过滤，从均相的MPT/PET溶液中分离出棉。PET的溶解是定量的(100％)，棉的收率亦为100％。从滤液和经挤压滤并两者中回收的溶解的PET约为90％。回收的PET不含棉。
例3本例说明从60/40PET/棉织物中回收PET。
5克PET/棉织物(60％PET/40％棉)在加热的开口派热克斯玻璃烧杯中于200℃下经搅拌溶于40克熔融的对苯二甲酸二甲酯(DMT)中。浆液在200℃的温度下过滤，从DMT/PET溶液中分离出棉。DMT/PET为均相溶液。PET的溶解是定量的(100％)，棉的收率为100％。从滤液和经挤压滤并两者回收的溶解的PET大于90％。回收的PET不含棉。
例4本例说明从热的PET/DMT溶液中回收PET并经PET解聚以回收对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇。
含200克PET、200克DMT(作为溶剂)的溶液在欧洲专利0484963所描述的反应器单元中于290℃和80psig下经受甲醇分解。甲醇以200cm3/小时的流量通入反应器，通入时间为4小时。反应器流出物的分析表明，以溶解的聚酯计算，90％转化为DMT，89％转化为乙二醇，8％转化为混合的二元醇-对苯二甲酸甲酯。
权利要求
1.一种用于从含聚酯和非聚酯组分的污染聚酯废物中回收聚酯的方法，包括下列步骤(a)将污染的聚酯废物与选自熔融的对苯二甲酸二甲酯(DMT)、对甲苯甲酸甲酯(MPT)和间苯二甲酸二甲酸(DMT)的一种溶剂接触；(b)将污染聚酯废物和溶剂在160-250℃的温度下加热，以溶解并生成聚酯在溶剂中的溶液；(c)将不溶的非聚酯组分在160-250℃的温度下从溶解的聚酯溶液中滤出；(d)将溶解的聚酯从溶液中回收。
2.权利要求1的方法，其中聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
3.权利要求1的方法，其中污染的聚酯废物包括与棉或以织物和纤维形式的其它纤维掺合的聚酯、聚酯磁介质、涂敷的聚酯膜和工程树脂。
4.权利要求3的方法，其中聚酯和棉的掺合物含90-10％(重量)聚酯和10-90％(重量)棉纤维。
5.权利要求1的方法，其中污染的聚酯废物和溶剂在180-200℃下加热60-120分钟，以便将聚酯完全溶于溶剂中。
6.权利要求1的方法，其中聚酯通过结晶从溶液中回收，然后通过固态聚合处理以增加分子量。
7.权利要求1的方法，包括将污染聚酯废物在助滤剂的存在下和溶剂接触。
8.一种用于从含聚酯和非聚酯组分的污染聚酯废物中回收对苯二甲酸二甲酯和亚烷基二醇的方法，包括下列步骤(a)将污染的聚酯废物与选自熔融的对苯二甲酸二甲酯(DMT)、对甲苯甲酸甲酯(MPT)和间苯二甲酸二甲酸(DMT)的一种溶剂接触；(b)将污染聚酯废物和溶剂在160-250℃的温度下加热，以溶解并生成聚酯在溶剂中的溶液；(c)将不溶的非聚酯组分在160-250℃的温度下从溶解的聚酯溶液中滤出；(d)以甲醇分解解聚溶解的聚酯；(e)回收对苯二甲酸二甲酯和亚烷基二醇。
9权利要求8的方法，其中(e)步骤回收的对苯二甲酸二甲酯经其后水解，以回收对苯二酸(TPA)。
10.权利要求8的方法，其中聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
11.权利要求8的方法，其中污染的聚酯废物含90-10％(重量)聚酯和10-90％(重量)棉纤维的掺合物。
12.从根据权利要求8的方法回收的对苯二甲酸二甲酯和乙二醇制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
全文摘要
本发明涉及一种用于从含非聚酯组分的污染的聚酯废物如掺合棉或以织物和纤维形式的其它纤维的聚酯、聚酯磁带、涂敷的聚酯膜和工程树脂中回收聚酯,优选是回收聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法,该法通过将聚酯溶于作溶剂的熔融的对苯二甲酸二甲酯、对甲基苯甲酸甲酯或间苯二甲酸二甲酯中,再将聚酯溶液与非聚酯组分分离。然后聚酯可通过结晶回收,或者将聚酯溶液用作甲醇分解原料,以生成对苯二甲酸二甲酯(DMT)和亚烷基二醇。然后,DMT可经水解,以回收对苯二酸(TPA)。
文档编号C08J11/08GK1252823SQ98804291
公开日2000年5月10日 申请日期1998年4月14日 优先权日1997年4月18日
发明者W·D·埃弗哈特, K·M·马卡尔, R·G·鲁道夫 申请人:纳幕尔杜邦公司