短程（分子）蒸餾技術(shù)在PET回收領域的應用

為了實現(xiàn)柔性蒸餾分離（圖1），這里主要指在物質(zhì)不發(fā)生熱分解的前提下進行蒸餾分離，化學工業(yè)中傳統(tǒng)的蒸餾方法正在逐漸地被薄膜蒸發(fā)/薄膜精餾與短程蒸餾技術(shù)所取代，這是因為相對于傳統(tǒng)的蒸餾方法而言，這種技術(shù)具有以下幾個方面的絕對優(yōu)勢：采用特殊設計的成膜方式，使被蒸餾分離的物料形成均勻的薄膜，極大地提高了蒸發(fā)效率；采用特殊設計的蒸餾單元結(jié)構(gòu)將蒸餾物質(zhì)的被加熱時間縮短至1分鐘以內(nèi)；將蒸餾單元中的絕對壓力降低到0.01~0.001 mbar，可以極大地降低被蒸餾物質(zhì)的沸點；同時采用精餾柱，提高分離效果。蒸餾溫度的降低和加熱時間的縮短使得短程蒸餾技術(shù)對那些需要用蒸餾手段進行分離的高沸點熱敏性物質(zhì)而言，可以最大限度地避 免其熱分解以維持物質(zhì)原有的化學與生物活性結(jié)構(gòu)。

據(jù)塑料地圖集，亞洲版，2021 塑料湯基金會（PLASTIC ATLAS, ASIA EDITION, 2021 PLASTIC SOUP FOUNDATION）相關(guān)資料顯示，下圖是以百萬噸計的全球塑料年產(chǎn)量。

塑料制品的應用非常廣泛，下圖列出了幾大類應用方向：

所有上述應用都將產(chǎn)生塑料垃圾，據(jù)統(tǒng)計，僅2019年，全球塑料垃圾產(chǎn)量約353百萬噸之多，而儲量方式如下：

-       9%被回收

-       20%被焚燒掉

-       50%在廢物處理場處理掉

-       其余不詳

PET的歷史

聚對苯二甲酸乙二(醇)酯（Polyethylentherephthalate），簡稱PET，其分子式如下：

-       PET發(fā)明于1941年

-       PET瓶是1973年由杜邦公司的納撒尼爾●惠氏（Nathaniel C. Wyeth, DuPont.）發(fā)明的

-       1978年，可口可樂在美國市場推出了一款2L瓶(30…50 psi)

-       如今，德國每年售出16400,000,000個PET瓶，其中90%被回收利用

PET的生產(chǎn)過程

-       首先，乙二醇（EG）由乙烯（天然氣）生產(chǎn)

-       對苯二甲酸二甲酯（DMT）或主要是對苯二甲酸（PTA）從對二甲苯（原油）生產(chǎn)而來

-經(jīng)下列聚酯化（含催化劑）反應得到PET
n EG + n DMT à [PET]n + 2n MeOH
或多數(shù)情況下
n EG + n PTA à [PET]n + 2n H2O

PET的回收

PET的回收大致有以下工藝：

-       機械回收：將樹脂重熔、過濾、擠出或模塑成新的PET制品

-       化學回收：利用下述反應過程

PET - 單體 + EG ↔ BHET

在對苯二甲酸（PTA）、對苯二甲酸二甲酯（DMT）或?qū)Ρ蕉姿岫?/span>酯

與BHET之間轉(zhuǎn)換

-       酶水解

-       糖酵解法回收PET的可行工藝路線如下圖，其中大多涉及到分子蒸餾工藝

利用分子蒸餾技術(shù)回收PET

可以使用所有合適的純化方法并以可再聚合的形式進一步純化單體。凈化方法的例子包括汽提法、水溶液分離、蒸汽選擇性冷凝、生物過程后介質(zhì)的過濾和濃縮、分離、蒸餾、真空蒸發(fā)、萃取、電滲析、吸附、離子交換、沉淀、結(jié)晶、濃縮和加酸、脫水和沉淀、納濾、酸催化劑處理、半連續(xù)模式蒸餾或連續(xù)模式蒸餾、溶劑萃取、蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶。液/液萃取、加氫、共沸蒸餾、吸附、柱層析、簡單真空蒸餾和微濾，是否組合。

但蒸餾工藝的目的非常簡單，流程圖見下：

-       蒸餾BHET

-       回收EG

工藝條件大致如下：

由于PET物性的特殊性，技術(shù)保護的淋洗式內(nèi)置冷凝器將用作冷阱。

蒸汽噴射泵將作為前級真空泵。

真空系統(tǒng)流程圖如下：

相關(guān)工藝過程也在不斷地完善中，不妥之處敬請批評指正。

北京賽泰科技有限公司

2024-01-17