CN111849026A - 一种生产rPET瓶级聚酯切片的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产rPET瓶级聚酯切片的方法和系统。该方法包括：酯化步骤、预缩聚步骤、终缩聚步骤以及固相缩聚步骤，其中，在所述酯化步骤中，将包括废PET聚酯瓶碎片、对苯二甲酸和乙二醇的原料加入酯化装置中，所述废PET聚酯瓶碎片发生醇解反应，同时所述对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应。本发明投资少、技术路线简单、原料要求较低、产品质量好；在原聚酯瓶片生产装置上，利用生产聚酯瓶原料之一的乙二醇对废聚酯瓶碎片进行醇解，实现了乙二醇的封闭式循环，进而使酯化反应釜起到了一釜双用的功能，通过本发明可以利用废PET聚酯瓶生产满足原生料国标级别的PET聚酯切片。

Description

一种生产rPET瓶级聚酯切片的方法和系统

技术领域

本发明属于瓶级聚酯切片循环利用技术领域，具体涉及废聚酯瓶片作为一种原辅料生产rPET瓶级聚酯切片的方法和系统。

背景技术

聚酯PET瓶到瓶回收技术，目前主要由物理法、化学法、半化学物理法三种回收利用工艺，其中物理法和半化学/物理法生产的瓶级切片存在的问题是品质远不如原生料切片，物理法相对来说对原料的需求非常严格，大部分瓶子经粉碎后内部的杂质如PP/PVC/PE及一些金属、橡胶、标签胶等无法有效剔除，由于无法有效剔除废聚酯瓶片带入的各种杂质及有毒有害物质，国内法律规定不能使用，国外部分国家也只能与原生PET瓶级切片掺混使用，不能完全替代原生PET瓶级切片；半化学物理法也同样受此影响，虽然影响较物理法略小，但除杂质外，对原生粒子本身的质量也会较难控制，如色值、粘度等；目前世界上成型的化学法生产rPET工艺也是从后道工序熔融挤出加入碎片，对产品的原料要求较高，同时对生产的rPET产品品质影响较大。

因此，急需一种对废聚酯瓶原料质量要求不高且可循环利用废聚酯瓶生产达到原生PET瓶级聚酯切片的方法和系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生产rPET瓶级聚酯切片的方法和系统。

本申请提供的一种生产rPET瓶级聚酯切片的方法，利用醇解原理，在一定反应条件下采用乙二醇醇解废聚酯瓶片，从而在已有原生PET瓶级聚酯切片生产系统的基础上经过少量改造生产出符合客户要求的rPET瓶级聚酯切片，这种工艺生产出的瓶级切片，既能有效剔除废聚酯瓶片带入的各类杂质，而且生产出的切片各项指标远优于国标要求，达到原生料的产品品质。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种生产rPET瓶级聚酯切片的方法，包括：

酯化步骤、预缩聚步骤、终缩聚步骤以及固相缩聚步骤，其中，

在所述酯化步骤中，将包括废PET聚酯瓶碎片、对苯二甲酸和乙二醇的原料加入酯化装置中，所述废PET聚酯瓶碎片发生醇解反应，同时所述对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应；

所述酯化步骤的产物依次经预缩聚、终缩聚和固相缩聚后得到rPET瓶级聚酯切片。

本发明中所述rPET瓶级聚酯切片是指以回收利用的废PET聚酯瓶碎片作为原料之一生产制造的瓶级聚酯切片。

本发明是在原生瓶级聚酯生产流程的最前道酯化釜(即酯化装置)中加入碎片，使碎片于酯化釜中在BHET和EG的环境下，利用现有的酯化条件(不同于单独利用EG或甲醇等的醇解)得到充分的醇解后再聚合，保证了产品质量以及醇解效率和酯化效率，同时对如PP/PE/PVC等杂质，利用原生瓶级聚酯切片时停留时间长，同时反应温度高于这些杂质的分解温度，使得如PP/PE/PVC等杂质分解后进入废气和废水，并排除系统，同时对如金属/橡胶/其它不熔的固态杂质等由生产瓶级切片时自带的高精密熔体过滤器进行过滤脱除，保证这些杂质不带入产品。

废PET聚酯瓶碎片的添加量主要是根据对产品质量的需求、碎片对生产过程的影响、以及碎片质量而定。通常情况下，废PET聚酯瓶碎片的添加量可以达到rPET瓶级聚酯切片总质量的50％(即50％以下)，甚至更高，申请人通过试验验证了在碳酸产品用的瓶中加入10wt％、25wt％、30wt％％、40wt％、45wt％比例的碎片是可行的。在控制好碎片质量的前提下，废PET聚酯瓶碎片的使用量控制在50wt％以下，生产得到的rPET瓶级聚酯切片各项指标远优于国标要求，达到原生料的产品品质。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述废PET聚酯瓶碎片在进入酯化装置之前经过金属杂质剔除处理。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述酯化步骤中，加入的废PET聚酯瓶碎片质量标准如下：包括PP、PE、PVC、金属和橡胶中任意一种杂质的含量在100ppm以下，优选在50ppm。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述酯化步骤中，加入的乙二醇和对苯二甲酸的摩尔比为1.5-2.0，更优选为1.55-1.85。以该摩尔比加入乙二醇和对苯二甲酸可以使碎片在酯化装置中更好的醇解，同时也保证乙二醇和对苯二甲酸的高酯化率。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述酯化步骤包括一次酯化和二次酯化步骤，将包括废PET聚酯瓶碎片、对苯二甲酸和乙二醇的原料加入用于一次酯化的第一酯化装置(酯化一釜)中，所述废PET聚酯瓶碎片在第一酯化装置中发生一次醇解反应，同时所述对苯二甲酸和乙二醇在第一酯化装置中发生一次酯化反应；然后将所述第一酯化装置中的物料输送至第二酯化装置(酯化二釜)中进行二次酯化和二次醇解反应。更优选地，加入第一酯化装置中的乙二醇和对苯二甲酸的摩尔比为1.5-2.0，更优选为1.55-1.85。通过两步酯化使废PET聚酯碎片彻底醇解为后续聚合所需的BHET单体，解决了酯化釜中无法完全醇解的问题。乙二醇用量不宜太高，虽醇解能正常进行，但会导致酯化率过高，阻碍后续增粘反应的正常进行；乙二醇用量也不宜太低，会引起醇解度不够，同时也会导致酯化率不足，同样会阻碍后续缩聚过程增粘反应的正常进行。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述酯化步骤中，加入的乙二醇的部分可以由二甘醇替代，和/或加入的对苯二甲酸的部分可以由间苯二甲酸替代。

二甘醇(DEG)的加入量是根据最终合成的rPET瓶级聚酯切片中二甘醇的含量要求来确定的，不同用途的聚酯切片对DEG含量的要求略有不同，参见表1，总体上来说，DEG在瓶级聚酯切片中的质量百分含量为0.8％-1.6％。由于乙二醇在反应过程中会生成二甘醇，而且废PET聚酯碎片中也会含有少量二甘醇，因此，二甘醇的加入质量优选为瓶级聚酯切片总质量的0-0.3％。

间苯二甲酸(IPA)的适量添加可以缩短酯化反应时间，降低PET大分子排列的规整性，降低结晶速度和加工温度，改善注塑、吹瓶时的加工性能，改善瓶子的透明度等，间苯二甲酸的添加量优选为最终得到的瓶级聚酯切片总质量的0-3.4％，具体用量还要根据最终聚酯切片的用途以及原料中废PET碎片中的IPA含量来定，另外，加入的量还要保证最终PET瓶级聚酯切片中IPA含量达到原生料切片的要求，根据生产的聚酯切片的切片质量流量来添加的。

在本发明方法的酯化步骤中，将包括废PET聚酯瓶碎片、对苯二甲酸和乙二醇的原料加入酯化装置中有多种方法，可以将各种原料逐个加入酯化一釜，也可以提前将各种原料的一部分或全部混合后再加入酯化一釜中。优选地，废PET聚酯瓶碎片、对苯二甲酸和部分乙二醇先混合制备成浆料后再加入酯化装置中，所述浆料中乙二醇和对苯二甲酸的摩尔比为1.0-1.6(比如1.0-1.1、1.0-1.2、1.0-1.3、1.2-1.4、1.3-1.4、1.4-1.5、1.3-1.5、1.25-1.55、1.3-1.55)；当对苯二甲酸的部分被邻苯二甲酸替代且乙二醇的部分被二甘醇替代时，所述浆料中乙二醇和二甘醇的摩尔量与间苯二甲酸和对苯二甲酸的摩尔量之比1.0-1.6(比如1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.0-1.1、1.0-1.2、1.0-1.3、1.2-1.4、1.3-1.4、1.4-1.5、1.3-1.5、1.25-1.55、1.3-1.55)，可以表示为：

的值为1.0-1.6，其中：

M(EG+DEG)为浆料中EG(乙二醇)和DEG(二甘醇)质量总和；

M(PTA+IPA)为浆料中PTA(对苯二甲酸)和IPA(间苯二甲酸)质量总和。

将浆料中醇和苯二甲酸的摩尔比控制为1.0-1.6，可以输送碎片至酯化釜使碎片在酯化釜中更好地醇解。当浆料中醇和苯二甲酸的摩尔比控制为1.3-1.5时，可以顺利将浆料中的全部物质输送至酯化釜，使rPET碎片的回用实现最大化，在两级酯化釜中完成酯化和醇解，使rPET碎片彻底醇解为后续聚合所需的BHET单体，使对苯二甲酸和乙二醇酯化生成BHET单体，最终醇解率可达到99％以上，酯化率达到96％以上，在保证酯化反应顺利进行的基础上，解决酯化釜中无法完全醇解的问题。浆料配制可以在浆料釜中完成，也可以通过其他设备完成配制。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述酯化步骤中，剩余的乙二醇单独加入酯化装置中，更优选为剩余的乙二醇单独加入酯化一釜中。即：剩余的乙二醇与加入酯化装置的浆料中的对苯二甲酸的摩尔比为0.2-1.0(比如0.25、0.3、0.35、0.3、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.8、0.85、0.9、0.95)，优选为0.25-0.35；当部分对苯二甲酸被间苯二甲酸替代时，剩余的乙二醇与加入酯化装置的浆料中的对苯二甲酸和间苯二甲酸的总和的摩尔比为0.2-1.0，优选为0.25-0.35。

在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述浆料中还加入了催化剂和第一添加剂。

上述方法中，使用的催化剂可以聚酯制备领域常规催化剂，作为一种优选的实施方式，所述催化剂为乙二醇锑(CAT)；更优选地，锑在所述瓶级聚酯切片中的含量为140ppm-230ppm(以最终制备的聚酯切片中金属锑含量来确定乙二醇锑的加入量)，更优选为165-215ppm，CAT的含量在该优选范围可以促进缩聚反应的进行，提升增粘速率，从而避免因为加入rPET碎片而引起的切片增粘效果差。为了固体物料的顺利输送和自动化控制，更优选地，浆料配制前采用少量原料乙二醇将催化剂配制成溶液。

上述方法中，作为一种优选的实施方式，所述第一添加剂包括兰度剂，其用量根据最终产品的色度值要求进行添加。优选地，所述兰度剂在瓶级聚酯切片中的含量为0.4-1.9ppm，根据其在瓶级聚酯切片中的含量确定兰度剂的添加量；废PET碎片加入后会导致切片变黄，兰度剂含量保持在本发明优选范围可以使生产的rPET瓶级切片产品质量达到原生料切片的国标要求；为了固体物料的顺利输送和自动化控制，更优选地，浆料配制前采用少量原料乙二醇将兰度剂配制成溶液。

上述方法中，酯化步骤可以采用目前的一次酯化、二次酯化或三次酯化等，采用本发明的优选方案，所述一次酯化包括将所述浆料输送至第一酯化装置内，其中废PET聚酯瓶碎片发生醇解形成对苯二甲酸双羟乙酯(BHET),同时对苯二甲酸与乙二醇反应生成对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)。在第一次酯化的酯化率为90％左右，醇解率达到90％以上；第二次酯化的酯化率为96％以上，醇解率为99％。

本发明实施例中的一次酯化的反应条件可以采用本领域常规两次酯化完成原生PET聚酯切片制备工艺的第一次酯化条件，比如将第一酯化装置中的反应物料加热至250-270℃进行反应，反应过程中控制第一酯化装置的压力为0-0.18MPa(表压)，反应时间3-7h。本发明利用原生聚酯第一酯化反应的工艺条件对碎片醇解，会降低第一酯化装置的加入EG量，进行醇解的同时保证酯化率。

上述方法中，作为一种优选的实施方式，所述二次酯化包括将一次酯化产物输送至第二酯化装置中，同时向所述第二酯化装置中加入第二添加剂、稳定剂，一次酯化后未完全反应的对苯二甲酸和乙二醇进一步酯化生成对苯二甲酸双羟乙酯，未完全醇解的废PET聚酯碎片进一步醇解生成对苯二甲酸双羟乙酯。

本发明实施例中二次酯化的反应条件可以采用本领域常规两次酯化完成原生PET聚酯切片制备工艺的第二次酯化条件，比如将第二酯化装置中的反应物料加热至255-275℃进行反应，反应过程中控制第二酯化装置的压力为0-0.18KPa，反应时间1-3h。

上述方法中，作为一种优选的实施方式，所述第二添加剂为红度剂和/或碳黑，其具体使用量根据最终聚酯产品的色度值要求来定。为了输送方便实现自动化控制，更优选地，所述红度剂在加入至第二酯化反应器之前先用少量原料乙二醇配制成溶液。

上述方法中，作为一种优选的实施方式，所述稳定剂为磷酸，更优选地，磷在所述瓶级聚酯切片中的含量为6-20ppm，稳定剂的具体添加量主要是根据rPET碎片中稳定剂含量和加入碎片后增粘反应需要进行调整。为了使物料混合更加均匀和便于输送，优选，磷酸在加入至第二酯化反应器之前先用少量原料乙二醇配制成溶液。

上述方法中，作为一种优选的实施方式，所述一次酯化和二次酯化还包括将酯化过程中蒸发的乙二醇和生成的水经过精馏步骤脱水(即进入精馏塔精馏脱水)，然后再作为原料回用到第一酯化装置和/或第二酯化装置中。

上述方法中，作为一种优选的实施方式，所述预缩聚包括将预缩聚刮板热井中的乙二醇和生成的水的一部分不经过精馏步骤而直接送至收集装置用于所述浆料调配步骤。如果全部经过精馏步骤的乙二醇在回用到浆料调配步骤时会因为温度太高而导致浆料调配无法在正常温度下进行，摩尔比失调，严重的可能导致浆料配置故障，根据聚酯生产实际情况，原来送至精馏塔的部分EG不再经过精馏塔高温蒸煮，直接进入乙二醇收集槽或者EG储罐。更优选地，预缩聚刮板热井中的乙二醇以1.5-2.5m³/h流量送至EG储罐，该部分乙二醇温度较低，可以解决精馏后乙二醇温度高的问题，适合配制浆料。

二次酯化产物依次经预缩聚、终缩聚得PET熔体；PET熔体符合瓶级聚酯切片各项指标的基础切片指标，主要指粘度、端羧基、色值、DEG/IPA等指标符合基础切片的指标要求。预缩聚和终缩聚均是缩聚反应，均是在温度、搅拌和真空等条件下反应并脱除挥发性气体提升粘度，预缩聚反应的产物的特性粘度为(0.28～0.32)dl/g，终缩聚反应的产物的特性粘度为(0.56～0.65)dl/g，预缩聚和终缩聚的反应条件可以采用常规原生PET聚酯切片的相应工艺条件，此处不再一一赘述。

上述方法中，作为一种优选的实施方式，所述终缩聚和所述固相缩聚步骤之间还包括：PET熔体水下切片、干燥、筛选处理，得基础切片。具体地，PET熔体经水下切粒机切成粒状切片，然后再经离心机干燥处理，经振动筛脱除形状不合格切片后，合格的基础切片经由切片输送系统将切片送往基础切片中间料仓供固相缩聚装置使用。

上述方法中，作为一种优选的实施方式，所述固相缩聚步骤包括：将基础切片依次进行结晶、预热和固相缩聚处理，得瓶级聚酯切片。具体地，基础切片经过结晶器、预热器和主反应器，提高结晶度、增粘、脱醛等一些处理后，最终生产出合格的瓶级PET聚酯切片。结晶、预热和固相缩聚处理的反应条件可以采用常规原生PET聚酯切片的相应工艺条件，此处不再一一赘述。

本发明还提供一种生产rPET瓶级聚酯切片的系统，包括：

浆料制备装置，所述浆料制备装置上连接有废PET聚酯碎片输送装置，所述废PET聚酯碎片输送装置向所述浆料制备装置输送废PET聚酯碎片；

酯化装置，与所述浆料制备装置的浆料输出口连接，用于接收浆料并完成酯化；

预缩聚反应装置，与所述酯化装置的物料出口连接，用于完成酯化产物的预缩聚；

终缩聚反应装置，与所述预缩聚反应装置的物料出口连接，用于完成预缩聚产物的终缩聚；

基础切片制备装置，与所述终缩聚反应装置的物料出口连接，用于制备满足固相缩聚要求的基础切片；

固相缩聚装置，与所述基础切片制备装置的物料出口连接，用于完成固相缩聚；

乙二醇收集装置，与所述预缩聚反应装置的乙二醇和水混合物的排出口连接，用于收集来自预缩聚反应装置的蒸发出的部分乙二醇和生成的水，所述预缩聚反应装置的乙二醇和水混合物的排出口处还设有精馏装置，用于预缩聚反应装置的蒸发出的部分乙二醇精馏脱水。

在上述系统中，作为一种优选实施方式，所述浆料制备装置还连通有对苯二甲酸供料管、乙二醇供料管、催化剂供料管和第一添加剂供应管。

在上述系统中，作为一种优选实施方式，所述酯化装置包括第一酯化装置和与第一酯化装置物料出口连接的第二酯化装置，第二酯化装置物料出口与所述预缩聚反应装置的物料入口连接。

在上述系统中，作为一种优选实施方式，在所述终缩聚反应装置与所述基础切片制备装置之间设置有熔体过滤器，用于过滤终缩聚反应装置排除的PET熔体。

在上述系统中，作为一种优选实施方式，所述基础切片制备装置包括切料装置及与所述切料装置出料口连通的切片收集料斗。

所述预缩聚反应装置与所述终缩聚反应装置之间设置有预聚物出料泵，所述终缩聚反应装置与所述熔体过滤器之间设置有熔体输出泵，所述第一酯化装置、所述第二酯化装置、所述预缩聚反应装置及所述终缩聚反应装置中的两相邻装置之间设置有流量调节阀，所述切片收集料斗通过缓冲料仓与所述固相缩聚装置相连通。

本发明的有益效果为：本发明投资少、技术路线简单、原料要求较低、产品质量好；在原聚酯瓶片生产装置上，利用生产聚酯瓶原料之一的乙二醇对废聚酯瓶碎片进行醇解，实现了乙二醇的封闭式循环，进而使酯化反应釜起到了一釜双用的功能，通过本发明可以利用废PET聚酯瓶生产满足原生料国标级别的PET聚酯切片，该方法对废聚酯瓶原料质量要求不高，通常情况下，最终产品不受原料废聚酯瓶碎片的质量影响，可循环利用废聚酯瓶生产达到原生PET瓶级聚酯质量要求的切片，提供了一种变废聚酯瓶片为可利用资源的环保解决方法，实现了聚酯瓶片的循环利用。

附图说明

图1为本发明某一实施例的生产rPET瓶级聚酯切片的系统或流程图。

具体实施方式

除非另外定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员通常理解相同的含义。若存在矛盾，则以包括定义在内的本说明书为主。

本文的材料、方法和实施例仅是示例性的，并且除非特别说明，不应理解为限制性的。本文仅描述了适合的方法和材料，在实施或测试本发明时可以使用与本文所述的那些相似或等效的方法和材料。本发明提供一种生产rPET瓶级聚酯切片的方法，将碎片加入酯化釜进行醇解，实现酯化釜的一釜双用，采用本发明思路的技术方案均属于本发明专利保护范围。

参见图1，其为本发明某一实施例提供的生产rPET瓶级聚酯切片的系统图。包括熔融聚合部分的设备、基础切片制备装置和固相缩聚部分的设备，其中，熔融聚合部分的设备包括浆料制备装置、第一酯化装置、第二酯化装置、预缩聚反应装置、终缩聚反应装置，固相缩聚部分的设备包括结晶器、预热器和主反应器等。熔融聚合部分的设备和固相缩聚部分的设备的热源由热媒系统提供。下面详细介绍各装置或部件的连接关系。

浆料制备装置，用于制备输送至第一酯化装置的浆料，该装置上连接有废PET聚酯碎片输送装置，所述废PET聚酯碎片输送装置向所述浆料制备装置输送废PET聚酯碎片，浆料制备装置还连通有对苯二甲酸供料管、乙二醇供料管、间苯二甲酸供料管、二甘醇供料管、催化剂供料管和第一添加剂供应管。

第一酯化装置，与浆料制备装置的浆料输出口连接，用于接收浆料并完成第一次酯化和醇解。第一次酯化装置中蒸出的乙二醇进入精馏塔精馏脱水，然后再回到酯化装置进行回用。

第二酯化装置，与第一酯化装置的物料输出口连接，用于物料的第二次酯化和醇解。第二次酯化装置中蒸出的乙二醇进入精馏塔精馏脱水，然后再回到酯化装置进行回用。

预缩聚反应装置，与所述第二酯化装置的物料出口连接，用于完成酯化产物的预缩聚。

终缩聚反应装置，与预缩聚反应装置的物料出口连接，用于完成预缩聚产物的终缩聚。

基础切片制备装置，与终缩聚反应装置的物料出口连接，用于制备满足固相缩聚要求的基础切片。基础切片制备装置包括切料装置及与切料装置出料口连通的切片收集料斗。

固相缩聚装置，与基础切片制备装置的物料出口连接，用于完成固相缩聚；固相缩聚装置包括依次连接的结晶器、预热器和主反应器，结晶器与基础切片制备装置的物料出口连接，主反应器与冷动输送系统连接，最终得到成品。

乙二醇收集装置，与预缩聚反应装置的乙二醇和水混合物的排出口连接，用于收集来自预缩聚反应装置的蒸发出的部分乙二醇和生成的水，预缩聚反应装置的乙二醇和水混合物的排出口还与精馏装置或精馏塔连接，用于预缩聚反应装置的蒸发出的部分乙二醇精馏脱水。即预缩聚反应装置排出的乙二醇和水混合物一部分进入精馏塔一部分进入乙二醇收集装置。精馏塔出来的乙二醇可以直接回用到第一酯化装置和第二酯化装置中。乙二醇收集装置中的乙二醇根据需要回用到浆料制备装置，用于制备浆料。

在终缩聚反应装置与基础切片制备装置之间设置有熔体过滤器，用于过滤终缩聚反应装置排除的PET熔体。

预缩聚反应装置与终缩聚反应装置之间设置有预聚物出料泵，终缩聚反应装置与熔体过滤器之间设置有熔体输出泵，第一酯化装置、第二酯化装置、预缩聚反应装置及终缩聚反应装置中的两相邻装置之间设置有流量调节阀，切片收集料斗通过缓冲料仓与固相缩聚装置相连通。

以下实施例中使用的各种试剂和原料均为市售产品。

本发明某一实施方式中，废PET瓶碎片制备瓶级PET聚酯切片的生产工艺为：CAT(乙二醇锑催化剂，使用前用少量乙二醇配制成溶液)、兰度剂(使用前用少量乙二醇配制成溶液)、IPA(间苯二甲酸)、以及二甘醇和回用的废PET碎片定量与精对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)原料一起加入浆料釜(即浆料制备装置)，其中CAT(催化剂)、DEG(二甘醇)、兰度剂等用泵定量送入浆料釜，IPA(间苯二甲酸)采用袋包装方式投入料仓后经计量定量加入浆料釜，而废PET聚酯瓶碎片作为生产rPET瓶级聚酯切片的一种原料，也采用袋包装方式投入后经气体输送进入储存料仓，再经计量、风送后定量喂入浆料釜，同时加入浆料釜后经浆料搅拌混合后配制成浆料悬浮液，然后用浆料输送泵送进第一酯化装置，在一定的温度、压力和停留时间的条件下进行醇解及酯化反应，后通过压差或第二浆料输送泵送入第二酯化装置，同时加入稳定剂(磷酸，使用前用乙二醇配制成溶液)、红度剂(使用前用乙二醇配制成溶液)及炭黑等添加剂，进行进一步醇解和酯化反应生成BHET，后续生产工艺完全类同原生瓶级聚酯切片(即仅采用精对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)作为原料生产瓶级聚酯切片)的生产；即BHET输送至预缩聚和终缩聚反应釜，在一定的温度和真空条件下进行脱挥增粘，最终生产出PET熔体，在固相缩聚装置中，基础切片经过结晶器、预热器和主反应器提高结晶度、增粘、脱醛等一些处理后，最终生产出合格的rPET瓶级聚酯切片。本发明所述合格的rPET瓶级聚酯切片是指符合原生料国标GB4806.6-2016要求的聚酯切片。

本发明实施例制备的聚酯切片的质量检测方法参见国标GB/T17931-2018。其中部分用途原生料产品(原生料产品是指不采用回收的废PET聚酯瓶碎片作为原料之一，采用对苯二甲酸和乙二醇作为原料进行制备得到的原生料PET瓶级聚酯切片)指标如下表1。

表1

以下通过具体制备实例对本发明的方法进行说明。以下实施例中使用的回用的废PET碎片的质量参见下表2，在实施例中未详细说明的步骤为本领域原生PET瓶级聚酯切片的制备方法。

表2

实施例1

本实施例瓶级聚酯切片的制备方法如下：

(1)浆料的制备：将CAT(乙二醇锑催化剂，使用前用少量乙二醇配制成溶液)、兰度剂(使用前用少量乙二醇配制成溶液)、IPA(间苯二甲酸)、以及二甘醇(DEG)和回用的rPET碎片定量与精对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)原料一起加入浆料釜搅拌混合均匀得到浆液，其中，浆料中的醇与酸的摩尔比为1.45(即M(EG+DEG)/62.07与M(PTA+IPA)/166.13的比值为1.45)，回用的rPET碎片的添加量为瓶级聚酯切片质量的10％，IPA用量为瓶级聚酯切片质量的2.12％，二甘醇用量使二甘醇在瓶级聚酯切片中的浓度为0，兰度剂的用量使兰度剂在瓶级聚酯切片中的浓度为1.65PPM，乙二醇锑催化剂用量使瓶级聚酯切片中锑的含量为197PPM。浆料釜温度通常维持在40到70之间的温度；

(2)第一次酯化和醇解：将步骤(1)的浆液输送至第一酯化釜(即第一酯化装置)中，然后再另外向第一酯化釜中加入乙二醇，加入的乙二醇与浆液中的酸的摩尔比为0.3，在258℃，反应压力为0.28bar(表压)下，保温保压时间为6h。将酯化过程中蒸发的乙二醇和生成的水经过精馏塔进行精馏脱水后用于酯化步骤。

(3)第二次酯化和醇解：将步骤(2)的反应产物输送至第二酯化釜(即第二酯化装置)中，同时将红度剂、碳黑、磷酸(使用前用少量原料乙二醇配制成溶液)加入第二酯化釜中，红度剂的用量为使红度剂在瓶级聚酯切片中的浓度为0.26PPM，碳黑的用量为使碳黑在瓶级聚酯切片中的浓度为6.48PPM，磷酸的用量为使磷在瓶级聚酯切片中的浓度为15PPM，第二次酯化反应温度为263℃，反应压力为44mbar(表压)，反应时间为2.5h。

(4)预缩聚：将第二次酯化的产物输送至预缩聚反应釜中进行预缩聚，反应温度为265-270℃，反应压力1.0～1.3kPa，反应时间1.5h，缩聚转化率92％，特性粘度0.30dl/g。

(5)终缩聚：将预缩聚的产物输送至终缩聚反应釜中进行终缩聚，得到PET熔体，反应温度为275-285℃，反应压力0.10～0.20kPa，反应时间3.0～4.0h，缩聚转化率大于99％，特性粘度0.615～0.635dl/g。

(6)基础切片的制备：将PET熔体过滤后送入切片机中进行水下切片，经干燥、筛选掉形状不合格的切片后得到基础切片；

(7)结晶、预热处理、固相缩聚：将基础切片经过结晶器、预热器和主反应器的提高结晶度、增粘、脱醛等一些处理后，最终生产出合格的rPET瓶级聚酯切片。

对本实施例方法制备的瓶级聚酯切片进行质量检测，其产品质量如下表3。

表3

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种生产rPET瓶级聚酯切片的方法，其特征在于，所述方法包括：

酯化步骤、预缩聚步骤、终缩聚步骤以及固相缩聚步骤，其中，

在所述酯化步骤中，将包括废PET聚酯瓶碎片、对苯二甲酸和乙二醇的原料加入酯化装置中，所述废PET聚酯瓶碎片发生醇解反应，同时所述对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应；

所述酯化步骤的产物依次经预缩聚、终缩聚和固相缩聚后得到rPET瓶级聚酯切片。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废PET聚酯瓶碎片的添加量为rPET瓶级聚酯切片总质量50％以下；

优选地，所述废PET聚酯瓶碎片在进入酯化装置之前经过金属杂质剔除处理；

加入的所述废PET聚酯瓶碎片质量标准如下：包括PP、PE、PVC、金属和橡胶中任意一种杂质的含量在100ppm以下，优选在50ppm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述酯化步骤中，加入的乙二醇和对苯二甲酸的摩尔比为1.5-2.0，更优选为1.55-1.85。

4.根据权利要求1任一项所述的方法，其特征在于，所述酯化步骤包括一次酯化和二次酯化步骤，将包括废PET聚酯瓶碎片、对苯二甲酸和乙二醇的原料加入用于一次酯化的第一酯化装置中，所述废PET聚酯瓶碎片在第一酯化装置中发生一次醇解反应，同时所述对苯二甲酸和乙二醇在第一酯化装置中发生一次酯化反应；然后将所述第一酯化装置中的物料输送至第二酯化装置中进行二次酯化和二次醇解反应；

优选地，加入第一酯化装置中的乙二醇和对苯二甲酸的摩尔比为1.5-2.0，更优选为1.55-1.85；

优选地，第一酯化装置中的反应物料加热至250-270℃进行反应，反应过程中控制第一酯化装置内的压力为0-0.18MPa，反应时间3-7h；

优选地，第二酯化装置中的反应物料加热至255-275℃进行反应，反应过程中控制第二酯化装置内的压力为0-0.18KPa，反应时间1-3h。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在所述酯化步骤中，加入的乙二醇的部分由二甘醇替代，和/或加入的对苯二甲酸的部分由间苯二甲酸替代。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，废PET聚酯瓶碎片、对苯二甲酸和部分乙二醇先混合制备成浆料后再加入酯化装置中，所述浆料中乙二醇和对苯二甲酸的摩尔比为1.0-1.6；当对苯二甲酸的部分被邻苯二甲酸替代且乙二醇的部分被二甘醇替代时，所述浆料中乙二醇和二甘醇的摩尔量与间苯二甲酸和对苯二甲酸的摩尔量之比1.0-1.6，优选为1.25-1.55，更优选为1.3-1.5；

剩余的乙二醇单独加入酯化装置中，更优选为剩余的乙二醇单独加入酯化一釜中，当部分对苯二甲酸被间苯二甲酸替代时，剩余的乙二醇与加入酯化装置的浆料中的对苯二甲酸和间苯二甲酸的总和的摩尔比为0.2-1.0，优选为0.25-0.35；

优选地，所述浆料中还加入了催化剂和第一添加剂；

所述催化剂为乙二醇锑；优选地，锑在所述瓶级聚酯切片中的含量为140ppm-230ppm；

所述第一添加剂包括兰度剂，优选地，所述兰度剂在瓶级聚酯切片中的含量为0.4-1.9ppm。

7.根据权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，所述二次酯化步骤包括将一次酯化步骤的产物输送至第二酯化装置中，同时向所述第二酯化装置中加入第二添加剂、稳定剂，第一次酯化后未完全反应的对苯二甲酸和乙二醇进一步酯化生成对苯二甲酸双羟乙酯，未完全醇解的废PET聚酯碎片进一步醇解生成对苯二甲酸双羟乙酯；

所述第二添加剂为红度剂和/或碳黑；

所述稳定剂为磷酸，优选地，磷在所述瓶级聚酯切片中的含量为6-20ppm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述预缩聚包括将预缩聚刮板热井中的乙二醇和生成的水的一部分不经过精馏步骤而直接送至收集装置用于所述浆料调配；

优选地，二次酯化产物依次经预缩聚、终缩聚得PET熔体；预缩聚反应的产物的特性粘度为(0.28～0.32)dl/g，终缩聚反应的产物的特性粘度为(0.56～0.65)dl/g；

优选地，所述终缩聚和所述固相缩聚步骤之间还包括：PET熔体水下切片、干燥、筛选处理，得基础切片。

优选地，所述固相缩聚步骤包括：将基础切片依次进行结晶、预热和固相缩聚处理，得瓶级聚酯切片。

9.一种生产rPET瓶级聚酯切片的系统，其特征在于，所述系统包括：

浆料制备装置，所述浆料制备装置上连接有废PET聚酯碎片输送装置，所述废PET聚酯碎片输送装置向所述浆料制备装置输送废PET聚酯碎片；

酯化装置，与所述浆料制备装置的浆料输出口连接，用于接收浆料并完成酯化；

预缩聚反应装置，与所述酯化装置的物料出口连接，用于完成酯化产物的预缩聚；

终缩聚反应装置，与所述预缩聚反应装置的物料出口连接，用于完成预缩聚产物的终缩聚；

基础切片制备装置，与所述终缩聚反应装置的物料出口连接，用于制备满足固相缩聚要求的基础切片；

固相缩聚装置，与所述基础切片制备装置的物料出口连接，用于完成固相缩聚；

乙二醇收集装置，与所述预缩聚反应装置的乙二醇和水混合物的排出口连接，用于收集来自预缩聚反应装置的蒸发出的部分乙二醇和生成的水，所述预缩聚反应装置的乙二醇和水混合物的排出口处还设有精馏装置，用于预缩聚反应装置的蒸发出的部分乙二醇精馏脱水。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述浆料制备装置还连通有对苯二甲酸供料管、乙二醇供料管、催化剂供料管和第一添加剂供应管；

优选地，所述酯化装置包括第一酯化装置和与第一酯化装置物料出口连接的第二酯化装置，第二酯化装置物料出口与所述预缩聚反应装置的物料入口连接；

优选地，在所述终缩聚反应装置与所述基础切片制备装置之间设置有熔体过滤器，用于过滤终缩聚反应装置排除的PET熔体；

优选地，所述基础切片制备装置包括切料装置及与所述切料装置出料口连通的切片收集料斗。

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