将包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯解聚的改善方法与流程

1.本发明涉及将聚酯，特别是包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的聚对苯二甲酸酯解聚的方法，目的是在聚合单元中对其进行回收。更具体而言，本发明涉及将包含pet的聚酯原料解聚的方法，其具有调理所述原料的改善步骤。
现有技术
2.聚酯，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的化学回收一直是众多研究的主题，这些研究旨在将以废弃物形式回收的聚酯分解成能够再次用作聚合方法中的原料的单体。
3.许多聚酯获自用于收集和分拣材料的流程(circuit)。特别地，聚酯，尤其是pet，可以源自由聚酯构成的瓶子、容器、膜、树脂和/或纤维(例如，纺织纤维、轮胎纤维)的收集。将由收集和分拣渠道(channel)产生的聚酯称为待回收的聚酯。
4.可以将待回收的pet分成四大类：-透明pet，主要由无色透明pet(通常至少60重量%)和蓝色透明pet组成，其不含任何颜料并且可以用于机械回收方法；-深色或有色(绿色、红色等)pet，其通常可以含有高至0.1重量%的染料或颜料，但保持为透明或半透明的；-不透明pet，其含有含量通常为0.25重量%至5.0重量%的显著量的颜料，从而使聚合物变得不透明。不透明pet正越来越多地用于例如食物容器(例如牛奶瓶)的制造，用于化妆品、植物-保护或染料瓶的组成中；-多层pet，其包括例如除pet之外的聚合物层、或在原生pet(也就是未经历回收的pet)层之间的回收pet层、或铝膜。在热成型之后，使用多层pet来制造包装物，诸如容器托盘。
5.供给回收渠道的收集渠道的结构因国家而异。它们随供给物流的性质和量以及分拣技术而变化，从而使从废弃物中提质的塑料的量最大化。用于将这些供给物流回收的渠道通常包括以薄片形式进行调理的第一步骤，在该步骤期间，对成捆的原始包装物进行洗涤、纯化和分拣、研磨，然后再次纯化和分拣，以产生通常含有小于1质量%的“宏观”杂质(玻璃、金属、其他塑料、木材、纸、纸板、无机元素)、优选小于0.2%、甚至更优选小于0.05%的“宏观”杂质的薄片物流。
6.可随后对透明pet薄片进行挤出-过滤步骤，以产生挤出物，所述挤出物可随后作为与原生pet的混合物再使用，以生产新产品(瓶子、纤维、膜)。在真空下的固态聚合(以首字母缩写ssp已知)步骤对食品用途是必要的。这种类型的回收被称为机械回收。
7.深色(或有色)pet薄片也可以被机械回收。然而，由有色供给物流形成的挤出物的着色限制了用途：深色pet通常用于生产包装带或纤维。因此，与透明pet的出路相比，深色pet的出路更受限制。
8.在待回收的pet中存在含有高含量颜料的不透明pet给回收商带来问题，因为不透明pet不利地影响回收的pet的机械性质。不透明pet目前与有色pet一起被收集，并且存在
于有色pet供给物流中。考虑到不透明pet用途的开发，待回收的有色pet供给物流中的不透明pet的含量目前为5-20重量％并且有进一步增加的趋势。在若干年时间内，将有可能实现有色pet供给物流中的不透明pet的含量大于20-30重量%。然而，已经显示，在有色pet供给物流中具有大于10-15%的不透明pet，回收的pet的机械性质受到不利影响(参见impact du d
é
veloppementdu pet opaque blanc sur le recyclage des emballages en pet[impact of thegrowth of white opaque pet on the recycling of pet packagings]，cotrep于2013年5月12日的初步报告)并阻碍以纤维形式回收(这是有色pet渠道的主要出路)。
[0009]
染料是可溶的，特别是可溶于聚酯材料中的天然或合成物质并且用于使其中引入它们的材料着色。通常使用的染料具有不同的性质并且通常含有o和n型杂原子和共轭不饱和基团，例如醌、次甲基或偶氮官能团，或诸如吡唑啉酮和喹酞酮的分子。颜料是不溶的，特别是不溶于聚酯材料中的细碎物质并且用于使其中引入它们的材料着色和/或变得不透明。用于使聚酯，特别是pet着色和/或变得不透明的主要颜料是金属氧化物，例如tio2、coal2o4或fe2o3、硅酸盐、多硫化物和炭黑。颜料是尺寸通常为0.1至10
µ
m、主要为0.4至0.8
µ
m的颗粒。通过过滤将这些颜料完全除去(这是设想回收不透明pet所必需的)在技术上是困难的，因为它们具有极高的堵塞能力。
[0010]
因此，有色pet和不透明pet的回收极其成问题。
[0011]
专利申请us 2006/0074136描述了通过二醇醇解（glycolysis）将有色pet(特别是由绿色pet瓶的回收产生的有色pet)解聚的方法。通过该方法处理的原料为pet薄片的形式，并且在180至280℃的温度下、在反应器中被置于与乙二醇接触若干个小时。将在二醇醇解步骤结束时获得的bhet经活性炭进行纯化，以分离出某些染料，例如蓝色染料，然后用醇或用水提取残余的染料，例如黄色染料。然后为了能够用于pet聚合方法中的目的，将在提取溶剂中结晶的bhet分离出来。
[0012]
在专利申请us 2015/0105532中，在乙二醇和胺催化剂与醇的存在下，在150-250℃下在反应器中以间歇方式通过二醇醇解将薄片形式的消费后的pet(其包含各种有色pet的混合物，例如透明pet、蓝色pet、绿色pet和/或琥珀色pet)解聚。然后将获得的二酯单体通过过滤、离子交换和/或流经活性炭进行纯化，然后结晶并通过过滤回收。
[0013]
在专利ep0865464中，将聚酯，特别是有色聚酯，例如绿色pet解聚的方法包括以下步骤：在反应器中，在二醇的存在下，在180至240℃的温度下的解聚步骤；任选的在薄膜蒸发器中的蒸发步骤，但没有规定操作该蒸发器的条件；以及将混合物溶解在热溶剂中的步骤。热稀释之后是过滤步骤，以分离出尺寸大于50
µ
m的不溶性杂质。有色pet中的低比例的颜料可以通过过滤分离。然而，这项技术不能在不透明pet中存在的颜料量下操作，因为这些颜料迅速堵塞过滤器。
[0014]
专利jp3715812描述了由薄片形式的pet生产精制bhet。解聚步骤包括在搅拌式反应器中、在乙二醇和催化剂的存在下、在用以除去残余水的180℃下、然后在195-200℃下对固体形式的pet薄片进行的二醇醇解，已经通过用水洗涤对该薄片进行了预处理。在解聚之后是通过冷却、过滤、吸附和在离子交换树脂上的处理进行预纯化的步骤，该步骤是非常重要的，在蒸发乙二醇和纯化bhet之前进行。预纯化可以防止bhet在后续的纯化步骤中的再聚合。然而，当原料包含大量非常小的固体颗粒(例如颜料)和/或除pet以外的聚合物化合
物，例如聚烯烃或聚酰胺时，先进行过滤和离子交换树脂的步骤可能会出现极大的问题，当被处理的原料包含不透明pet和/或多层预成型pet，尤其比例相当大时(大于10重量%的不透明pet和/或多层预成型pet)，就属于这种情况。
[0015]
同时，专利ep 1 120 394公开了包括在乙二醇的存在下的二醇醇解步骤的解聚聚酯的方法和在阳离子交换树脂和阴离子交换树脂上纯化对苯二甲酸二(2-羟乙基)酯溶液的方法。
[0016]
最后，专利申请fr 3053691描述了在乙二醇的存在下通过二醇醇解将包含不透明pet以及特别是0.1重量%至10重量%的颜料的聚酯原料解聚的方法。在特定的分离和纯化步骤后，获得纯化的对苯二甲酸二(2-羟乙基)酯(bhet)流出物。所述专利申请设想了在调理原料的第一步骤中进行反应性挤出以引发解聚反应的可能性。
[0017]
本发明旨在改善这些通过二醇醇解将包含pet的聚酯原料解聚的方法以及特别是专利申请fr 3053691的方法，特别是为了改善聚酯原料的调理阶段以及在将聚酯原料引入解聚步骤的上游的聚酯原料与至少一种二醇流出物的混合。
[0018]
发明概述因此，本发明的主题是将包含pet的聚酯原料解聚的方法，所述方法包括：a)调理步骤，所述步骤包括至少一个调理段以产生经调理的原料物流和混合段以产生混合物流，其中所述调理段至少进料有所述聚酯原料并在150至300℃的温度下实施，其中所述混合段至少进料有获自调理段的所述经调理的原料物流和二醇流出物，并在静态或动态混合器中、在150至300℃的温度下采取0.5秒至20分钟的停留时间操作，使得二醇对聚酯原料的重量比为0.03至3.0；b)通过二醇醇解解聚的步骤，所述步骤至少进料有所述混合物流和任选的二醇供应物，以将进料至所述步骤b)的二醇的总量调节至1至20摩尔二醇/摩尔进料至所述步骤b)的二酯，所述步骤在180至400℃的温度和0.1至10小时的停留时间下实施；c)分离出二醇的步骤，所述步骤至少进料有来自步骤b)的流出物，在100至250℃的温度、比步骤b)的压力低的压力下实施，并产生二醇流出物和富含液体单体的流出物，其中所述二醇分离步骤在1至5个连续的气-液分离段中实施，来自先前段的液体流出物进料至随后的段，并产生二醇流出物和富含液体单体的流出物；d)将由步骤c)获得的富含液体单体的流出物分离成重质杂质流出物和预纯化的单体流出物的步骤，所述步骤在低于或等于250℃的温度和小于或等于0.001mpa的压力下、采取少于或等于10分钟的液体停留时间实施，以及e)对预纯化的单体流出物进行脱色的步骤，所述步骤在吸附剂的存在下、在100至250℃的温度和0.1至1.0mpa的压力下实施，并产生纯化的单体流出物。
[0019]
本发明的一个优点是，它改善了调理聚酯原料的步骤，从而促进了聚酯原料与至少一种二醇流出物的混合物在反应段中的均质化，并在反应段中，特别是在直接连接至调理单元的反应器中获得有效的粘度，这使得可以在该反应器中使用合理的搅拌功率，特别是低于3000w/m3。因此，该方法可以改善原料与至少一种二醇流出物的混合物在反应段中的均质化，这可以改善解聚效率，同时降低反应段中这种均质化所需的搅拌功率。
[0020]
为了确保一个或多个解聚反应器中的反应物的良好混合和均质化，有必要提供最
佳的搅拌，特别是停留时间对混合时间的比率(t*=ts/tm)要尽可能高，优选t*大于10(t*》10)。混合时间取决于若干个参数，例如搅拌头的类型、混合物的粘度和搅拌功率。对于短的停留时间而言，通常需要提供高搅拌功率以满足t*》10的标准。本发明通过大幅度地降低一个或多个解聚反应器上游的原料的粘度，以及通过实现产品之间高达95%(或甚至更高)的混合率，即通过实现反应器上游的化合物的几乎完全均质化，为方法提供灵活性并确保t*》10的标准得到满足。这样，反应介质的搅拌专用于维持反应器中的均质性，而不是将一种产品分散和混合到另一种产品中。因此，本发明还可以在一个或多个解聚反应器中使用合理的搅拌功率(p)，优选低于3000w/m3(p＜3000w/m3)，本领域的技术人员认为这是可以接受的，特别是500至2000w/m3的搅拌功率。
[0021]
本发明还可以简化将原料引入解聚反应器。当原料非常粘稠时，如采用熔融pet(500-1000pa.s)的情况，将其引入反应器需要某些预防措施，特别是安装合适的系统，例如抗絮凝器或专用的分散搅拌头。本发明通过改善的产品的均质化和降低调理步骤中的粘度，可以简化引入系统。
[0022]
最后，本发明的一个优点是它能够处理任何类型的聚酯废弃物，其包含越来越多的颜料、染料和其他聚合物，例如蓝色、有色、不透明和多层pet。能够处理不透明pet的根据本发明的方法可以除去颜料、染料和其他聚合物，并通过化学反应重新获得二酯单体。然后，这种单体可以被再聚合成其表现与原生聚酯，特别是原生pet无差异的聚合物，由此能实现原生pet的所有用途。
附图说明
[0023]
图1图1显示了根据本发明的方法的一个实施方案，其涉及调理包含pet的原料(1)的步骤(a)，并涉及用于调理原料(1)的挤出机(a1)，然后是还进料有乙二醇(2)的静态混合器(a2)；进料有获自调理步骤的混合物和二醇流出物(3)的解聚步骤(b)；回收二醇流出物(3)的二醇分离步骤(c)；分离出bhet二酯以除去重质杂质(5)的步骤(d)；以及通过吸附脱色以回收纯化的bhet流出物(4)的步骤(e)。
[0024]
实施方案的描述根据本发明，聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚（对苯二甲酸乙二醇酯），也被简称为pet，具有下式的基本重复单元：。
[0025]
常规地，通过对苯二甲酸(pta)或对苯二甲酸二甲酯(dmt)与乙二醇的缩聚获得pet。在下文中，表述“/摩尔所述聚酯原料中的二酯”对应于所述聚酯原料中包含的pet中的-[o-co-(c6h4)-co-o-ch
2-ch2]-单元的摩尔数，该单元是由pta和乙二醇反应获得的二酯单元。
[0026]
根据本发明，术语“单体”或“二酯单体”有利地表示化学式为hoc2h
4-co
2-(c6h4)-co
2-c2h4oh的对苯二甲酸二(2-羟乙基)酯(bhet)，其是所述聚酯原料中包含的pet中的由pta和乙二醇反应获得的二酯单元，其中-(c6h4)-代表芳环。
[0027]
术语“低聚物”通常表示小尺寸的聚合物，其通常包含2至20个基本重复单元。根据
本发明，术语“酯低聚物”或“bhet低聚物”表示包含2至20个、优选2至5个具有式-[o-co-(c6h4)-co-o-c2h4]-的基本重复单元的对苯二甲酸酯低聚物，其中-(c6h4)-是芳环。
[0028]
根据本发明，术语“二元醇(diol)”和“二醇(glycol)”等同使用并对应于包含两个羟基-oh的化合物。优选的二醇是乙二醇，也被称为单乙二醇或meg。
[0029]
因此，本发明方法步骤中使用的二醇或二醇流出物物流优选包含其量占绝大多数的乙二醇(或meg)，也就是说meg占所述二醇或二醇流出物物流总重量的95重量%或更多。
[0030]
术语“染料”是指可溶于聚酯材料并用于将其着色的物质。染料可以是天然或合成来源的。
[0031]
根据本发明，术语“颜料”，更特别是着色和/或不透明颜料，是指特别不溶于聚酯材料的细碎物质。颜料是固体颗粒的形式，其尺寸通常为0.1至10μm，主要为0.4至0.8μm。它们通常具有无机性质。通常使用的，特别是用于不透明化的颜料是金属氧化物，例如tio2、coal2o4或fe2o3、硅酸盐、多硫化物和炭黑。
[0032]
根据本发明，表述“......至......”是指该区间的限值被包括在所描述的值的范围内。如果情况并非如此，并且如果限值不被包括在所描述的范围内，则本发明将给出这样的澄清。
[0033]
本发明的特定和/或优选实施方案可在下文中描述。它们可以单独地或相互组合实施，只要这种组合在技术上是可行的，对组合没有限制。
[0034]
原料根据本发明的方法进料有包含至少一种聚酯，即主链的重复单元含有酯官能团的聚合物，和包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、优选包含至少有色pet和/或不透明pet的聚酯原料。
[0035]
所述聚酯原料有利地是待回收的聚酯原料，获自废弃物、特别是塑料废弃物的收集和分拣渠道。所述聚酯原料可以来自例如由聚对苯二甲酸乙二醇酯构成的瓶子、容器托盘、膜、树脂和/或纤维的收集。
[0036]
有利地，所述聚酯原料包含至少50重量%、优选至少70重量%、优选至少90重量%的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)。
[0037]
优选地，所述聚酯原料包含至少一种选自有色、不透明、深色和多层pet及其混合物的pet。所述聚酯原料非常特别地包含至少10重量%的不透明pet，非常优选至少15重量%的不透明pet，所述不透明pet有利地是待回收的不透明pet，即获自收集和分拣渠道。
[0038]
所述聚酯原料有利地包含0.1重量%至10重量%、有利地为0.1重量%至5重量%的颜料。特别地，它还可以包含0.05重量%至1重量%、优选0.05重量%至0.2重量%的染料。
[0039]
在收集和分拣渠道中，将聚酯废弃物洗涤和研磨，然后形成根据本发明的方法的聚酯原料。
[0040]
所述聚酯原料可以全部或部分地为薄片形式，其最大长度小于10cm，优选为5至25mm，或为微粉化固体形式，即为优选具有10微米至1mm的尺寸的颗粒形式。所述原料还可包含宏观杂质，优选小于5重量%、优选小于3重量%的宏观杂质，例如玻璃、金属、除聚酯以外的塑料(例如pp、pehd等)、木材、纸、纸板或无机元素。所述聚酯原料也可以全部或部分地为纤维形式，例如纺织纤维，其任选地经预处理，以除去棉或聚酰胺纤维，或除聚酯以外的任何纺织纤维，或例如轮胎纤维，其任选地经预处理，以特别除去聚酰胺纤维或橡胶或聚丁二
烯残余物。所述聚酯原料还可包含获自聚酯聚合和/或转化方法的生产废料的聚酯。所述聚酯原料还可包含在pet生产方法中用作聚合催化剂和稳定剂的元素，例如锑、钛或锡。
[0041]
调理步骤a)根据本发明的所述方法包括涉及至少调理段和混合段、优选仅涉及调理段和混合段的调理步骤a)，其中所述调理段进料有所述聚酯原料并产生经调理的原料物流，其中所述混合段至少进料有所述经调理的原料物流和二醇流出物并产生混合物流。
[0042]
步骤a)的所述调理段可以将所述聚酯原料加热并使其维持在解聚步骤b)的操作条件下的压力。在调理段中，将聚酯原料逐渐加热到接近或甚至略微高于其熔点的温度，以便使该原料至少部分地变成液体。有利地，在离开步骤a)的调理段时，至少70重量%的聚酯原料、非常有利地是至少80重量%、优选至少90重量%、优选至少95重量%的聚酯原料是液体形式。实施步骤a)的调理段的温度有利地为150至300℃，优选为225至275℃。这个温度保持尽可能低，从而使聚酯的热降解最小化。优选地，调理段在惰性气氛下操作，以限制氧气被引入系统和聚酯原料的氧化。
[0043]
根据本发明的一个优选实施方案，所述调理段是挤出段，它对应于螺杆输送段。换句话说，调理段是在挤出机中操作的。在所述挤出段中的停留时间，定义为所述段的体积除以原料的体积流量，有利地少于或等于5小时，优选少于或等于1小时，优选少于或等于30分钟，优选少于或等于10分钟，且优选多于或等于2分钟。有利地，挤出段可以调理聚酯原料，以使经调理的原料物流在150至300℃、优选225至275℃的温度以及大气压(即0.1mpa)至20mpa的压力下。
[0044]
所述挤出段有利地连接至真空提取系统，以便除去杂质，例如存在于原料中的溶解的气体、轻质有机化合物和/或水分。所述挤出段还可有利地包括过滤系统，以除去尺寸大于40μm、且优选小于2cm的固体颗粒，例如沙粒。将聚酯原料有利地通过本领域技术人员已知的任何方法进料至挤出机，例如经由进料斗，并且有利地惰化以限制氧气被引入系统。
[0045]
所述混合段至少进料有获自调理段的所述经调理的原料物流和二醇流出物(优选进料有获自步骤c)的二醇流出物的一部分)，优选仅进料有上述物质。在所述混合段中，有利地将事先在调理段进行了调理的所述聚酯原料置于与二醇流出物接触。这种接触的作用是在将聚酯原料引入解聚步骤b)之前，引发聚酯原料的解聚反应。它还可以显著降低原料的粘度，这有利于其输送，特别是输送到解聚步骤b)。有利地，混合段包括静态或动态混合器，优选静态混合器。所述混合段有利地在静态混合器中、在150至300℃、优选225至275℃的温度下操作，停留时间(定义为在所述静态混合器中的液体体积对二酯原料的体积流量之比)为0.5秒至20分钟，优选为1秒至5分钟，优选为3秒至1分钟，从而使二醇重量对聚酯原料重量的重量比为0.03至3.0，优选为0.05至2.0，优选为0.1至1.0。二醇对聚酯原料的这一重量比相当于二醇摩尔数对聚酯原料中的二酯摩尔数的摩尔比分别为0.09至9.0，优选为0.15至6.0，优选为0.3至3.0。
[0046]
优选地，引入步骤a)的混合段的二醇流出物，优选从步骤c)获得的二醇流出物的一部分，在被引入步骤a)的混合段之前有利地是过热的，以促进建立聚酯原料的温度。
[0047]
当调理段在挤出机中操作时，混合段可以在挤出机中实施。在这种情况下，它是反应性挤出阶段，在150至300℃、优选225至275℃的温度和0.5秒至1小时、优选0.5秒至30分钟、优选1秒至20分钟、或3秒至10分钟、或1分钟至5分钟的停留时间(定义为所述混合段中
的液体体积对二酯原料的体积流量的比率)下操作，从而使二醇重量对聚酯原料重量的重量比为0.03至3.0，优选0.33至2.0，优选0.35至1.0。二醇对聚酯原料的这一重量比相当于二醇摩尔数对聚酯原料中的二酯摩尔数的摩尔比分别为0.09至9.0，优选为1.0至6.0，优选为1.05至3.0。
[0048]
任选地，在步骤d)结束时得到的至少一部分的重质杂质流出物也可以任选地被再循环到调理步骤a)中，特别是进入混合段，或直接进入步骤b)的反应段，所述的那部分重质杂质流出物在其被再循环之前任选地被过滤。
[0049]
解聚步骤b)根据本发明的方法包括通过二醇醇解解聚的步骤，该步骤至少进料有获自调理步骤a)的混合物流和任选的二醇供应物，进行该步骤从而将进料至所述步骤b)的二醇总量(对应于引入步骤a)和任选地引入步骤b)的二醇量的总和)调节至1至20摩尔、优选3至15摩尔、优选5至10摩尔二醇/摩尔进料至所述步骤b)的二酯，即包含在由步骤a)获得的所述混合物流中的二酯，即，进行该步骤从而使引入步骤a)和任选地引入步骤b)的二醇的总量对包含在混合物流中的二酯总量的重量比分别为约0.3至6.7，优选为约1.0至5.0，优选为1.7至3.3。
[0050]
有利地，所述解聚步骤b)包括一个或多个反应段，优选至少两个反应段，优选两个至四个反应段，优选是串联操作的。每个反应段可以在本领域技术人员已知的能够进行解聚或酯交换反应的任何类型的反应器中使用，优选在通过机械搅拌系统和/或通过再循环环路和/或通过流化搅拌的反应器中使用。所述反应器可以包括用于排出杂质的锥形底部。优选地，所述解聚步骤b)包括串联操作的至少两个反应段，优选两个至四个反应段，从第二反应段开始，一个或多个反应段在相同或相互不同的温度下、并在低于或等于第一反应段的温度下操作，优选低于第一可操作段的温度，优选比第一可操作段的温度低10至50℃、或甚至低20至40℃。
[0051]
所述一个或多个反应段在180至400℃、优选200至300℃、优选210℃至280℃的温度下、特别是在液相中、采取在反应段中0.1至10小时、优选0.25至8小时、0.5至6小时的停留时间操作。所述停留时间被定义为所述反应段的液体体积对离开所述反应段的物流的体积流量之比。
[0052]
测定所述步骤b)的一个或多个反应段的操作压力，从而使反应体系保持在液相中。该压力有利地是至少0.1mpa，优选是至少0.4mpa，且优选小于5mpa。术语“反应体系”是指存在于所述步骤b)中由所述步骤的进料获得的全部组分和相。
[0053]
所述二醇有利地是单乙二醇。
[0054]
二醇醇解反应可以在存在或不存在催化剂下进行。
[0055]
当二醇醇解反应在催化剂的存在下进行时，所述催化剂可以是均相或非均相的，并选自本领域技术人员已知的酯化催化剂，例如锑、锡或钛的配合物、氧化物和盐，来自元素周期表第(i)族和第(iv)族的金属的醇盐、有机过氧化物或酸性/碱性金属氧化物。
[0056]
相对于催化剂的总质量，优选的非均相催化剂有利地包含至少50质量%、优选至少70质量%、有利地至少80质量%、非常有利地至少90质量%、更有利地至少95质量%的由至少一种具有式z
x
al2o
(3 x)
的尖晶石构成的固溶体，其中x为0至1(不包括限值)，z选自co、fe、mg、mn、ti和zn，并包含不多于50质量%的氧化铝和z元素的氧化物。所述优选的非均相催化剂有
利地包含不多于10质量%的掺杂剂，所述掺杂剂选自硅、磷和硼，单独地或作为混合物使用。例如，并且不受限地，所述固溶体可以由尖晶石znal2o4和尖晶石coal2o4的混合物构成，或由尖晶石znal2o4、尖晶石mgal2o4和尖晶石feal2o4的混合物构成，或仅由尖晶石znal2o4构成。
[0057]
优选地，所述解聚步骤在不向聚酯原料添加外部催化剂的情况下进行。
[0058]
所述解聚步骤可有利地在粉末或成型形式的固体吸附剂的存在下进行，该吸附剂的作用是捕获至少一部分的有色杂质，由此缓解脱色步骤e)。所述固体吸附剂有利地为活性炭。
[0059]
二醇醇解反应可以将聚酯原料转化为酯类单体和低聚物，有利地将pet转化为至少对苯二甲酸二(2-羟乙基)酯(bhet)单体和bhet低聚物。在所述解聚步骤中，聚酯原料的转化率大于50％，优选大于70％，优选大于85％。bhet的摩尔收率大于50%，优选大于70%，优选大于85%。bhet的摩尔收率相当于所述步骤b)的出口处的bhet摩尔流量对进料至所述步骤b)的聚酯原料中的二酯的摩尔数之比。
[0060]
在步骤b)中有利地采用内部再循环环路，即取出反应体系的一部分，对该部分进行过滤并将所述部分再注入所述步骤b)。这个内部环路能够除去反应液中可能存在的宏观固体杂质。
[0061]
解聚步骤b)可以有利地获得反应流出物，该流出物被送至二醇分离步骤c)。
[0062]
二醇分离步骤c)根据本发明的方法包括二醇分离步骤c)，所述步骤至少进料有来自步骤b)的流出物，在100至250℃的温度、比步骤b)的压力低的压力下操作，并产生二醇流出物和富含液体单体的流出物。
[0063]
步骤c)的主要作用是回收全部或部分的未反应的二醇。
[0064]
步骤c)在比步骤b)的压力低的压力下操作，以便将来自步骤b)的流出物的一部分汽化，得到气体流出物和液体流出物。所述液体流出物构成富含液体单体的流出物。由大于50重量%、优选大于70重量%、优选大于90重量%的二醇组成的所述气体流出物构成二醇流出物。
[0065]
步骤c)有利地在气-液分离段或一系列气-液分离段，有利的是1至5个连续的气-液分离段、非常有利的是3至5个连续的气-液分离段中实施。每个气-液分离段均产生液体流出物和气相。将来自先前段的液体流出物进料至随后的段。所有的气体流出物都被回收以构成二醇流出物。由最终的气/液分离段获得的液体流出物构成富含液体单体的流出物。
[0066]
有利地，至少一个气-液分离段可以在降膜蒸发器或薄膜蒸发器或短程蒸馏设施中实施。
[0067]
步骤c)以这样的方式进行：使液体流出物的温度保持高于某个值(低于这个值时聚酯单体沉淀)且低于某个高值(高于这个值时单体显著地再聚合)，取决于二醇/单体的摩尔比。步骤c)中的温度为100至250℃，优选为110至220℃，优选为120至210℃。以一系列气-液分离操作，有利地以连续的2至5次、优选连续的3至5次分离操作是特别有利的，因为这可以将每次分离中的液体流出物的温度调节至对应于上述约束。
[0068]
步骤c)中的压力低于步骤b)中的压力，并有利地调节步骤c)中的压力，以能够在某个温度下使二醇蒸发，同时使再聚合最小化并能够优化能量整合。所述压力优选为
0.00001至0.2mpa，优选为0.00004至0.15mpa，优选为0.00004至0.1mpa。
[0069]
一个或多个分离段有利地通过本领域技术人员已知的任何方法进行搅拌。
[0070]
所述二醇流出物可包含其他化合物，例如染料、轻质醇、水和二乙二醇。可以有利地将二醇流出物的至少一部分以液体形式(即在冷凝后)再循环至步骤a)和/或步骤b)和任选的步骤e)，任选地作为与根据本发明的方法外部的二醇供应物的混合物。
[0071]
所述二醇流出物的全部或一部分可在以液体形式再循环至步骤a)和/或步骤b) 之前和/或在步骤e) 中用作混合物之前在纯化步骤中进行处理。该纯化步骤可以(非穷举地)包括在固体(例如活性炭)上的吸收以除去染料，以及一次或多次蒸馏以分离出杂质，例如二乙二醇、水和其他醇类。
[0072]
单体分离步骤d)根据本发明的方法包括将由步骤c)获得的富含单体的流出物分离，产生重质杂质流出物和预纯化的单体流出物的步骤d)。
[0073]
所述步骤d)有利地在低于或等于250℃、优选低于或等于230℃、非常优选低于或等于200℃、且优选高于或等于110℃的温度、小于或等于0.001mpa、优选小于或等于0.0005mpa、优选小于或等于0.000001mpa的压力下、采取少于或等于10分钟、优选少于或等于5分钟、更优选少于或等于1分钟、且优选多于或等于0.1秒的液体停留时间进行。
[0074]
该分离步骤d)的目的是将单体，特别是汽化的bhet与未完全转化的仍然是液体的低聚物分离，因此也从未转化的聚酯聚合物中、从可能存在的其他聚合物中以及从聚合催化剂中捕获重质杂质，特别是颜料，同时使再聚合造成的单体的损失最小化。少量的低聚物可能被单体夹带，特别是小尺寸的那些低聚物。这些重质杂质与低聚物一起被发现在重质杂质流出物中。
[0075]
由于聚酯原料中可能存在聚合催化剂，因此分离必须采取非常短的液体停留时间和在不高于250℃的温度下进行，从而限制单体在该步骤过程中再聚合的任何风险。因此，不能设想通过简单的常压蒸馏进行分离。
[0076]
分离步骤d)有利地在降膜或薄膜蒸发系统、或通过短程降膜或薄膜蒸馏进行。为了能够使步骤d)在低于250℃、优选低于230℃的温度下操作，同时能够使单体汽化，非常低的操作压力是必要的。
[0077]
在将富含液体单体的流出物进料至所述步骤d)之前，可有利地将聚合抑制剂与所述富含液体单体的流出物混合。
[0078]
在将富含液体单体的流出物进料至所述步骤b)之前，还可有利地将稀释剂与所述富含液体单体的流出物混合，从而促使在短程蒸馏或蒸发系统的底部除去重质杂质，特别是颜料。在步骤d)的操作条件下，该稀释剂可以具有比单体的沸点、特别是比bhet的沸点高得多的沸点。例如，它可以是聚乙二醇或pet低聚物。
[0079]
所述重质杂质流出物特别包含颜料、低聚物和可能的未分离的bhet。所述重质杂质流出物在被任选地再循环之前可以有利地进行至少一个分离步骤，例如通过过滤，以减少颜料和/或其他固体杂质的量。被分离出来且具有高固体含量的那部分重质杂质流出物可以有利地从方法中排出并送入焚烧系统。
[0080]
将所述预纯化的单体流出物有利地送入气/液分离段，该分离段在本领域技术人员已知的任何设备中、在100至250℃、优选110至200℃、优选120至180℃的温度、0.00001至
0.1mpa、优选0.00001至0.01mpa、优选0.00001至0.001mpa的压力下操作。所述分离段可以分离气态二醇流出物和预纯化的液体单体流出物。通过在所述气态二醇流出物中回收多于50重量%、优选多于70重量%、优选多于90重量%的在步骤d)中被预纯化的单体流出物夹带的二醇，所述气-液分离可以进一步减少预纯化的单体流出物中剩余的二醇量。夹带在所述气态二醇流出物中的单体的量优选为存在于预纯化的单体流出物中的单体的量的小于1重量%，优选小于0.1重量%，更优选小于0.01重量%。所述气态二醇流出物随后被有利地冷凝，任选地在纯化步骤中进行预处理，并与由步骤c)获得的二醇流出物一起再循环到步骤a)和/或步骤b)和/或作为混合物进入步骤e)。
[0081]
脱色步骤e)根据本发明的方法包括在吸附剂的存在下，在100至250℃、优选110至200℃、优选120至180℃的温度和0.1至1.0mpa、优选0.2至0.8mpa、优选0.3至0.5mpa的压力下对预纯化的单体流出物进行脱色的步骤，并产生纯化的单体流出物。
[0082]
所述吸附剂可以是本领域技术人员已知的能够捕获染料的任何吸附剂，例如活性炭或粘土，有利地是活性炭。
[0083]
将预纯化的单体流出物有利地与由步骤c)获得的二醇流出物的一部分 (其已任选地在纯化步骤中进行了预处理)混合，或与根据本发明的方法外部的二醇供应物混合。
[0084]
有利地将纯化的单体流出物进料至本领域技术人员已知的聚合步骤以生产与原生pet完全没有区别的pet，有利地按照选取的聚合步骤在乙二醇的进料点、对苯二甲酸的进料点或对苯二甲酸二甲酯的进料点的下游进料。在聚合步骤中进料纯化的单体流出物可以通过等同的流量来减少对苯二甲酸二甲酯或对苯二甲酸的进料。
[0085]
附图和下面的实施例说明了本发明，但不限制其范围。
实施例
[0086]
实施例1-根据本发明在该实施例中，仅描述了以20kty(千吨/年)的pet(即2500kg/小时)的回收能力连续地解聚100％的pet原料的方法的调理步骤a)和解聚步骤b)。
[0087]
如图1所示，调理和预混合步骤(a)在用于使pet原料熔融的挤出机和用于将熔融的pet原料与乙二醇(meg)预混合的静态混合器中实施。
[0088]
反应段由两个完全搅拌的级联反应器组成。反应器的工作容积为：r1：3.75m3，r2：22.4m3。这些反应器是机械搅拌的。反应器r1配备了螺旋带式搅拌头。这种搅拌头是本领域技术人员所公知的，特别适于在高粘度下的混合。
[0089]
挤出机、静态混合器和第一反应器r1中的操作条件总结于下表1中。
[0090]
表1。
[0091]
以0.23的乙二醇对熔融原料的重量比将熔融原料与乙二醇预混合，可以将原料的
粘度从单独的熔融pet原料的530pa
·
s的值降低到混合物的约10pa
·
s的粘度，特别是在第一反应器r1的入口处。因此，根据本发明的方法，调理步骤a)可以在原料进入第一反应器r1之前显著地降低原料的粘度。
[0092]
为了检查这样的粘度对第一反应器的混合质量的影响，计算了反应器r1为满足t*》10标准所需的搅拌功率。
[0093]
对于反应器r1中小于1500w/m3的吸收的搅拌功率，反应器r1入口处的约10pa
·
s的粘度可以确保搅拌标准t*》10，而采用单独的熔融pet原料时，小于1500w/m3的搅拌功率不能保证满足搅拌标准t*》10。
[0094]
因此，可以看出，在反应段的上游将原料与溶剂诸如meg预混合，为将pet原料解聚的方法提供了灵活性，并确保解聚反应器中良好的混合质量，同时符合完全合理的搅拌功率。