[发明专利]由水热法降解PET制备对苯二甲酸和乙二醇水溶液的方法

说明书

本发明涉及化工再生资源利用技术领域，具体涉及一种由水热降解PET制备对苯二甲酸和乙二醇的方法，以水为介质,PET在水热条件下降解生成对苯二甲酸及乙二醇，在适当的降解条件下，PET的降解率达100％，对苯二甲酸产率达98.0％；所得的对苯二甲酸的纯度接近100％；本发明的方法具有工艺简单，降解效率高，不使用有机溶剂，降解产物纯度高等显著特点，是废旧聚酯材料高质化利用的绿色途径。

技术领域

本发明涉及化工再生资源利用技术领域，具体涉及一种由水热法降解PET制备对苯二甲酸和乙二醇水溶液的方法。

背景技术

随着聚酯制品在日常生活中的使用日益普及，聚酯产量也迅速大增，如何处理随之产生的废旧聚酯也逐渐引起了人们的关注。废旧聚酯的来源主要集中在两个方面：一是聚酯生产与加工的过程中约有3％～5％的边角废料产生；另一个是使用过的聚酯产品，例如饮料瓶、包装袋等，这些包装材料多为一次性使用，不能重复使用，所以废弃量极大。废旧聚酯虽然不会对环境造成直接的污染，但由于其较高的化学稳定性，废旧聚酯不能在短时间内自然分解，也对周围环境造成了很大的压力。另外，聚酯的生产需要消耗石油资源，随意处置废旧聚酯产品将造成严重的资源浪费。为了实现聚酯工业的可持续发展，循环利用废旧聚酯成了各国科研工作者的研究重点。

早在九十年代，欧美发达国家已经开始对废旧聚酯进行大规模的回收利用，实现了聚酯工业的可持续发展。美国主要的回收途径有伊斯特曼公司的甲醇醇解法、杜邦公司的乙二醇醇解法和威尔曼公司的再生纤维法，仅威尔曼公司回收的废旧聚酯所节约的石化资源足以供应像亚特兰大这样规模的城市使用一年。目前国内废旧聚酯产品的回收利用还处在起步阶段，主要是将废旧聚酯产品降级生产再生塑料和再生纤维，而化学解聚的回收利用，因其投资规模大、工艺技术复杂、要求较为完善的废旧聚酯回收体系等因素，在我国应用不多。

目前，废旧聚酯的回收方法主要有物理回收法和化学回收法两大类。物理回收法主要通过熔融或其他方法再造粒，生产纺布、过滤材料等，也可作为纺丝原料用于生产粗纤维，进一步加工成地毯等。物理法的实质就是再造粒，是目前最广泛采用的工业处理方法，物理回收法主要包括冷相造粒法、摩擦造粒法和熔融造粒法。化学回收法是在热和化学助剂、催化剂的作用下，将聚酯解聚生成低分子量的产物，如对苯二甲酸、乙二醇、对苯二甲酸二甲酯等，然后经过分离、纯化后重新作为聚合原料或加工成热熔胶、粉末涂料、不饱和聚酯树脂等，从而实现资源的循环利用。根据解聚途径的不同，化学回收法又可分为水解法、醇解法、氨解法和其他方法。

对于废旧PET的降解，国内外研究如下：

Yoshiaki等人考察了硝酸浓度、反应时间、反应温度、PET颗粒尺寸等因素对PET降解的影响，发现采用13mol/L浓度的硝酸作为酸性介质，在100℃、常压下反应24h，PET降解率达91.3％。但酸性水解法反应时间长，会对生产设备造成严重腐蚀，且产生大量废水，属于非环保工艺。(YoshiokaT,Sato T,OkuwakiA.Hydrolysis ofwaste PET by sulfuricacid at 150℃for a chemical recycling[J].Journal of AppliedPolymer Science,1994,52(9):1353-1355.)。

Karayannidis等人分别采用NaOH和KOH水溶液作为碱性介质，用于PET的水解。研究结果表明，在120～200℃的条件下，反应后过滤除去未反应的PET，滤液用稀硫酸调节pH使TPA沉淀，得到产品经核磁共振氢谱分析，TPA的纯度为98％。

Goto等人采用超临界甲醇法，在温度300℃、压力20MPa的条件下进行PET的降解，在反应2h时DMT的摩尔收率为80％。该方法工艺条件苛刻，降解产物的收率不高。(Goto M,Koyamoto H,Kodama A,et al.Degradation kinetics of polyethylene terephthalatein supercriticalmethanol[J].AICHE Journal,2002,48(1):136-144.)。