[发明专利]一种废弃PET甲醇醇解离子液体催化剂的分离和循环利用方法

说明书

本发明涉及一种废弃PET甲醇醇解离子液体催化剂的分离和循环利用方法，首先通过常压蒸馏和减压蒸馏的方式去除溶剂甲醇和副产物乙二醇，并将产物DMT分离脱除，从而实现离子液体催化剂的分离和循环利用，其具体步骤为：1)采用甲醇醇解法降解废弃PET，反应结束后获得含杂DMT；2)采用常压蒸馏的方式除去含杂DMT中的甲醇组分；3)采用减压蒸馏的方式除去含杂DMT中的乙二醇组分；4)采用减压蒸馏的方式将产物DMT分离脱除，剩余物的主要成分为醇解离子液体催化剂，可直接用于废弃PET的降解。该方法工艺简单，所得再生催化剂的催化性能保持良好，实现了废弃PET甲醇醇解离子液体催化剂的分离和循环利用。

技术领域

本发明属于固废资源化利用领域，涉及一种废弃PET甲醇醇解催化剂的分离和循环利用的方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)因其具有质量轻、强度大、气密性好、透明度高等特点而被广泛用于食品饮料包装、纤维、薄膜、片基等领域。作为世界PET生产、消费的第一大国，中国每年消耗的PET多达数千万吨，伴随而来的是大量的废弃PET产生。因此，PET的高效回收利用成为了我国社会面临的一大挑战。目前PET的回收方法主要有物理回收法、化学回收法和热解法，其中物理回收法虽然成本较低，但难以获得高品质的再生PET，而热解法难以控制反应的进程，因此无法获得高纯度的PET单体，无法实现塑料的闭环回收。相比之下，化学回收法不受PET原料限制，且再生得到的PET产品质量高，用途广，符合当代绿色经济、循环经济的发展理念。但目前由于PET降解产物的纯化工段能耗过高、三废产量过大，导致其操作费用居高不下，PET的化学回收也难以实现大规模的工业化应用。其中，PET降解催化剂和PET单体(以甲醇醇解为例，获得的PET单体为对苯二甲酸二甲酯，DMT)的分离是PET降解产物纯化工段中最为棘手的部分。

对于多相催化反应体系，催化剂中的活性物质(多为金属盐或金属氧化物)往往会负载在具有一定机械强度的支撑材料上，在反应结束后通过简单的过滤即可将其分离开来。然而，由于多相催化反应大多发生在催化剂的表面，催化剂活性位点较少，催化效率较低。而对于均相催化反应体系，催化剂的活性位点能够充分暴露且被利用，催化效率高，但催化剂与反应产物的分离往往比较困难。在均相体系中分离出催化剂常见的方法有两种，一是通过改变温度、pH等条件或加入沉淀剂将催化剂沉淀出来，另一种方法则是用蒸馏的方式将反应产物分离出来，剩下的催化剂即可循环利用。前者往往需要对温度敏感的有机溶剂或助剂参与，三废的排放量与处理难度都会大大增加，且加入沉淀剂分离得到的催化剂仍需经过进一步的纯化处理后才可再次使用。后者则只需通过调控蒸馏的条件，将均相体系中的各个组分逐一蒸除即可将催化剂分离出来。对于离子液体催化剂，由于催化剂在常温常压条件下多为液态，若采用沉淀的方式进行分离则可能会破坏催化剂自身的结构，使其失活。相反，由于离子液体的蒸汽压极低且稳定性好，若采用蒸馏除去均相体系中其他组分的方式将催化剂分离出来，不仅能够实现产物的提纯及溶剂和副产物的循环利用，还能确保催化剂的结构不受破坏，催化活性得以保持，催化剂得以循环利用，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。本发明的优点如下：

(1)将用于废弃PET甲醇醇解的离子液体催化剂从反应产物中分离出来并循环利用，可大大降低催化剂生产及后续处理的成本，减少生产过程中产生的三废污染。

(2)催化剂再生方法简单，且在再生过程中可实现醇解副产物的回收和产物的分离，降低生产成本。

(3)由于离子液体的蒸汽压极低且稳定性好，蒸馏分离过程中催化剂的损失率低且催化活性保持良好，催化剂分离、循环利用10次后其活性仍没有出现明显下降。

发明内容

本发明的目的在提供一种废弃PET甲醇醇解离子液体催化剂的分离和循环利用方法，旨在解决目前PET化学回收过程中存在的产物与催化剂分离困难、催化剂利用率低、金属催化剂后续处理困难等问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：