短程（分子）蒸馏技术在PET回收领域的应用

短程（分子）蒸馏技术在PET回收领域的应用

北京赛泰科技有限公司

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  为了实现柔性蒸馏分离（图1），这里主要指在物质不发生热分解的前提下进行蒸馏分离，化学工业中传统的蒸馏方法正在逐渐地被薄膜蒸发/薄膜精馏与短程蒸馏技术所取代，这是因为相对于传统的蒸馏方法而言，这种技术具有以下几个方面的绝对优势：采用特殊设计的成膜方式，使被蒸馏分离的物料形成均匀的薄膜，极大地提高了蒸发效率；采用特殊设计的蒸馏单元结构将蒸馏物质的被加热时间缩短至1分钟以内；将蒸馏单元中的绝对压力降低到0.01~0.001 mbar，可以极大地降低被蒸馏物质的沸点；同时采用精馏柱，提高分离效果。蒸馏温度的降低和加热时间的缩短使得短程蒸馏技术对那些需要用蒸馏手段进行分离的高沸点热敏性物质而言，可以最大限度地避 免其热分解以维持物质原有的化学与生物活性结构。

图1   柔性蒸馏分离过程

据塑料地图集，亚洲版，2021 塑料汤基金会（PLASTIC ATLAS, ASIA EDITION, 2021 PLASTIC SOUP FOUNDATION）相关资料显示，下图是以百万吨计的全球塑料年产量。

塑料制品的应用非常广泛，下图列出了几大类应用方向：

所有上述应用都将产生塑料垃圾，据不完全统计，仅2019年，全球塑料垃圾产量约353百万吨之多，而储量方式如下：

-       9%被回收

-       20%被焚烧掉

-       50%在废物处理场处理掉

-       其余不详

PET的历史

聚对苯二甲酸乙二(醇)酯（Polyethylentherephthalate），简称PET，其分子式如下：

-       PET发明于1941年

-       PET瓶是1973年由杜邦公司的纳撒尼尔●惠氏（Nathaniel C. Wyeth, DuPont.）发明的

-       1978年，可口可乐在美国市场推出了一款2L瓶(30…50 psi)

-       如今，德国每年售出16400,000,000个PET瓶，其中90%被回收利用

PET的生产过程

-       首先，乙二醇（EG）由乙烯（天然气）生产

-       对苯二甲酸二甲酯（DMT）或主要是对苯二甲酸（PTA）从对二甲苯（原油）生产而来

-       经下列聚酯化（含催化剂）反应得到PET

n EG + n DMT à [PET]_n + 2n MeOH

或多数情况下

n EG + n PTA à [PET]_n + 2n H₂O

PET的回收

PET的回收大致有以下工艺：

-       机械回收：将树脂重熔、过滤、挤出或模塑成新的PET制品

-       化学回收：利用下述反应过程

PET - 单体 +  EG ↔ BHET

在对苯二甲酸（PTA）、对苯二甲酸二甲酯（DMT）或对苯二甲酸二（2-羟乙基）酯

与BHET之间转换

-       酶水解

-       糖酵解法回收PET的可行工艺路线如下图，其中大多涉及到分子蒸馏工艺

利用分子蒸馏技术回收PET

可以使用所有合适的纯化方法并以可再聚合的形式进一步纯化单体。净化方法的例子包括汽提法、水溶液分离、蒸汽选择性冷凝、生物过程后介质的过滤和浓缩、分离、蒸馏、真空蒸发、萃取、电渗析、吸附、离子交换、沉淀、结晶、浓缩和加酸、脱水和沉淀、纳滤、酸催化剂处理、半连续模式蒸馏或连续模式蒸馏、溶剂萃取、蒸发浓缩、蒸发结晶。液/液萃取、加氢、共沸蒸馏、吸附、柱层析、简单真空蒸馏和微滤，是否组合。

但蒸馏工艺的目的非常简单，流程图见下：

-       蒸馏BHET

-       回收EG

工艺条件大致如下：

由于PET物性的特殊性，专利技术保护的淋洗式内置冷凝器将用作冷阱。

蒸汽喷射泵将作为前级真空泵。

真空系统流程图如下：

相关工艺过程也在不断地完善中，不妥之处敬请批评指正。

北京赛泰科技有限公司

2024-01-17