对回收利用PET瓶片造粒的展望-应用化工技术专业毕业设计-毕业论文.doc

化学工程与食品科学学院
毕 业 论 文 (设 计)

题 目：
对回收利用PET瓶片造粒的展望

专 业：
应用化工技术

班 级：

学生姓名：

学 号：

指导教师：

二〇 一一 年 五 月
对回收利用PET瓶片造粒的展望
摘要：综述了PET瓶片造粒的发展概况，PET瓶片回收利用的必要性以及其在社会生产生活中的应用的前景，各种瓶片回收利用的方法比较，介绍远纺工业上海有限公司回收利用的生产工艺路线现状，对PET瓶片造粒发展前景的分析表明它在社会中所起的作用。
关键词：PET瓶片造粒 回收利用 工艺路线 循环经济 可持续发展
引言
聚对苯二甲酸乙二酯（英文：Polyethylene terephthalate，简称PET），是生活中常见的一种树脂，可以分为APET，RPET，PETG。PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。PET瓶片是我们日常生活当中所使用的PET塑料瓶（可乐瓶 矿泉水瓶等）回收加工成瓶片再利用。pet瓶片主要用于制造纤维、片材和非食品包装用瓶，属于是2次加工。
聚对苯二甲酸乙二酯的合成原理如下：

COOH
HOOC
+ 2HO-CH2—CH2—OH
HO-CH2—CH2OOC
COO-CH2—CH2—OH+2H2O

280℃
Sb2o3
（1）酯化反应

聚合反应

（2）聚合反应
COO--CH2—CH2—OH
nHO-CH2—CH2OOC

300℃
COO--CH2—CH2﹞n + H2o

﹝O-CH2—CH2OOC

1. 瓶片造粒的发展概况现状
目前，聚对苯二甲酸乙二酸酯以年产5 000万t的规模、约18％ 的市场占有率，在全世界聚合物产量中位居第三，仅次于聚乙烯(33．5％)和聚丙烯(19．5％聚酯短纤和长丝产量约为3 500万t／a，仅中国聚酯短纤和长丝产量就约有2 000万t／a，并且开机率在75％ ～80％ 左右。世界上较大的短纤及长丝生产商，特别是中国的生产商，已经转向采用直接纺丝法工艺，这似乎是现有的唯一有经济成效的加工方法。虽然这种方法适用于对廉价纺织品需求较多、人口密度较大地区，如中国东部沿海、印度孟买和加尔各答、墨西哥、圣保罗以及远东等地区，但目前尚不清楚在其他国家(如欧洲、美国、中东地区、非洲)的应用状况，是否也依赖于中国的纺织品出口。根据有关资料统计，我国聚酯产能自2004年以来持续6年增长，201O年增长率在9．5％左右，产能达到2，900万吨。市场调查显示从平均增长率来看纺织纤维仍然保持10%而聚酯瓶片方面可高达19%，另一方面从消费量分配结构2000年纤维用量占总量的66%，聚酯瓶占25%，薄膜占5%，其他占4%，2005年分别是65%、25%、5%、5%，2010年减少至60%、34%、3%、3%，由此可见聚酯瓶片增长趋势很大。行业预测，这种增长势头可以延续的2013年，201 1年产能可达300万吨，应该说整个聚酯行业的供给量还有发展潜力。2010年聚酯产品盈利空间大幅增长，部分品种呈现爆发状态。一方面是持续强劲的终端需求，加大了聚酯产品的价格上涨，另一方面技术的逐渐成熟，生产效率的提高，产量增加。201 O年上半年长期偏弱震荡的聚酯原料，使得聚酯业具备了高利润的空间。同时还有下游终端机台和聚酯的投资周期时间差以及部分被替代产品如棉花的暴涨产品国内外需求的大幅增加等，都造成201O年聚酯产品利润空间呈现暴涨势头。当前资源不足、能耗高、排放大是我国纺织行业发展中的瓶颈问题走循环经济之路是突破瓶颈实现纺织行业可持续发展的必然选择。那么回收利用PET瓶片不仅弥补了聚酯产业高需求的缺口，也为国家大力提倡节约能源，减少环境污染都做出了相应的贡献，是一种绿色经济，循环经济，利国利民。在对回收利用聚酯瓶片技术上不断地进步和发展，可以用来直接纺丝做人工棉，提取聚酯原料乙二醇，也可经过融化解聚后直接注入反应器在次聚合得到高聚合度的聚酯再利用等方法。
2. 聚酯回收利用的方法
聚酯回收方法一般分为物理回收和化学回收两种。化学回收是通过熔融再加工机械回收利用聚酯方法相对简单，投资少并且可以使用已有设备喂料量较为灵活，对环境影响少。物理回收再生方法主要是尽可能降低处理过程的不良影响，有效提高加工过程的生产效率来降低成本，注重再生聚酯的卫生安全控制和产品质量的稳定。通过开拓新的领域来提高再生产品的附加值。物理再生聚酯的最大难题是聚酯色泽变化和特性粘度的降低不利于回收利用或仅能用于低端产品。化学回收是将固态的聚合物材料解聚转化为小分子中间原料或原料单体。化学回收可以使聚酯链断裂成低分子量得对苯二甲酸乙二醇酯中间体或者完全降解对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯和乙二醇。由于食品领域不能使用物理回收，化学回收技术的进步非常重要
瓶类有清凉饮料瓶，矿泉水瓶，液体食品瓶，化妆品瓶，等，所使用的材料有聚乙烯（PE），聚氯乙烯（PVC），聚对苯二甲酸乙二酯（聚酯）（PET）等。通常矿泉水瓶用PVC或PET制造，碳酸饮料瓶用PET制造，清凉饮料瓶，液体食品瓶用PVC，PE制造，洗涤剂瓶，化妆品瓶，牛奶瓶，乳酸菌饮料大多用PE制造。 回收的各种瓶类一般先经人工分拣，然后再按不同的材料进行回收，目前，已有不少技术和设备用于各种瓶类的回收再生。
（1） PET瓶的回收，PET瓶大量用于可口可乐，百事可乐，雪碧等碳酸饮料，目前大部分是由PET瓶和HDPE瓶底组成，瓶盖材料HDPE，商标为双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜，采用EVA型粘接剂粘附于瓶身，聚酯瓶回收后再利用的途径有再生造粒。醇解和其他等方法。不管采用何种方法，首先要将聚酯瓶与其他瓶分离，也需将聚酯瓶身与瓶底分离。
① 分离：混合的加收瓶经传送带进入粉碎机粉碎，再经密度分离。
② 再生造粒：再生造粒可用挤出机。经分离的PET碎料经挤出机挤出造粒制成粒料，为避免挤出时吸水使物性粘度下降，在挤出前应进行干燥。PET粒料的用途如下：
a,重新制造PET瓶，再生粒料不能用于与食品直接接触场合，但可用于三层PET瓶的中间层，再制成碳酸饮料瓶。
b.纺丝制造纤维，再生PET料料可用来纺丝制成纤维，用作枕芯，褥子，睡袋，毡等。
c.玻纤增强材料，经玻纤增强的再生PET具有较好的耐热性和力学强度，可用来制作汽车零部件，如耐热汽车车轮罩，其热畸变温度可达240度。变曲弹性模量9500MPa，弯曲强度214 MPa，冲击强度15kf/m2.
d.共混改性，再生PET料料可与其他聚合物共混，制得各种改性料，如与PE共混，可得到冲击性能改善的PET共混料，PE：PET为（10~50）：（90~50）：如再加入少量聚丙烯，共混物的尺寸稳定性可获明显改进。由于PE和PET的极性相差较大，所以，在共混时需进行相容处理，一般通过聚烯烃的接枝改性来改进相容性。
e.醇解，PET废料在碱性催化剂存在下进行醇解，再加入二元酸酐等缩聚，得酸值大于12的产物，经稀释，过滤，加入适量催化剂，可制得醇酸树脂漆,反应温度80~85度，反应4~5h
f.PET薄膜，在塑料行业，PET主要用作薄膜和瓶，而薄膜可用作包装，装饰，录音带基或电容器绝缘，PET片也用作照相片基，PET也大量用于纤维，薄膜和纤维用PET的物性粘度较瓶用PET纸。因此回收利用也稍有差异。 PET薄膜和纤维生产工厂产生的下脚料可用来等待聚酯/环氧树脂粉末涂料，一般这些下脚料的相对分子质量约为2万，熔点260度以上，为组成单一的线型PET。将这样的下脚料在250至260度下用多元醇醇解，可得相对分子质量约2000至5000的低熔点共聚聚酯。共聚聚酯在200至220度加入二元酸酐和酯化剂缩聚，得酸值约3.05 mgKOH/g,软化点约为85至105度，玻璃化温度小于等于50度的产物，此产物用来制聚酯/环氧树脂粉末涂料。
g.PET瓶片经过清洗、脱水、干燥、溶解、挤出、切粒一系列工序在后再利用。
h.聚酯漆是200度至250度下将聚酯废料与多元醇反应经过溶剂化以后制得三维网状结构绝缘漆质量符合GB6109，其综合性能优异坚硬耐磨丰富度高耐热性好，绝缘性好，缺点是调配麻烦，促进剂、引发剂的比例要求高。
i.耐腐蚀管道使用废弃的可乐瓶回收处理后用来生产的，还可以用来制造酸碱储槽等。
3.PET瓶片回收造粒的工序
设备代号：
B-206：瓶片加料槽； X-206：螺杆泵
X-204：脱水机 X-205：振荡筛
B-207：瓶片缓存槽 X-207：饲料机
V-207：输送风机 17F-158：瓶片储槽
B-422：缓冲槽 X-430：干燥器
B-438：干瓶片储槽 X-438：筛选机
22E-300：熔解器 F-301C／D／E：滤杆过滤器
P-301B／C：离心泵 A-150C：切粒机
13F-158：干酯粒储槽

工艺流程简图

图（1）脱水简图

工序简介：
（1） .清洗过的聚酯瓶片经过B-206进入螺杆泵加速进入脱水机脱水，目的是维持瓶片水分<0.8，使干燥水分<100ppm，然后B-207饲料机通过风机V-207进入瓶片大储槽17F-158储存。整个工序中磁铁箱的作用是取出瓶片中的铁杂质，以免给产品产生不良影响。
（2）.连锁过程：
手动方式：脱水机(X-204)可自行启动、切停。脱水机(X-204)启动程序：脱水机(X-204)ON 延后20S震动筛（X-205）ON ，延后20S输送螺杆（X-206）启，AP PURGE计时。切停程序：输送螺杆（X-206）切停，延后120S脱水机(X-204)停后20S震动马（X-205）达及AP PURGE停。螺杆输送机(X-206):储槽（B-207）液位42L50H螺杆输送机(X-206)切停，42L50H消失螺杆输送机(X-206)启动。脱水机(X-204)切停，螺杆输送机(X-206)切停。输送风机（V-207）：自动方式：输送压力（42P50I）高报，饲料机（X-207）切停，高报消失饲料机启动。高报60S不消失输送风机（V-207）切停。储槽液位42L50H，风机启动输送，储槽液位42L50L或17F158液位高报切停饲料机（X-207），42L50L或17F158液位高报消失，启动饲料机输送。手动方式：输送风机可自行启动，但输送压力（42P50I）高报要切停。

图（2）干燥熔解造粒过程工序

B-422
X-430

B-438
X-438
F-301D
F-301E
F-301C

P-301B∕C
A-150C

13F-158
22E-300
17F-158

（3）.17F-158的瓶片经过氮气管道输送至缓存槽B-422预存，然后进入X-430干燥器对瓶片进一步干燥，瓶片水份〈0.4，进过干燥的瓶片进过计量进入加热熔解器，对瓶片进行热熔解，带熔解完全后经过过滤器进一步吧杂质过滤掉，以保证产品的质量，过滤后的聚酯经过泵打入切粒机进行切粒储存的产品。（以上工序是上海远纺的基本生产工艺）。
此生产工艺工序简单，能耗低，危害性少，便于操作，生产效率高，回收率达到95%以上，回收利润大等优点。但是生产的产品色泽不是很好和韧性有待提高。
4.回收瓶片造粒的应用前景
（1）利用回收瓶片可直接用于食品包装。作为包装材料PET优点：
①有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的3~5倍，耐折性好。
②耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂。
③具有优良的耐高、低温性能，可在120℃温度范围内长期使用，短期使用可耐150℃高温，可耐-70℃低温，且高、低温时对其机械性能影响很小。
④气体和水蒸气渗透率低，既有优良的阻气、水、油及异味性能。
⑤透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好。
⑥无毒、无味，卫生安全性好
（2）利用回收瓶片可以用于短纤维事业，优点是：
①易于加工成型。
②柔韧性能好。
③适合家居饰品填充物，安全性高，柔软。
④其制作的棉吸水性能高。
（3）.利用回收瓶片可以在制作PET瓶。减少白色污染，保护环境。
(4).用聚酯废料合成对苯型不饱和聚酯树脂。此方法原料来源广泛价格低廉减少环境污染减低生产成本节时节能同时克服了聚酯在苯乙烯中熔解性差的缺点。
（5）.由回收聚酯瓶片直接制造纤维。此方法是将回收的聚酯瓶片喂入同向旋转相互咬和且带有排气口和抽真空的双螺杆挤出机进行熔融挤压，将熔体过滤后采用高速纺丝工艺进行纺丝得到高端的POY。此方法工艺流程短，生产成本低，又解决环保问题。
结束语
总的看来随着人们生活水平的日渐提高，人们的需求也越来越多样化。在非纤维方面通过改性的聚酯应用越来越多，其广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车领域，其中包装业是最大的应用市场是聚酯增长最快的领域，近年来碳酸饮料、矿泉水、茶饮料与食用油等食品包装的需求出现强劲的增长态势，从而带动全球聚酯瓶片市场的需求量扩大，进一步推动国民经济的增长。
再生聚酯瓶片是一种循环经济。循环经济是一种可持续发展的新模式。将资源利用和环境影响进行综合考虑在整个产品的生命周期中，从产品设计、制造到使用报废回收实行面向生命周期的绿色设计和面向环境的材料选择以实现环境影响最小，资源利用合理、企业经济效益高和社会效益强的优化目标。与传统的经济相比循环经济是是把经济活动组成一个“资源——产品——消费——再生资源”反馈式流程，它的本质是生态经济。
未来纺织行业将以如何降低能耗减少污染为主要研究目标之一。环保问题的解决将超越企业利益和产品性能的考虑，企业应该把环保作为推动社会责任的运动的重要途径，以再生聚酯为代表的再生纺织品将成为纺织行业发展方向之一。目前再生聚酯产品大多是低附加值，但是企业已经看到差别化的优势，逐渐向高附加值转变随着环保观念的逐步深入再生纤维市场将进一步拓展，从低端无差别化到高端差异化进军。
聚酯产业链的生存和发展面临的形势严峻，主要是聚酯的生产能力增长过快过猛，供过于求，而聚酯原料精对苯二甲酸(PTA)国内供应依然短缺，进口依赖度达到50％ 以上。我国在聚酯产业链领域经历了30多年的发展，已成为世界上最大的聚酯生产国和消费国，但还不是聚酯技术的强国。由于国际石油价格猛涨和急剧波动，化纤工业的上游原料价格不断走高，特别是聚酯的原料受到国际市场的供给和价格的制约。在下游的制造方面，由于棉花丰收，对化纤的需求增长开始放慢，生产能力开始出现过剩。近年来，不少专家学者对我国化纤界的现状和未料成本、低产品售价的困难局面，难以改变亏损的境地。在将来两年里，整个行业将优胜劣汰，有原料、市场、技术、经营优势的企业胜者将成为市场竞争的获。这种形势就给瓶回收利用提供了片发展空间回收瓶片是现代聚酯产业的一种新型产业。面对着日益增长的聚酯需求，以及聚酯原材料紧缺的现象，回收利用聚酯瓶片的意义就会更大，不仅解决原材料问题，而且减少了能耗，保护了我们赖以生存的家园为子孙后代造福。相信随着科学技术的发展，回收瓶片的应用领域会更加广泛，回收利用方便，生产工艺简单的技术。
参考文献：
《高分子通报》-------------聚酯的研究进展 2006.6
《再生资源研究》---------------------------------2001.4
《化工文摘》----------聚酯市场前景分析 2006.1
《高分子通报》-------聚酯回收方法简介 2008.9
《纺织导报》----------------------------2008.2 第二期
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