聚酯回收再生技術(shù)的新進(jìn)展

1 從回收瓶碎片到纖維

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年全球聚酯瓶回收市場(chǎng)規(guī)模已達(dá) 670萬(wàn)t，預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到1 500 萬(wàn)t。其中回收聚酯至纖維的比例占85%，回收聚酯瓶至聚酯瓶約占12%，其余3%為包裝帶、單絲和工程塑料等。

長(zhǎng)期以來(lái)，回收再生聚酯瓶至纖維的工藝路線一般是將聚酯瓶粉碎、分揀清洗、熔融造粒然后切片干燥后進(jìn)行螺桿紡絲。由于熔融造粒和切片干燥過(guò)程相對(duì)原生聚酯難控制，因此瓶片至纖維的產(chǎn)品往往局限于對(duì)染色、纖維均勻性要求相對(duì)較低的領(lǐng)域。

近幾年來(lái)，德國(guó)Gneuss（格諾斯）塑料技術(shù)公司開發(fā)了回收瓶片至紡絲的成套技術(shù)，主要由 3 部分構(gòu)成。

一是特殊的擠出機(jī)MRS，提供了一種脫除小分子的新方法，其在單螺桿中設(shè)有特殊的排氣區(qū)用于脫去揮發(fā)物。在該區(qū)中，聚合物流過(guò)轉(zhuǎn)鼓（其實(shí)質(zhì)是一放大的單螺桿），轉(zhuǎn)鼓上設(shè)有 8 個(gè)帶有較小衛(wèi)星螺桿的槽，可將大約30%的揮發(fā)物脫去。這些衛(wèi)星螺桿圍繞著自身軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也圍繞著主螺桿軸旋轉(zhuǎn)，精密地控制著與熔體接觸的表面溫度。與普通擠出機(jī)相比，MRS擠出機(jī)接觸到的聚合物表面更多，超過(guò)雙螺桿擠出機(jī)25倍。因此再生PET即便沒有進(jìn)行過(guò)干燥，也可在MRS中熔融去除水分和其它有機(jī)小分子，達(dá)到紡絲要求。

二是聚合物旋轉(zhuǎn)熔體過(guò)濾器RSFgenius，可確保壓力和工藝的穩(wěn)定，能提供精細(xì)過(guò)濾并在紡絲要求前提下縮短熔體停留時(shí)間，設(shè)備具有自清洗功能。

三是在線黏度計(jì)VIS，在旁通處實(shí)時(shí)監(jiān)控穩(wěn)定的聚合物流。除此之外，因 MRS 擠出機(jī)對(duì)真空度變化的反應(yīng)時(shí)間非常短暫，在線黏度計(jì)VIS裝有獨(dú)特的控制回路，可根據(jù)測(cè)得的黏度調(diào)節(jié)真空度，從而使聚合物黏度精確地保持在設(shè)定值。所有這些均有利于確保纖維均勻、斷頭率低及力學(xué)性能良好。

北愛爾蘭的Wellman International（威爾曼國(guó)際）公司是歐洲最大的再生PET企業(yè)，目前具備年產(chǎn)8.5萬(wàn)t再生纖維和2.2萬(wàn)t雙組分纖維的能力，每天約可回收450萬(wàn)個(gè)聚酯瓶，其產(chǎn)品主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樘畛洳牧虾头强椩觳?。近年?lái)，該企業(yè)對(duì)應(yīng)用市場(chǎng)進(jìn)行了細(xì)分，開發(fā)了三大系列、18個(gè)品牌產(chǎn)品，如表 9 所示。

中國(guó)紡織科學(xué)研究院上海聚友化工有限公司也開發(fā)了從瓶片至滌綸工業(yè)絲的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括以下 3 項(xiàng)。

一是廢瓶片雜質(zhì)分離、清洗及干燥技術(shù)。針對(duì)回收瓶片來(lái)源復(fù)雜、含雜量高、分子量分布寬等問(wèn)題，該公司開發(fā)了瓶片除鐵、水分離瓶蓋篩選優(yōu)化裝置，研制了瓦片擋料板預(yù)結(jié)晶裝置、螺旋式攪拌器與兩道卸環(huán)干燥機(jī)以及二級(jí)過(guò)濾技術(shù)，使廢聚酯瓶片熔體得到凈化，從而得到可紡性較好的廢聚酯瓶片熔體。

二是平推流液相增黏反應(yīng)器及配套技術(shù)。該公司自主設(shè)計(jì)和開發(fā)了平推流單軸液相增黏反應(yīng)器及其工藝技術(shù)，操作性能穩(wěn)定，攪拌軸附有可隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片，與安裝于殼體上的靜止葉片相交，可起到清潔成膜葉片和設(shè)備表面的作用；同時(shí)也起到熔體成膜和輸送的作用，確保熔體表面更新速率，設(shè)備內(nèi)熔體填充率通?？蛇_(dá)30% ～ 60%，具有足夠的脫揮空間，避免高黏度熔體返混，熔體流動(dòng)無(wú)死角，防止熔體熱降解。

三是廢瓶片直紡滌綸工業(yè)絲紡絲技術(shù)。將凈化處理過(guò)的廢聚酯瓶片熔體增黏使其符合滌綸工業(yè)絲的技術(shù)指標(biāo)，結(jié)合研制了專用于紡工業(yè)絲的高黏度熔體低溫輸送系統(tǒng)和小型節(jié)能紡絲箱體、專用組件，以及多級(jí)拉伸熱定形卷繞一體機(jī)，從而形成廢聚酯瓶片直紡滌綸工業(yè)絲集成技術(shù)。2011年，山東龍福環(huán)能科技股份有限公司采用該成套技術(shù)建成了年產(chǎn)5 000 t的廢聚酯瓶片直紡滌綸工業(yè)絲生產(chǎn)線，并投入運(yùn)行。

2 從紡織品至纖維的回收技術(shù)（化學(xué)回收）

盡管化學(xué)回收可得到相對(duì)純凈的聚合物，但真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)并不多，到目前為止，該技術(shù)僅在日本帝人和臺(tái)灣南亞等少數(shù)企業(yè)得到成功應(yīng)用。化學(xué)回收的最新進(jìn)展是位于印度的Polygenta Technologies Limited（PTL）公司開發(fā)的糖酵解再生工藝法，通過(guò)該工藝其在 POY/DTY紡絲中直接添加了20%的回收聚酯。

所謂“化學(xué)回收”的工業(yè)化應(yīng)用技術(shù)，一般指粉碎聚酯瓶，用比重法分揀去除聚烯烴，水洗去除飲料殘留物，然后進(jìn)入加熱條件下的乙二醇醇解罐，將PET醇解為BHET（對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯），經(jīng)過(guò)濾、脫色后進(jìn)入大型連續(xù)聚酯裝置的酯化工序，添加10%的量可供直接紡絲。

2013年，上海聚友化工有限公司與中國(guó)人民解放軍總后軍需所、北京服裝學(xué)院、浙江富源再生資源有限公司等共同承擔(dān)了滌綸及滌棉廢舊紡織品再生利用關(guān)鍵技術(shù)研究，并在浙江諸暨建成了年產(chǎn)3 000 t再生聚酯中試示范線。其主要技術(shù)包括：廢舊紡織品破碎技術(shù)；醇解溫度為200 ～260 ℃的連續(xù)醇解供料技術(shù)；醇解系統(tǒng)雜質(zhì)捕集系統(tǒng)，有效部分捕集廢舊紡織品帶入的雜質(zhì)組分，減少后續(xù)裝置回收壓力；滌棉織物快速醇解、分離系統(tǒng)，有效提高滌棉織物醇解效率，實(shí)現(xiàn)滌棉織物的連續(xù)快速分離回收；高效降膜式預(yù)縮聚反應(yīng)裝置，有效實(shí)現(xiàn)回收過(guò)程中的脫揮效果；等。其中，聚友化工開發(fā)的籠框式拉膜網(wǎng)盤終縮聚反應(yīng)器，具有單位產(chǎn)量設(shè)備體積小、效率高的特點(diǎn)。網(wǎng)盤式成膜內(nèi)件為乙二醇脫出提供了充裕的表面，網(wǎng)盤與籠框的組合保證物料始終在反應(yīng)器內(nèi)螺旋前進(jìn)，無(wú)返混流動(dòng)。（未完待續(xù)）