CN103044257B - 涤纶废料生产对苯二甲酸二辛酯的醇解方法及装置系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解方法及装置系统，它包括在连续加料醇解反应釜中连续加入经计量好的辛醇、不同形态的聚酯废料及催化剂，醇解反应后生成的乙二醇和辛醇进入蒸馏塔，并出塔顶被塔顶冷凝器冷却进入二级特定的吸收分离罐用水充分吸收乙二醇，不溶于水的辛醇采用精馏装置精制除水后回到反应釜中继续参加反应。本发明可适应不同形态的涤纶废料进行生产，充分吸收乙二醇，精制回收辛醇脱除水分，提高了涤纶废料的转化率，缩短了反应时间，增加了装置的生产能力。

Description

涤纶废料生产对苯二甲酸二辛酯的醇解方法及装置系统

技术领域

本发明涉及一种增塑剂的生产方法及装置系统，尤其涉及一种新的高效生产工艺流程及装置系统，用于以各种涤纶废料、辛醇为原料生产对苯二甲酸二辛酯（DOTP）。

背景技术

随着聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET 聚酯）用量的迅速增加，排入自然界的废PET 聚酯越来越多，因其具有极强的化学惰性，很难被空气或微生物所降解，将会对环境造成很大的影响，因此，废PET 聚酯的循环利用日益受到世界的重视。由废PET 聚酯与异辛醇(2-EH) 作用制得对苯二甲酸二异辛酯( dioctyl terephthalate ,DOTP) 是其循环利用中最重要的方面之一，这可以提高废旧涤纶的利用率，变废为宝，以增加企业的经济效益。

DOTP 以其高绝缘性低、挥发性、耐热性、耐寒性、抗抽出性、柔软性好、与PVC 树脂有良好的相容性等优点而越来越引起橡塑行业的重视，它的某些性能如绝缘性、热稳定性等已优于号称全能增塑剂的DOP (邻苯二甲酸二辛酯)，DOTP 如果作为电缆料的主增塑剂，可改变DOP 作为主增塑剂只能在65 ℃以下使用的状态，而使长期使用温度提高到70 ℃的国际电工委员会( IEC) 标准。DOTP除了大量用于电缆料、PVC 的增塑剂外，还可用作合成橡胶的增塑剂、涂料添加剂、精密仪器润滑剂，也可作为纸张的软化剂。

现有技术中，CN1034534A公开了采用涤纶纺织厂的涤纶下脚料生产对苯二甲酸二辛脂的方法，在酯交换反应后还需经过蒸馏、中和、多次水洗和过滤等许多流程。CN1073164A公开了一种由PET废料一步法制备DOTP的方法及其专用设备。废PET料与2-EH在催化剂存在下，加热至170-230℃进行反应。蒸出的乙二醇和2-EH混合蒸汽，通过一特制分离器，除去乙二醇，收取2-EH返回使用。其特制分离器的使用方式如下：乙二醇与2-EH的混合蒸汽，经混合蒸汽导管进入冷凝器，冷凝成液体后经回流管，2-EH通过筛板进入外部套管，由上部溢流管返回反应釜，乙二醇留于分离器，定时由乙二醇出口排出进行回收。

综上，现有技术对涤纶废料生产对苯二甲酸二辛酯的醇解工艺流程及装置介绍甚少。目前进行的工业化生产装置，其醇解工艺流程为：将计量好的辛醇、废PET加入到醇解反应釜中，在加热和搅拌状态下进行醇解反应，反应生成的乙二醇随辛醇一起被蒸出反应釜进入蒸馏塔的底部，自下而上流出蒸馏塔进入冷凝冷却器，经冷凝冷却后流入装有水的乙二醇吸收罐，在乙二醇吸收罐中，乙二醇被水吸收而溶于水中，辛醇因不溶于水而从吸收罐的上部溢流口流出返回到醇解反应器中继续进行反应。该流程基本满足生产要求，但同时也存在以下问题：一是所用原料必须为固体颗粒状，对于大量的PET丝状、布状废料由于反应在辛醇沸点以上才能进行，无法组织进行有效的连续生产；二是乙二醇吸收罐采用简单吸收罐且只有一级吸收，乙二醇吸收效果差，未能吸收的乙二醇随辛醇一起又回到醇解反应器中，从而影响了化学反应平衡移动，降低了原料的转化率，增加了原料的消耗；三是从乙二醇吸收罐溢流出的辛醇未经任何处理就回到醇解反应器中，辛醇中所夹带的水也一起回到反应器中，水的存在一方面会水解催化剂，使部分催化剂失活，另一方面，也会使产物DOTP反生水解反应，严重影响了反应的正常进行。

因此需要一种新的生产工艺流程和装置系统，既保证大量的PET丝状、布状废料连续加料、连续生产，又能有效地分离、吸收乙二醇，同时避免辛醇夹带水返回反应器所导致的部分催化剂失活。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的生产工艺流程，既保证大量的PET丝状、布状废料连续加料、连续生产，又能有效地分离、吸收乙二醇，同时避免辛醇夹带水返回反应器所导致的部分催化剂失活。

本发明的另一目的在于提供实现上述生产工艺流程的装置系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解方法，包括在连续加料醇解反应釜中连续加入经计量好的辛醇、不同形态的聚酯废料及催化剂，醇解反应后生成的乙二醇和辛醇进入蒸馏塔，并出塔顶被塔顶冷凝器冷却进入二级特定的吸收分离罐用水充分吸收乙二醇，不溶于水的辛醇采用精馏装置精制除水后回到反应釜中继续参加反应。

其中，所述辛醇精制步骤为：含水的辛醇经预热器预热后进入干燥塔精馏，含少量辛醇的水蒸气出塔顶经冷凝冷却器冷却后进醇水分离罐，分离的辛醇回流到干燥塔塔顶，塔底的无水辛醇回到醇解反应釜继续参加反应。

其中，所述不同形态的聚酯废料为回体颗粒状、块状、丝状或布状中任一形态或混合，但不限于此。

一种涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解装置系统，包括醇解反应釜1、蒸馏塔2、一级冷凝冷却器3、二级冷凝冷却器4、一级乙二醇吸收罐5、二级乙二醇吸收罐6、辛醇精制装置，醇解反应釜1与蒸馏塔2相连，蒸馏塔2塔顶出口管线依次连接一级冷凝冷却器3和二级冷凝冷却器4，二级冷凝冷却器4依次连接一级乙二醇吸收罐5和二级乙二醇吸收罐6，二级乙二醇吸收罐6连接辛醇精馏装置。

其中，所述醇解反应釜1为适用于于在反应物沸点以上的连续加料反应釜。

其中，所述一、二级乙二醇吸收罐为特制的从乙二醇辛醇混合物中吸收和分离乙二醇的分离罐。

其中，辛醇精馏装置包括辛醇预热器9、干燥塔10、冷凝冷却器11、醇水分离罐12，辛醇预热器9与干燥塔10中上部相连，干燥塔10塔顶采出管线连接冷凝冷却器11，冷凝冷却器11与醇水分离罐12相连，醇水分离罐12的溢流管线回流到干燥塔10顶部，干燥塔10底部辛醇采出管线连接到醇解反应釜1。进一步地，所述辛醇预热器9之前还依次连有辛醇计量泵8和辛醇回收罐7，辛醇回收罐7与第二级乙醇吸收罐6和第二级冷凝冷却器4相连。

根据本发明的涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解方法，采用连续加料醇解反应器，可以适应不同形态的涤纶废料进行生产，并能实现聚酯废料连续进料，适用于大规模工业生产。

根据本发明的涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解方法，采用特定的乙二醇吸收分离罐，并采用二级吸收，可以更为彻底地将辛醇、乙二醇混合物中的乙二醇吸收掉，以利于反应向右进行，提高了涤纶废料的转化率，缩短了反应时间，增加了装置的生产能力。

根据本发明的涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解方法，通过带水辛醇精制工序可以将回收醇中的水分完全干燥掉，有效阻止了催化剂以及DOTP水解反应的发生，加快了主反应进行的速度。

附图说明

图1为本发明的醇解方法工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明做进一步展开说明，但需要指出的是，本发明的涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解方法及装置系统，并不限于这种特定的工艺流程或装置。对于本领域技术人员显然可以理解的是，以下的说明内容即使不做任何调整或修正，也可以直接适用于在此未指明的其他类型或结构的工艺流程或装置。

图1为本发明的醇解方法工艺流程示意图，包括：其中，1为醇解反应釜、2蒸馏塔、3一级冷凝冷却器、4二级冷凝冷却器、5 乙二醇一级吸收罐、6 乙二醇二级吸收罐、7 辛醇回收罐、8 辛醇计量泵、9 辛醇预热器、10 干燥塔、11冷凝冷却器、12 醇水分离罐。

如图1所示，本发明的涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解装置系统为：连续加料醇解反应釜1与蒸馏塔2相连，蒸馏塔2塔顶出口管线依次连接一级冷凝冷却器3和二级冷凝冷却器4，二级冷凝冷却器4依次连接一级乙二醇吸收罐5和二级乙二醇吸收罐6，二级乙二醇吸收罐6连接辛醇回收罐7，二级冷凝冷却器4也有管线连接至辛醇回收罐7，辛醇回收罐7连有辛醇计量泵8、辛醇预热器9，将一定计量的辛醇预热，辛醇预热器9与干燥塔10中上部相连，干燥塔10塔顶采出管线连接冷凝冷却器11，冷凝冷却器11与醇水分离罐12相连，醇水分离罐12的溢流管线回流到干燥塔10顶部。值得说明的是，所述的醇解反应釜、蒸馏塔、冷凝器、干燥塔等设备均设有其他采出管线或换热等辅助管线，或者各管线上是否设有阀门、泵等，可根据具体情况而定，在此不一一赘述。

如图1所示，本发明的涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解工艺流程为：经计量好的辛醇、聚酯废料及催化剂分别加入到醇解反应釜1中，反应釜的加热盘管中通入高压蒸汽进行加热，反应过程中产生的乙二醇与蒸发的辛醇一起进入到蒸馏塔2中，出塔顶后由塔顶冷凝冷却器3、4冷凝冷却后进入两级乙二醇吸收罐5、6中用水吸收混合物中的乙二醇，吸收了乙二醇的水溶液送乙二醇回收工序处理，而不溶于水的辛醇则溢流进入辛醇罐回收罐7中，再经辛醇计量泵8送至辛醇预热器9中用蒸汽预热后进入干燥塔10的中上部，与来自塔底再沸器的蒸发的辛醇蒸汽在塔中逆流接触，含水辛醇蒸汽继续向塔上方移动与来自塔顶回流液再次进行逆向接触，进行传热与传质过程，所有的水和部分辛醇蒸汽流出塔顶，经塔顶冷凝冷却器11冷凝冷却后流入醇水分离罐12中进行醇水分离，水相送中和水洗工序，溢流出的辛醇作为干燥塔10的塔顶回流液回到塔中，塔釜液为脱去水分后的纯净的辛醇回到反应釜中继续参加反应。

本发明所说的聚酯废料、涤纶废料、聚PET酯均指聚对苯二甲酸乙二醇酯，其废料形态可为固体颗粒、块状、丝状、布状等任一形态或几种形态的混合，但不限于此。本发明重点在于醇解工艺，DOTP制备的其他工序和方法参见CN1034534A、CN1073164A等所揭示的现有技术，在此不加赘述。

本发明所说的连续加料醇解反应釜，只要能实现不同形态的聚PET酯在反应体系处于沸腾状态下连续不断地加入原料即可，例如醇解反应釜选用实用新型专利ZL200920045727.6“用于在反应物沸点以上加料的反应器”，利用该种形式的反应器，解决了普通反应器在以丝状、布状物为原料时，不能在反应体系处于沸腾状态下连续不断地加入原料的问题，充分利用反应器容积，提高了装置的产能，扩大了装置对各种原料适应性。但值得说明的是，本发明的连续加料反应器不限于此种形式，只要是本领域常规手段或常规连续加料方式均应在本发明的保护范围之内。

本发明所说的乙二醇特定的吸收分离罐为可高效分离乙二醇辛醇混合物并吸收乙二醇的吸收分离罐，例如发明专利ZL200910027025.X“从乙二醇辛醇混合物中吸收和分离乙二醇的分离罐”，利用该种形式的吸收分离罐能充分有效地吸收辛醇、乙二醇醇混合物中的乙二醇，有利于反应向右进行。但值得说明的是，本发明的乙二醇特定的吸收分离罐不限于此种形式，只要是本领域常规手段或常规吸收分离装置，又能高效实现乙二醇辛醇分离的，均应在本发明的保护范围之内。

实施例

以8m³醇解反应釜为例，按60:60:2重量比分别将涤纶废料、辛醇和钛酸四丁酯催化剂加入醇解反应釜，在220℃常压反应条件下，按本发明的醇解工艺流程，乙二醇经特定的吸收罐二级吸收、分离，带水辛醇经精制装置脱水后返回醇解反应釜继续参加反应，8小时后，涤纶废料的处理量为1.5吨，涤纶废料的转化率为95%。

对比例

同上述实施例，在8m³醇解反应釜中，按60:60:2重量比分别将涤纶废料、辛醇和钛酸四丁酯催化剂一次性加入醇解反应釜，在220℃常压反应条件下，按现有技术的醇解工艺流程，乙二醇经常规的吸收罐一级吸收、分离，带水辛醇直接返回醇解反应釜继续参加反应，8小时后，涤纶废料的处理量为1.5吨，涤纶废料的转化率为70%。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解装置系统，包括醇解反应釜(1)、蒸馏塔(2)、一级冷凝冷却器（3）、二级冷凝冷却器（4）、一级乙二醇吸收罐（5）、二级乙二醇吸收罐（6）、辛醇精制装置，醇解反应釜(1)与蒸馏塔(2)相连，蒸馏塔(2)塔顶出口管线依次连接一级冷凝冷却器（3）和二级冷凝冷却器（4），二级冷凝冷却器（4）依次连接一级乙二醇吸收罐（5）和二级乙二醇吸收罐（6），二级乙二醇吸收罐（6）连接辛醇精馏装置；所述醇解反应釜(1)为适用于在反应物沸点以上的连续加料反应釜；所述一、二级乙二醇吸收罐为从乙二醇辛醇混合物中吸收和分离乙二醇的分离罐；所述辛醇精馏装置包括辛醇预热器（9）、干燥塔（10）、冷凝冷却器（11）、醇水分离罐（12），辛醇预热器（9）与干燥塔（10）中上部相连，干燥塔（10）塔顶采出管线连接冷凝冷却器(11)，冷凝冷却器(11)与醇水分离罐（12）相连，醇水分离罐（12）的溢流管线回流到干燥塔（10）顶部，干燥塔（10）底部辛醇采出管线连接到醇解反应釜(1)；所述辛醇预热器（9）之前还依次连有辛醇计量泵（8）和辛醇回收罐（7），辛醇回收罐（7）与第二级乙醇吸收罐（6）和第二级冷凝冷却器（4）相连。

2.一种涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解方法，其特征在于，采用权利要求1所述的一种涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解装置系统，并包括在连续加料醇解反应釜中连续加入经计量好的辛醇、不同形态的聚酯废料及催化剂，醇解反应后生成的乙二醇和辛醇进入蒸馏塔，并出塔顶被塔顶冷凝器冷却进入二级吸收分离罐用水充分吸收乙二醇，不溶于水的辛醇采用精馏装置精制除水后回到反应釜中继续参加反应；

辛醇精制步骤为：含水的辛醇经预热器预热后进入干燥塔精馏，含少量辛醇的水蒸气出塔顶经冷凝冷却器冷却后进醇水分离罐，分离的辛醇回流到干燥塔塔顶，塔底的无水辛醇回到醇解反应釜继续参加反应。

3.如权利要求2所述的涤纶废料制备对苯二甲酸二辛酯的醇解方法，其特征在于所述不同形态的聚酯废料为固体颗粒状、块状、丝状或布状中任一形态或混合。