對回收利用PET瓶片造粒的展望 應用化工技術專業(yè)畢業(yè)設計 畢業(yè)論文.doc

化學工程與食品科學學院畢 業(yè) 論 文 (設 計)題 目：對回收利用PET瓶片造粒的展望專 業(yè)：應用化工技術班 級：學生姓名：學 號：指導教師：二 一一 年 五 月對回收利用PET瓶片造粒的展望摘要：綜述了PET瓶片造粒的發(fā)展概況，PET瓶片回收利用的必要性以及其在社會生產生活中的應用的前景，各種瓶片回收利用的方法比較，介紹遠紡工業(yè)上海有限公司回收利用的生產工藝路線現(xiàn)狀，對PET瓶片造粒發(fā)展前景的分析表明它在社會中所起的作用。關鍵詞：PET瓶片造粒 回收利用 工藝路線 循環(huán)經濟 可持續(xù)發(fā)展 引言 聚對苯二甲酸乙二酯（英文：Polyethylene terephthalate，簡稱PET），是生活中常見的一種樹脂，可以分為APET，RPET，PETG。PET 是乳白色或淺黃色、高度結晶的聚合物，表面平滑有光澤。在較寬的溫度范圍內具有優(yōu)良的物理機械性能，長期使用溫度可達120，電絕緣性優(yōu)良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好，但耐電暈性較差，抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都很好。PET瓶片是我們日常生活當中所使用的PET塑料瓶（可樂瓶 礦泉水瓶等）回收加工成瓶片再利用。pet瓶片主要用于制造纖維、片材和非食品包裝用瓶，屬于是2次加工。聚對苯二甲酸乙二酯的合成原理如下：COOHHOOC+ 2HO-CH2CH2OHHO-CH2CH2OOCCOO-CH2CH2OH+2H2O280Sb2o3（1）酯化反應聚合反應 （2）聚合反應COO-CH2CH2OHnHO-CH2CH2OOC300COO-CH2CH2n + H2oO-CH2CH2OOC1. 瓶片造粒的發(fā)展概況現(xiàn)狀目前，聚對苯二甲酸乙二酸酯以年產5 000萬t的規(guī)模、約18 的市場占有率，在全世界聚合物產量中位居第三，僅次于聚乙烯(335)和聚丙烯(195聚酯短纖和長絲產量約為3 500萬ta，僅中國聚酯短纖和長絲產量就約有2 000萬ta，并且開機率在75 80 左右。世界上較大的短纖及長絲生產商，特別是中國的生產商，已經轉向采用直接紡絲法工藝，這似乎是現(xiàn)有的唯一有經濟成效的加工方法。雖然這種方法適用于對廉價紡織品需求較多、人口密度較大地區(qū)，如中國東部沿海、印度孟買和加爾各答、墨西哥、圣保羅以及遠東等地區(qū)，但目前尚不清楚在其他國家(如歐洲、美國、中東地區(qū)、非洲)的應用狀況，是否也依賴于中國的紡織品出口。根據有關資料統(tǒng)計，我國聚酯產能自2004年以來持續(xù)6年增長，201O年增長率在95左右，產能達到2，900萬噸。市場調查顯示從平均增長率來看紡織纖維仍然保持10%而聚酯瓶片方面可高達19%，另一方面從消費量分配結構2000年纖維用量占總量的66%，聚酯瓶占25%，薄膜占5%，其他占4%，2005年分別是65%、25%、5%、5%，2010年減少至60%、34%、3%、3%，由此可見聚酯瓶片增長趨勢很大。行業(yè)預測，這種增長勢頭可以延續(xù)的2013年，201 1年產能可達300萬噸，應該說整個聚酯行業(yè)的供給量還有發(fā)展?jié)摿Α?010年聚酯產品盈利空間大幅增長，部分品種呈現(xiàn)爆發(fā)狀態(tài)。一方面是持續(xù)強勁的終端需求，加大了聚酯產品的價格上漲，另一方面技術的逐漸成熟，生產效率的提高，產量增加。201 O年上半年長期偏弱震蕩的聚酯原料，使得聚酯業(yè)具備了高利潤的空間。同時還有下游終端機臺和聚酯的投資周期時間差以及部分被替代產品如棉花的暴漲產品國內外需求的大幅增加等，都造成201O年聚酯產品利潤空間呈現(xiàn)暴漲勢頭。當前資源不足、能耗高、排放大是我國紡織行業(yè)發(fā)展中的瓶頸問題走循環(huán)經濟之路是突破瓶頸實現(xiàn)紡織行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。那么回收利用PET瓶片不僅彌補了聚酯產業(yè)高需求的缺口，也為國家大力提倡節(jié)約能源，減少環(huán)境污染都做出了相應的貢獻，是一種綠色經濟，循環(huán)經濟，利國利民。在對回收利用聚酯瓶片技術上不斷地進步和發(fā)展，可以用來直接紡絲做人工棉，提取聚酯原料乙二醇，也可經過融化解聚后直接注入反應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為物理回收和化學回收兩種?；瘜W回收是通過熔融再加工機械回收利用聚酯方法相對簡單，投資少并且可以使用已有設備喂料量較為靈活，對環(huán)境影響少。物理回收再生方法主要是盡可能降低處理過程的不良影響，有效提高加工過程的生產效率來降低成本，注重再生聚酯的衛(wèi)生安全控制和產品質量的穩(wěn)定。通過開拓新的領域來提高再生產品的附加值。物理再生聚酯的最大難題是聚酯色澤變化和特性粘度的降低不利于回收利用或僅能用于低端產品?；瘜W回收是將固態(tài)的聚合物材料解聚轉化為小分子中間原料或原料單體?；瘜W回收可以使聚酯鏈斷裂成低分子量得對苯二甲酸乙二醇酯中間體或者完全降解對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯和乙二醇。由于食品領域不能使用物理回收，化學回收技術的進步非常重要瓶類有清涼飲料瓶，礦泉水瓶，液體食品瓶，化妝品瓶，等，所使用的材料有聚乙烯（PE），聚氯乙烯（PVC），聚對苯二甲酸乙二酯（聚酯）（PET）等。通常礦泉水瓶用PVC或PET制造，碳酸飲料瓶用PET制造，清涼飲料瓶，液體食品瓶用PVC，PE制造，洗滌劑瓶，化妝品瓶，牛奶瓶，乳酸菌飲料大多用PE制造。 回收的各種瓶類一般先經人工分揀，然后再按不同的材料進行回收，目前，已有不少技術和設備用于各種瓶類的回收再生。 （1） PET瓶的回收，PET瓶大量用于可口可樂，百事可樂，雪碧等碳酸飲料，目前大部分是由PET瓶和HDPE瓶底組成，瓶蓋材料HDPE，商標為雙向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜，采用EVA型粘接劑粘附于瓶身，聚酯瓶回收后再利用的途徑有再生造粒。醇解和其他等方法。不管采用何種方法，首先要將聚酯瓶與其他瓶分離，也需將聚酯瓶身與瓶底分離。 分離：混合的加收瓶經傳送帶進入粉碎機粉碎，再經密度分離。 再生造粒：再生造粒可用擠出機。經分離的PET碎料經擠出機擠出造粒制成粒料，為避免擠出時吸水使物性粘度下降，在擠出前應進行干燥。PET粒料的用途如下： a,重新制造PET瓶，再生粒料不能用于與食品直接接觸場合，但可用于三層PET瓶的中間層，再制成碳酸飲料瓶。 b.紡絲制造纖維，再生PET料料可用來紡絲制成纖維，用作枕芯，褥子，睡袋，氈等。 c.玻纖增強材料，經玻纖增強的再生PET具有較好的耐熱性和力學強度，可用來制作汽車零部件，如耐熱汽車車輪罩，其熱畸變溫度可達240度。變曲彈性模量9500MPa，彎曲強度214 MPa，沖擊強度15kf/m2. d.共混改性，再生PET料料可與其他聚合物共混，制得各種改性料，如與PE共混，可得到沖擊性能改善的PET共混料，PE：PET為（1050）：（9050）：如再加入少量聚丙烯，共混物的尺寸穩(wěn)定性可獲明顯改進。由于PE和PET的極性相差較大，所以，在共混時需進行相容處理，一般通過聚烯烴的接枝改性來改進相容性。 e.醇解，PET廢料在堿性催化劑存在下進行醇解，再加入二元酸酐等縮聚，得酸值大于12的產物，經稀釋，過濾，加入適量催化劑，可制得醇酸樹脂漆,反應溫度8085度，反應45hf.PET薄膜，在塑料行業(yè)，PET主要用作薄膜和瓶，而薄膜可用作包裝，裝飾，錄音帶基或電容器絕緣，PET片也用作照相片基，PET也大量用于纖維，薄膜和纖維用PET的物性粘度較瓶用PET紙。因此回收利用也稍有差異。 PET薄膜和纖維生產工廠產生的下腳料可用來等待聚酯/環(huán)氧樹脂粉末涂料，一般這些下腳料的相對分子質量約為2萬，熔點260度以上，為組成單一的線型PET。將這樣的下腳料在250至260度下用多元醇醇解，可得相對分子質量約2000至5000的低熔點共聚聚酯。共聚聚酯在200至220度加入二元酸酐和酯化劑縮聚，得酸值約3.05 mgKOH/g,軟化點約為85至105度，玻璃化溫度小于等于50度的產物，此產物用來制聚酯/環(huán)氧樹脂粉末涂料。g.PET瓶片經過清洗、脫水、干燥、溶解、擠出、切粒一系列工序在后再利用。h.聚酯漆是200度至250度下將聚酯廢料與多元醇反應經過溶劑化以后制得三維網狀結構絕緣漆質量符合GB6109，其綜合性能優(yōu)異堅硬耐磨豐富度高耐熱性好，絕緣性好，缺點是調配麻煩，促進劑、引發(fā)劑的比例要求高。i.耐腐蝕管道使用廢棄的可樂瓶回收處理后用來生產的，還可以用來制造酸堿儲槽等。3.PET瓶片回收造粒的工序設備代號：B-206：瓶片加料槽； X-206：螺桿泵X-204：脫水機 X-205：振蕩篩B-207：瓶片緩存槽 X-207：飼料機V-207：輸送風機 17F-158：瓶片儲槽B-422：緩沖槽 X-430：干燥器B-438：干瓶片儲槽 X-438：篩選機22E-300：熔解器 F-301CDE：濾桿過濾器P-301BC：離心泵 A-150C：切粒機13F-158：干酯粒儲槽工藝流程簡圖圖（1）脫水簡圖工序簡介：（1） .清洗過的聚酯瓶片經過B-206進入螺桿泵加速進入脫水機脫水，目的是維持瓶片水分0.8，使干燥水分100ppm，然后B-207飼料機通過風機V-207進入瓶片大儲槽17F-158儲存。整個工序中磁鐵箱的作用是取出瓶片中的鐵雜質，以免給產品產生不良影響。（2）.連鎖過程：手動方式：脫水機(X-204)可自行啟動、切停。脫水機(X-204)啟動程序：脫水機(X-204)ON 延后20S震動篩（X-205）ON ，延后20S輸送螺桿（X-206）啟，AP PURGE計時。切停程序：輸送螺桿（X-206）切停，延后120S脫水機(X-204)停后20S震動馬（X-205）達及AP PURGE停。螺桿輸送機(X-206):儲槽（B-207）液位42L50H螺桿輸送機(X-206)切停，42L50H消失螺桿輸送機(X-206)啟動。脫水機(X-204)切停，螺桿輸送機(X-206)切停。輸送風機（V-207）：自動方式：輸送壓力（42P50I）高報，飼料機（X-207）切停，高報消失飼料機啟動。高報60S不消失輸送風機（V-207）切停。儲槽液位42L50H，風機啟動輸送，儲槽液位42L50L或17F158液位高報切停飼料機（X-207），42L50L或17F158液位高報消失，啟動飼料機輸送。手動方式：輸送風機可自行啟動，但輸送壓力（42P50I）高報要切停。圖（2）干燥熔解造粒過程工序B-422X-430B-438X-438F-301DF-301EF-301CP-301BCA-150C13F-15822E-30017F-158（3）.17F-158的瓶片經過氮氣管道輸送至緩存槽B-422預存，然后進入X-430干燥器對瓶片進一步干燥，瓶片水份0.4，進過干燥的瓶片進過計量進入加熱熔解器，對瓶片進行熱熔解，帶熔解完全后經過過濾器進一步吧雜質過濾掉，以保證產品的質量，過濾后的聚酯經過泵打入切粒機進行切粒儲存的產品。（以上工序是上海遠紡的基本生產工藝）。此生產工藝工序簡單，能耗低，危害性少，便于操作，生產效率高，回收率達到95%以上，回收利潤大等優(yōu)點。但是生產的產品色澤不是很好和韌性有待提高。4.回收瓶片造粒的應用前景（1）利用回收瓶片可直接用于食品包裝。作為包裝材料PET優(yōu)點： 有良好的力學性能，沖擊強度是其他薄膜的35倍，耐折性好。 耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀堿，耐大多數(shù)溶劑。 具有優(yōu)良的耐高、低溫性能，可在120溫度范圍內長期使用，短期使用可耐150高溫，可耐-70低溫，且高、低溫時對其機械性能影響很小。 氣體和水蒸氣滲透率低，既有優(yōu)良的阻氣、水、油及異味性能。 透明度高，可阻擋紫外線，光澤性好。 無毒、無味，衛(wèi)生安全性好（2）利用回收瓶片可以用于短纖維事業(yè)，優(yōu)點是： 易于加工成型。柔韌性能好。適合家居飾品填充物，安全性高，柔軟。其制作的棉吸水性能高。（3）.利用回收瓶片可以在制作PET瓶。減少白色污染，保護環(huán)境。(4).用聚酯廢料合成對苯型不飽和聚酯樹脂。此方法原料來源廣泛價格低廉減少環(huán)境污染減低生產成本節(jié)時節(jié)能同時克服了聚酯在苯乙烯中熔解性差的缺點。（5）.由回收聚酯瓶片直接制造纖維。此方法是將回收的聚酯瓶片喂入同向旋轉相互咬和且?guī)в信艢饪诤统檎婵盏碾p螺桿擠出機進行熔融擠壓，將熔體過濾后采用高速紡絲工藝進行紡絲得到高端的POY。此方法工藝流程短，生產成本低，又解決環(huán)保問題。結束語總的看來隨著人們生活水平的日漸提高，人們的需求也越來越多樣化。在非纖維方面通過改性的聚酯應用越來越多，其廣泛應用于包裝業(yè)、電子電器、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑、汽車領域，其中包裝業(yè)是最大的應用市場是聚酯增長最快的領域，近年來碳酸飲料、礦泉水、茶飲料與食用油等食品包裝的需求出現(xiàn)強勁的增長態(tài)勢，從而帶動全球聚酯瓶片市場的需求量擴大，進一步推動國民經濟的增長。再生聚酯瓶片是一種循環(huán)經濟。循環(huán)經濟是一種可持續(xù)發(fā)展的新模式。將資源利用和環(huán)境影響進行綜合考慮在整個產品的生命周期中，從產品設計、制造到使用報廢回收實行面向生命周期的綠色設計和面向環(huán)境的材料選擇以實現(xiàn)環(huán)境影響最小，資源利用合理、企業(yè)經濟效益高和社會效益強的優(yōu)化目標。與傳統(tǒng)的經濟相比循環(huán)經濟是是把經濟活動組成一個“資源產品消費再生資源”反饋式流程，它的本質是生態(tài)經濟。未來紡織行業(yè)將以如何降低能耗減少污染為主要研究目標之一。環(huán)保問題的解決將超越企業(yè)利益和產品性能的考慮，企業(yè)應該把環(huán)保作為推動社會責任的運動的重要途徑，以再生聚酯為代表的再生紡織品將成為紡織行業(yè)發(fā)展方向之一。目前再生聚酯產品大多是低附加值，但是企業(yè)已經看到差別化的優(yōu)勢，逐漸向高附加值轉