Способ извлечения полезных компонентов из окрашенного полиэфирного волокна


 


Владельцы патента RU 2404204:

ТЕЙДЗИН ФАЙБЕРЗ ЛИМИТЕД (JP)

Изобретение относится к способу регенерации полезных компонентов из окрашенного полиэфирного волокна. Предложенный способ извлечения полезных компонентов из окрашенного полиэфирного волокна включает стадию извлечения красителя, стадию разделения твердого вещества и жидкости, стадию реакции деполимеризации, стадию реакции переэтерификации и стадию выделения полезных компонентов. При этом стадия извлечения красителя включает стадию экстракции и удаления красителя при температуре в диапазоне от температуры стеклования полиэфира до температуры 220°С путем экстракции растворителем, включающим ксилол и алкиленгликоль. Предложенный способ эффективный и экономичный и обеспечивает извлечение из окрашенного полиэфирного волокна полезные компоненты высокой степени чистоты. 2 н. и 12 з.п. ф-лы.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу извлечения полезных компонентов в производстве полиэфиров из полиэфирного волокна, содержащего краситель.

Уровень техники

Полиэфир, такой как полиэтилентерефталат, широко используется в качестве волокна, пленки, смолы и тому подобного благодаря его отличным характеристикам. Эффективное использование полиэфирных остатков в виде волокна, пленки и тому подобного, образовавшихся в процессе производства, является важным не только в связи со снижением стоимости продукции, но также решает проблему охраны окружающей среды. Для этой цели в качестве методов утилизации разработаны различные технические предложения путем повторного использования материала, термического повторного использования и химического повторного использования. Из этих методов повторного использования материала из остатков полиэфирной смолы полиэтилентерефталатных (ПЭТФ) бутылок и тому подобного регенерируются ПЭТФ бутылки и удачно осуществляется их многократное использование с помощью муниципальных актов. Однако для остатков волокон этот способ повторного использования трудно использовать.

С другой стороны, признаком термического повторного использования для превращения полиэфирных отходов в топливо является использование теплоты сгорания полиэфирных отходов. Однако теплотворная способность единицы массы полиэфира является относительно низкой. Следовательно, нельзя осуществить существенную генерацию тепла, если не сжигать большие количества полиэфирных отходов. Поэтому существует проблема эффективного использования полиэфирного исходного материала, что желательно с точки зрения сохранения природных ресурсов. Напротив, при химическом повторном использовании полиэфирные отходы повторно используют в качестве полиэфирных исходных материалов. По этой причине в меньшей степени происходит ухудшение качества, которое вызвано переработкой отходов, и повторное использование является отличным решением проблемы для систем замкнутого цикла. Этот замкнутый цикл представляет цикл, содержащий стадии перехода от полиэфирных исходных материалов к полиэфирным волокнистым продуктам, их использования потребителями, регенерации использованной полиэфирной продукции и установки для повторного использования полиэфирных продуктов и обратно к полиэфирным материалам.

При химическом повторном использовании основной целью является переработка отходов из остатков смол и остатков пленок. В качестве способов переработки отходов полиэфирных волокон, например, на основе полиэтилентерефталата, который является типичным полиэфиром, документ JP-A-48-61447 раскрывает следующий способ и другие способы: полиэфирные остатки подвергают деполимеризации под действием избытка этиленгликоля (для которого в последующем может быть использовано сокращение ЭГ), и затем образовавшийся бис-β-гидроксиэтилентерефталат непосредственно подвергается поликонденсации с целью получения регенерированного полиэфира. Однако в этом способе на стадии реакции деполимеризации полиэфирные остатки загружают вместе с ЭГ в реактор для проведения деполимеризации. Поэтому в некоторых случаях загруженные полиэфирные остатки могут образовать агломераты внутри реактора, что делает невозможным перемешивание. По этой причине содержимое реактора деполимеризации становится неоднородным, что невыгодно, поскольку увеличивается время процесса деполимеризации. Кроме того, в этом способе в процессе деполимеризации будет использоваться большое количество ЭГ. Это неблагоприятно, так как не только вызывает экономические потери, но также приводит к образованию при деполимеризации таких загрязнений, как диэтиленгликоль. Кроме того, это приводит к следующим недостаткам: физические характеристики полученного полиэтилентерефталата, в частности его температура размягчения, значительно снижаются, и может быть получен только полиэтилентерефталат (для которого в последующем может быть использовано сокращение ПЭТФ) с низкими показателями физических свойств. Таким образом, в уровне техники еще не разработана эффективная технология утилизации остатков полиэфирных волокон.

Полиэфиры, например полиалкилентерефталаты, в частности ПЭТФ, производятся в больших масштабах для использования в волокнах, пленках, бутылках для напитков, других продуктах, сформованных из смолы, или тому подобных, по причине превосходной химической стабильности полиэфиров.

Однако утилизация отходов волокон, пленок, бутылок или других продуктов из смол или ПЭТФ, из нестандартных продуктов, образующихся в больших количествах с увеличением производства и применения, в настоящее время приобретает большое социальное значение. В таких обстоятельствах с учетом повторного использования материала, химического повторного использования, термического повторного использования или тому подобного, сделаны разнообразные предложения по способам переработки отходов.

С другой стороны, кроме отходов, еще более серьезной становится, в частности, проблема утилизации ПЭТФ бутылок в связи с их громоздкостью. Однако в качестве способа переработки отходов осуществлена только переработка отходов в таком отношении, как расплавление регенерированных использованных ПЭТФ бутылок с повторным использованием материала в качестве волокна. Когда регенерированные использованные ПЭТФ бутылки просто формуют из расплава в производстве бутылок, эти ПЭТФ бутылки невозможно снова использовать из-за ухудшения их физических свойств.

С другой стороны, способ повторного использования, в котором ПЭТФ бутылки промывают и заполняют снова, не может использоваться постоянно с точки зрения затрат потребителей переработки отходов, безопасности и гигиены, и в связи с теми фактами, что существует ограничение количества многократных использований и что бутылки, в конечном счете, будут утилизироваться, и в связи с другими фактами. Кроме того, остатки ПЭТФ бутылок могут включать в себя различные типы пластиков, такие как полистирол (для которого в последующем может быть использовано сокращение ПС), полипропилен (для которого в последующем может быть использовано сокращение ПП), полиэтилен (для которого в последующем может быть использовано сокращение ПЭ), поливинилхлорид (для которого в последующем может быть использовано сокращение ПВХ) или другие полиолефиновые смолы, произведенные из компонентов ПЭТФ бутылок, таких как этикетки, термоусадочные пленки, базовые чаши или крышки; алюминий, полученный из алюминиевых банок, железо, полученное из стальных банок, связующие материалы, пигменты, красители или тому подобное.

Кроме того, для регенерированных кип ПЭТФ бутылок (спрессованные и брикетированные ПЭТФ бутылки) трудно избежать смешивания с посторонними материалами. Кроме того, при химическом повторном использовании, в котором происходит разложение составляющих ПЭТФ на мономеры под действием воды или растворителя, такого как метанол (для которого в последующем может быть использовано сокращение МеОН) или ЭГ, в процессе нагревания или в процессе реакции, посторонние материалы могут генерировать разнообразные газы разложения (например, газообразный хлористый водород) и разнообразные продукты разложения (например, низшие углеводороды), или сами смешанные материалы могут значительно снижать чистоту регенерированного диметилтерефталата (для которого в последующем может быть использовано сокращение ДМТ). В качестве альтернативы, разнообразные продукты разложения могут расплавляться и затвердевать в регенерационном аппарате, что может повредить реактор.

Примеры химического повторного использования могут включать: способ, описанный в документе JP-A-11-21374, где полиэфирные отходы подвергают гидролизу в присутствии щелочного соединения, чтобы получить терефталевую кислоту (для которой в последующем может быть использовано сокращение ТФК), способ, описанный в патенте США №5952520, где ДМТ и ЭГ получаются путем парофазного разложения под действием метанола.

Однако во всех этих способах требуется проведение реакции в условиях высокой температуры, 200°С или выше. По этой причине при смешивании с другими типами пластиков, которые разлагаются, начиная с 190°С, как, например ПВХ, температурный диапазон проведения операции химического повторного использования невыгодно ограничивается.

Кроме того, в документе JP-A-2000-169623 предложен следующий способ: отходы ПЭТФ разлагаются под действием ЭГ, и образующийся бис-β-гидрокси-этилтерефталат (для которого в последующем может быть использовано сокращение БГЭТ) очищается в аппарате испарения в тонкой пленке; и после этого БГЭТ подвергается поликонденсации при плавлении для того, чтобы получить ПЭТФ. В этом случае также имеется термическая стадия, характеризующаяся протеканием при температуре 200°С или выше. Таким образом, при смешивании с другими типами пластиков, которые подвергаются термическому разложению, такими как ПВХ, невозможно получить ПЭТФ с желательными физическими свойствами.

Конкретно, при химическом повторном использовании уровень содержания примесей выше, чем в материале повторного использования, что вызывает проблемы. Однако на стадии предварительной обработки требуется почти полностью удалить посторонние материалы. С другой стороны, общеизвестно, что ПЭТФ для производства бутылок получается следующим образом: с использованием ДМТ или ТФК, и ЭГ в качестве исходных материалов образуются олигомеры по реакции переэтерификации или реакции этерификации, затем следует реакция поликонденсации. Если исходный материал, ДМТ или ТФК, не обладает высокой чистотой с допустимым малым содержанием примесей, образующийся ПЭТФ нельзя использовать для ПЭТФ бутылок.

По причине таких обстоятельств, в которых существуют разнообразные ограничения, отсутствует способ, в котором компоненты использованных ПЭТФ бутылок эффективно регенерируются с получением ПЭТФ для повторного производства бутылок с химическим процессом повторного использования.

Между тем, когда объектом регенерации являются полиэфирные волокна, может быть неизбежным смешивание полиэфирных волокон, содержащих красители. Содержащийся в окрашенных полиэфирных волокнах краситель может подвергаться термическому разложению при протекании ряда реакций, таких как деполимеризация при высоких температурах в присутствии катализатора. Продукты термического разложения диспергируются в полезных регенерированных компонентах и значительно ухудшают качество полезных регенерированных компонентов. В качестве примера способа, в котором встречаются такие проблемы и принимаются соответствующие меры противодействия, можно упомянуть способ, описанный в документе JP-A-2004-217781. Однако в настоящее время описано небольшое количество таких способов. Кроме того, в этих способах не может быть достигнута высокая эффективность регенерации.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является разработка эффективного и экономичного способа регенерации полезных компонентов, в котором могут быть решены проблемы, присущие уровню техники, с получением регенерированных мономеров, используемых в производстве полиэфира высокой чистоты из окрашенных полиэфирных волокон. Прочие цели и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего описания.

Наилучший вариант осуществления изобретения

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения разработан способ извлечения полезных компонентов из окрашенного полиэфирного волокна, который включает в себя стадию извлечения красителя, стадию разделения твердого вещества и жидкости, стадию реакции деполимеризации, стадию реакции переэтерификации и стадию выделения полезных компонентов, причем стадия извлечения красителя представляет собой стадию экстракции и удаления красителя при температуре стеклования полиэфира или выше и при температуре 220°С или ниже путем экстракции растворителем, который включает в себя ксилол и алкиленгликоль, из окрашенного полиэфирного волокна. Стадия разделения твердого вещества и жидкости представляет собой стадию разделения полиэфирного волокна, из которого экстрагирован краситель, и экстракционного растворителя, содержащего краситель, после стадии извлечения красителя. Стадия реакции деполимеризации представляет собой стадию, на которой полиэфирное волокно, из которого экстрагирован краситель, может подвергаться процессу деполимеризации под действием алкиленгликоля в присутствии катализатора деполимеризации, таким образом получается раствор деполимеризации, содержащий бис-ω-гидроксиалкилентерефталат (который в последующем может именоваться как БГАТ). Стадия реакции переэтерификации представляет собой стадию, на которой раствор деполимеризации может подвергаться процессу переэтерификации под действием катализатора переэтерификации и метанола, и стадия выделения полезных компонентов представляет собой стадию разделения и извлечения диметилтерефталата и алкиленгликоля из смеси продуктов реакции переэтерификации, полученной на стадии процесса переэтерификации. Поэтому способ согласно изобретению обеспечивает удобную регенерацию высокочистых полезных компонентов из окрашенного полиэфирного волокна. Кроме того, в этом изобретении термин "полезные компоненты" относится к компонентам, которые пригодны для регенерации при производстве полиэфирного волокна, и представляет компоненты, которые являются основными исходными материалами для получения полиэфиров.

Кроме того, предпочтительно, чтобы способ включал в себя, по меньшей мере, одну стадию, которую выбирают из группы, состоящей из стадии удаления твердого вещества, при удалении твердых веществ в ходе процесса или после процесса проведения стадии деполимеризации, стадии концентрирования раствора деполимеризации дистилляцией или выпариванием части ксилола и/или алкиленгликоля из раствора деполимеризации в ходе процесса или после процесса проведения стадии деполимеризации и стадии растворения и удаления полиамида.

Что касается объекта, подлежащего регенерации, предпочтительным полиэфирным волокном является волокно, содержащее полиэтилентерефталат.

В последующем варианты осуществления изобретения будут описаны с помощью примеров и тому подобного. В этой связи эти примеры и описание иллюстрируют это изобретение и не ограничивают объем изобретения. Не приходится и говорить, что другие варианты осуществления также могут быть частью объема изобретения при условии, что они согласуются с сущностью настоящего изобретения. Например, термин "стадия" в изобретении не представляет только стадию, отчетливо распознаваемую от других стадий. Одни объединяются с другими операциями, другие в действительности распыляются на множество стадий, одни включают в себя элементы другой стадии, содержащиеся в этой "стадии", или одни, способные осуществлять операции множества стадий в одну стадию, также могут быть частью объема изобретения при условии, что они согласуются с сущностью настоящего изобретения.

В способе регенерации полезных компонентов согласно изобретению, в качестве целевых полиэфирных волокон, обычно могут быть упомянуты волокна, которые включают полиэтилентерефталаты и волокна, содержащие другие полиалкилентерефталаты. Кроме того, волокна, включающие полиалкилентерефталаты, могут содержать другие материалы, такие как нейлон и хлопок в виде смешанной ткани, и могут содержать другие пластиковые компоненты, которые могут быть использованы с целью модификации поверхности, или тому подобное.

В способе регенерации полезных компонентов согласно изобретению на первой стадии извлечения красителя этот краситель экстрагируют и удаляют из окрашенного полиэфирного волокна. В окрашенных полиэфирных волокнах используются разнообразные диспергированные красители или тому подобное. Часто волокна содержат компоненты, которые ухудшают степень чистоты или физические свойства полезных компонентов, которые могут быть регенерированы, такие как диазо-группы и галоидные группы (Cl и Br) в молекулах диспергированных красителей.

Когда окрашенный полиэфир вместе с содержащимися в нем такими компонентами подвергается процессу деполимеризаци под действием алкиленгликоля в присутствии катализатора, происходит конкурирующая реакция разложения диазо-группы или выделение атомов галогена. Это значительно ухудшает степень чистоты и физические свойства полезных компонентов, которые могут быть регенерированы.

С другой стороны, диспергированные красители и тому подобное связаны с полиэфирным волокном силами межмолекулярного взаимодействия, таким образом краситель может быть экстрагирован и удален из полиэфирного волокна путем экстракции растворителем. Например, в качестве примера можно указать способ, в котором краситель или аппретирующий поверхность состав удаляется из полиэфирного волокна с помощью метиленхлорида, который описан в патенте США №3806316. Однако при смешивании метиленхлорида на стадии реакции деполимеризации существует высокая вероятность того, что атомы хлора из самого метиленхлорида могут входить в состав регенерированных полезных компонентов. Следовательно, метиленхлорид не является подходящим растворителем экстракции. Кроме того, для того чтобы избежать смешения с метиленхлоридом на этой стадии, необходимо обеспечить стадию сушки для удаления метиленхлорида. Для сушки требуется громоздкое оборудование и много энергии, поэтому этот способ является весьма невыгодным по показателю затрат.

В результате разнообразных исследований авторы изобретения обнаружили, что эти проблемы могут быть разрешены с использованием в качестве растворителя при экстракции красителя, комбинации ксилола и алкиленгликоля в качестве экстракционного растворителя. Таким образом, было выполнено настоящее изобретение. Здесь ксилол, который будет использоваться в качестве экстракционного растворителя, представляет собой растворитель, который в основном включает в себя ксилол. С другой стороны, алкиленгликоль, который будет использоваться в качестве экстракционного растворителя, представляет собой растворитель, который в основном включает в себя алкиленгликоль. С другой стороны, применение ксилола и алкиленгликоля в сочетании, в качестве экстракционного растворителя, включает в себя, по меньшей мере, один выбранный из группы, состоящей из применения алкиленгликоля и ксилола в смеси, применения алкиленгликоля после использования ксилола, применения ксилола после использования алкиленгликоля.

Использование ксилола в качестве растворителя при экстракции красителя, по сути, приводит к тому, что ксилол остается в полиэфирной ткани, причем это вызывает ухудшение качества полезных компонентов, которые подлежат регенерации. Однако температура кипения ксилола составляет от 138 до 144°С, и поэтому к моменту извлечения красителя с использованием алкиленгликоля после экстракции с использованием ксилола или к моменту процесса деполимеризации с использованием алкиленгликоля можно удалить большую часть ксилола из полиэфирной ткани.

В качестве ксилола, который может быть использован на стадии извлечения красителя, предпочтительно используется, по меньшей мере, один ксилол, выбранный из группы, состоящей из смешанного ксилола, пара-ксилола, мета-ксилола и орто-ксилола. Могут быть использованы индивидуальные ксилолы или смеси из двух или более ксилолов. В изобретении термин смешанный ксилол представляет смесь пара-ксилола, мета-ксилола, орто-ксилола и этилбензола, причем конкретный состав смеси не имеет большого значения.

С другой стороны, количество ксилола, используемого на стадии извлечения красителя, предпочтительно составляет от 4 до 12 весовых частей на 1 весовую часть окрашенного полиэфира. Когда количество используемого ксилола составляет меньше чем 4 весовых части на 1 весовую часть окрашенного полиэфира, существует вероятность того, что экстракция красителя может быть проведена в недостаточной степени. С другой стороны, когда количество используемого ксилола составляет больше чем 12 весовых частей на 1 весовую часть окрашенного полиэфира, экстракция красителя может быть проведена в достаточной степени. Однако для извлечения чистого ксилола из ксилола, в котором растворен или диспергирован краситель, потребуется дополнительная энергия, что является невыгодным. Выражение "количество ксилола" означает, в предположении, что в периодическом режиме работы проводится множество операций извлечения красителя, сумму весовых частей ксилола, используемого во множестве операций извлечения красителя, на 1 весовую часть окрашенного полиэфира, который подвергается операциям извлечения красителя. При проведении операции извлечения красителя в непрерывном режиме это выражение означает сумму весовых частей ксилола, используемого в операции извлечения красителя, на 1 весовую часть окрашенного полиэфира, который подвергнут процедуре полного извлечения красителя.

Согласно изобретению алкиленгликоль, используемый на стадии извлечения красителя, предпочтительно представляет собой алкиленгликоль, который способен формировать структуру каркаса полиэфирного волокна, намеченного для регенерации полезных компонентов. А именно, алкиленгликоль, используемый на стадии извлечения красителя, предпочтительно представляет собой алкиленгликоль, который образует повторяющиеся звенья полиэфира, образующего полиэфирное волокно. Более предпочтительно этот алкиленгликоль образует основные повторяющиеся звенья полиэфира. Это обусловлено проблемой смешивания растворителя, и можно устранить проблему избыточных затрат, связанных с монтажом оборудования для сушки, как описано выше.

С другой стороны, предпочтительно, чтобы алкиленгликоль, используемый на стадии извлечения красителя, и алкиленгликоль, используемый на стадии реакции деполимеризации, представлял собой алкиленгликоль одинакового типа. Это обусловлено получением указанных ниже и других преимуществ: становится возможным получение полезных компонентов улучшенного качества; облегчается регенерация полезных компонентов, в частности алкиленгликоля; и становится возможным повторное использование алкиленгликоля с помощью стадии извлечения красителя, стадии реакции деполимеризации и тому подобного.

Например, одним предпочтительным вариантом осуществления является случай, когда алкиленгликоль, используемый на стадии извлечения красителя, алкиленгликоль, образующий повторяющиеся звенья полиэфирного волокна, намеченного для регенерации полезных компонентов, и алкиленгликоль, используемый на стадии реакции деполимеризации, является одним и тем же алкиленгликолем. Это обусловлено следующими причинами. Даже в случае, когда алкиленгликоль остается в полиэфирном волокне, из которого экстрагирован краситель, после извлечения красителя, возможно извлечение полезных компонентов с высокой степенью чистоты, без какого-либо вредного воздействия на стадию последующей регенерации полезных компонентов. В результате эти стадии упрощаются, что дает хороший экономический эффект.

В качестве примеров алкиленгликоля, используемого на стадии извлечения красителя, предпочтительно можно указать, по меньшей мере, один гликоль, который выбирают из группы, состоящей из этиленгликоля, диэтиленгликоля, 1,3-пропандиола и 1,4-бутандиола. Эти алкиленгликоли могут быть использованы индивидуально или в смеси из двух или нескольких компонентов.

В этой связи в качестве алкиленгликоля, образующего повторяющиеся звенья полиэфирного волокна, например, могут быть даны примеры этиленгликоля, когда полиэфирное волокно включает в себя полиэтилентерефталат; 1,3-пропандиола, когда полиэфирное волокно включает в себя политриметилентерефталат; и 1,4-бутандиола, когда полиэфирное волокно включает в себя полибутилентерефталат. Для полимера, имеющего этилентерефталатную структуру и бутилентерефталатную структуру, подходящими являются любые алкиленгликоли из этиленгликоля, 1,4-бутандиола и смесей этиленгликоля и 1,4-бутандиола.

С другой стороны, является предпочтительным, когда количество алкиленгликоля, используемого на стадии извлечения красителя, составляет от 4 весовых частей до 10 весовых частей на 1 весовую часть окрашенного полиэфира. Когда количество используемого алкиленгликоля составляет меньше чем 4 весовые части на 1 весовую часть крашенного полиэфира, существует вероятность того, что экстракция красителя может быть проведена в недостаточной степени. С другой стороны, когда количество используемого алкиленгликоля составляет больше чем 10 весовых частей на 1 весовую часть окрашенного полиэфира, экстракция красителя может быть проведена в достаточной степени. Однако для извлечения чистого алкиленгликоля из раствора или дисперсии красителя в алкиленгликоле потребуется дополнительная энергия, что является невыгодным. Кроме того, алкиленгликоль может вступать в нежелательные побочные реакции с другими соединениями. Соответственно, снижается степень регенерации алкиленгликоля, что также является нежелательным. Конкретно, можно привести пример, в котором диэтиленгликоль образуется из этиленгликоля. Выражение "количество алкиленгликоля" означает, в предположении, что в периодическом режиме работы проводится множество операций извлечения красителя, сумму весовых частей алкиленгликоля, используемого во множестве операций извлечения красителя, на 1 весовую часть окрашенного полиэфира, который подвергается операциям извлечения красителя. При проведении операции извлечения красителя в непрерывном режиме это выражение означает сумму весовых частей алкиленгликоля, используемого в операции извлечения красителя, на 1 весовую часть окрашенного полиэфира, который подвергнут процедуре полного извлечения красителя.

Когда температура извлечения красителя является слишком высокой, в результате может происходить термическое разложение красителя. Наоборот, когда температура извлечения красителя является слишком низкой, скорость диффузии экстракционного растворителя в полиэфирное волокно становится недостаточной, что снижает эффективность процесса. Требуется, чтобы температура извлечения красителя была равной или больше температуры стеклования полиэфира, который образует полиэфирное волокно, и была равной или меньше чем 220°С и более предпочтительно равна от 120 до 210°С. С другой стороны, согласно изобретению, когда полиэфир представляет собой ПЭТФ, температура стеклования составляет около 70°С. Например, в случае, когда извлечение красителя желательно проводить при 210°С с использованием пара-ксилола в качестве ксилола, применяемого как растворитель экстракции, и с использованием этиленгликоля в качестве алкиленгликоля, применяемого как растворитель экстракции, извлечение красителя может быть осуществлено без затруднений, когда процедура извлечения красителя проводится под давлением. Кроме того, с учетом эффективности экстракции снижается вероятность ухудшения качества полиэфира и уменьшается количество остаточного растворителя на стадии реакции деполимеризации, предпочтительно на стадии извлечения красителя, когда температура экстракции с использованием алкиленгликоля составляет от 100 до 200°С, и температура экстракции с использованием ксилола составляет от 100 до 144°С. Кроме того, для проведения стадии извлечения красителя может быть использовано простое оборудование. Следовательно, давление на стадии извлечения красителя в момент проведения, по меньшей мере, одной операции извлечения красителя, когда алкиленгликоль и ксилол используются в смеси, когда используется ксилол и когда используется алкиленгликоль, предпочтительно является атмосферным давлением.

В качестве системы для извлечения красителя может быть использована любая реакционная емкость периодического действия или противоточный непрерывный реактор. Для дополнительного снижения суммарного количества экстракционного растворителя, который используется для достижения желательной степени обесцвечивания (степени экстракции), предпочтительно используется противоточный непрерывный реактор. После завершения извлечения красителя полезные компоненты могут быть регенерированы с использованием любых способов, в том числе известные способы. Ниже будет приведен один пример такого способа.

После завершения извлечения красителя, на стадии разделения твердого вещества и жидкости, содержащий краситель экстракционный растворитель и полиэфирное волокно, из которого экстрагирован краситель, могут быть разделены друг от друга. Такая операция разделения может предупредить возникновение проблемы перемешивания, которое будет невозможно осуществить из-за препятствий со стороны твердого вещества или из-за других затруднений. Кроме того, за счет разделения можно одновременно снизить количество алкиленгликоля, который будет использован на стадии реакции деполимеризации. Это дает не только экономические выгоды, поскольку можно сократить время реакции деполимеризации, но также является полезным, поскольку дает вклад в улучшение качества полезных компонентов, которые будут окончательно регенерированы.

В качестве способа разделения твердого вещества и жидкости могут быть использованы известные способы разделения твердого вещества и жидкости, такие как фильтрация под давлением с использованием напорного фильтра или газообразного азота, фильтрация с вакуумным всасыванием или центрифугирование. С другой стороны, когда не может быть достигнута желательная степень обесцвечивания в периодическом режиме работы, эффективным приемом является повторное извлечение красителя с использованием алкиленгликоля.

После завершения извлечения красителя ксилол и/или алкиленгликоль могут быть регенерированы из содержащего краситель экстракционного растворителя путем дистилляции на стадии регенерации экстракционного растворителя. Затем эти компоненты могут быть использованы снова, как ксилол и алкиленгликоль, на стадии извлечения красителя, что является экономически эффективным приемом. Конкретно, является предпочтительным, когда дистилляция проводится после стадии разделения твердого вещества и жидкости. Нагревание проводится в условиях давления, температуры и тому подобного, соответствующих точке кипения ксилола или алкиленгликоля, что позволяет регенерировать ксилол и/или алкиленгликоль во фракционирующей колонне или тому подобном. В этой связи на этой стадии может быть проведена совместная дистилляция экстракционного растворителя, содержащего краситель, и дистилляция другого алкиленгликоля, или тому подобного. Это может быть достигнуто благодаря упрощению в единицах оборудования при конструировании дистилляционной колонны, что приводит к дополнительным экономическим преимуществам.

На стадии реакции деполимеризации можно допустить, чтобы полиэфирное волокно, из которого экстрагирован краситель, взаимодействовало с алкиленгликолем в присутствии катализатора деполимеризации, что приводит к раствору деполимеризации, который содержит бис-ω-гидроксиалкилентерефталат (БГАТ). Этот раствор может содержать смесь олигомеров. Как описано ранее, в качестве алкиленгликоля, используемого в процессе деполимеризаци, предпочтительно используется, например, алкиленгликоль, полученный путем регенерации на стадии извлечения красителя.

При более конкретном описании стадии реакции деполимеризации является предпочтительным, чтобы процесс деполимеризации осуществлялся в избытке алкиленгликоля с использованием известного катализатора деполимеризации в известной концентрации при температуре от 120 до 210°С. Когда температура процесса деполимеризации составляет ниже 120°С, время реакции деполимеризации становится весьма большим, что приводит к снижению эффективности. С другой стороны, когда температура процесса деполимеризации превышает 210°С, становится заметным термическое разложение смазочного масла или тому подобного, содержащегося в полиэфирном волокне. Тогда образующиеся при термическом разложении азотистые соединения и тому подобное диффундируют в раствор деполимеризации, причем они трудно отделяются на последующих стадиях процесса регенерации полезных компонентов. Поэтому нежелательно, чтобы температура процесса деполимеризации превышала 210°С. Предпочтительно температура процесса деполимеризации составляет от 140 до 190°С. В этой связи в существующих способах химического повторного использования требуется обработка волокна при высокой температуре, и поэтому трудно предотвратить термическое разложение смазочного масла.

Целесообразно удалять твердые вещества в ходе процесса или после стадии реакции деполимеризации. Эта стадия называется стадией удаления твердого вещества. На стадии удаления твердого вещества может быть использована флотация и разделение волокон, включающих другие типы пластиков, таких как полиэтилен и полипропилен, которые невозможно удалить в процессе предварительной обработки. Волокна, включающие другие типы пластиков, обладают пониженным удельным весом по сравнению с алкиленгликолем, который является растворителем процесса деполимеризации, и они плавают на поверхности жидкого раствора деполимеризации. Таким образом, они подвергаются фазовому разделению в виде флотационного агломерата, и затем извлекаются, и удаляются. Этот способ является простым и поэтому предпочтительным.

На стадии удаления твердого вещества другие волокна, такие как хлопок, могут быть отфильтрованы и отделены после реакции деполимеризации. Эти волокна обладают повышенным удельным весом по сравнению с алкиленгликолем и являются компонентами, которые не могут быть выделены в виде флотационного агломерата. Таким образом, на стадии удаления твердого вещества можно удалять твердые вещества полностью, включая вещества с меньшим удельным весом и более высоким удельным весом по сравнению с алкиленгликолем. В качестве способов удаления твердых веществ во всем объеме также могут быть использованы известные способы, отличающиеся от описанных выше.

В этой связи, когда полиамид, такой как нейлон, смешивается с полиэфирным волокном, он разлагается на стадии реакции деполимеризации. Таким образом, азотистые соединения, такие как ε-капролактам, смешиваются с регенерируемыми полезными компонентами, и их разделение становится затруднительным. В таких обстоятельствах эффективным решением является введение стадии растворения полиамида и стадии удаления растворенных и твердых веществ, содержащих полиамид, такой как нейлон. Предпочтительно эта стадия вводится до стадии реакции деполимеризации, таким образом эти вещества не оказывают вредного влияния на процесс деполимеризации.

Конкретным примером способа растворения и удаления полиамида может быть любой из известных способов. Например, объект, содержащий полиамид, такой как нейлон, подлежащий регенерации, загружают в алкиленгликоль, фенол, крезол или смешанный растворитель из фенола и этиленхлорида и осуществляют нагревание до температуры 100-190°С. Это обеспечивает растворение и удаление полиамида. В этой связи эту стадию можно проводить одновременно с процессом извлечения красителя.

По меньшей мере, часть ксилола и/или алкиленгликоля можно отгонять или выпаривать из раствора деполимеризации, из которого удалено твердое вещество, для того, чтобы таким образом концентрировать раствор деполимеризации. Эту стадию называют стадией концентрирования раствора деполимеризации. За счет проведения этой стадии можно снизить нагрузку на оборудование и потребление энергии на последующих стадиях. Кроме того, возможно достижение эффективного использования регенерированного алкиленгликоля. Поскольку твердые вещества удалены, эта операция концентрирования может быть проведена без затруднений. Однако способ согласно изобретению не исключает применение концентрирования для раствора деполимеризации, из которого не удалены твердые вещества.

На стадии концентрирования раствора деполимеризации предпочтительно алкиленгликоль отгоняют до тех пор, пока количество алкиленгликоля не составит от 0,5 до 2,0 весовых частей на 1 весовую часть окрашенного полиэфирного волокна, загруженного в качестве исходного материала. Отогнанный на этой стадии алкиленгликоль может быть повторно использован на стадии извлечения красителя или на стадии реакции деполимеризации.

Что касается раствора деполимеризации, то может быть проведена реакция переэтерификации с помощью катализатора переэтерификации и метанола. Эту стадию называют стадией реакции переэтерификации. На этой стадии полезные компоненты могут быть превращены в диметилтерефталат и алкиленгликоль. В этой связи раствор деполимеризации на этой стадии может быть любым из раствора деполимеризации, содержащего твердое вещество, раствора деполимеризации, из которого удалено твердое вещество, или раствора деполимеризации после концентрирования. Однако предпочтительно используется раствор деполимеризации, из которого удалено твердое вещество, или раствор деполимеризации после концентрирования и более предпочтительно раствор деполимеризации после концентрирования.

На стадии реакции переэтерификации можно осуществлять реакцию переэтерификации БГАТ в растворе деполимеризации с метанолом в присутствии катализатора переэтерификации заданной концентрации. Предпочтительно после этого проводят разделение твердого вещества и жидкости с использованием такого приема разделения твердого вещества и жидкости, как центрифугирование. Из смеси продуктов реакции переэтерификации, полученной на стадии процесса переэтерификации, можно выделить и регенерировать диметилтерефталат и алкиленгликоль. Эту стадию называют стадией выделения полезных компонентов. С другой стороны, в качестве катализатора переэтерификации могут быть использованы уже известные соединения щелочных металлов, соединения щелочноземельных металлов, соединения марганца или олова.

Конкретно, на стадии выделения полезных компонентов сырой диметилтерефталат и сырой алкиленгликоль, полученные на стадии реакции переэтерификации, очищают с использованием такого приема, как дистилляция, с целью получения диметилтерефталата и алкиленгликоля высокой степени чистоты. На этой стадии посторонние материалы и загрязнения, которые прошли через предыдущие стадии, задерживаются на дне дистилляционной колонны. Поэтому регенерированные полезные компоненты не содержат эти посторонние материалы и загрязнения, и таким образом могут быть получены компоненты высокой степени чистоты. Когда в качестве полиэфирного волокна используется волокно, содержащее полиэтилентерефталат, могут быть получены очищенные диметилтерефталат и этиленгликоль.

Примеры

Содержание изобретения будет описано ниже более конкретно с помощью Примеров. В этой связи соответствующие численные величины, приведенные в Примерах, определены следующим образом.

Содержание азота

Содержание азота, имеющегося в полиэфирной ткани, и регенерированных полезных компонентах (этиленгликоль и диметилтерефталат) определяют с использованием прибора для анализа следов общего азота (TN-110, производство фирмы Mitsubishi Chemical Corporation).

Внешний вид

Регенерированные полезные компоненты исследуются визуально. Затем, в случае отсутствия окрашивания, вызванного красителем, или желтого окрашивания, вызванного термическим разложением, образец считается удовлетворительным продуктом. В случае наличия желтого окрашивания образец считается дефектным продуктом.

Кислотное число

Образец растворяют в смеси растворителей этанол/пара-ксилол и титруют гидроксидом калия с использованием индикатора. Количество миллиграммов гидроксида калия, которое требуется для нейтрализации кислотных компонентов, содержащихся в 1 г образца, называется кислотным числом. Когда кислотное число составляет 10 мг/г или меньше, образец считается удовлетворительным продуктом.

Колориметрия в расплаве (цветовой индекс расплава Hazen {АРНА})

В соответствии с методом испытания цветового индекса, описанного в стандарте Японии JIS К-4101, используют плоскодонную колориметрическую пробирку из пирекса (Pyrex - зарегистрированный торговый знак), имеющую диаметр 23 мм и толщину стенки 1,5 мм, для измерения цветового индекса расплава Hazen при высоте слоя жидкости 140 мм (в расплавленном состоянии) путем сопоставления со стандартными калибровочными Hazen растворами. С другой стороны, используется устройство для плавления - алюминиевая баня для нагрева слитков, указанная в стандарте JIS К-4101, которая применяется не только для плавления, но также для поддержания расплавленного состояния. Когда измеренный цветовой индекс расплава составляет 50 единиц или меньше, образец считается удовлетворительным продуктом.

Содержание сернокислой золы

Определение проводят в соответствии со стандартом США ASTMD 874.

Содержание диэтиленгликоля

Содержание диэтиленгликоля в этиленгликоле, полученном в результате регенерации, определяют с помощью газового хроматографа (модель НР6850, производство фирмы Hewlett-Packard). Когда измеренное содержание диэтиленгликоля составляет 0,5 мас.% или меньше, образец считается удовлетворительным продуктом.

Содержание влаги

Содержание влаги в диэтиленгликоле и в этиленгликоле, полученном в результате регенерации, определяют с помощью влагомера по Карлу Фишеру (МКС-210, производство фирмы Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.). Когда измеренное содержание влаги составляет 0,1 мас.% или меньше, образец считается удовлетворительным продуктом.

Пример 1

Нарезанные куски (100 г) полиэтилентерефталатной ткани, окрашенной в черный цвет (содержание азота в ткани до извлечения красителя равно 900 ч./млн), которая представляет собой окрашенное полиэфирное волокно, предназначенное для обработки по способу согласно изобретению, и 600 г пара-ксилола загружают в разделительную колбу емкостью 2 л. Стадию извлечения красителя проводят с использованием нагревания и перемешивания при атмосферном давлении и температуре 130°С в течение 10 минут. После завершения экстракции, на стадии разделения твердого вещества и жидкости, проводят фильтрацию с отсасыванием под действием аспиратора с целью отделения пара-ксилола, содержащего краситель, от ткани, из которой был экстрагирован краситель (полиэфирное волокно, из которого экстрагирован краситель).

Затем полиэфирное волокно, из которого экстрагирован краситель, и 600 г свежего пара-ксилола загружают в разделительную колбу и проводят экстракцию красителя в тех же самых условиях. После завершения экстракции снова проводят разделение твердого вещества и жидкости с целью отделения пара-ксилола, содержащего краситель, от ткани, из которой был экстрагирован и удален краситель.

Впоследствии загружают в разделительную колбу приблизительно 100 г ткани, из которой был экстрагирован и удален краситель, и 600 г свежего этиленгликоля. Стадию извлечения красителя проводят с использованием нагревания и перемешивания при атмосферном давлении при температуре 170°С в течение 10 минут. Большая часть пара-ксилола, содержащегося в ткани, выпаривается через откачиваемый патрубок под действием нагревания на этой стадии. Выпаренный пара-ксилол регенерируется путем конденсации в холодильнике. После завершения экстракции снова проводят разделение твердого вещества и жидкости с целью отделения этиленгликоля, содержащего краситель, от ткани, из которой был экстрагирован и удален краситель.

Затем, на стадии реакции деполимеризации, 100 г ткани, из которой был экстрагирован краситель, загружают в смесь 400 г этиленгликоля, подогретого до 185°С, и 3 г карбоната калия в качестве катализатора деполимеризации. Ткань взаимодействует с этой смесью при атмосферном давлении и температуре 185°С в течение 4 часов, таким образом получается раствор деполимеризации, содержащий бис-β-гидроксиэтилен-терефталат (БГЭТ).

В этой связи после реакции деполимеризации, на стадии реакции деполимеризации, твердое вещество отфильтровывают и удаляют с помощью фильтра с проволочной сеткой, имеющей отверстия 350 (мкм)3. На этой стадии удаления твердого вещества в основном возможно удаление различных типов пластиков, отличающихся от полиэфиров.

Образовавшийся раствор деполимеризации после фильтрации поступает в дистилляционную колонну, и проводят стадию концентрирования раствора деполимеризации, отгоняя 300 г этиленгликоля в условиях: температура внизу колонны составляет от 140 до 150°С и давление 13,3 кПа, и таким образом получают концентрированный раствор деполимеризации. Затем к 200 г отфильтрованного и концентрированного раствора деполимеризации добавляют 1,7 г карбоната калия в качестве катализатора переэтерификации и 200 г метанола. Таким образом, проводят стадию реакции переэтерификации при атмосферном давлении и температуре от 75 до 80°С в течение 1 часа с целью получения смеси, содержащей продукты реакции переэтерификации.

После завершения реакции переэтерификации смесь, содержащую продукты реакции переэтерификации, охлаждают до 40°С. Затем с помощью центрифугирования проводят стадию разделения твердого вещества и жидкости, добиваясь разделения твердого вещества и жидкости между лепешкой, содержащей сырой диметилтерефталат в качестве основного компонента, и фильтратом, содержащим метанол и сырой этиленгликоль в качестве основных компонентов.

Затем сырой диметилтерефталат подвергают дистилляции в условиях: давление 6,7 кПа и температура внизу колонны от 180 до 200°С, с целью получения очищенного диметилтерефталата (стадия выделения полезных компонентов ДМТ). Кроме того, сырой этиленгликоль таким же образом подвергают дистилляции в условиях: давление 13,3 кПа и температура внизу колонны от 140 до 150°С, с целью получения очищенного этиленгликоля (стадия выделения полезных компонентов ЭГ). Окончательно в качестве полезных компонентов получают очищенный диметилтерефталат и очищенный этиленгликоль с выходом 85 мас.% соответственно.

Очищенный диметилтерефталат, регенерированный из смеси, содержащей продукты реакции переэтерификации, выдержал сравнение с промышленно-доступными продуктами по показателям контроля, таким как внешний вид, кислотное число, колориметрия расплава и содержание сернокислой золы. С другой стороны, очищенный этиленгликоль, регенерированный из смеси, содержащей продукты реакции переэтерификации, выдержал сравнение с промышленно-доступными продуктами по показателям контроля, таким как содержание диэтиленгликоля и содержание влаги. Кроме того, содержание общего азота в регенерированном очищенном диметилтерефталате и в регенерированном очищенном этиленгликоле было равно или ниже предела детектирования. Таким образом, были получены полезные компоненты высокой степени чистоты.

С другой стороны, 1200 г содержащего краситель пара-ксилола, полученного на стадии извлечения красителя, отгоняют в условиях: температура внизу колонны от 120 до 130°С и давление 40,0 кПа, таким образом получают 1100 г пара-ксилола в виде перегнанного компонента. Для такого пара-ксилола, полученного на стадии регенерации экстракционного растворителя, судя по внешнему виду, не наблюдалось окрашивание из-за примеси красителя, и, кроме того, содержание азота было равно или ниже предела детектирования. В результате этих операций возможно выделение пара-ксилола такой степени чистоты, которая позволяет использовать его повторно в качестве растворителя экстракции.

С другой стороны, 600 г содержащего краситель этиленгликоля, полученного на стадии извлечения красителя, отгоняют в условиях: температура внизу колонны от 140 до 150°С и давление 13,3 кПа, таким образом получают 536 г этиленгликоля в виде перегнанного компонента. Для такого этиленгликоля, полученного на стадии регенерации экстракционного растворителя, судя по внешнему виду, не наблюдалось окрашивание из-за примеси красителя, и, кроме того, содержание азота было равно или ниже предела детектирования. В результате этих операций возможно выделение этиленгликоля такой степени чистоты, которая обеспечивает его повторное применение в качестве растворителя экстракции или исходного материала для получения полиэтилентерефталата.

Пример 2

Нарезанные куски (100 г) полиэтилентерефталатной ткани, окрашенной в черный цвет (содержание азота в ткани до извлечения красителя равно 900 ч./млн), которая представляет собой окрашенное полиэфирное волокно, предназначенное для обработки по способу согласно изобретению, и 600 г этиленгликоля загружают в разделительную колбу емкостью 2 л. Стадию извлечения красителя проводят с использованием нагревания и перемешивания при атмосферном давлении и температуре 170°С в течение 10 минут. После завершения экстракции, на стадии разделения твердого вещества и жидкости, проводят фильтрацию с отсасыванием под действием аспиратора с целью отделения этиленгликоля, содержащего краситель, от ткани, из которой был экстрагирован краситель (полиэфирное волокно, из которого экстрагирован краситель).

Затем полиэфирное волокно, из которого экстрагирован краситель, и 600 г свежего пара-ксилола загружают в разделительную колбу и проводят стадию экстракции посредством нагревания и перемешивания при атмосферном давлении и температуре 130°С в течение 10 минут. После завершения экстракции снова проводят разделение твердого вещества и жидкости с целью отделения пара-ксилола, содержащего краситель, от ткани, из которой был экстрагирован и удален краситель.

Затем приблизительно 100 г ткани, из которой был экстрагирован и удален краситель, и 600 г свежего пара-ксилола загружают в разделительную колбу и затем проводят экстракцию красителя в тех же самых условиях. После завершения экстракции снова проводят разделение твердого вещества и жидкости с целью отделения пара-ксилола, содержащего краситель, от ткани, из которой был экстрагирован и удален краситель.

Затем, на стадии реакции деполимеризации, 100 г ткани, из которой был экстрагирован краситель, загружают в смесь 400 г этиленгликоля, подогретого до 185°С, и 3 г карбоната калия в качестве катализатора деполимеризации. Ткань взаимодействует с этой смесью при атмосферном давлении и температуре 185°С в течение 4 часов, и таким образом получается раствор деполимеризации, содержащий бис-β-гидроксиэтилентерефталат (БГЭТ). После этого таким же образом, как в Примере 1, после стадии удаления твердого вещества, стадии концентрирования раствора деполимеризации, стадии реакции переэтерификации, стадии разделения твердого вещества и жидкости и стадии выделения полезных компонентов ДМТ окончательно получают, в качестве полезных компонентов, диметилтерефталат с выходом 87 мас.% и этиленгликоль с выходом 84 мас.%.

Диметилтерефталат, регенерированный из смеси, содержащей продукты реакции переэтерификации, выдержал сравнение с промышленно-доступными продуктами по показателям контроля, таким как внешний вид, кислотное число, колориметрия расплава и содержание сернокислой золы. С другой стороны, этиленгликоль, регенерированный из смеси, содержащей продукты реакции переэтерификации, выдержал сравнение с промышленно-доступными продуктами по показателям контроля, таким как содержание диэтиленгликоля и содержание влаги. Кроме того, содержание общего азота в регенерированном диметилтерефталате и в регенерированном этиленгликоле было равно или ниже предела детектирования. Таким образом, были получены полезные компоненты высокой степени чистоты.

С другой стороны, 1200 г содержащего краситель пара-ксилола, полученного на стадии извлечения красителя, отгоняют в условиях: температура внизу колонны от 120 до 130°С и давление 40,0 кПа, таким образом получают 1089 г пара-ксилола в виде перегнанного компонента. Для такого пара-ксилола, полученного на стадии регенерации экстракционного растворителя, судя по внешнему виду, не наблюдалось окрашивание из-за примеси красителя, и, кроме того, содержание азота было равно или ниже предела детектирования. В результате этих операций возможно выделение пара-ксилола такой степени чистоты, которая позволяет использовать его повторно в качестве растворителя экстракции.

С другой стороны, 600 г содержащего краситель этиленгликоля, полученного на стадии извлечения красителя, отгоняют в условиях: температура внизу колонны от 140 до 150°С и давление 13,3 кПа, таким образом получают 540 г этиленгликоля в виде перегнанного компонента. Для такого этиленгликоля, полученного на стадии регенерации экстракционного растворителя, судя по внешнему виду, не наблюдалось окрашивание из-за примеси красителя, и, кроме того, содержание азота было равно или ниже предела детектирования. В результате этих операций возможно выделение этиленгликоля такой степени чистоты, которая позволяет использовать его повторно в качестве растворителя экстракции или исходного материала для получения полиэтилентерефталата.

Пример 3

Нарезанные куски (100 г) полиэтилентерефталатной ткани, окрашенной в черный цвет (содержание азота в ткани до извлечения красителя равно 900 ч./млн), которая представляет собой окрашенное полиэфирное волокно, предназначенное для обработки по способу согласно изобретению, 600 г пара-ксилола и 300 г этиленгликоля загружают одновременно в разделительную колбу емкостью 2 л. Стадию извлечения красителя проводят с использованием нагревания и перемешивания при атмосферном давлении и температуре 135°С в течение 10 минут. После завершения экстракции, на стадии разделения твердого вещества и жидкости, проводят фильтрацию с отсасыванием под действием аспиратора с целью отделения смеси растворителей (этиленгликоль и пара-ксилол), содержащей краситель, от ткани, из которой был экстрагирован краситель (полиэфирное волокно, из которого экстрагирован краситель).

Затем полиэфирное волокно, из которого экстрагирован краситель, 600 г свежего пара-ксилола и 300 г свежего этиленгликоля загружают в разделительную колбу и проводят стадию экстракции красителя посредством нагревания и перемешивания при атмосферном давлении и температуре 135°С в течение 10 минут. После завершения экстракции проводят разделение твердого вещества и жидкости с целью отделения содержащей краситель смеси растворителей (этиленгликоль и пара-ксилол), от ткани, из которой был экстрагирован и удален краситель.

Затем, на стадии реакции деполимеризации, 100 г ткани, из которой был экстрагирован краситель, загружают в смесь 400 г этиленгликоля, подогретого до 185°С, и 3 г карбоната калия в качестве катализатора деполимеризации. Ткань взаимодействует с этой смесью при атмосферном давлении и температуре 185°С в течение 4 часов, и таким образом получается раствор деполимеризации, содержащий бис-β-гидроксиэтилентерефталат (БГЭТ). После этого таким же образом, как в Примере 1, после стадии удаления твердого вещества, стадии концентрирования раствора деполимеризации, стадии реакции переэтерификации, стадии разделения твердого вещества и жидкости и стадии дистилляции ДМТ окончательно получают, в качестве полезных компонентов, диметилтерефталат с выходом 83 мас.% и этиленгликоль с выходом 82 мас.%.

Диметилтерефталат, регенерированный из смеси, содержащей продукты реакции переэтерификации, выдержал сравнение с промышленно-доступными продуктами по показателям контроля, таким как внешний вид, кислотное число, колориметрия расплава и содержание сернокислой золы. С другой стороны, этиленгликоль, регенерированный из смеси, содержащей продукты реакции переэтерификации, выдержал сравнение с промышленно-доступными продуктами по показателям контроля, таким как содержание диэтиленгликоля и содержание влаги. Кроме того, содержание общего азота в регенерированном диметилтерефталате и в регенерированном этиленгликоле было равно или ниже предела детектирования. Таким образом, были получены полезные компоненты высокой степени чистоты.

С другой стороны, содержащую краситель смесь из приблизительно 1200 г пара-ксилола и около 600 г этиленгликоля, полученную на стадии извлечения красителя, выдерживают при обычной температуре и осуществляют фазовое разделение на два слоя. Фазу пара-ксилола перегоняют в условиях: температура внизу колонны от 120 до 130°С и давление 40,0 кПа, таким образом получают 1087 г пара-ксилола в качестве перегнанного компонента. Для такого пара-ксилола, полученного на стадии регенерации экстракционного растворителя, судя по внешнему виду, не наблюдалось окрашивание из-за примеси красителя, и, кроме того, содержание азота было равно или ниже предела детектирования. В результате этих операций возможно выделение пара-ксилола такой степени чистоты, которая позволяет использовать его повторно в качестве растворителя экстракции. С другой стороны, фазу этиленгликоля перегоняют в условиях: температура внизу колонны от 140 до 150°С и давление 13,3 кПа, таким образом получают 527 г этиленгликоля в виде перегнанного компонента. Для такого этиленгликоля, полученного на стадии регенерации экстракционного растворителя, судя по внешнему виду, не наблюдалось окрашивание из-за примеси красителя, и, кроме того, содержание азота было равно или ниже предела детектирования. В результате этих операций возможно выделение этиленгликоля такой степени чистоты, которая позволяет использовать его повторно в качестве растворителя экстракции или исходного материала для получения полиэтилентерефталата.

Сравнительный пример 1

Нарезают куски (100 г) окрашенной в черный цвет полиэтилентерефталатной ткани, такой же, что использовалась в Примерах 1-3. Затем диметилтерефталат и этиленгликоль регенерируют в тех же самых условиях, как в Примере 1, за исключением того, что процесс регенерации не включал стадию извлечения красителя и стадию разделения твердого вещества и жидкости. Диметилтерефталат, регенерированный из смеси, содержащей продукты реакции переэтерификации, выдержал сравнение с промышленно-доступными продуктами по показателям контроля, таким как внешний вид, кислотное число, колориметрия расплава и содержание сернокислой золы. Однако ДМТ содержал 11 ч./млн азота (по массе). С другой стороны, этиленгликоль, регенерированный из смеси, содержащей продукты реакции переэтерификации, выдержал сравнение с промышленно-доступными продуктами по показателям контроля, таким как содержание диэтиленгликоля и содержание влаги. Однако этот этиленгликоль содержал 45 ч./млн азота (по массе). Таким образом, наблюдается ухудшение качества.

Сравнительный пример 2

Нарезаные куски (100 г) окрашенной в черный цвет полиэтилентерефталатной ткани, такой же, что использовалась в Примерах 1-3, и 1000 г этиленгликоля загружают в автоклав емкостью 5 л. Затем диметилтерефталат и этиленгликоль регенерируют в тех же самых условиях, что в Примерах 1-3, за исключением того, что экстракцию красителя проводят с использованием нагревания и перемешивания под давлением 430 кПа (абсолютное давление) при температуре 240°С в течение 30 минут. Диметилтерефталат, регенерированный из смеси, содержащей продукты реакции переэтерификации, выдержал сравнение с промышленно-доступными продуктами по показателям контроля, таким как внешний вид, кислотное число, колориметрия расплава и содержание сернокислой золы. Содержание азота в ДМТ было равно или ниже предела детектирования. Таким образом, возможно получение полезных компонентов высокой степени чистоты. В то же время этиленгликоль, регенерированный из смеси, содержащей продукты реакции переэтерификации, выдержал сравнение с промышленно-доступными продуктами по показателям контроля, таким как содержание диэтиленгликоля и содержание влаги. Однако этиленгликоль содержал 15 ч./млн азота (по массе). Таким образом, наблюдается ухудшение качества.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение предоставляет способ извлечения полезных компонентов высокой степени чистоты из окрашенного полиэфирного волокна. Кроме того, использование комбинации ксилола и алкиленгликоля в качестве растворителя при экстракции красителя дает возможность осуществить более эффективный и экономичный способ регенерации полезных компонентов по сравнению с традиционными способами. Таким образом, способ имеет весьма большое промышленное значение.

1. Способ извлечения полезных компонентов из окрашенного полиэфирного волокна, который включает стадию извлечения красителя, стадию разделения твердого вещества и жидкости, стадию реакции деполимеризации, стадию реакции переэтерификации и стадию выделения полезных компонентов, причем стадия извлечения красителя представляет собой стадию экстракции и удаления красителя при температуре от температуры стеклования полиэфира до температуры 220°С путем экстракции растворителем, включающим ксилол и алкиленгликоль, из окрашенного полиэфирного волокна, стадия разделения твердого вещества и жидкости представляет собой стадию разделения полиэфирного волокна, из которого экстрагирован краситель, и экстракционного растворителя, содержащего краситель, после стадии извлечения красителя, стадия реакции деполимеризации представляет собой стадию, на которой полиэфирное волокно, из которого экстрагирован краситель, подвергают реакции деполимеризации под действием алкиленгликоля в присутствии катализатора деполимеризации таким образом, чтобы получить раствор деполимеризации, содержащий бис-ω-гидроксиалкилентерефталат, стадия реакции переэтерификации представляет собой стадию, на которой раствор деполимеризации подвергают процессу переэтерификации под действием катализатора переэтерификации и метанола, и стадия выделения полезных компонентов представляет собой стадию разделения и извлечения диметилтерефталата и алкиленгликоля из смеси продуктов реакции переэтерификации, полученной на стадии реакции переэтерификации.

2. Способ извлечения полезных компонентов по п.1, который включает, по меньшей мере, одну стадию, выбранную из группы, состоящей из стадии удаления твердого вещества в ходе или после стадии реакции деполимеризации, стадии концентрирования раствора деполимеризации путем дистилляции или выпаривания части ксилола и/или алкиленгликоля из раствора деполимеризации в ходе или после стадии реакции деполимеризации и стадии растворения и удаления полиамида при наличии в полиэфирном волокне примесей полиамида.

3. Способ извлечения полезных компонентов по п.1, который включает стадию регенерации экстракционного растворителя, содержащую стадию извлечения ксилола и/или алкиленгликоля из содержащего краситель экстракционного растворителя путем дистилляции.

4. Способ извлечения полезных компонентов по п.1, в котором алкиленгликоль, используемый на стадии извлечения красителя, представляет собой алкиленгликоль, образующий повторяющиеся звенья полиэфира, образующего полиэфирное волокно.

5. Способ извлечения полезных компонентов по п.1, в котором алкиленгликоль, используемый на стадии извлечения красителя, и алкиленгликоль, используемый на стадии реакции деполимеризации, представляют собой один и тот же алкиленгликоль.

6. Способ извлечения полезных компонентов по п.1, в котором ксилол, используемый на стадии извлечения красителя, представляет собой, по меньшей мере, один ксилол, выбранный из группы, состоящей из смеси ксилолов, параксилола, метаксилола и ортоксилола, а алкиленгликоль, используемый на стадии извлечения красителя, представляет собой, по меньшей мере, один алкиленгликоль, выбранный из группы, состоящей из этиленгликоля, диэтиленгликоля, 1,3-пропандиола и 1,4-бутандиола.

7. Способ извлечения полезных компонентов по п.1, в котором стадию извлечения красителя проводят в реакционной емкости периодического действия или в противоточном непрерывном реакторе.

8. Способ извлечения полезных компонентов по п.1, в котором полиэфирное волокно представляет собой волокно, включающее полиэтилентерефталат.

9. Способ извлечения полезных компонентов по п.1, включающий, по меньшей мере, один способ, выбранный из группы, состоящей из способа с использованием алкиленгликоля и ксилола в смеси, способа с использованием алкиленгликоля после использования ксилола и способа с использованием ксилола после использования алкиленгликоля, на стадии экстракции красителя.

10. Способ извлечения полезных компонентов по п.1, в котором на стадии экстракции красителя температура экстракции при использовании алкиленгликоля составляет от 100 до 200°С, температура экстракции при использовании ксилола составляет от 100 до 144°С, причем на стадии извлечения красителя поддерживают атмосферное давление во время проведения, по меньшей мере, одной операции экстракции красителя из тех операций, когда алкиленгликоль и ксилол используют в смеси, когда используют только ксилол или когда используют только алкиленгликоль.

11. Способ извлечения полезных компонентов по п.1, в котором количество алкиленгликоля, используемого на стадии экстракции красителя, составляет от 4 до 10 вес.ч. на 1 вес.ч. окрашенного полиэфира.

12. Способ извлечения полезных компонентов по п.1, в котором количество ксилола, используемого на стадии экстракции красителя, составляет от 4 до 12 вес.ч. на 1 вес.ч. окрашенного полиэфира.

13. Способ экстракции красителя из окрашенного полиэфирного волокна, который включает: приведение окрашенного полиэфирного волокна в контакт с экстракционным растворителем, содержащим ксилол и алкиленгликоль, и обработку волокна при температуре стеклования полиэфира или выше и при 220°С или ниже.

14. Способ экстракции красителя из окрашенного полиэфирного волокна по п.13, в котором температура экстракции красителя при использовании алкиленгликоля составляет от 100 до 200°С и температура экстракции красителя при использовании ксилола составляет от 100 до 144°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области химчистки одежды, в частности к области регенерации хлорорганического растворителя из отходов химчистки. .
Изобретение относится к области химчистки, например, одежды, или обезжиривания металлов и, в частности, к области утилизации отходов химчистки. .

Изобретение относится к промышленности пластмасс и касается разработки способа удаления растворимого в органических растворителях полимерного компонента из нетканой основы на основе синтетических волокон типа "матрица-фибриллы".

Изобретение относится к производству различных видов плоских материалов, а именно ткани, пропитанных органическими растворителями и позволяет повысить эффективность процесса.

Изобретение относится к способу получения стабильных при хранении концентрированных водных красящих препаратов анионных красителей. .

Изобретение относится к технологии производства, очистки и разделения синтетических красителей и может быть использовано в различных областях промышленности и народного хозяйства.

Изобретение относится к технологии производства и очистки синтетических красителей и может быть использовано в различных областях промышленности и народного хозяйства, в частности при изготовлении материалов для поляризующих покрытий.

Изобретение относится к обл&сти органической химии, в частности к способу очистки лейкопарафукснна (ЛШ)), используемого в качестве промежуточного продукта Для получения клея Лейконат, склеивающего резину и металл.

Изобретение относится к способу получения жёстких пенополиуретанов на основе сложных полиэфирполиолов, которые могут быть использованы для изготовления теплоизоляционных и конструкционных материалов и изделий в строительной, холодильной, авиационной, автомобильной, мебельной и других отраслях промышленности.
Наверх