一種由廢舊PET加氫降解制備對二甲苯的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種對二甲苯的制備方法。以高分子聚合物廢舊PET為原料，采用RuSnPt催化劑，通過高溫加氫降解制備對二甲苯。其具體步驟為：將RuSnPt催化劑與PET按質(zhì)量比為1％～20％置于高壓釜中，室溫下充入氫氣壓力為3～7MPa，反應(yīng)溫度為240～350℃，反應(yīng)時間為3～13h。反應(yīng)結(jié)束后用溶劑清洗高壓釜，除去未分解的PET和催化劑，產(chǎn)物經(jīng)過分離和純化，得到對二甲苯。本發(fā)明專利技術(shù)反應(yīng)條件易于實現(xiàn)，操作簡便，反應(yīng)中無溶劑使用，后處理簡單，對二甲苯的收率和純度高。而且，開發(fā)了制備對二甲苯的新方法，同時為廢舊PET的資源化再利用提供了新方向，對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及高分子聚合物的回收降解和催化加氫
，具體是指一種由廢舊PET加氫降解制備對二甲苯的方法。技術(shù)背景聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一種優(yōu)良的聚酯材料，具有高強度、高剛性、耐熱性好、優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性和耐化學(xué)藥品性等綜合性能，以其優(yōu)異的性能而廣泛用于飲料瓶、纖維、薄膜、片基及電器絕緣材料等領(lǐng)域。由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，本身在自然界中很難被降解，隨著全球PET產(chǎn)量和消費量迅速增長，廢舊PET的處理問題日益突出。因此，近年來廢舊PET的回收與資源化再利用受到越來越多的重視。廢舊PET的回收方法主要是物理回收法和化學(xué)回收法。物理回收法是指通過切斷、粉碎、加熱熔化等工序，對廢舊塑料進行再加工的循環(huán)利用技術(shù)。物理回收技術(shù)雖然節(jié)省投資、處理成本低廉，但各種再生塑料的性能比新材料大為降低，且含有大量雜質(zhì)，一般只能降級使用，不宜于制造食品包裝材料，同時回收重復(fù)次數(shù)有限，最終還得尋求其它辦法進行處理。化學(xué)回收法就是PET聚酯在熱和化學(xué)試劑的作用下發(fā)生解聚反應(yīng)，生成低分子量的產(chǎn)物如TPA(對苯二甲酸)、DMT(對苯二甲酸二甲酯)、BHET(對苯二甲酸乙二醇酯)和EG(乙二醇)等單體或其它化學(xué)品。產(chǎn)物經(jīng)分離、純化后可重新作為生產(chǎn)聚酯的單體或合成其它化工產(chǎn)品的原料而被重新使用，從而實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。PET化學(xué)回收法主要有三種工藝：水解法、醇解法和氨解法。目前工業(yè)化的主要方法是水解法和醇解法。水解法是指在不同的酸堿介質(zhì)中通過高溫高壓將PET水解為對苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)。由于TPA和EG直接合成PET聚酯的工藝是聚酯生產(chǎn)的重要方法之一，使得水解法回收廢舊PET受到廣泛關(guān)注。但反應(yīng)條件苛刻，對設(shè)備要求高，不易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。醇解法是指PET在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫l件下與醇發(fā)生酯交換反應(yīng)，從而得到相應(yīng)的單體酯和乙二醇的方法。常用的醇有甲醇、乙二醇、丙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇和己二醇。但是仍存在反應(yīng)速率低，產(chǎn)物分離過程復(fù)雜，降解液處理和催化劑回收困難等缺點。對二甲苯，即PX，是重要的芳烴產(chǎn)品，其主要用途是生產(chǎn)精制對苯二甲酸(TPA)和對苯二甲酸二甲酯(DMT)，以二者為原料可以得到對苯二甲酸乙二醇酯、對苯二甲酸丁二醇酯，從而生產(chǎn)聚酯纖維和聚酯塑料，是重要的石化有機原料之一。此外對二甲苯還可以作為生產(chǎn)醫(yī)藥、香料、油墨等的原料，用途廣泛。近年來隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，造成了對二甲苯需求量的急速增長，逐漸形成供不應(yīng)求的局面。有資料顯示，到2016年，國內(nèi)對PX的需求量預(yù)計將達到2505萬噸，其中進口量占到40％以上。因此，國內(nèi)市場對PX的需求旺盛。對二甲苯通常混合于各種芳烴原料中，形成芳烴混合物。最初是以石油經(jīng)過催化重整和催化裂化得到的重整油和裂解汽油，以及煤液化氣和煤氣化法制得的芳烴混合物為原料，經(jīng)過抽提和分離得到。但是該方法過程繁瑣，得到的對二甲苯產(chǎn)量有限，無法滿足實際生產(chǎn)的高速發(fā)展需求。在石油資源日趨緊張的今天，以廢舊PET為原料，通過加氫催化降解制備PX，不僅簡化了操作流程，而且反應(yīng)中無溶劑使用，后處理簡單，對二甲苯的收率和純度也較高。同時，開發(fā)了制備對二甲苯的新方法，同時為廢舊PET的資源化再利用提供了新方向，對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種由廢舊PET加氫降解制備PX的方法。該方法目前尚未見諸報道。該方法解決了廢舊PET回收再利用的難題，為廢舊PET的回收再利用提供了一條新的途徑，同時也為制備對二甲苯提供了新方法，對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本專利技術(shù)的反應(yīng)通式為：本專利技術(shù)的過程是將廢舊PET在催化劑的作用下加氫降解制備對二甲苯。具體是：將催化劑與PET按一定的質(zhì)量比置于高壓釜中，室溫下充入氫氣，加熱到反應(yīng)溫度后反應(yīng)一段時間，反應(yīng)結(jié)束后用溶劑清洗高壓釜，除去未分解的PET和催化劑，產(chǎn)物經(jīng)過分離和純化，得到對二甲苯。如上所述，所采用的催化劑是RuSnX催化劑，其中X為第三組份。如上所述，其特征在于，所述第三組份為Pt、Pd、Co、Ni或Rh中的一種。如上所述，其特征在于，該反應(yīng)可在環(huán)己烷、正己烷、二氧六環(huán)、四氫呋喃中的一種或者幾種的混合物中進行。如上所述，其特征在于，該反應(yīng)在無溶劑條件下進行。如上所述，其特征在于，催化劑與PET質(zhì)量比為1％～20％。如上所述，室溫下充入的氫氣壓力為3～7MPa，反應(yīng)溫度為240～350℃，反應(yīng)時間為3～13h。如上所述，其特征在于，室溫下充入的氫氣壓力優(yōu)選為4～6MPa，反應(yīng)溫度優(yōu)選為280～320℃，反應(yīng)時間優(yōu)選為7～11h。如上所述，其特征在于，反應(yīng)結(jié)束后用于清洗高壓釜的溶劑可以是甲醇、乙醇、丙酮、乙醚中的一種或者幾種的混合物。反應(yīng)結(jié)束后，PET的降解率按公式(1)計算。產(chǎn)物通過氣相色譜儀進行分析，PX的選擇性采用面積歸一化計算。具體實施方式用以下實施例來說明本專利技術(shù)的具體實施方式并對本專利技術(shù)作進一步的說明。而且，本發(fā)明并不僅限于下述實施例，在不脫離前后所屬技術(shù)范疇的情況下，變化實施都包含在本專利技術(shù)的技術(shù)范圍內(nèi)。實施例1.將0.1gPET加入到50mL高壓反應(yīng)釜中，再加入0.01gRuSn催化劑，用N2置換高壓反應(yīng)釜內(nèi)的空氣，反復(fù)循環(huán)3次，室溫下充入H25MPa，然后升溫至280℃，反應(yīng)7h。反應(yīng)后分析計算可知，PET的降解率為78.4％，PX的選擇性為39.5％。實施例2.將0.1gPET加入到50mL高壓反應(yīng)釜中，再加入0.01gRuSnPt催化劑，用N2置換高壓反應(yīng)釜內(nèi)的空氣，反復(fù)循環(huán)3次，室溫下充入H25MPa，然后升溫至240℃，反應(yīng)7h。反應(yīng)后分析計算可知，PET的降解率為26.4％，PX的選擇性為18.5％。實施例3.將0.1gPET加入到50mL高壓反應(yīng)釜中，再加入0.01gRuSnPt催化劑，用N2置換高壓反應(yīng)釜內(nèi)的空氣，反復(fù)循環(huán)3次，室溫下充入H25MPa，然后升溫至280℃，反應(yīng)13h。反應(yīng)后分析計算可知，PET的降解率為100％，PX的選擇性為92.9％。實施例4.將0.1gPET加入到50mL高壓反應(yīng)釜中，再加入0.01gRuSnPt催化劑，用N2置換高壓反應(yīng)釜內(nèi)的空氣，反復(fù)循環(huán)3次，室溫下充入H25MPa，然后升溫至300℃，反應(yīng)3h。反應(yīng)后分析計算可知，PET的降解率為44.7％，PX的選擇性為43.8％。實施例5.將0.1gPET加入到50mL高壓反應(yīng)釜中，再加入0.01gRuSnPt催化劑，用N2置換高壓...

【技術(shù)保護點】
一種由廢舊PET加氫降解制備對二甲苯的方法，其特征在于：將催化劑與PET按一定的質(zhì)量比置于高壓釜中，室溫下充入氫氣，加熱到反應(yīng)溫度后反應(yīng)一段時間，反應(yīng)結(jié)束后用溶劑清洗高壓釜，除去未分解的PET和催化劑，產(chǎn)物經(jīng)過分離和純化，得到對二甲苯。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種由廢舊PET加氫降解制備對二甲苯的方法，其特征在于：將催化劑與PET按一定的
質(zhì)量比置于高壓釜中，室溫下充入氫氣，加熱到反應(yīng)溫度后反應(yīng)一段時間，反應(yīng)結(jié)束后用溶
劑清洗高壓釜，除去未分解的PET和催化劑，產(chǎn)物經(jīng)過分離和純化，得到對二甲苯。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的方法，其特征在于，所采用的催化劑是RuSnX催化劑，其中X為第三
組份。
3.根據(jù)權(quán)利2所述的方法，其特征在于，所述第三組份為Pt、Pd、Co、Ni或Rh中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的方法，其特征在于，該反應(yīng)可在環(huán)己烷、正己烷、二氧六環(huán)、四氫呋喃
中的一種或者幾種的混合物中進行...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：辛加余，侯丹峰，呂興梅，董會賢，晏冬霞，張鎖江，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院過程工程研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11