第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
工業(yè)上生產(chǎn)PET的幾種方法:
1、酯交換縮聚法
1963年以前工業(yè)上全用此法生產(chǎn)PET,現(xiàn)在仍為世界各國大量應用。該法主要包括兩步:
1)對苯二甲酸二甲酯(DMT)與乙二醇在催化劑存在下進行酯交換反應。生成對苯二甲酸雙羥乙酯(BHET),常用的催化劑為鋅、鈷、錳的醋酸鹽,或它們與三氧化二銻的混合物,其用量為DMT質(zhì)量的0.01%~0.05%。反應過程中不斷排出副產(chǎn)物甲醇。
2)為生成的BHET,在前縮聚釜及后縮聚釜中進行縮聚反應,前縮聚釜中的反應溫度為270℃,后縮聚釜中反應溫度為270~280℃,加入少量穩(wěn)定劑以提高熔體的熱穩(wěn)定性??s聚反應在高真空(余壓不大于266Pa)及強烈攪拌下進行,才能獲得高分子量的聚酯。纖維用的PET分子量應不低于20000,薄膜用的PET分子量約為25000,一般塑料用的PET分子量約為20000~30000。
2、直接酯化縮聚法
用高純度對苯二甲酸(TPA)與乙二醇直接酯化生成對苯二甲酸雙羥乙酯,然后進行縮聚反應。該法的關鍵是解決TPA與乙二醇的均勻混合,提高反應速度和制止醚化反應。與酯交換縮聚法相比,該法可省掉DMT的制造、精制和甲醇回收等步驟,更易制得分子量大、熱穩(wěn)定性好的聚合物,可用于生產(chǎn)輪胎簾子線等較高質(zhì)量的制品。但該法對原料TPA的純度要求較高,TPA提純精制費用大。
3、環(huán)氧乙烷法
直接用環(huán)氧乙烷與TPA反應生成對苯二甲酸雙羥乙酯,再進行縮聚反應。其優(yōu)點是可省掉環(huán)氧乙烷合成乙二醇的生產(chǎn)工序,但是在實踐中會遇到許多困難,因為容易生成許多副產(chǎn)物,包括環(huán)氧乙烷聚合成聚醚和聚醚與對苯二甲酸的反應產(chǎn)物,使醚鍵引入聚酯鏈中,降低聚酯的熔融溫度。日本過去曾用此法進行過PTA生產(chǎn),但由于此法具有易燃、易爆、有毒等缺點,目前已被淘汰。
4、碳酸乙烯酯和DMT酯交換耦合法
碳酸乙烯酯與甲醇的酯交換法可以合成碳酸二甲酯(DMC),EG與DMT又可以合成PET,將這2個反應耦合就能得到新的聯(lián)產(chǎn)DMC和PET的合成路線。小冶伸八等在碳酸乙烯酯與DMT的摩爾比為3∶1、溫度250℃、壓力0.101MPa、Ti(OBu)4作催化劑、N2保護下反應2h,生產(chǎn)出了工業(yè)上有用的DMC,并已證明在燒瓶內(nèi)還生成了較低分子質(zhì)量的PET。還有報道用有機錫化合物n-Bu2Sn(OCH3)2和n-Bu2SnO為催化劑,由于所得到的產(chǎn)物均有工業(yè)價值,此法具有非常好的發(fā)展前景。
第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程
1、常規(guī)的PET生產(chǎn)主要采用PTA與EG直接醋化、聚合方法。為了降低PTA的用量,部分或全部使用中純度對苯二甲酸(MTA)代替PTA可得到具有相同性能的PET。工藝流程如下:
2、真空系統(tǒng)工藝流程簡介
中國石油遼陽石化分公司聚酯廠PET裝置是國內(nèi)聚酯 行業(yè) 較早的生產(chǎn)廠之一,于1996年建成投產(chǎn)。采用德國吉瑪工藝技術(shù),經(jīng)過幾次的改造后,目前,年產(chǎn)30萬噸PET,共分3條生產(chǎn)線。
本生產(chǎn)裝置采用德國吉瑪技術(shù),主反應為五釜流程,即由2段酯化反應和3段縮聚反應組成??s聚部分包括預縮聚Ⅰ、Ⅱ和終縮聚3個反應器,根據(jù)反應物料的特點和黏度要求,其真空度也依次增加。在正常負荷下,預縮聚Ⅰ一般控制在10kPa,預縮聚Ⅱ一般控制在1.4~1.8kPa,終縮聚一般控制在100~150Pa。
縮聚真空部分工藝流程
第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析
從目前聚酯產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀來看,我國的聚酯生產(chǎn)技術(shù)將向低生產(chǎn)成本、高產(chǎn)品質(zhì)量、安全環(huán)保的方向發(fā)展。
我國聚酯工業(yè)起步較晚但發(fā)展迅速,生產(chǎn)能力高于聚酯需求的增長速度,以致于聚酯產(chǎn)品出現(xiàn)過剩,裝置利用率逐漸下降,這就要求科研工作者不斷開發(fā)新的高效的聚酯生產(chǎn)方法,提高聚酯產(chǎn)品的質(zhì)量。原材料成本在總成本中占的比例在80%以上,因此降低原料的成本可以大幅度地改善聚酯生產(chǎn)經(jīng)營狀況。而把聚酯鏈向上延伸到PTA,甚至延伸到對二甲苯(PX)則是降低原料成本的有效途徑。我國聚酯原材料發(fā)展相對滯后,在很大程度上依賴于進口,這就需要我國石化企業(yè)大力開發(fā)原料生產(chǎn)技術(shù),加大生產(chǎn)力度,滿足聚酯生產(chǎn)的需求。廣大催化劑 研究 工作者應積極開發(fā)、研制、應用新型催化劑,以實現(xiàn)聚酯生產(chǎn)的高效化和綠色化。
催化劑是聚酯生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),選擇合適的催化劑能提高PET的生產(chǎn)效率。總之,PET的合成已經(jīng)成為國內(nèi)外 研究 的熱點。
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