涤纶树脂的生产 化工工艺学课件.ppt

聚对苯二甲酸乙二醇酯 Polyethylene Terephthalate (PET) PET概述 1941年用对苯二甲酸与乙二醇缩聚获得对苯二甲酸乙二醇酯，经熔融纺丝制成性能优良的纤维，于1953年实现工业化。至1972年其产量居合成纤维的首位。 目前，世界研究热点是聚乳酸（PLA）纤维，路线为： 淀粉——葡萄糖——乳酸——聚乳酸——纤维 纤维：染色温度比PET低30℃，比PET吸湿性好，用途广，如用于手术缝合线、骨科、牙科等。 结构与性能 涤纶树脂（PET）性能 PET纤维的性能： 强度高，在湿态下强度不变，耐冲击强度比聚酰胺高四倍； 耐热性高，熔点为255~265℃，软化温度为230~240℃； 弹性好。织物不易褶皱，不易变形； 耐光性好，在合成纤维中仅次于聚丙烯腈； 耐腐蚀性好，仅次于聚酰胺； 此外，耐磨性好、吸水性较低等。 PET分类和应用 按用途分：非工程塑料级、工程塑料级。 非工程塑料级：用于纤维、瓶、薄膜、片材、耐烘烤食品容器等。 ㈠ 生产PET的工艺路线 ⒈ 直接缩聚法(TPA法) 将对苯二甲酸(TPA)与乙二醇进行缩聚制备聚对苯二甲酸乙二醇酯（涤纶）的方法。 PET的生产方法是熔融缩聚，其对单体的纯度要求很严，TPA中含有杂质——对羧基苯甲醛(4-CBA ) 必须将其除去。 而TPA的精制不能用一般的精制方法（精馏、重结晶），因为它容易升华，并且在溶剂中的溶解性较差。因此，直接缩聚法遇到困难。 后来发明了提纯对苯二甲酸的方法，使得该法得到推广额发展。 直接酯化法的主要生产工艺主要有吉玛工艺、鈡纺工艺、杜邦工艺、伊文达工艺等。 吉玛工艺的特点——德国吉玛(zimmer)公司： 选用单一的缩聚催化剂； 酯化反应温度较低，停留时间较长，但操作稳定，产品中二 甘醇（DEG）含量较低，产品质量较好； 采用刮板冷凝器，解决了缩聚真空系统低聚物堵塞的问题。 钟纺工艺过程的特点——日本钟纺公司： （1）原料配制时乙二醇摩尔比低，故反应系统中EG过剩量少，能耗低，生成二甘醇副产物少，使产品中的DEG含量较低； （2）各级反应条件（压力、温度、停留时间）适中，各缩聚反应级间聚合度分配合理，使产品质量较高； （3）利用搅拌功率以及终聚在线毛细管黏度计来调节终聚的真空度，使产品黏度控制稳定； （4）缩聚反应器中有两釜采用卧式反应器，内部为多槽溢流串联结构，液面稳定，减少了劣化物的生成；同时，改善了物料的活塞流情况，有利于产品的相对分子质量分布。 杜邦工艺的特点——美国杜邦公司： 工艺流程简单合理，停留时间短，虽然反应条件强烈，但产品质量较好； 设备简单，动设备少，维修量少，装置连续运行时间较长，可达到4年； 添加剂加入口有喷嘴和静态混合器，分散性好，品种转换时间较短。 伊文达工艺的特点——瑞士伊文达公司： 酯化、缩聚等主工艺过程充分利用压差和位差作为物 料 搅拌和输送动力，减少动设备，能耗低； 反应器结构合理，有利于传质、传热和反应的需要； 缩聚过程的喷淋冷凝器均设有自动刮板，解决了真空 系统的堵塞问题。 ⒉ 酯交换法（DMT法） 酯交换法生产PET首先将TPA和甲醇反应制备成对苯二甲酸二甲酯（DMT），然后，再将DMT与乙二醇进行酯交换制备成对苯二甲酸二乙二醇酯（BHET），再以BHET为单体进行均缩聚，从而生产PET。 DMT法是生产PET的最早的方法，也是最成熟的方法。 ⑴ 酯交换法生产PET有关的反应简式 ⑵ DMT法的优缺点 缺点: 需回收甲醇；生产流程复杂，投资高。 优点：工艺条件成熟；原料可以采用粗的 PTA生产。 ⒊ 环氧乙烷法（EO法） EO法是20世纪70年开发出来的一条生产PET的路线，近年来已有不少生产厂家进行试生产。 EO法由对苯二甲酸（TPA）与环氧乙烷(EO)直接酯化制得对苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)，然后以BHET为单体进行均缩聚。 ⑴ 环氧乙烷法生产PET有关的反应简式 ⑵ EO法的优缺点 优点: 用EO直接与TPA反应省去了制备乙二醇的工序； 与酯交换法相比较，不用甲醇，原料和设备都比较节省； 与直缩法相比较可不采用高纯度的对苯二甲酸，生成的 BHET易于提纯；EO与TPA反应速度快，设备利用率高。 缺点： EO的沸点低，常压下为