聚酯合成工藝生產(chǎn)實習用演示文稿

聚酯合成工藝生產(chǎn)實習用演示文稿當前1頁，總共31頁。聚酯合成工藝生產(chǎn)實習用當前2頁，總共31頁。第一節(jié)聚酯簡介官能團：酯基-COO-、羥基、羧基分子鏈剛性大半晶高聚物：結晶度45%熱學性質:熔點255-265℃，熔融熱；耐熱性和熱穩(wěn)定性好，尺寸穩(wěn)定性高；聚對苯二甲酸乙二醇酯，常簡稱為聚酯（Polyethyleneterephthalate，PET）當前3頁，總共31頁。第一節(jié)聚酯簡介聚酯車間紡絲車間加彈車間動力部設備部品管部PTAEGPET熔體PET熔體POY

FDYPOYDTY生產(chǎn)車間輔助車間當前4頁，總共31頁。低聚物高聚物酯化脫水縮聚脫乙二醇直接酯化法的合成路線第一節(jié)聚酯簡介生產(chǎn)工藝中都設置了酯化反應釜，使PTA與EG先生成BHET，然后進入縮聚反應，將不同官能團的兩種單體之間的反應轉化為同一官能團同一種單體內(nèi)部的反應，從而較順利地獲得高聚合度的PET當前5頁，總共31頁。第一節(jié)聚酯簡介“三釜”流程漿料配制酯化預縮聚終縮聚EG回收EG循環(huán)熔體輸送紡絲H2OPTAEG當前6頁，總共31頁。第一節(jié)聚酯簡介漿料配制酯化1酯化2預聚終聚EG回收EG循環(huán)熔體輸送紡絲H2OPTAEG“四釜”流程當前7頁，總共31頁。“五釜”流程漿料配制酯化1酯化2預聚1預聚2終聚EG回收EG循環(huán)熔體輸送紡絲H2OPTAEG第一節(jié)聚酯簡介長樂化纖采用“五釜”聚合工藝：（1）酯化反應溫度較低，停留時間較長，但操作穩(wěn)定，產(chǎn)品中二甘醇（DEG）含量較低，產(chǎn)品質量較好；（2）采用刮板冷凝器，解決了縮聚真空系統(tǒng)低聚物堵塞的問題；（3）五釜流程易于實現(xiàn)共聚合改性。當前8頁，總共31頁。第一節(jié)聚酯簡介聚酯五釜流程（酯化1、酯化2、預縮1、預縮2、終縮）當前9頁，總共31頁。熔體紡絲成形動力學第一節(jié)聚酯簡介聚酯五釜流程（酯化1、酯化2、預縮1、預縮2、終縮）當前10頁，總共31頁。第二節(jié)聚酯合成工藝與原理PTA：精對苯二甲酸，熔點300℃，不溶于水外觀：白色粉末平均粒徑：M±10μm（中心值范圍95～120μm）EG：乙二醇，沸點197.3℃，與水互溶外觀：無色透明液體酸值：≤0.03mgkOH/gPTA：EG（摩爾比）≈1:1.2乙二醇過量可以促進正反應的進行，防止EG在高溫下蒸發(fā)損失；當EG過量時，會發(fā)生EG之間、EG與BHET之間的醚化反應。PTA、EG漿料配制當前11頁，總共31頁。第二節(jié)聚酯合成工藝與原理催化劑：銻系、鍺系、錫系、鈦系PTA、EG漿料配制銻系催化劑目前聚酯生產(chǎn)廣泛采用的一類催化劑，三氧化二銻（Sb2O3）、乙二醇銻（Sb2EG3）；銻系催化劑催化活性較高，對副反應的促進作用也較?。蝗齼r銻在縮聚時可被還原物質還原產(chǎn)生金屬銻，從而使聚酯聚合物帶有灰霧色；二是具有毒性。特別對肝臟有不良的影響。鈦系催化劑鈦系催化劑縮聚是很有前途的催化劑，因為它催化活性特性高；鈦系催化劑促進副反應也較明顯，所得到的聚酯熱穩(wěn)定性差，色澤發(fā)黃。當前12頁，總共31頁。第二節(jié)聚酯合成工藝與原理催化劑：銻系、鍺系、錫系、鈦系-在打漿階段添加，200-300ppmPTA、EG漿料配制錫系催化劑錫系催化劑縮聚活性高，但所得聚酯的端羧基量較大，軟化點也較低，易帶黃色；容易生成凝膠產(chǎn)物?？梢缘玫桨锥雀?、灰分含量低和透明的PET；所得PET中醚鍵含量較多，熔點較低。而且鍺系催化劑價格較貴；作為纖維聚酯的催化劑沒有明顯優(yōu)點。鍺系催化劑當前13頁，總共31頁。14第二節(jié)聚酯合成工藝與原理PTA、EG漿料配制當前14頁，總共31頁。第二節(jié)聚酯合成工藝與原理PTACOOH＋HOCH2CH2OHHOOC-H2OEGCOOH＋HOCH2CH2OHHOOC-H2OEGCOOH＋HOCH2CH2OHHOOC-H2OEGCOOH＋HOCH2CH2OHHOOC-H2OEGBHET酯化反應酯化反應可在PTA的氫離子（H+）自催化作用下進行，自催化的反應機理是原料PTA羧基解離的H+自催化和EG進行親和酯化反應。其實，酯化反應和縮聚反應在整個生產(chǎn)過程中都同時存在，在反應剛開始，反應條件有利于酯化反應的進行。酯化反應為可逆反應，為了向正反應方向進行，必須及時除去生成的水。在實際生產(chǎn)過程中，酯化反應生成的BHET經(jīng)本體聚合生成二聚體、三聚體等，在反應結束時，反應物料大部分為BHET的四聚體和五聚體。在酯化反應過程中，也有縮聚反應、水解反應（酯化反應的逆反應）、醇解反應、生成醚的副反應等。當前15頁，總共31頁。在所發(fā)生的化學反應中，固態(tài)粉末狀的PTA和液態(tài)EG之間所發(fā)生的酯化反應反應速率很慢，一般忽略部不計。在酯化反應的初始階段，固態(tài)PTA和EG之間進行的酯化反應分為如下兩步：固態(tài)粉末狀的PTA溶解于EG/酯化物的混合物中，已溶解的PTA在高溫下與EG發(fā)生酯化反應，生成酯化物；其中主要的酯化物是對苯二甲酸雙羥乙酯（簡稱BHET）。反應的方程式如下：第二節(jié)聚酯合成工藝與原理酯化反應當前16頁，總共31頁。酯化反應是一個微放熱的可逆反應，其化學平衡常數(shù)比較小，必須將反應產(chǎn)生的水不斷除去，才能使酯化反應不斷地向正反應方向進行下去。因此，在酯化反應階段，都設有用于分離和去除水的工藝塔。酯化反應時由于PTA上的羧基電離出H+，對酯化反應具有催化作用。

PTA在反應混合物中的溶解度遠比在純EG中的溶解度大，隨著反應的進行，PTA的溶解度逐漸增大。當達到一定的反應程度時，PTA完全溶解，反應進入均相酯化反應階段，這時的酯化率就稱為“清晰點”（Es約為89％）。H+自催化加速第二節(jié)聚酯合成工藝與原理酯化反應當前17頁，總共31頁。第二節(jié)聚酯合成工藝與原理酯化反應當前18頁，總共31頁。酯化1階段反應溫度：250-255℃反應壓力：0.3MPa反應時間：。酯化率：92%-94%第二節(jié)聚酯合成工藝與原理酯化反應酯化2階段反應溫度：260-265℃反應壓力：0.3MPa反應時間：酯化率：96%-98%不管酯化過程的分段數(shù)量是多少，在酯化反應結束時，總要求其酯化率大于95%。注：一段酯化工藝要比三段酯化工藝少兩只反應釜，在工藝流程上前者就顯得十分緊湊，而且反應所需的時間也比較短，這就要求酯化反應器的設計思路新穎，結構合理，工藝參數(shù)選擇適當。當前19頁，總共31頁。HO(CH2)2(OOCCOO(CH2)2)n－OHPETHO(CH2)2(OOCCOO(CH2)2)n－OHPETHO(CH2)2(OOCCOO(CH2)2)n－OHPETHO(CH2)2(OOCCOO(CH2)2)n－OHPETBHET-EG第二節(jié)聚酯合成工藝與原理縮聚反應由于縮聚反應是可逆反應，并且反應平衡常數(shù)較小，因此在反應過程中必須盡快除去反應生成的EG，否則會影響縮聚反應速率和聚合度?？s聚階段主要是一個鏈增長的過程。因此縮聚反應一般是在高溫、高真空的條件下進行的。當前20頁，總共31頁?？s聚反應是聚酯合成過程中的鏈增長反應。通過這一反應，兩個β-羥基乙酯基之間發(fā)生縮聚并脫去一分子的EG。反應式如下：反應的機理實質是酯交換反應。其中，x≥1，y≥1，n=x+y。第二節(jié)聚酯合成工藝與原理縮聚反應當前21頁，總共31頁。第二節(jié)聚酯合成工藝與原理預縮1階段立式不帶攪拌反應溫度：265-270℃反應壓力：20-25KPa反應時間：0.5h酯化率：≥98%縮聚轉化率：85%特性粘度：預縮2階段臥式帶攪拌反應溫度：270-275℃反應壓力：3.5KPa反應時間：0.75h酯化率：99.5%縮聚轉化率：92%-94%特性粘度：縮聚反應-預縮聚當前22頁，總共31頁。通常采用臥式結構，finisher反應槽具有大的，不斷更新的反應物蒸發(fā)表面，以使反應物獲存多余的EG，能夠迅速的從粘稠物料中蒸發(fā)出來盡可能的增加熔體脫揮面積。釜外有加熱夾套,夾套中可用聯(lián)苯和聯(lián)苯醚組成的高溫導熱油進行加熱。第二節(jié)聚酯合成工藝與原理縮聚反應-終縮聚當前23頁，總共31頁。第二節(jié)聚酯合成工藝與原理縮聚反應-終縮聚終縮階段臥式雙軸攪拌反應溫度：275-280℃反應壓力：0.15KPa反應時間：3-3.5h酯化率：≥99.5%縮聚轉化率：＞99%特性粘度：0.675dl/g當前24頁，總共31頁。第二節(jié)聚酯合成工藝與原理縮聚反應當前25頁，總共31頁。第三節(jié)聚酯聚合產(chǎn)品的評價指標1.特性粘度特性粘度是聚酯的非常重要的指標，是分子內(nèi)摩擦的量度，由于高分子的流動是通過鏈段的位移形成的，鏈段越長，摩擦力越大，其特性粘度越高，因此是分子量大小的一個標志。一般民用絲切片粘度在L/g，而工業(yè)絲切片粘度一般要>0.85dL/g,通常為測試方法：采用烏式粘度計測定聚酯切片的特性粘度，溶劑苯酚/1,1,2,2-四氯乙烷（質量比50/50，或60/40，計算公式不同）2.熔點PET屬于半結晶聚合物，若聚酯100%結晶，理論熔點約在300℃左右，通常切片的結晶度在30-40%左右，國標中規(guī)定熔點一般在252℃-262℃左右。測試方法：顯微鏡法，DSC法當前26頁，總共31頁。第三節(jié)聚酯聚合產(chǎn)品的評價指標3.端羧基值一般認為，在一定的范圍內(nèi)端羧基含量高，聚酯的熱穩(wěn)定性差，隨著熱降解時間的增長，端羧基含量增大。另外，端羧基會對酯基進行酸解反應，使黏度降低。在縮聚過程中，聚合工藝條件有波動，縮聚的反應溫度高，真空度偏低或停留時間過長，這些都對降低產(chǎn)品中的端羧基含量不利。測試方法：容量滴定法，光度滴定法，常規(guī)要求＜35mol/t4.色度色相通常用L值（黑白度）、B值（黃藍指數(shù)）、a值（紅綠指數(shù)）表征。測試方法：干燥粉碎法，干燥法，常規(guī)要求：L（75-79）

b（-1-6）

a（）當前27頁，總共31頁。第三節(jié)聚酯聚合產(chǎn)品的評價指標5.凝集粒子凝集粒子是指凝聚粒子、凝膠粒子、炭黑粒子以及其他雜質粒子的總稱。凝集例子對生產(chǎn)最大的影響是熔體過濾器、紡絲組件壓差上升快，縮短使用周期，增加紡絲斷頭。測試方法：顯微鏡下觀察凝聚粒子6.二甘醇二甘醇（DEG）端羥基間反應的產(chǎn)物，該副反應主要發(fā)生在游離EG量大的場合，聚合物中的DEG含量高，會使熔點降低，色相變差，但同時可以改善PET的染色性能，所以產(chǎn)品的DEG含量不必過低，而應保證在指標范圍內(nèi)穩(wěn)定；DEG在縮聚過程中幾乎不增加，主要在酯化過程中產(chǎn)生，產(chǎn)生量與酯化的進料EG/PTA的摩爾比、酯化溫度、酯化停留時間等幾個參數(shù)有較大關系。測試方法：甲醇值降解法，乙醇胺降解法，國標要求在0.80-1.60%當前28頁，總共31頁。開發(fā)了微量改性、無機/有機改性、多組分共聚合、高