任務(wù)2 聚酯合成的漿料配制-原料特性

主講人：陳曉玲聚酯合成的漿料配制目錄CONTENT原輔料特性第一章設(shè)備認(rèn)知第二章漿料配制的工藝流程第三章漿料配制的生產(chǎn)操作第四章第一部分原料的理化性質(zhì)催化劑特性聚酯生產(chǎn)原輔料特性熱媒性質(zhì)課前思考請查看聚酯生產(chǎn)的工藝流程圖：（1）找出聚酯生產(chǎn)過程用到的物料；（2）判斷哪些是原料哪些是輔料（3）明確漿料配制工段用到的物料主要有哪些？課前思考PTAEG催化劑TiO2熱媒主要原料輔料輔助材料消光劑輔助原料（1）PTA的毒理性質(zhì)及防護(hù)請結(jié)合課前任務(wù)，根據(jù)查找到的對苯二甲酸MSDS，試判斷使用對苯二甲酸時，可能需要用到的防護(hù)措施有哪些？請在學(xué)習(xí)通上投票。①②③④⑤A:①②B:①③④C:①②④D:①②③④⑤原料特性——PTA的性質(zhì)建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠手套；遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場所嚴(yán)禁吸煙；使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備；避免產(chǎn)生粉塵、避免與氧化劑、堿類接觸；搬運(yùn)時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。（1）PTA的毒理性質(zhì)及防護(hù)精對苯二甲酸為可燃白色粉末，為低毒類化學(xué)品，對皮膚有刺激作用。在卸料和處理其堵塞過程中，應(yīng)盡量避免粉塵飛揚(yáng)，操作人員應(yīng)戴防塵口罩或防毒面具，防止吸人人體。1原料特性——PTA的性質(zhì)（2）PTA的理化性質(zhì)分子式：HOOCC6H4COOH相對分子質(zhì)量：166.13熔點/℃：427（封閉管）升華溫度/℃：300白色的、比較松散的結(jié)晶粉末密度/(g/mL)：1.55自燃點/℃：680最低爆炸濃度/(g/L)：0.05極限氧濃度/%：15固體PTA在EG和水中的溶解度很低，在常溫下幾乎不溶解于EG和水中。溫度/℃溶解度/g/100gEG溫度/℃溶解度/g/100gEG1000.6042002.6941501.6492502.742654.0531原料特性——PTA的性質(zhì)（3）PTA的化學(xué)性質(zhì)0102與醇酯化與堿中和滌綸生產(chǎn)過程中酯化的原理PTA呈弱酸性，能與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)。利用這一反應(yīng)可以測定PTA的酸值，也可以用來測定酯化物的酸值和皂化值。所謂皂化值是指皂化1g樣品所需要KOH的毫克數(shù)，利用測量的酸值和皂化值可以計算酯化率，從而反映酯化反應(yīng)的程度。1原料特性——PTA的性質(zhì)1（4）聚酯對原料PTA的質(zhì)量要求項目指標(biāo)項目指標(biāo)外觀白色粉末PT酸含量≤25×10-6相對分子質(zhì)量166.1對羧基苯甲醛含量≤25×10-6酸值（mgKOH/g）674±3水分/%≤0.5灰分≤15×10-6特種金屬含量（Co等）≤10×10-6鐵含量≤2×10-6粒徑分布（44-149）53.0%~86.0%1原料特性——PTA的性質(zhì)1原料特性——PTA的性質(zhì)4-CBA粒徑金屬含量水分含量含水量高，會使PTA結(jié)塊，易造成管路堵塞，壓力升高，同時減少過濾器的壽命；影響產(chǎn)品配比，從而影響反應(yīng)。影響輸送、漿料粘度計酯化穩(wěn)定性：粒徑大：輸送阻力大，易堵塞，漿料粘稠大；粒徑小：與EG接觸面積大，酯化速度加快，酯化率高，影響聚合。一般含鉬、鉻、鎳、鐵、鎂、鈷等，金屬離子對聚酯反應(yīng)有催化作用，增加熔體的降解。影響產(chǎn)品的色相和特性粘度：色相與含量成正比；產(chǎn)品粘度與含量成反比；1原料特性——PTA的性質(zhì)色相PT酸酸值灰分PTA中不可燃燒的金屬等無機(jī)物含量之和，含量過高導(dǎo)致聚酯熔體在紡絲過程中斷頭，易堵塞生產(chǎn)過程中的過濾器。含有羧基，聚酯過程中容易造成封端作用，降低聚酯分子量?？梢钥醋魇荘TA產(chǎn)品純度的標(biāo)志。PTA中還還有4-CBA、PT酸等，也會影響酸度，酸值異常時，需要進(jìn)一步分析。PTA中b值高，所得聚酯產(chǎn)品b值也高。（1）EG的毒理及性質(zhì)乙二醇為可燃液體，為低毒類。若吸入經(jīng)加熱揮發(fā)的乙二醇蒸氣或誤飲乙二醇，均能引起急性中毒，癥狀為神經(jīng)系統(tǒng)抑制和腎臟受到損害，嘔吐、眩暈、呼吸困難，并可有眼球震顫，淋巴細(xì)胞增多。成人誤飲70~100mL，即可致命?？诜蠹毙灾卸痉秩齻€階段:第一階段主要為中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，輕者似乙醇中毒表現(xiàn)，重者迅速產(chǎn)生昏迷抽搐，最后死亡；第二階段，心肺癥狀明顯，嚴(yán)重病例可有肺水腫、支氣管肺炎、心力衰竭；第三階段主要表現(xiàn)為不同程度腎功能衰竭。除了應(yīng)保持有關(guān)設(shè)備管道密封，防止液態(tài)或氣態(tài)乙二醇泄漏外，在維修或操作中禁止在生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)排放乙二醇蒸氣。在生產(chǎn)和維修過程中，與乙二醇接觸時，應(yīng)戴塑料手套，避免與皮膚接觸。1原料特性——EG的性質(zhì)（2）EG的物理性質(zhì)分子式：HOCH2CH2OH相對分子質(zhì)量：62.07正常沸點：197.3℃凝點：-12.6℃閃點：116℃正常沸點下的汽化熱：812kJ/kg密度(20℃)：1115kg/m3EG是一種黏稠透明的液體，稍有甜味，揮發(fā)度較低，易溶于水，能以任意比例溶解于水。1原料特性——EG的性質(zhì)（3）EG的化學(xué)性質(zhì)0102與酸酯化氧化反應(yīng)滌綸生產(chǎn)過程中酯化的原理02脫水反應(yīng)生產(chǎn)中產(chǎn)生二甘醇的原因1原料特性——EG的性質(zhì)（4）聚酯對原料EG的質(zhì)量要求項目單位指標(biāo)項目單位指標(biāo)酸值mgKOH/g≤0.03鐵×10-6≤0.2灰分×10-6≤10色相APHA≤5水分％≤0.1二甘醇、三甘醇％≤0.1醛含量×10-6≤1020℃密度Kg/m3112.8~113.81原料特性——EG的性質(zhì)密度DEG和TEG含量鐵含量色相EG色相差，聚酯色相也差，高溫儲存易變黃。DEG含量比TEG多，二甘醇也課進(jìn)行聚合，但其含有醚鍵，易造成聚酯氧化降解，熔點降低，但二甘醇含量多有利于提高染色性及熔體的流動性。影響色相，使聚酯在縮聚過程中產(chǎn)生斷鏈作用。EG純度的反映，密度低說明水含量高，易造成配比降低，酯化不足；密度高，說明含有二甘醇和三甘醇的含量多。1原料特性——EG的性質(zhì)2催化劑特性聚酯生產(chǎn)是通過酯化和縮聚兩步來完成的。酯化催化劑：酸，在酯化過程中PTA電離產(chǎn)生的H+會催化酯化反應(yīng)的進(jìn)行，因此不需要額外加催化劑?？s聚催化劑：通常采用銻、錳、鈷、鈣、錫、鈦和鍺等金屬的化合物作為催化劑，必要時還要加穩(wěn)定劑。選擇催化劑時，應(yīng)遵循以下原則：能促進(jìn)主反應(yīng)，力求減少副反應(yīng)；易于在原料或物料中溶解，便于均勻分布；不得因使用催化劑，而使產(chǎn)品質(zhì)量(如黏度、熔點、色相、熱穩(wěn)定性等指標(biāo))有所降低；價廉，容易取得。（1）催化劑的選用原則乙二醇銻二氧化銻（最少）三醋酸銻（最多）2催化劑特性（2）銻系催化劑的種類2催化劑特性三醋酸銻加熱至分解溫度時，會產(chǎn)生醋酸和氧化銻煙霧，氧化銻煙霧為劇毒物，會引起腸胃功能紊亂、嘔吐、腹瀉，還會引起神經(jīng)性病痛，如失眠、暈眩、神經(jīng)痛等。醋酸蒸氣毒性雖較低，但若長時間接觸，也會刺激眼睛、鼻子和咽喉。與水反應(yīng)生成有毒蒸氣，能引起皮膚、黏膜發(fā)炎,對消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)有損害，粉塵對呼吸系統(tǒng)有刺激。因此在加催化劑時一定要佩戴防毒面具和穿著防護(hù)衣物。避免與皮膚接觸，特別是不可濺人眼內(nèi)，若不慎觸及身體的某個部位，要盡快以水沖洗。三醋酸銻是白色的、吸濕性的結(jié)晶固體，與水接觸或在潮濕的空氣中易水解為氫氧化銻和醋酸，因此具有強(qiáng)烈的刺激性氣味。其常見物性數(shù)據(jù)如下:分子式：Sb(Ac)3

相對分子質(zhì)量：298.88密度(20℃)/(kg/m3)：1987

分解溫度/℃：60銻在三醋酸銻中的理論含量/%：40.24分子式：Sb2O3

相對分子質(zhì)量：291.5密度/(kg/m3)：5200

熔點/℃：656在乙二醇中的溶解度(50℃)/(g/L)：30

銻在三氧化二銻中的理論含量/%：83.532催化劑特性三氧化二銻為白色結(jié)晶粉末，對人體有毒，長期接觸是，對肝臟有明顯損害，其常見物性數(shù)據(jù)如下:乙二醇銻是銻與乙二醇的絡(luò)合物，外觀為白色晶狀固體，由于分子中不含醋酸根而無刺激性氣味，當(dāng)乙二醇銻溶解在乙二醇中后，遇水會產(chǎn)生白色沉淀。其常見物性數(shù)據(jù)如下:分子式：Sb2(EG)相對分子質(zhì)量：423.56銻含量：56%~58.5%氯化物含量：≤100x10-6硫酸鹽含量：≤100x10-6鐵含量：≤10x10-6干燥損失≤1%2催化劑特性小組討論：試比較三種銻系催化劑，分別從毒性、活性、成本等多方面分析比較為何聚酯生產(chǎn)過程中為何傾向于使用乙二醇銻。2催化劑特性010203010203溶解性：三醋酸銻＞乙二醇銻＞三氧化二銻三種銻系催化劑的比較活性：銻含量相同，活性相同銻含量（成本）：三氧化二銻＞乙二醇銻＞三醋酸銻對聚酯純度的影響：乙二醇銻不帶入其他基團(tuán)3熱媒的性質(zhì)酯化和縮聚部分的反應(yīng)器、熔體管道、氣相管線等均需要進(jìn)行加熱和保溫，所需要的熱量是通過載熱體(俗稱熱媒)來完成的。根據(jù)使用溫度的不同，熱媒主要有無機(jī)鹽類、礦物油類、水蒸氣和有機(jī)化合物四大類，各種類型之間的基本性質(zhì)、加熱系統(tǒng)設(shè)置、使用時的相態(tài)、操作方法都大不相同。其中有機(jī)化合物中的加氫三聯(lián)苯(液相熱媒)和聯(lián)苯聯(lián)-苯醚(氣相熱媒)是常用的載熱體。水蒸氣礦物油類無機(jī)鹽類有機(jī)化合物3熱媒的性質(zhì)加氫三聯(lián)苯，也成液相熱媒。由對三聯(lián)苯、鄰三聯(lián)苯和間三聯(lián)苯的混合物加氫制得。對三聯(lián)苯鄰三聯(lián)苯間三聯(lián)苯（1）液相熱媒3熱媒的性質(zhì)外觀：透明淡黃色液體氣味：無刺鼻氣味密度(25℃)：1004kg/m3線膨脹系數(shù)：在20~350℃范圍內(nèi)為0.00068/℃凝點：-25℃著火點：178℃燃點：190℃自燃溫度：390℃運(yùn)動黏度：0.694Pa/s汽化熱(計算值)：347.5J/g平均相對分子質(zhì)量：238含水量：100X10-61)物理性質(zhì)氫化三聯(lián)苯在使用溫度范圍內(nèi)具有沸點高、導(dǎo)熱系數(shù)大、比熱容大的特性，但隨著溫度的升高，其密度、比熱容、黏度及熱傳導(dǎo)等參數(shù)均降低。3熱媒的性質(zhì)2)熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性氫化三聯(lián)苯在化學(xué)結(jié)構(gòu)上由三個六元環(huán)緊密相連和苯環(huán)共軛體系的穩(wěn)定體，在高溫下也具有良好的熱穩(wěn)定性，很少發(fā)生分解反應(yīng)。因而在使用過程中具有壽命長、補(bǔ)充量少的特點。氫化三聯(lián)苯在長期高溫下運(yùn)行后，也不可避免地會發(fā)生裂解和熱聚。裂解的結(jié)果使氫化三聯(lián)苯的蒸氣壓上升，初餾程點、閃點下降，黏度和密度變小;熱聚的結(jié)果將生成相對分子質(zhì)量較大的化合物，在初期，這種化合物尚可溶解在氫化三聯(lián)苯混合液中，但隨著含量的增加，將生成高分子重組分沉積下來，而沉積物在高溫的作用下迅速發(fā)生碳化反應(yīng)，分解成碳和氣體。另外，由于泄漏或氮封不良，在空氣和高溫氫化三聯(lián)苯直接接觸時，將加速這一碳化反應(yīng)。操作溫度越高，這種裂解和熱聚反應(yīng)速率越快。所以最高的使用溫度應(yīng)控制在343℃以下。3)對人體的影響3熱媒的性質(zhì)液相熱媒的毒性較低，且不會通過皮膚大量地進(jìn)入人體內(nèi)。其蒸氣對人體的呼吸器官有刺激作用，要避免與眼睛接觸，避免與皮膚長時間接觸。若不慎接觸時，要用水沖洗；若溢至管道設(shè)備之外，要盡快用黃沙或黏土吸收。儲存或使用熱媒的設(shè)備管道要力求密封，不得泄漏。氫化三聯(lián)苯僅用于間接加熱的場合，在任何情況下都不應(yīng)接觸和污染食品。同時在有氫化三聯(lián)苯氣體(高溫下)溢出時，會散發(fā)出有刺激性的氣味。因此，在實際操作中，對可能出現(xiàn)氫化三聯(lián)苯泄漏的地方必須設(shè)置排氣通風(fēng)設(shè)施。3熱媒的性質(zhì)（2）氣相熱媒聯(lián)苯聯(lián)苯醚氣相熱媒是聯(lián)苯和聯(lián)苯醚的混合物，其質(zhì)量比為73.5:26.5。外觀為無色至淡黃色透明液體，流動性好，使用時色澤會迅速變暗。20℃密度：1060kg/m3凝點：12℃線膨脹系數(shù)：0.00043/℃沸點:256℃閃點：115℃著火點：138℃自