聚酯生产工艺条件选择.docx

《聚酯生产工艺条件选择.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《聚酯生产工艺条件选择.docx（6页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、聚酯生产工艺条件选择PTA和EG的摩尔比从酯化反应看,PTA和EG完成酯化反应时所需的摩尔比为1：2（PTA：EG）O但从最终产物的结构来看，PTA和EG合成整个反应时所需的摩尔比为1： 1,所以，PTA与EG的投料摩尔比设计时应考虑解决这一对矛盾。从副反应的角度来看，体系中EG含量越高，酸化反应的速度也越快，产品 中DEG的含量也愈高。因此，要求反应过程中PTA与EG的配比接近1最好, 不过，体系中的EG含量降低，酯化反应的速度自会减慢。实际上，半酯化反应进行到一定程度之后，缩聚反应也将同时发生，两者不 可能同时分开。酯化反应生成的BHET在缩聚时又将释放EG分子，可以补偿部 分酯化反应所需

2、的EG。从这一点上来说，PTA与EG的配料摩尔比可以接近于 1： lo考虑到生产过程中的EG损耗，在实际的浆料配制中，PTA与EG的摩尔 比往往控制在1： 1, 1： 1. 2之间。并且在酯化反应中随水蒸汽一起蒸发出来的EG经分离后重新返回到酯化釜中，可以使酯化釜内的PTA与EG摩尔比大约保 持在1： 1. 71. 8左右。所以，仪化聚酯装置中PTA： EG配料比控制在1： 1. 138 摩尔比。二、反应温度对于吸热反应，温度升高，反应速度增加。但是，温度升高时，许多副反应 的速度也会随之增加。从热力学可知，PTA与EG的缩聚反应是微放热反应，反应平衡常数随温度 升高而减小，即温度较低时更有利

3、于平衡向生成产物的方向移动。由于这种影响 不是十分明显，所以生产上则对动力学上考虑得多一些，即温度升高能加快反应 速度。那么，聚酯生产中的反应温度应该怎样选择呢？聚酯生产过程中的反应有 一个特点，就是在尚未到达平衡以前的任何阶段，由低温所得的聚酯分子量总是 比由高温状态下得到的分子量低；而当反应达到平衡以后，情况又恰恰相反，即 由低温所得产物分子量总是比由高温状态下所得的分子量要高，这就为反应温度 的选择提供了依据。在酯化反应中，温度的选择主要考虑主反应和副反应的速度问题，既要加快 酯化反应，又要抑制酸化反应。所以，不管其酯化过程是二段还是三段，反应温度都控制在258272的范围。如:仪化聚酯

4、第一酯化釜262第二酯化釜268长征厂第一酯化釜263 第二酯化釜266第三酯化釜270金山二厂金山二厂第一酯化釜268 c第二酯化釜265根据熔融缩聚反应的特点，即反应温度一般高于最终产物熔点1020, 同时，考虑到反应体系物料的流动性和小分子副产物的顺利排出，一般将温度控 制在270285之间。三、反应压力一般酯化反应过程都采用正压或常压操作，这是根据下列理由决定的：1 .在酯化反应的温度下，EG将全部蒸发形成蒸汽，为保证酯化釜中有足够 的EG含量，必须有足够的压力，以提高EG的沸点，减少EG的蒸发，加速酯 化反应。2 .为了及时将酯化反应所产生的水分除去，反应压力不能太高。否则酯化 反应

5、的逆反应（水解反应）将增加。3 .酯化反应压力控制太高时，反应物料中EG含量太高,酸化反应大大增加。所以，仪化聚酯的酯化反应压力控制：第一酯化釜：0. 18Mpa表压）；第二酯化釜：0. 02MPa （表压）预缩聚反应中，除了考虑缩聚反应外，还需要照顾到酯化反应。而且，在预 缩聚反应初期，由于体系物料粘度较低，且有较多的EG蒸发，预缩聚釜的真空 度就不宜控制的太高。否则，会使EG大量抽吸出来外，还将使PTA单体和低 聚物也抽入真空系统，造成管线或设备的堵塞。最终缩聚反应中，则主要是提高分子量为目的，尽可能地控制较高的真空度。 为了及时排出小分子产物，还采用特殊搅拌，提高温度等手段来配合完成缩聚

6、反 应。但是，正常生产中，除了采取较高的真空操作外，还要求真空度相当稳定, 尤其不能大幅度的真空起落。否则，在缩聚反应的气相物料中会夹带部分低聚物 而恶化真空系统。四、停留时间和液位停留时间是聚酯生产过程的一个重要参数，是影响聚酯产品酯化率和聚合度 的主要因素之一。停留时间除与反应釜中的流态有关外，还与反应釜的液位有关, 液位越高停留时间越长。所以，工艺与经常用调解反应釜液位的方法来调节停留 时间。1 .酯化反应的停留时间根据不同的化学反应和反应器类型，从理论上可以通过计算来确定反应达到 一定转化率所需的时间。但对于酯化反应，涉及到固相PTA溶解所需的时间， 但酯化过程的清晰点的时间又很难确定

7、，所以，这个过程所花费的时间和均相反 应所需的时间就无法确定，实际生产中则主要是根据经验的总结，以物料在反应 釜中的平均停留时间来控制整个反应的总时间。停留时间短，则酯化产物的酯化 率就低，影响缩聚反应顺利进行，但停留时间太长，不仅会使酯化过度，而且产 品中DEG含量也会明显上升。2 .缩聚反应的停留时间缩聚停留时间与真空度、温度和催化剂浓度等相关，当这些因素不变时，主 要取决于物料平衡产量和分子量。停留时间太短，除产品分子量达不到要求外, 分子量分布也不均匀，影响聚合物质量，若停留时间太长，分子量虽高，但产量 低，且过长的停留时间会使副反应增加，反而致使聚合物分子量下降，产品色泽 也会变坏。

8、3 .反应釜的液位反应釜的液位是实际生产过程中停留时间的重要表现。对于连续式反应器,物料的停留时间。可用下式表示：一丫式中，Vr为反应器中物料所占的体积；V为物料经过反应器的体积流量。不论是卧式反应器还是立式反应器，一定的物料体积，在反应器中表现出一 定的料位高度。这种高度用仪表测量后按某一比例关系或用数量显示出来就是平 常所说的液位。所以，液位高低就代表了反应器中物料的停留时间的长短。不同的聚酯装置，其停留时间是不一定相同的：(单位：min,括号内为生产 负荷，t/d )酯化1酯化2酯化3预缩1预缩2终m仪化聚酯120543345220(200)(200)(200)(200)(100)长征厂

9、7535303045240(120)(120)(105)(105)(105)(60)金山二厂5090546088(100)(100)(100)(100)(100)不同生产负荷的停留时间也不是一样的，如仪化聚酯装置（单位：min,最 终缩聚均为220min）：生产负荷（t/d）R01R02R03R0450212954896100147554968150124543445200120454040五、其它工艺条件的选择.搅拌器转速和搅拌器型式（仪化装置）在第一酯化釜中，进料为常温的PTAEG浆料。设置螺旋桨搅拌器可以使 浆料在短时间内混合达到反应所需的260以上的温度。同时，也使酯化反应产生 的水分

10、可以及时得到蒸发，从而促使酯化反应的顺利进行。另一方面，搅拌可以 使部分处于死角的物料及时得到更新，防止局部过反应。在第二酯化釜中，由于TiO2悬浮液的加入，搅拌除了加速水分蒸发，防止 物料局部过热，减少反应器内部死角和加强物料混合外，还可使TiCh悬浮液在 酯化物中分散均匀，防止产生二次TiCh粒子，保证产品中TiCh凝聚粒子的含量 控制在正常的范围以内。在预缩聚阶段，约有80%的多余EG派出，虽然排出的小分子量较大，但由 于熔体粘度很低，EG的排出还是比较容易的。因此，对于搅拌器形式也比较简 单，一般选用螺旋推进式搅拌器就可以满足生产要求，而且搅拌器的转速也较高。第一预缩釜由于从正压的酯化

11、过程过渡到负压的预缩过程，仅靠压力激降和 酯化物粘度低的优越条件，可使EG在物料内部大量汽化产生剧烈的翻腾作用而 达到搅拌的同样效果，所以不需要搅拌器。第二预缩釜则使用螺旋桨式搅拌器, 转速为70r/min,而且不随生产负荷的变化而改变。最缩聚段对搅拌要求比较严格，各聚酯生产厂家对中等粘度（0. 50. 7 特性粘度）的聚酯产品的最终缩聚搅拌器，几乎都采用卧式拉膜搅拌器。采用这 种搅拌器的主要目的是通过搅拌获得一定厚度的熔体膜层，增加蒸发表面积，使 得EG等小分子能及时从熔体内部蒸发至表面排去。同时，由于重力作用使膜层 下落时破碎而不断形成新的蒸发表面，更利于EG的排出。所以，物料膜层的厚度和

12、搅拌器成膜的能力直接影响到缩聚反应的速度。搅 拌器的转速对聚合物薄层形成的好坏有很大的影响。转速太慢，单位时间成膜的 数量较少，反应速度就不会太快；相反，转速太快，由于小分子EG从熔体内部 蒸发至熔体膜层表面需要一定的时间，所以反应速度也不会太快，如果未等EG 挥发出来，薄层又回到熔体物料中去，即搅拌转速太高时，对生产是不利的。仪 化聚酯装置中，10R05的搅拌转速为4. 04. 5r/min。实践证明，当转速超过 5. 0 r /min,提高转速对缩聚反应的影响已不太明显，相反，还会引起一些副作 用。1 .催化剂及其浓度虽然在反应初期有许多金属离子具有三价锦相近的催化活性，但是，随着缩 聚反

13、应的进行，它们对提高反应速率的作用较之睇大大降低。因为睇离子的催化 剂活性与体系中的竣基（COOH）含量无关，而与羟基浓度成反比。所以，锦化 合物的催化效果随着聚合度的增加而提高。因此，在连续法缩聚中广泛使用锚系 催化剂，其中最常见的是三醋酸镇和二氧化睇。而且三醋酸镇在EG中的溶解性 能比三氧化二睇要好，所以，仪化使用的是三醋酸镇作为缩聚反应的催化剂。虽 然在聚酯生产中使用的催化剂一般都是缩聚反应的催化剂，但在最初的原料配比 中就将催化剂加入，这并不是说它们在酯化过程中作为酯化催化剂，而是在酯化 过程中也可以作为其中少量的缩聚反应的催化剂，而且，催化剂的提早加入，可 以使其充分溶解在物料中，使

14、其分散均匀，防止局部的过催化。另一方面，在缩 聚反应中加入溶解有催化剂的EG溶液时，会引起系统EG过量，增加真空系统 的负担。催化剂的用量应有足够的浓度才能达到明显提高反应速率的作用，但是，浓 度过高，则会加快副反应速度。而且，过量的睇金属离子存在于产品中也会影响 其产品质量，如增加灰份等。催化剂用量与聚酯平均聚合度(用粘度表示)的关 系为PETAt7 = F-CO5-At式中，A】为PET最终产品特性粘度与预聚产品特性粘度之差；以为最 终缩聚反应釜中的反应时间(停留时间)，单位小时；(为反应体系中催化剂的浓 度，(Sb)ppmo对于三醋酸睇有：Sb = 0.4074 xl04x Sb(AC %式中，S0(AC)3%为加入反应物中的即(AC)3；重量百分浓度。F为过程函数， 由反应条件所决定，一般情况下，取F=0. 01015o仪化聚酯生产中，催化剂的 浓度可选择在Sb=17525ppmo