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聚酯工艺基础知识聚酯一部•概述•聚酯发展概况•聚酯生产工艺路线•聚酯生产的原辅料的物理特性•聚酯生产的反应机理•聚酯一部生产的工艺流程介绍•PID图解•聚酯产品的质量指标及各指标的影响因素一、概述聚酯是由二元或多元酸和二元或多元醇缩聚而成的高分子化合物的总称。用不同原料、不同方法合成的聚酯品种繁多，可用于纤维、容器、薄膜、涂料、工程塑料、橡胶等不同的领域。目前聚酯的主要品种有聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）等高分子化合物以及某些共聚酯系列。以对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）为原料缩聚而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯是世界上第一个实现工业化和广泛得到应用的聚酯产品，也是目前世界上产量最高、用量最大、用途最广泛的高分子合成材料。二、聚酯发展概况（一）发展历史：20世纪40年代初，英国的J.R.Whenfield和J.T.Dikeon参阅了美国杜邦公司关于脂肪族二元酸与二元醇合成聚酯的论文，对苯二甲酸和乙二醇为原料，在实验室中成功地合成了聚对苯二甲酸乙二醇酯，并制成了聚酯纤维。并与1946年发表了世界上第一个生产聚酯纤维的专利。50年代，美国杜邦公司购买了生产聚酯的专利权，经过中间试验，在1953年建成了年产1.6万吨的生产装置（间歇），成为世界上第一个实现聚酯生产工业化的厂家。1962年，聚酯工业开始采用连续缩聚工艺，使生产能力有了突破性的增长，单线的生产能力大幅提高。2、从1953年开始工业化生产至今，虽然只有50多年，但一直保持高速发展。进入20世纪90年代，聚酯工业的发展重心开始转向亚洲。90年代末以后，聚酯用量的增加以及较高利润的回报，使聚酯产能急剧扩大。进入21世纪，我国内地聚酯工业的发展有了重大的突破。生产、科研、设计和设备制造部门通过技术改造和消化吸收引进技术，研发成功了国产化成套设备。大容量连续生产聚酯技术与设备国产化的成功，使聚酯装置投资成本比90年代初下降七八成，进而掀起了新一轮的聚酯投资热潮。3、2005年全球聚酯产能接近5500万吨/年，我国的聚酯产能约2160多万吨/年，约占40%，而2005年我国内地聚酯的需求量仅为1300万吨左右，因此产能增长过快，使国内聚酯装置产能利用率持续低位徘徊，供大于求的局面可能会保持一个较长的阶段。（二）种类1）聚酯树脂：是不饱和聚酯胶粘剂的简称。不饱和聚酯胶粘剂主要由不饱和聚酯树脂、引发剂、促进剂、填料、触变剂等组成。胶粘剂粘度小、易润湿、工艺性好，固好后的胶层硬度大、透明性好、光亮度高、可室温加压快速固化、耐热性较好，电性能优良。缺点是收缩率大、胶粘强度不高，耐化学介质性和耐水性较差，用于非结构胶粘剂。主要用于胶粘玻璃钢、硬质塑料、混凝土、电气罐封等。PET树脂有很多专利生产技术，无论是酯化和缩聚过程(熔融相)还是生产较高粘度瓶用树脂的固相聚都有很多不同的工艺。其中熔融聚合方法的主要技术持有公司有吉玛公司、帝人公司、ems-inventa公司、杜邦公司等；固相缩聚方法的主要技术持有公司有吉玛公司、卡尔菲休公司等。2）聚酯纤维：由二元醇或多元醇和二元酸或多元酸缩聚而成的聚酯为原料所制得纤维的统称。具体品种有：聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（PET），聚对苯二甲酸丁二酯纤维（PBT），聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维[（PTT）纤维是Shell公司开发的一种性能优异的聚酯类新型纤维,它是由对苯二甲酸(PTA)和1,3-丙二醇(PDO)缩聚而成,其分子结构式为((CH2)3OO=CO=CO))PTT纤维综合了尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性、涤纶的抗污性,加上本身固有的弹性,以及能常温染色等特点,把各种纤维的优良服用性能集于一身,从而成为当前国际上最新开发的热门高分子新材料之一.，聚对苯二甲酸-1,4-环己二甲酯纤维，聚-2,6-萘二酸乙二酯纤维，以及多种改性的聚对苯二甲酸乙二酯纤维(如:CDP，ECDP，EDDP)等。由于聚对苯二甲酸乙二酯纤维是其主要品种，故习称聚酯纤维即指这种纤维。这类纤维外观挺括，热稳定性好，但吸湿性稍差。它们主要用于制作各种衣着用品、床上用品、室内装饰用品等；个别品种如：聚2,6-萘二酸乙二酯纤维主要用于工业方面。3）聚酯橡胶：（TPEE，热塑性聚酯弹性体）是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物。其中聚醚软段和未结晶的聚酯形成无定形相聚酯硬段部分结晶形成结晶微区，起物理交联点的作用。TPEE具有橡胶的弹性和工程塑料的强度；软缎赋予它弹性使它象橡胶；硬段赋予它加工性能，使它象塑料；与橡胶相比，它具有更好的加工性能和更长的使用寿命；与工程料相比，同样具有强度高的特点，而柔韧性和动态力学性能更好。（三）我国聚酯行业的现状a、产能大，产能利用率低；b、生产能力过剩，效益下降；c、非纤用聚酯生产比例低，国内聚酯绝大多数应用于纺织行业表1-1世界聚酯产能及预测表200520062007200820092010北美南美西欧东欧非洲/中东亚洲/远东世界合计75277.8379.883.1134.833465285.3752.388.3421.7197.6240.34103.55803.7729.6108.3482.8233.92664414.86298.4813.1112.3482.82342664582.66490.8820.6112.3482.8234.3273.54741.56665820.6127.3514.8256.7273.54832.56825.4（四）聚酯发展趋势a、装置的大型化和规模效益；b、新型反应器的研制和流程的简化；c、新型催化剂的使用；d、新添加剂技术；e、应用领域的拓宽。产品向多元化发展．如环保型生物可降解脂肪族聚酯、聚酯弹性体、聚碳酸酯；改性向差别化发展如细旦多孔、异型、异收缩、弹性、高吸湿、抗静电、抗辐射、阻燃、抗紫外、远红外、抗菌、导电等纤维（五）聚酯的用途（1）制造纤维（2）非纤领域包装材料薄膜工程塑料生物医用材料三、聚酯生产工艺路线（一）生产工艺路线1、工艺路线（1）酯交换法起于英国20世纪40年代．它是由对苯二甲酸与甲醇（MA）反应生成对苯二甲酸二甲酯(DMT),然后再由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇进行酯交换得到对苯二甲酸乙二醇酯(PET).由于中间产物对苯二甲酸二甲酯的缩写为DMT,所以也叫DMT法.工艺过程：甲酯化反应TPA+MA=DMT+H2O酯交换反应DMT+EG=BHET+MA缩聚反应BHET=PET+EG（1）酯交换法（DMT法）a、对苯二甲酸与甲醇反应生成对羧基苯甲酸甲酯（MMP）：HOOCCOOH+CH3OHCH3OOCCOOH+H2Ob、对羧基苯甲酸甲酯再与甲醇反应生成对苯二甲酸二甲酯（DMT）：CH3OOCCOOH+CH3OHCH3OOCCOOCH3+H2Oc、得到DMT以后，与乙二醇进行酯交换反应就可以获得BHET：CH3OOCCOOCH3+2HOCH3CH3OH2CH3OH+HOCH2CH2OOCCOOCH2CH2OH酯交换法的优点：1、反应产生的副产物DEG含量较少；2、DMT能与EG完全混合，反应速度快；3、原料可以使用粗PTA进行生产。酯交换发的缺点：1、需要把甲醇进行回收；2、流程复杂，投资大。由于酯交换法的生产复杂，需要甲醇的回收装置，而且投资大，现在新建的装置基本上已经很少用酯交换的工艺路线，而以前的装置也慢慢的淘汰了。（2）PTA法——直接酯化法起于美国20世纪60年代.是直接用对苯二甲酸与乙二醇反应生成对苯二甲酸乙二醇酯的方法.杜邦（三釜3釜流程则采用高乙二醇(EG)/PTA摩尔比和较高的酯化温度，以强化反应条件，加快反应速度，缩短反应时间）、吉玛、瑞士伊文达、日本钟纺（五釜，5釜流程采用较低温度及压力酯化）.其反应如下：HOOCCOOH+2HOCH2CH2OH2H2O+HOCH2CH2OOCCOOCH2CH2OH工艺过程：酯化反应：是PTA与EG进行酯化反应，生成对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)。在此反应阶段，为了缩短反应时间，酯化反应的反应压力要高于大气压力，反应温度要高于醇的沸点。具体反应中所用的醇与PTA的摩尔比为1.1/1-2：1，反应采用的温度为260-290℃。反应过程中还须尽快地除去反应所生成的水，防止逆反应。反应式：PTA+EG=BHET+EG缩聚反应BHET在催化剂作用下发生缩聚反应生成PET，反应采用的温度为275-290℃，反应时间至少为2个小时，反应过程中还须尽快地除去反应所生成的乙二醇，打破反应平衡，促使反应继续向右进行，否则不但会影响反应速度，而且聚合度也提不高。因此缩聚要求在真空下进行，特别是缩聚后期要求在高真空度下进行，同时应尽量增加蒸发表面。反应式：BHET=PET+H2O优点：流程短，工程投资低原料消耗低反应时间短EG回收系统较小不副产甲醇公用工程消耗及生产成本较低生产较安全反应速度平缓，生产控制比较稳定（3）环氧乙烷法（EO法）HOOCCOOH+2CH2CH2OHOCH2CH2OOCCOOCH2CH2OHEO法技术应该是最理想的工艺路线，但是由于环氧乙烷原料很危险，沸点很低（10.7℃），容易发生爆炸，发展很慢。其次是PTA法发展太快造成的。由于PTA法较DMT和EO法优点更多(原料消耗低，EG回收系统较小，不副产甲醇，生产较安全，流程短，工程投资低，公用工程消耗及生产成本较低，反应速度平缓，生产控制比较稳定)等，目前世界PET总生产能力中大多采用PTA法。四、聚酯生产的原辅料的物理特性1、PTA对苯二甲酸（1）物理特性：外观；白色粉末分子式：HOOC-C6H4-COOH分子量：166.1酸值：674±3mgKOH/g水份：≤0.5wt%色相（5％DMF）：≤10APHA比重：1.51升华温度：300℃或更高不溶于水、醚、氯仿、乙酸，微溶于酒精（2）危害及毒性：1）最低爆炸浓度当浓度超过0.02g/L,起爆温度600℃时，对苯二甲酸粉尘与空气形成可爆混合物。2）对人身的影响：尽管对苯二甲酸的毒性不如苯二酸强，但它的毒性与苯二酸类似，刺激受影响的皮肤和粘膜，导致严重的发炎和起泡。（3）事故预防：如物料泄漏或溢出时采取措施：1）收集然后烧掉2）用水冲洗地面2、EG又名甘醇（1）物理物性分子式：HO-CH2-CH2-OH分子量：62.07密度：20℃时1.1136g/cm^3外观；无色透明液体，无臭、有甜味液体，能与水以任意比例混合。用作溶剂、防冻剂以及合成聚酯树脂等的原料。乙二醇对动物有毒性，人类致死剂量估计为1.6g/kg，不过成人服食30毫升已有可能引致死亡。酸值：≤0.03mgKOH/g水份：≤0.1%色相（煮沸4小时）：≤10APHA（沸程：196－200℃）透光率:220nm%≥70,275nm%≥95,350nm%≥98紫外透光率(简称UV值)是衡量聚酯级乙二醇产品质量的一项重要指标,该项指标规定,在波长220nm、275nm和350nm,当液层厚度为10mm时,紫外透光率应分别大于70%、90%和98%。由于这一指标能灵敏反映乙二醇的质量状况,国际上普遍通过该项指标的控制来保证产品的质量,如其不合格将影响乙二醇产品的色相和白度。凝固点：-13.2℃沸点：197.5℃闪点：开口杯子111℃点火温度：410℃燃爆极限：（在空气中）低：3％（体积）高：15.3%（体积）（2）危险反应：不能与硝酸、过氧化氢这样的强氧化剂相混合（3）对人身的保护：要对呼吸、眼睛、手进行保护（4）工业保健在搬运过程中不能吃或喝（5）防火防爆：禁止吸烟，要与火源保持一定的距离，储罐应接地（6）当溢出/泄漏/气体泄漏时：用吸附材料进行吸附，把溢出的装入适当容器中，用水把被浸蚀的地方洗掉（7）消防介质：干粉、泡沫、用水喷或用二氧化（8）急救：如果与眼睛接触了，应用水彻底清洗，至少要洗15分钟，然后再遵从医嘱。如果与皮肤接触了，马上用清水冲洗，应马上脱下粘附有该物品的衣服。如果吸入了该产品，应马上找对症的药缓触。（9）对人的毒性：如吸入1500mg/kg就会致死3、DEG二甘醇（1）物理特性二甘