2022年PET生产工艺 .pdf

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1、PET生产工艺聚对苯二甲酸乙二醇酯简介聚对苯二甲酸 乙二醇 酯，英文名 polyethylene terephthalate(简称 PET) 别名：聚对苯二甲酸乙二酯；聚对酞酸乙二酯；的确凉；涤纶；聚乙烯对苯二甲酸酯；达克纶等。CAS 号：25038-59-9 大量用作纤维，而 工程塑料 树脂可分为非工程塑料级和工程塑料级两大类，非工程塑料级主要用于瓶、薄膜、片材、耐烘烤食品容器等。PET 是乳白色或浅黄色、 高度结晶的聚合物， 表面平滑有光泽。 在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性

2、，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。 PET 有酯键，在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解，耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差。一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性，以玻璃纤维增强效果明显，提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。 但仍需改进结晶速度慢的弊病， 可以采取添加成核剂和结晶促进剂等手段。加阻燃剂和防燃滴落剂可改进 PET阻燃性和自熄性。聚对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换或以对苯二甲酸与乙二醇酯化先合成对苯二甲酸双羟乙酯，然后再进行缩聚反应制得。用途在塑料分类中， PET的代号是 1 号，作用广

3、泛：主要应用为电子电器方面有：电气插座、电子连接器、电饭煲把手、电视偏向轭，端子台，断电器外壳、 开关、马达风扇外壳、 仪表机械零件、 点钞机零件、电熨斗、电磁灶烤炉的配件； 汽车工业中的流量控制阀、 化油器盖、车窗控制器、脚踏变速器、配电盘罩；机械工业齿轮、叶片、皮带轮、泵零件、另外还有轮椅车体及轮子、灯罩外壳、照明器外壳、排水管接头、拉链、钟表零件、喷雾器部件。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 聚对苯二甲酸乙二

4、醇酯(PET)为聚对苯二甲酸和乙二醇直接酯化法或聚对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换法制成的聚合物，俗称涤纶，英文名称 Polyethyleneterephthalate ，简称 PET 或 PETP。 俗称涤纶树脂。他是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物，与一起统称为热塑性聚酯，或饱和聚酯。PET 薄膜的突出性能有阻隔性、力学性能和韧性好，PET 玻璃纤维增强工程塑料的突出性能为力学性能高且受温度影响小、耐热温度高、 冲击强度高、 耐摩擦、耐蠕变性好、刚性大、硬度大及尺寸稳定性好，增强 PET 在力学性能、刚性、耐热性方面都超过增强 PBT，但加工性不及 PBT。一、产品的应用PET 主要用于纤维， 少

5、量用于薄膜和工程塑料。纤维主要用于纺织工业。薄膜主要用于电器绝缘材料，如电容器、电缆绝缘、印刷电路布线基材，电极槽绝缘等。薄膜的另一个应用领域是片基和基带，如电影胶片、光片、 录音磁带、 电子计算机磁带等。 薄膜也应用于真空镀铝制成金属化薄膜，如金银线、微型电容器薄膜等。的另一个用途就是吹塑制品，用于包装的聚酯拉伸瓶。玻璃纤维增强适用于电子电气和汽车行业，用于各种线圈骨架、变压器、电视机、录音机零部件和外壳、汽车灯座、灯罩、白热灯座、继电器、硒整流器等PET 除纤维之外主要用于薄膜和片材、瓶类及工程塑料三大类二、合成方法及工艺的确定目前，世界各国 PET生产采用的技术路线主要有3 种。（） 、

6、酯交换缩聚法（DMT 法）采用对苯二甲酸二甲酯（DMT ）与乙二醇（ EG）进行酯交换反应，然后缩聚成为 PET。1963 年以前工业上全用此法生产PET,现在仍为世界各国大量应用。该法主要包括两步 :首先是对苯二甲酸二甲酯 (DMT) 与乙二醇或 1，4-丁二醇在催化剂存在下进行酯交换反应 (图 1)。生成对苯二甲酸双羟乙酯 (BHET) 或双羟丁酯，常用的催化剂为锌、钴、锰的醋酸盐，或它们与三氧化二锑的混合物,其用量为 DMT 质量的 0.010.05。反应过程中不断排出副产物甲醇。第二步为生成的BHET 或双羟丁酯，在前缩聚釜及后缩聚釜中进行缩聚反应(图 2)，前缩聚釜中的反应温度为 2

7、70，后缩聚釜中反应温度为270280，加入少量稳定剂以提高熔体的热稳定性。缩聚反应在高真空(余压不大于266Pa)及强烈搅拌下进行，才能获得高分子量的聚酯。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - （2 ） 、直接酯化缩聚法（PTA 法）该法用高纯度对苯二甲酸(TPA)与乙二醇或1,4-丁二醇直接酯化生成对苯二甲酸双羟乙酯或丁酯 ,然后进行缩聚反应。该法的关键是解决TPA 与乙二醇或1,4-丁二醇的均匀混合，提高反应速度

8、和制止醚化反应。与酯交换缩聚法相比,该法可省掉 DMT 的制造、精制和甲醇回收等步骤，更易制得分子量大、热稳定性好的聚合物，可用于生产轮胎帘子线等较高质量的制品。但该法对原料TPA的纯度要求较高， TPA 提纯精制费用大。（） 、环氧乙烷法（EO 法）该法直接用环氧乙烷与PTA 反应生成对苯二甲酸双羟乙酯，再进行缩聚反应。 其优点是可省掉环氧乙烷合成乙二醇的生产工序，设备利用率高，辅助设备少，产品也易于精制。 缺点是环氧乙烷与TPA的加成反应需在 23MPa 压力下进行，对设备要求苛刻,因而影响该法的广泛使用。日本过去曾用此法进行过生产， 但由于此法具有易爆，易燃、有毒等缺点，目前已淘汰。四、

9、PET纤维的生产工艺选取PTA法合成聚酯， 原因如下：（1）PTA法较 DMT 法优点更多：由于酯交换法中其原料对苯二甲酸二甲酯（DMT ）可用较容易的蒸馏和重结晶方法精制，连续生产较易，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。（2）连续化工艺较间歇法工艺优越：产量大、质量好、可直接纺丝、产品成本低，目前已成为 PET生产的主流。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师

10、精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 三、化学反应原理：酯化时主反应为: （）酯化反应（）酯化缩聚反应: 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - （）缩聚反应( 低聚合度 ):四、PTA法合成聚酯过程PTA 法合成聚酯过程包括酯化和缩聚两个阶段, 采用五釜流程装置。 五釜流程, 即第一酯化釜、第二酯化釜、第一预缩聚釜、第二预缩聚釜和终缩聚釜。五釜流程采用较低酯化

11、温度和较低操作压力，总反应时间约为610h。整个生产过程中 , 各阶段温度是逐渐提高的, 由酯交换阶段的230左右升到后缩聚釜的287左右 ; 各阶段压强是逐渐降低的。 另外, 除主生产线外 , 还有再生及催化剂、辅药配制装置。PTA和 EG及添加剂一起加入混合缸中进行混合, 浆料配制为间隙式 , 每隔几小时配一批料。 开始反应时， 颗粒悬浮于之中，酯化反应为多相反应，反应速率取决于颗粒在反应物中的溶解速度，酯化反应速率较低。 的溶解速度是随着酯化产物( 即对苯二甲酸乙二醇酯及其低聚体) 含量的增加而增加，当达到清晰点之后，完全被溶解于体系中，反应呈均相反应，反应速率取决于与的反应速率，且与反

12、应物中的与浓度有关，反应速率较高。 酯化反应速率在清晰点处达到最大值，而在清晰点之前与之后，都下降很快。第一台酯化反应器的出口酯化率已达92% 左右，完成了酯化工名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 作的绝大部分。因此，它是酯化工作段的主要反应器。酯化段的剩余工作， 只有用另一台反应器来完成， 如前所述， 其对应的酯化反应速率将很低，从而导致反应器体积增加。聚酯的缩聚反应， 一般分为预缩聚和两段， 由于聚酯的缩聚反应是

13、一平衡可逆反应，而且反应平衡常数较小 ( 平均约为 4.90) ，因此，在反应过程中必须尽快地去除在反应过程中生成的，否则，将会影响缩聚反应速率和聚合度，这与酯化反应中要求迅速去除反应生成的水是相同的。但是，随着缩聚反应的深化进行，反应物的粘度不断提高， 要想去除反应生成的难度也会越来越大。特别是在终缩聚阶段， 由于反应物粘度已很高， 的脱除愈加困难， 必须采用特殊手段。另外，为了保证得到聚合度均匀的产物，必须尽量减少反应物流的返混，并尽量改善其停留时间分布。所以，在缩聚段，特别是缩聚的后阶段，应当使反应器的设计尽量满足使反应物处于平推流的要求。在特性粘度小于 0. 3 / 的缩聚反应前段，当

14、特性粘度小于0.1 / 时，由于此时酯化反应仍占一定比例，且处于此种粘度时缩聚生成的完全可借助搅拌作用提供其蒸发机会。再者，此时反应物之聚合度尚小，分子链不长，所以停留时间的分布要求尚不很严格。特性粘度在 0. 1 0. 3 / 时，为过渡阶段，此时反应动力学与脱除(传质) 的作用均重要。而且在本阶段反应物之聚合度已较高，分子链已较长，故对时间分布要求严格， 反应器的设计应尽量为物流提供近似活塞流的可能，采用装有卧室密圈 (小螺距 ) 螺带式搅拌器的反应器。 因此，反应生成的熔体经终缩出料泵打入注带头进行注带、切粒、干燥、脉冲输送到料仓、打包出厂。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

15、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 酯交换缩聚法工艺流程图五、主要设备： 反应釜辅助设备： 往复式压缩机、蒸发器、离心分离器、风干机、冷凝器，造粒机等六、聚酯废料的回收和利用合理的利用废料具有较高的经济效益和社会效益，应重视聚酯生产中废料的回收和利用， 采用化学回收法， 无论是好的废聚物还是差的废聚物，都可得到合理的回收。方法是将聚酯废料除去机械杂质后粉碎成粒径在3 以下的颗粒或粉末， 少量并连续加入聚酯生产装置的浆料配制或者第一酯化釜中。在酯化过程中，这些聚酯

16、废料基本上不参加反应，相反，在酯化反应温度下部分受到醇解降解，或者部分溶解于酯化物体系中。 但到了预聚反应阶段， 这部分聚酯废料完全熔化，参加缩聚反应， 然后与正常生产的物料一起经后缩聚供切片或纺丝。其中少量的杂质可由熔体过滤器除去。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 七、结论（1）亚洲和欧洲这两个地区的PET 聚酯需求总量都超过美洲。 美国和加拿大 PET 树脂消费量超过 230 万吨/ 年，为 7.5 千克/人年

17、，日本、西欧和墨西哥人均消费为 5 千克/ 人年。据预测，今后 2 年内，全球需求年增长率为6% ，每年将新增近 100 万吨需求量。到 2011 年，亚洲的 PET 市场需求预测将从2009 年的 410 万吨快速增长到 2012年的 580 万吨， 但同时产能过剩也将快速增长，这使得亚洲将成为全球主要的PET 出口地区。 国民经济今后仍将保持快速增长 到 2020 年,我国将全面建成小康社会,GDP 持续增长其次 ,我国是人口大国,纺织 服装等劳动密集型企业的人工成本比较优势将会在较长时期内维持，另外 ,石油化工今后仍将是我国重点发展的支柱产业,这将为聚酯工业发展提供重要保障（2）我国聚酯

18、产品结构与世界先进水平差距较大。品种结构与国际先进水平有较大差距， 常规产品生产能力过剩， 生产品种范围窄， 非纤聚酯比例明显偏低。大多数企业只能生产常规普通产品，许多高科技、 多功能和高附加值产品仍需进口解决。 以涤纶纤维为例， 发达国家的纤维差别化率是我国的两倍。新产品开发能力弱，化纤差别化率仅620%，远低于发达国家的4050%。我国非纤维产品产量占聚酯产品总产量的比重大大低于世界平均水平。虽然近年我国瓶用聚酯产能发展很快，但工程用聚酯生产仍是空白。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -