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聚酯(PET)生产技术的发展时间:2006-08-25关键词:聚酯PET生产技术发展聚酯(PET)既可由对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)反应制得,也可由对苯二甲酸(PTA)与乙二醇反应制得。目前,世界各国PET生产采用的技术路线主要就是这两种,称为DMT法(也称酯交换法)和PTA法(直接酯化法)。DMT法是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。PTA法采用高纯度的对苯二甲酸(PTA)或中纯度对苯二甲酸(MTA)与乙二醇(EG)直接酯化,缩聚成聚酯。这种直接酯化法是自1965年阿莫科公司对粗对苯二甲酸精制获得成功后发展起来,此后发展迅速,PET生产也随之得到了很快的发展。由于PTA法较DMT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。20世纪60年代初,PET的生产以间歇法为主。60年代后,西欧各国、日本继美国之后,也成功地开发出了连续化生产技术,由于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,所以得到迅速发展。目前已成为PET生产的主流。70年代以后建的PET装置,规模大的都采用连续化工艺。进入80年代以后,新建的PET装置即以PTA法的连续化为主。另外,随着PET工业用丝及瓶用的发展,又出现了PET固相缩聚增粘技术、而且其工艺也有间歇和连续法之分。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、Kanebo公司、Ems-Inventa公司、JohnBrownDeutsche公司、杜邦公司以及Sunkyong公司等;固相缩聚方法的主要技术持有公司有吉玛公司、Bepex公司、Hosokawa公司、卡尔菲休公司、Sinco公司、Buehler公司以及Sunkyong公司等。(l)PTA直接酯化工艺。如果采用PTA为原料,PET聚酯聚合物的生产主要有以下两步反应:第一步是PTA与EG进行酯化反应,生成对苯二甲酸乙二酯(BHET);第二步是BHET在催化剂作用下发生缩聚反应生成PET。酯化反应阶段,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TPA的摩尔比为1.1:1-2:1,反应采用的温度为258-263℃。缩聚反应的反应温度须高于聚合物的熔化温度(260-265℃),低于300℃(当温度达到这个值时,聚合物开始出现降解),因此缩聚反应最合适的温度范围是275-290℃。缩聚反应的反应时间至少为2个小时,具体视反应器不同而有所不同。这个反应的反应常数较小,因此在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。一些用于酯化反应或酯交换反应的催化剂也可用于缩聚反应。在众多的催化剂中,三氧化锑和乙酸锑是最常用的种类,它们在缩聚反应的高温下有效(275-290℃),并不受亚磷酸类稳定剂的影响。这些催化剂可同酯化反应催化剂一起在反应初始时加入,也可在酯化反应后加入反应器中。(2)伊文达-费休聚酯反应器技术。EMS伊文达-费休(Inventa-Fisher)公司开发了创新的聚酯反应器技术,可降低生产聚酯的原材料消耗和提高产率。这种称为ESPRE的塔式反应器可使转化费用降低26%,提高销售收益22%和改进聚酯质量。该反应器可灵活地用于PET、PTT、PEN和PBT及其共聚酯。在新工艺中,酯化和缩聚同时在降低了压力和温度的条件下进行,有利于反应。采用反应气体或惰性气体完成相互混合,避免了机械混合,反应体系自动进行。利用新反应器的反应体系,可避免产生副产物和反应死区,同时可达到优化的分子量分布的目标。目前,这种新技术除已有一套1吨/日的中型装置外,还有三套聚酯装置采用新的反应器技术,德国240吨/日装置正在建设中,荷兰180吨/日装置处于基础工程阶段,中国台湾120吨/日装置已决定采用这种反应器。(3)聚酯聚合催化剂。目前世界绝大多数PET聚酯生产装置仍采用锑类的催化剂,锑催化剂用量约占90%,其它还有锗和钛类催化剂,尽管这些锑类催化剂的催化效果很好,但随着人们认识的提高,锑的毒性问题愈来愈受到人们关注。因此近年来PET非锑催化剂研究非常活跃。杜邦、东洋纺、帝人、吉玛、Acordis、Synetix等公司纷纷推出无锑无重金属环保型催化剂。PET非锑催化剂开发引人注目的有以下一些:ACORDIS公司的C-94催化剂、吉玛公司Ecocat的催化剂、东洋纺绩公司新聚酯催化剂、帝人公司的新型钛类聚酯催化剂技术等。随着人类对环保的认识和要求的提高,这类催化剂开发将有广阔的前景。
本文标题:聚酯催化剂
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