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聚酯生產技術的發展
時間：2019-11-25 03:40
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來源：互聯網
聚酯(pet)既可由對苯二甲酸二甲酯(dmt)與乙二醇(eg)反應制得，也可由對苯二甲酸(pta)與乙二醇反應制得。目前，世界各國pet生產采用的技術路線主要就是這兩種，稱為dmt法(也稱酯交換法)和pta法(直接酯化法)。 dmt法是采用對苯二甲酸二甲酯(dmt)與乙二醇(eg)進行酯交換反應，然后縮聚成為pet。pta法采用高純度的對苯二甲酸(pta)或中純度對苯二甲酸(mta)與乙二醇(eg)直接酯化，縮聚成聚酯。這種直接酯化法是自1965年阿莫科公司對粗對苯二甲酸精制獲得成功后發展起來，此后發展迅速，pet生產也隨之得到了很快的發展。 由于pta法較dmt法優點更多(原料消耗低，eg回收系統較小，不副產甲醇，生產較安全，流程短，工程投資低，公用工程消耗及生產成本較低，反應速度平緩，生產控制比較穩定)等，目前世界pet總生產能力中大多采用pta法。 20世紀60年代初，pet的生產以間歇法為主。60年代后，西歐各國、日本繼美國之后，也成功地開發出了連續化生產技術，由于連續化工藝較間歇法工藝優越，產量大、質量好、可直接紡絲、產品成本低，所以得到迅速發展。目前已成為pet生產的主流。70年代以后建的pet裝置，規模大的都采用連續化工藝。進入80年代以后，新建的pet裝置即以pta法的連續化為主。另外，隨著pet工業用絲及瓶用的發展，又出現了pet固相縮聚增粘技術、而且其工藝也有間歇和連續法之分。 pet樹脂有很多專利生產技術，無論是酯化和縮聚過程(熔融相)還是生產較高粘度瓶用樹脂的固相聚都有很多不同的工藝。其中熔融聚合方法的主要技術持有公司有吉瑪公司、帝人公司、kanebo公司、ems-inventa公司、john brown deutsche公司、杜邦公司以及sunkyong公司等；固相縮聚方法的主要技術持有公司有吉瑪公司、bepex公司、hosokawa公司、卡爾菲休公司、sinco公司、buehler公司以及sunkyong公司等。（l）pta直接酯化工藝。如果采用pta為原料，pet聚酯聚合物的生產主要有以下兩步反應：第一步是pta與eg進行酯化反應，生成對苯二甲酸乙二酯(bhet)；第二步是bhet在催化劑作用下發生縮聚反應生成pet。酯化反應階段，為了縮短反應時間，酯化反應的反應壓力要高于大氣壓力，反應溫度要高于醇的沸點。具體反應中所用的醇與tpa的摩爾比為1.1：1-2：1，反應采用的溫度為258-263℃。縮聚反應的反應溫度須高于聚合物的熔化溫度(260-265℃)，低于300℃(當溫度達到這個值時，聚合物開始出現降解)，因此縮聚反應最合適的溫度范圍是275-290℃。縮聚反應的反應時間至少為2個小時，具體視反應器不同而有所不同。這個反應的反應常數較小，因此在反應過程中還須盡快地除去反應所生成的乙二醇，打破反應平衡，促使反應繼續向右進行，否則不但會影響反應速度，而且聚合度也提不高。因此縮聚要求在真空下進行，特別是縮聚后期要求在高真空度下進行，同時應盡量增加蒸發表面。 一些用于酯化反應或酯交換反應的催化劑也可用于縮聚反應。在眾多的催化劑中， 三氧化銻和乙酸銻是最常用的種類，它們在縮聚反應的高溫下有效(275-290℃)，并不受亞磷酸類穩定劑的影響。這些催化劑可同酯化反應催化劑一起在反應初始時加入，也可在酯化反應后加入反應器中。（2）伊文達-費休聚酯反應器技術。ems伊文達-費休(inventa-fisher)公司開發了創新的聚酯反應器技術，可降低生產聚酯的原材料消耗和提高產率。這種稱為espre的塔式反應器可使轉化費用降低26%，提高銷售收益22%和改進聚酯質量。該反應器可靈活地用于pet、ptt、pen和pbt及其共聚酯。在新工藝中，酯化和縮聚同時在降低了壓力和溫度的條件下進行，有利于反應。采用反應氣體或惰性氣體完成相互混合，避免了機械混合，反應體系自動進行。利用新反應器的反應體系，可避免產生副產物和反應死區，同時可達到優化的分子量分布的目標。目前，這種新技術除已有一套1噸/日的中型裝置外，還有三套聚酯裝置采用新的反應器技術，德國240噸/日裝置正在建設中，荷蘭180噸/日裝置處于基礎工程階段，中國臺灣120噸/日裝置已決定采用這種反應器。（3）聚酯聚合催化劑。目前世界絕大多數pet聚酯生產裝置仍采用銻類的催化劑，銻催化劑用量約占90%，其它還有鍺和鈦類催化劑，盡管這些銻類催化劑的催化效果很好，但隨著人們認識的提高，銻的毒性問題愈來愈受到人們關注。因此近年來pet非銻催化劑研究非常活躍。杜邦、東洋紡、帝人、吉瑪、acordis、synetix等公司紛紛推出無銻無重金屬環保型催化劑。pet非銻催化劑開發引人注目的有以下一些：acordis公司的c-94催化劑、吉瑪公司ecocat的催化劑、東洋紡績公司新聚酯催化劑、帝人公司的新型鈦類聚酯催化劑技術等。隨著人類對環保的認識和要求的提高，這類催化劑開發將有廣闊的前景。
