PET的合成及生产工艺

聚合物合成技术系：化学与环境工程学院专业：08高分子材料与工程姓名：刘世波学生：没有。20080500067聚酯的合成及生产工艺摘要：聚对苯二甲酸乙二醇酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯和乙二醇或聚对苯二甲酸乙二醇酯的直接酯化方法通过甲酸二甲酯与乙二醇的酯交换反应制备的聚合物通常被称为聚酯，或简称为聚酯或PETP。聚对苯二甲酸二乙基酯作为纤维原料已经使用了50多年。本文详细综述了聚酯的研究、生产和应用，并阐述了其在化学工业中的作用和地位。介绍了聚酯的制备方法，确定了聚酯的生产工艺。:聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚对苯二甲酸乙二醇酯直接酯化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的化学式是-och 2-ch2oc 6 h4co-它是通过聚对苯二甲酸乙二醇酯的脱水缩合反应获得的。对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇酯化得到的。聚酯是乳白色或浅黄色的高度结晶聚合物，表面光滑有光泽。它在很宽的温度范围内具有优异的物理和机械性能。长期使用温度可达120，电绝缘性能优异。即使在高温和高频下，其电性能仍然良好，但耐电晕性差，抗蠕变性、耐疲劳性、耐摩擦性和尺寸稳定性都很好。1.聚酯原料制备及精制工艺1.1精对苯二甲酸的加氢精制该方法以高纯度PX为原料，乙酸为溶剂，乙酸钴和乙酸锰为催化剂，溴化氢或四溴乙烷为促进剂，空气为氧化剂，在氧化反应器中使用大型单连续搅拌氧化反应器生成粗对苯二甲酸产品。为了进一步氧化中间产物，缓解主氧化反应器的操作条件，提高产品收率，减少溶剂消耗，提高产品质量，主氧化反应器的氧化液进入第一结晶器，占总气体体积2%的空气进入第一结晶器进行二次氧化。通过结晶分离的粗对苯二甲酸用水制成约31%的浆液，并在加压和预热后进入氢化反应器。在淤浆通过反应器下部的钯/碳(Pd/C)催化剂床层流到反应器底部的过程中，粗对苯二甲酸中的杂质，即对羧基苯甲醛，在催化剂床层中发生动态加氢反应，还原成对甲苯酸。对甲基苯甲酸更易溶于水，当母液被过滤时，对甲基苯甲酸从系统中被除去。加氢反应器中的浆液经过五级连续结晶、分离、洗涤和干燥得到全热塑性弹性体。1.2 eg的剂量加入适量的乙二醇使之=1.3 1.8，或小于1.3，以抑制醚化反应。1.3添加金属化合物如钴、锌和锰可抑制醚化反应。2.催化剂(或引发剂)的制备工艺目前，锑催化剂仍在世界上大多数聚酯生产装置中使用，约占锑催化剂总量的90%。还有锗和钛催化剂。尽管这些锑催化剂具有良好的催化效果，但随着人们认识的提高，锑的毒性越来越受到人们的关注。因此，近年来对聚酯非锑催化剂的研究非常活跃。随着人们对环境保护认识和要求的提高，这类催化剂的发展前景广阔。反应中以三氧化二锑为催化剂，用160度高温乙二醇溶解后反射，反应体系冷却至120度；为了保证反应的顺利进行和稳定的产品质量，磷酸被用作稳定剂，乙二醇也被用来稀释产品和进入反应系统。反应所需的热量来自重油的燃烧，重油加热导热油，并将一定温度的导热油通过管道输送到反应系统。3.聚合过程如果以聚对苯二甲酸乙二酯为原料，聚酯聚合物的生产主要包括以下两个步骤：第一步是对苯二甲酸乙二酯和乙二醇酯化生产对苯二甲酸乙二酯(BHET)；第二步是BHET在催化剂作用下缩聚生成聚酯。在酯化阶段，为了缩短反应时间，酯化反应的反应压力高于大气压，反应温度高于醇的沸点。具体反应中使用的醇与三聚氰胺的摩尔比为1.11-21，反应温度为258-263。缩聚反应的反应温度必须高于聚合物的熔融温度(260-265)，低于300(当温度达到该值时，聚合物开始降解)，因此缩聚反应最合适的温度范围是275-290。根据反应器的不同，缩聚反应时间至少为2小时。该反应的反应常数很小，因此在反应过程中必须尽快除去反应产生的乙二醇，以打破反应平衡，促进反应继续进行。否则，反应速度会受到影响，聚合度不会很高。因此，缩聚反应需要在真空下进行，特别是在高真空下缩聚反应的后期。同时，蒸发面应尽可能增大。在酯化反应的初始阶段，固体对苯二甲酸与乙二醇的酯化反应分为以下两个步骤：将固体粉状对苯二甲酸溶解在乙二醇/酯化物混合物中，溶解后的对苯二甲酸与乙二醇在高温下发生酯化反应生成酯化物；主要的酯化物质是对苯二甲酸二羟乙酯(BHET)。反应方程式如下：全固态全液态(包括2 5种聚合物)缩聚是聚酯合成中的一个链式增长反应。通过这一反应，两个-羟乙基之间发生缩聚反应，一个乙二醇分子被除去。反应公式如下：4.分离过程酯化反应产物水在反应过程中产生。只有不断地除去反应产物，酯化反应才能进行。因此，酯化反应必须伴随着水分离过程，并且水的去除率影响总酯化率。当水从反应混合物中分离时，乙二醇和生成的副产物乙醛和二甘醇也将挥发，三聚氰胺将升华成气相，聚合物也将被气体带出反应器。进入的浆液和回流的乙二醇导致反应器中局部浓度不均匀。因此，除了化学反应，酯化还包括分离、溶解、混合、传热和其他过程以及偏离理想流动。酯化反应器中产生的水和蒸发的乙二醇进入工艺塔进行分离，水和少量的乙二醇和乙醛从塔顶分离出来并排出系统，乙二醇和少量的水、乙二醇、夹带的低聚物等返回酯化反应器。5.聚合物后处理过程由于游离EG的浓度在反应的后期降低，尽管反应平衡常数随着温度的升高而降低，但是反应平衡常数也随着缩聚反应程度的增加而增加。因此，在最终缩聚阶段，应该进一步提高反应温度。为了保证反应物料的粘度符合要求，真空度应尽可能降低到合适的程度。停留时间相对延长，这有利于增加聚合物的粘度。然而，如果停留时间太长，将导致降解反应并降低聚合物的粘度。同时，如果停留时间过长，也会导致二甘醇的增加。因此，停留时间有一个最佳值，应根据实际情况进行调整。6.恢复过程一种从聚酯废料中分离回收对苯二甲酸二甲酯和乙二醇的方法，其特征在于以聚对苯二甲酸乙二醇酯和夹杂物为主要成分的聚酯废料依次经过以下步骤(a)-(f):步骤(a)，其中将聚酯废料混入含有聚酯解聚催化剂的乙二醇中，所得混合物在175-190下处理步骤(c)，其中蒸馏和浓缩步骤(b)的残余溶液部分以回收蒸馏的乙二醇；步骤(d)，其中将来自步骤(c)的蒸馏残液与酯交换催化剂和甲醇混合，以引起蒸馏残液和甲醇之间的酯交换反应，并产生对苯二甲酸二甲酯和乙二醇，将所得反应混合物重结晶，然后离心以将反应混合物分离成对苯二甲酸二甲酯滤饼和混合溶液，并蒸馏和纯化滤饼以回收高纯度的蒸馏的对苯二甲酸二甲酯；步骤(e)，其中对来自步骤(d)的混合溶液进行蒸馏处理以回收蒸馏的甲醇，以及步骤(f)，其中对来自步骤(e)的蒸馏残液进行蒸馏处理以回收蒸馏的乙二醇。参考1肖，等.化纤概论M.中国纺织出版社，2008。张洋。聚合物合成工艺设计基础M。北京：化学工业出版社，2005。赵德仁等。聚合物合成技术M。北京：化学工业出版社，2002。4谭天恩等.化学工程原理M.北京：化学工业出版社，2008。5方等.化工设计M.华东理工大学出版社。6常州绝缘材料厂薄膜测试组；催化体系对聚酯结晶态影响的研究J；塑料工业；1980年第5期7裴金昌，孙大宽，周；低温等离子体对聚对苯二甲酸乙二醇酯的变性处理J；科学通报；1980年第20期8吴、高；新催化体系所得纤维的聚对苯二甲酸乙二醇酯