任务2 聚酯合成的浆料配制-原料特性

主讲人：陈晓玲聚酯合成的浆料配制目录CONTENT原辅料特性第一章设备认知第二章浆料配制的工艺流程第三章浆料配制的生产操作第四章第一部分原料的理化性质催化剂特性聚酯生产原辅料特性热媒性质课前思考请查看聚酯生产的工艺流程图：（1）找出聚酯生产过程用到的物料；（2）判断哪些是原料哪些是辅料（3）明确浆料配制工段用到的物料主要有哪些？课前思考PTAEG催化剂TiO2热媒主要原料辅料辅助材料消光剂辅助原料（1）PTA的毒理性质及防护请结合课前任务，根据查找到的对苯二甲酸MSDS，试判断使用对苯二甲酸时，可能需要用到的防护措施有哪些？请在学习通上投票。①②③④⑤A:①②B:①③④C:①②④D:①②③④⑤原料特性——PTA的性质建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套；远离火种、热源，工作场所严禁吸烟；使用防爆型的通风系统和设备；避免产生粉尘、避免与氧化剂、碱类接触；搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。（1）PTA的毒理性质及防护精对苯二甲酸为可燃白色粉末，为低毒类化学品，对皮肤有刺激作用。在卸料和处理其堵塞过程中，应尽量避免粉尘飞扬，操作人员应戴防尘口罩或防毒面具，防止吸人人体。1原料特性——PTA的性质（2）PTA的理化性质分子式：HOOCC6H4COOH相对分子质量：166.13熔点/℃：427（封闭管）升华温度/℃：300白色的、比较松散的结晶粉末密度/(g/mL)：1.55自燃点/℃：680最低爆炸浓度/(g/L)：0.05极限氧浓度/%：15固体PTA在EG和水中的溶解度很低，在常温下几乎不溶解于EG和水中。温度/℃溶解度/g/100gEG温度/℃溶解度/g/100gEG1000.6042002.6941501.6492502.742654.0531原料特性——PTA的性质（3）PTA的化学性质0102与醇酯化与碱中和涤纶生产过程中酯化的原理PTA呈弱酸性，能与强碱发生中和反应。利用这一反应可以测定PTA的酸值，也可以用来测定酯化物的酸值和皂化值。所谓皂化值是指皂化1g样品所需要KOH的毫克数，利用测量的酸值和皂化值可以计算酯化率，从而反映酯化反应的程度。1原料特性——PTA的性质1（4）聚酯对原料PTA的质量要求项目指标项目指标外观白色粉末PT酸含量≤25×10-6相对分子质量166.1对羧基苯甲醛含量≤25×10-6酸值（mgKOH/g）674±3水分/%≤0.5灰分≤15×10-6特种金属含量（Co等）≤10×10-6铁含量≤2×10-6粒径分布（44-149）53.0%~86.0%1原料特性——PTA的性质1原料特性——PTA的性质4-CBA粒径金属含量水分含量含水量高，会使PTA结块，易造成管路堵塞，压力升高，同时减少过滤器的寿命；影响产品配比，从而影响反应。影响输送、浆料粘度计酯化稳定性：粒径大：输送阻力大，易堵塞，浆料粘稠大；粒径小：与EG接触面积大，酯化速度加快，酯化率高，影响聚合。一般含钼、铬、镍、铁、镁、钴等，金属离子对聚酯反应有催化作用，增加熔体的降解。影响产品的色相和特性粘度：色相与含量成正比；产品粘度与含量成反比；1原料特性——PTA的性质色相PT酸酸值灰分PTA中不可燃烧的金属等无机物含量之和，含量过高导致聚酯熔体在纺丝过程中断头，易堵塞生产过程中的过滤器。含有羧基，聚酯过程中容易造成封端作用，降低聚酯分子量。可以看作是PTA产品纯度的标志。PTA中还还有4-CBA、PT酸等，也会影响酸度，酸值异常时，需要进一步分析。PTA中b值高，所得聚酯产品b值也高。（1）EG的毒理及性质乙二醇为可燃液体，为低毒类。若吸入经加热挥发的乙二醇蒸气或误饮乙二醇，均能引起急性中毒，症状为神经系统抑制和肾脏受到损害，呕吐、眩晕、呼吸困难，并可有眼球震颤，淋巴细胞增多。成人误饮70~100mL，即可致命。口服后急性中毒分三个阶段:第一阶段主要为中枢神经系统症状，轻者似乙醇中毒表现，重者迅速产生昏迷抽搐，最后死亡；第二阶段，心肺症状明显，严重病例可有肺水肿、支气管肺炎、心力衰竭；第三阶段主要表现为不同程度肾功能衰竭。除了应保持有关设备管道密封，防止液态或气态乙二醇泄漏外，在维修或操作中禁止在生产区域内排放乙二醇蒸气。在生产和维修过程中，与乙二醇接触时，应戴塑料手套，避免与皮肤接触。1原料特性——EG的性质（2）EG的物理性质分子式：HOCH2CH2OH相对分子质量：62.07正常沸点：197.3℃凝点：-12.6℃闪点：116℃正常沸点下的汽化热：812kJ/kg密度(20℃)：1115kg/m3EG是一种黏稠透明的液体，稍有甜味，挥发度较低，易溶于水，能以任意比例溶解于水。1原料特性——EG的性质（3）EG的化学性质0102与酸酯化氧化反应涤纶生产过程中酯化的原理02脱水反应生产中产生二甘醇的原因1原料特性——EG的性质（4）聚酯对原料EG的质量要求项目单位指标项目单位指标酸值mgKOH/g≤0.03铁×10-6≤0.2灰分×10-6≤10色相APHA≤5水分％≤0.1二甘醇、三甘醇％≤0.1醛含量×10-6≤1020℃密度Kg/m3112.8~113.81原料特性——EG的性质密度DEG和TEG含量铁含量色相EG色相差，聚酯色相也差，高温储存易变黄。DEG含量比TEG多，二甘醇也课进行聚合，但其含有醚键，易造成聚酯氧化降解，熔点降低，但二甘醇含量多有利于提高染色性及熔体的流动性。影响色相，使聚酯在缩聚过程中产生断链作用。EG纯度的反映，密度低说明水含量高，易造成配比降低，酯化不足；密度高，说明含有二甘醇和三甘醇的含量多。1原料特性——EG的性质2催化剂特性聚酯生产是通过酯化和缩聚两步来完成的。酯化催化剂：酸，在酯化过程中PTA电离产生的H+会催化酯化反应的进行，因此不需要额外加催化剂。缩聚催化剂：通常采用锑、锰、钴、钙、锡、钛和锗等金属的化合物作为催化剂，必要时还要加稳定剂。选择催化剂时，应遵循以下原则：能促进主反应，力求减少副反应；易于在原料或物料中溶解，便于均匀分布；不得因使用催化剂，而使产品质量(如黏度、熔点、色相、热稳定性等指标)有所降低；价廉，容易取得。（1）催化剂的选用原则乙二醇锑二氧化锑（最少）三醋酸锑（最多）2催化剂特性（2）锑系催化剂的种类2催化剂特性三醋酸锑加热至分解温度时，会产生醋酸和氧化锑烟雾，氧化锑烟雾为剧毒物，会引起肠胃功能紊乱、呕吐、腹泻，还会引起神经性病痛，如失眠、晕眩、神经痛等。醋酸蒸气毒性虽较低，但若长时间接触，也会刺激眼睛、鼻子和咽喉。与水反应生成有毒蒸气，能引起皮肤、黏膜发炎,对消化系统、神经系统有损害，粉尘对呼吸系统有刺激。因此在加催化剂时一定要佩戴防毒面具和穿着防护衣物。避免与皮肤接触，特别是不可溅人眼内，若不慎触及身体的某个部位，要尽快以水冲洗。三醋酸锑是白色的、吸湿性的结晶固体，与水接触或在潮湿的空气中易水解为氢氧化锑和醋酸，因此具有强烈的刺激性气味。其常见物性数据如下:分子式：Sb(Ac)3

相对分子质量：298.88密度(20℃)/(kg/m3)：1987

分解温度/℃：60锑在三醋酸锑中的理论含量/%：40.24分子式：Sb2O3

相对分子质量：291.5密度/(kg/m3)：5200

熔点/℃：656在乙二醇中的溶解度(50℃)/(g/L)：30

锑在三氧化二锑中的理论含量/%：83.532催化剂特性三氧化二锑为白色结晶粉末，对人体有毒，长期接触是，对肝脏有明显损害，其常见物性数据如下:乙二醇锑是锑与乙二醇的络合物，外观为白色晶状固体，由于分子中不含醋酸根而无刺激性气味，当乙二醇锑溶解在乙二醇中后，遇水会产生白色沉淀。其常见物性数据如下:分子式：Sb2(EG)相对分子质量：423.56锑含量：56%~58.5%氯化物含量：≤100x10-6硫酸盐含量：≤100x10-6铁含量：≤10x10-6干燥损失≤1%2催化剂特性小组讨论：试比较三种锑系催化剂，分别从毒性、活性、成本等多方面分析比较为何聚酯生产过程中为何倾向于使用乙二醇锑。2催化剂特性010203010203溶解性：三醋酸锑＞乙二醇锑＞三氧化二锑三种锑系催化剂的比较活性：锑含量相同，活性相同锑含量（成本）：三氧化二锑＞乙二醇锑＞三醋酸锑对聚酯纯度的影响：乙二醇锑不带入其他基团3热媒的性质酯化和缩聚部分的反应器、熔体管道、气相管线等均需要进行加热和保温，所需要的热量是通过载热体(俗称热媒)来完成的。根据使用温度的不同，热媒主要有无机盐类、矿物油类、水蒸气和有机化合物四大类，各种类型之间的基本性质、加热系统设置、使用时的相态、操作方法都大不相同。其中有机化合物中的加氢三联苯(液相热媒)和联苯联-苯醚(气相热媒)是常用的载热体。水蒸气矿物油类无机盐类有机化合物3热媒的性质加氢三联苯，也成液相热媒。由对三联苯、邻三联苯和间三联苯的混合物加氢制得。对三联苯邻三联苯间三联苯（1）液相热媒3热媒的性质外观：透明淡黄色液体气味：无刺鼻气味密度(25℃)：1004kg/m3线膨胀系数：在20~350℃范围内为0.00068/℃凝点：-25℃着火点：178℃燃点：190℃自燃温度：390℃运动黏度：0.694Pa/s汽化热(计算值)：347.5J/g平均相对分子质量：238含水量：100X10-61)物理性质氢化三联苯在使用温度范围内具有沸点高、导热系数大、比热容大的特性，但随着温度的升高，其密度、比热容、黏度及热传导等参数均降低。3热媒的性质2)热稳定性和化学稳定性氢化三联苯在化学结构上由三个六元环紧密相连和苯环共轭体系的稳定体，在高温下也具有良好的热稳定性，很少发生分解反应。因而在使用过程中具有寿命长、补充量少的特点。氢化三联苯在长期高温下运行后，也不可避免地会发生裂解和热聚。裂解的结果使氢化三联苯的蒸气压上升，初馏程点、闪点下降，黏度和密度变小;热聚的结果将生成相对分子质量较大的化合物，在初期，这种化合物尚可溶解在氢化三联苯混合液中，但随着含量的增加，将生成高分子重组分沉积下来，而沉积物在高温的作用下迅速发生碳化反应，分解成碳和气体。另外，由于泄漏或氮封不良，在空气和高温氢化三联苯直接接触时，将加速这一碳化反应。操作温度越高，这种裂解和热聚反应速率越快。所以最高的使用温度应控制在343℃以下。3)对人体的影响3热媒的性质液相热媒的毒性较低，且不会通过皮肤大量地进入人体内。其蒸气对人体的呼吸器官有刺激作用，要避免与眼睛接触，避免与皮肤长时间接触。若不慎接触时，要用水冲洗；若溢至管道设备之外，要尽快用黄沙或黏土吸收。储存或使用热媒的设备管道要力求密封，不得泄漏。氢化三联苯仅用于间接加热的场合，在任何情况下都不应接触和污染食品。同时在有氢化三联苯气体(高温下)溢出时，会散发出有刺激性的气味。因此，在实际操作中，对可能出现氢化三联苯泄漏的地方必须设置排气通风设施。3热媒的性质（2）气相热媒联苯联苯醚气相热媒是联苯和联苯醚的混合物，其质量比为73.5:26.5。外观为无色至淡黄色透明液体，流动性好，使用时色泽会迅速变暗。20℃密度：1060kg/m3凝点：12℃线膨胀系数：0.00043/℃沸点:256℃闪点：115℃着火点：138℃自