1、高聚物合成工藝學系別：化學與環境工程學院專業：08高分子材料與工程姓名：劉世博學號：0067PET的合成及生產工藝摘要：聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)為聚對苯二甲酸和乙二醇直接酯化法或聚對苯二甲酸二甲酯與乙二醇酯交換法制成的聚合物，俗稱滌綸，簡稱PET或PETPo聚對苯二甲酸二乙酯作為纖維原料已有 50多年的歷史，本文對 PET的研究，生產和應用進行了詳細的概述，闡述了其在化學工業中的作用和地位。并介紹了 PET的制備方法和確定了 PET的生產工藝。關鍵字：聚對苯二甲酸乙二醇酯苯二甲酸乙二醇直接酯化法聚對苯二甲酸乙二醇酯 (簡稱 PET)化學式為-OCH2-CH2OCOC6H4CO由對苯二甲

2、酸乙二 醇酯發生脫水縮合反應而來。對苯二甲酸乙二醇酯是由對苯二甲酸和乙二醇發生酯化反應所得。PET為乳白色或淺黃色、高度結晶的聚合物，表面平滑有光澤。在較寬的溫度范圍內具有優良的物理機械性能，長期使用溫度可達120C,電絕緣性優良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好，但耐電暈性較差，抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩定性都很好。原料準備與精制過程精對苯二甲酸加氫精制法該法以高純 PX為原料，醋酸為溶劑，醋酸鉆、醋酸鎰為催化劑，澳化氫或四澳乙烷為促進劑，空氣作氧化劑，使用大型單臺連續攪拌式氧化反應器，使PX在氧化反應器中生成對苯二甲酸粗制品。為了進一步氧化中間產物，緩和主氧化反應器的操作條件，增

3、加產物的收率，減少溶劑的消耗，提高產品質量，使主氧化反應器出來的氧化液進入第一結晶器，同時將占整個氣體體積2 %勺空氣通入第一結晶器中進行二次氧化。結晶分離出的粗對苯二甲酸用水配成約31 %的漿料，經增壓、預熱后進入加氫反應器。漿料經反應器下部的鋁/碳(Pd/ C)催化劑床層流到反應器底部的過程中，粗對苯二甲酸中的雜質對竣基苯甲醛在催化劑床層進行動態加氫反應，還原成對甲基苯甲酸。對甲基苯甲酸較易溶于水，在過濾母液時，從系統中除掉。加氫反應器中的漿料經5級連續結晶、分離洗滌、干燥即得產品TPAEG的用量加入適量的EG使里 =,或低于，以抑制醛化反應。 TPA加入Co、Zn、Mn等金屬的化合物可以

4、抑止醛化反應。2 .催化劑（或引發劑）配制過程目前世界絕大多數 PET聚酯生產裝置仍采用睇類的催化劑，睇催化劑用量約占90%其它還有錯和鈦類催化劑，盡管這些睇類催化劑的催化效果很好，但隨著人們認識的提高，睇的毒性問題愈來愈受到人們關注。因此近年來PET非睇催化劑研究非常活躍。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。反應采用三氧化二睇作為催化劑，在反映前用160度的高溫乙二醇進行溶解，冷卻到120度進入反應系統；為保證反應順利進行，產物品質穩定，用磷酸作為穩定劑，另算也用 乙二醇稀釋后進入反應系統。反應所需要的熱量來源于重油燃燒，燃燒重油給導熱油加熱， 通過管路將一定溫度

5、的導熱油送入反應系統。3 .聚合過程如果采用TPA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：1-2 : 1,反應采用的溫度為258-263 C。縮聚反應的反應溫度須高于聚合物的熔化溫度（260-265 C）,低于300c （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 C。縮聚反應的反應時間至

6、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。在酯化反應的初始階段，固態PTA和EG之間進行的酯化反應分為如下兩步：固態粉末狀的PTA溶解于EG/酯化物的混合物中，已溶解的PTA在高溫下與EG發生酯化反應，生成酯化物；其中主要的酯化物是對苯二甲酸雙羥乙酯（簡稱BHET。反應的方程式如下：TPA （固體）-TPA>（液體）COOHc CH20H+ 2

7、ICH2OHHOCH 2cH20OIIC- O- CH2cH20H + 2 H2OC00H（包括25聚體）縮聚反應是聚酯合成過程中的鏈增長反應。通過這一反應，兩個3-羥基乙酯基之間發生縮聚并脫去一分子的 EG反應式如下:0IIHO-CH2CH2-O-C0IIC- O -CH2CH2OH + HOCH2CH2-OCCH2CH2OHyH0-CH2CHr0-C0 1IIC 0-CH2cH20H +-nHOCH 2cH20H圖2縮聚工序的工藝流程1乙二薛真空熊跺槽2乙二群第一洗珠器3乙二靜循環槽&前婚聚鑒5乙二醉第二洗滌騫6后婚豪釜7乙二麻第三洗漆器8.9.10幕汽噴射泵4 .分離過程在反應過

8、程中產生了酯化反應產物水,只有不斷排除反應產物，才能使酯化反應進行下去，故在酯化反應同時必須伴隨著水分離過程，水的排除速率影響到酯化總速率。在水分從反應混合物中分離出去同時，EG及生成的副產物乙醛和 DEG也會揮發出去,TPA也會發生升華進入氣相，聚合物也會被氣體夾帶出反應器。進入的漿料和回流EG造成了反應器內局部的濃度不均勻。所以酯化反應過程除化學反應外， 還包括分離、溶解、混合、 傳熱等過程以及對理想流動的偏離。在酯化反應器中生成的水和蒸發的EG進入工藝塔進行分離，水和少量的EG乙醛從塔頂分離出去，排出系統外，£竽口少量白水、DEG夾帶的齊聚物等回入酯化反應器。5 .聚合物后處理

9、過程由于處于反應后期， 游離EG濃度減小， 雖然溫度的升高可使反應平衡常數變小，但隨著縮聚反應程度的增加， 反應平衡常數也增加。因此，在終縮聚階段，反應溫度應進一步提高，為保證反應物料粘度達到要求，同時應盡可能將真空度降至應有的程度。停留時間相對延長，有利于提高聚合物粘度。但是，如果停留時間過長，又會導致降解反應發生，使聚合 物粘度降低，同時停留時間過長，還會導致D EG的增加。因此，停留時間有一個最佳值， 應根據實際情況進行調整。6 .回收過程從聚酯廢料中分離和回收對苯二甲酸二甲酯和乙二醇，其特征在于含有作為主要成分的聚對苯二甲酸乙二酯以及夾雜物的聚酯廢料依次經過下列步驟（a） （f）:步驟

10、（a）,其中，把聚酯廢料混入到含有聚酯解聚催化劑的乙二醇中，所得的混合物在1 75 190 C、在0.10. 5MPa的壓力下處理，通過浮法分離法從所得的反應溶液中含有的固體夾雜物中除去已經飄浮到溶液表面的固體夾雜物部分； 步驟（b）,其中，通過固/液分離法從來自步驟（a）的溶液部分中除去在該溶液中含有 的并且在步驟（a）沒有飄浮到表面的殘余固體夾雜物；步驟（c）,其中，蒸儲并濃縮來自步驟 （b）的殘余溶液部分，以回收所蒸儲出的乙二醇； 步驟（d）,其中，來自步驟（c）的蒸儲殘液與酯基轉移反應催化劑和甲醇混合，導致在 蒸儲殘液與甲醇之間的發生酯基轉移反應并產生對苯二甲酸二甲酯和乙二醇，所得的反

11、應混合物經過再結晶處理， 然后離心分離，以便把反應混合物分離成對苯二甲酸二甲酯濾餅和混 合溶液，所述濾餅經過蒸儲提純，以回收具有高純度的蒸儲出的對苯二甲酸二甲酯； 步驟（e）,其中，來自步驟（d）的所述混合溶液經過蒸儲處理，以回收蒸儲出的甲醇， 步驟（f）,其中，來自步驟（e）的蒸儲殘液經過蒸儲處理，以回收蒸儲出的乙二醇。參考文獻1肖長發等.化學纖維概論M.中國紡織出版社，2008.2張洋.高聚物合成工藝設計基礎M.北京：化學工業出版社，2005.3趙德仁等.高聚物合成工藝學M.北京：化學工業出版社，2002.4譚天恩等.化工原理M.北京：化學工業出版社，2008.5倪進方等.化工設計M.華東理工大學出版社.6常州絕緣材料廠薄膜試驗小組；催化體系對PET晶態的影響研究J;塑料工業；1980年05期7裴晉昌，孫大寬，周寶官；低溫等離子體對聚對苯二甲酸乙二酯的變性處理J；科學通報;1980年20期8武榮瑞，張大省，