聚酯缩聚的工艺综述

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1、聚酯缩聚的工艺综述田万学201013020308摘要：PTA法合成聚酯过程包括酯化和缩聚两个阶段，每个阶段根据反应程度的不同，可以采用1～3个反应器；根据反应器数量的不同，可以将合成工艺分为三釜流程和五釜流程。杜邦技术采用三釜流程,即酯化釜、预缩聚釜和终缩聚釜。关键词：PET；反应器；杜邦三釜流程；缩聚引言酯化反应，最终产物PET是经过原料TPA与EG的酯化和缩聚反应生成的。第一步是酯化，TPA和EG生成聚合单体对苯二甲酸乙二醇酯（BHET）。在实际操作中，产物则是单体，二聚体，三聚体等的混合低聚物。水是酯化反应的副产物，被分离出系统。缩聚反应，低聚物的混合物随后

2、在加热和催化剂的作用下，相互间进行缩合聚合，形成长链聚合物PET，同时生成副产物EG。低聚物熔体的粘度随着聚合反应的进行不断升高。缩聚反应也是可逆反应，故反应在特别设计的具有很大表面积的真空釜进行，以便于生成的EG能逸出，使聚合反应顺利进行。年产量10万吨产量设计计算过程合作计算过程与陆瑶一起计算。BHET密度：1680Kg/m3相对摩尔质量：254mol/gCA,0=1680/254=6.6kmol/m3X0=0X1=0.5（预缩聚反应程度）X2=0.9(终缩聚反应程度)kA=5.067m3/(kmol*h)（反应平衡常数反应速率：rA(X1)=kACA,02(

3、1-X1)2=5.067*6.62*(1-0.5)2=55.18kmol/(m3*h)rA(X2)=kACA,02(1-X2)2=5.067*6.62*(1-0.90)2=2.2kmol/(m3*h)停留时间：τ1=CA,0(X1-X0)/rA(X1)=6.6*0.45/55.18=0.06hτ2=CA,0(X2-X1)/rA(X2)=6.6*0.4/2.2=1.2h总的反应时间：τ1+τ2=1.2+0.06=1.26h产物质量速率：m=100000*103/(330*24)=12626kg/h设PETM=20000n=m/M=12626*103/20000=63

4、1.6mol/h设反应比例为nBHET:nPET=1:1nBHET=631.6mol/hmBHET=M*n=631.6*254=160426.4kg/hV0=m/ρ=160426.4/1680=95.49m3/hVR1=V0*τ1=95.49*0.06=5.7m3Φ1=0.7(预缩聚装料系数)VR2=V0*τ2=95.49*1.2=114m3Φ2=1（终缩聚装料系数）V1=VR1/Φ1=8.14m3V2=VR2/Φ2=114m3第二反应釜的半径为3m.1.1缩聚反应器低聚物的混合物随后在加热和催化剂的作用下，相互间进行缩合聚合，形成长链聚合物PET，同时生成副产物

5、EG。低聚物熔体的粘度随着聚合反应的进行不断升高。缩聚反应也是可逆反应，故反应在特别设计的具有很大表面积的真空釜进行，以便于生成的EG能逸出，使聚合反应顺利进行。1.2反应器的选择杜邦公司三釜流程中的预缩聚与终缩聚流程图五釜和三釜PET工艺流程的主要特点分别是：(l)三釜流程预缩聚反应器中同时存在真空状态下的醋化反应，优于五釜流程醋化阶段带压操作；(2)三釜流程物料通过反应器的停留时间比五釜流程略短；(3)三釜流程的反应温度要比五釜流程高；(4)三釜流程的动设备比五釜流程少；(5)三釜流程一般采用气相热媒加热；(6)三釜流程的催化剂及其它添加剂是从齐聚物管道上注人

6、的，而五釜流程则在浆料调制时加人。1.2.1预缩聚反应器的选择　缩聚过程主要进行聚合物之间的缩聚反应。缩聚反应也是可逆平衡反应，它的平衡常数小，所以要把反应生成的小分子脱除，才能使反应向缩聚方向进行。缩聚过程是化学反应和小分子脱挥的耦合过程，过程速率从受反应速率控制过渡到受反应速率和脱挥速率共同控制。所谓”预缩聚”是受反应速率控制的过程，而“后缩聚”是从反应速率控制过渡到受反应速率和脱挥速率共同控制的过程。　　反应器中物料的比表面积(m2/kg)是决定过程速率控制步骤以及决定脱挥速率大小的关键参数。为使得过程能处于反应速率控制，为提高脱挥速率,都要求反应器提供尽可

7、能大的物料比表面积。缩聚过程是在真空条件下进行，所以小分子物的脱除速率相当高。随小分子从物料中脱除会产生雾沫夹带，这些夹带物堵塞真空系统管路是影响聚酯装置稳定运转的首害。雾沫夹带多少与物料的黏度高低、操作压力高低以及反应器中气相空间体积大小直接相关。所以每个反应器工况条件的确定和几个缩聚反应器之间负荷分配，直接影响装置能否长期稳定运转。聚合物在高温下会产生热降解而影响熔体的可纺性。有实验数据表明，高于285℃，热降解速率明显加剧。高质量产品的聚合度分布是均匀的,因此要求反应器中物料停留时间分布要均匀。1.2.2圆盘转子式反应器圆盘转子式反应器作为预缩聚反应器使用。

8、物料在圆盘