§92聚酯纤维 (n+1)HOCH? CH2COOC 〉 COOCH2CH2OHSb HOCH CH COOC CO-OCH,CH, COOCO-CO-OCH,CH-OH t n HOCH.OH 由于缩聚反应属于可逆反应,为了使缩聚反应进行完全,必须排出反应生成 的低分子物质(乙二醇),为此必须采用真空及强力搅拌,缩聚反应最终压力不 大于266Pa,才能获得高相对分子质量的聚酯,一般产品的平均相对分子质量不 低于2000,用于制造纤维、薄膜的相对分子质量约为25000 在三种合成路线中,酯交换聚酯法和直接酯化聚酯法现在依然是合成聚酯的 两大主要工艺路线,其生产过程如图10-1所示 酯交换聚酯路线是传统的方法,因工艺技术成熟,所以至今在工业生产中仍 占有相当的地位。直接酯化聚酯路线虽然起步较晚,但与酯交换聚酯路线相比, 因具有消耗定额低,乙二醇配料比低,无甲醇回收,生产控制稳定,流程短,投 资低等优点,而发展迅速。目前国内引进的聚酯装置多以后者为主,其生产能力 1997年就已达到152万t/a
§9-2 聚酯纤维 由于缩聚反应属于可逆反应，为了使缩聚反应进行完全，必须排出反应生成 的低分子物质（乙二醇），为此必须采用真空及强力搅拌，缩聚反应最终压力不 大于266.6Pa，才能获得高相对分子质量的聚酯，一般产品的平均相对分子质量不 低于20000，用于制造纤维、薄膜的相对分子质量约为25000。 在三种合成路线中，酯交换聚酯法和直接酯化聚酯法现在依然是合成聚酯的 两大主要工艺路线，其生产过程如图10-1所示。 酯交换聚酯路线是传统的方法，因工艺技术成熟，所以至今在工业生产中仍 占有相当的地位。直接酯化聚酯路线虽然起步较晚，但与酯交换聚酯路线相比， 因具有消耗定额低，乙二醇配料比低，无甲醇回收，生产控制稳定，流程短，投 资低等优点，而发展迅速。目前国内引进的聚酯装置多以后者为主，其生产能力 1997年就已达到152万t/a。 HOCH2CH2COOC－ －COOCH2CH2OH ＋ n HOCH2CH2OH HOCH2CH2COOC－ －CO－OCH2CH2COOC－ －CO－OCH2CH2OH （n＋1） Sb2O3
§92聚酯纤维 DMT(液体) TPA DMT(固体 十cat TPA料仓 EG单批DM槽料仓 浆料混合器 熔化槽 醇回 r水分馏塔 酯化 酯交换 甲醇分馏塔h收 甲醇 预缩聚 排出蒸汽冷凝废乙二醇 废 液 中等粘度缩聚 造粒 高粘度的最终反应器 结晶干燥 结晶 熔融挤压机 固相缩聚成型 纺丝长丝加工成型中粘度切片料仓高粘度切片料仓成型「纺丝拉伸 短纤维织物和工业用丝薄膜片基瓶子容器塑料帘子线和高强度纱
§9-2 聚酯纤维 DMT（液体） 乙 二 醇 回 收 TPA料仓 EG单批 DMT槽 料仓 浆料混合器 熔化槽 水分馏塔 酯 化 酯交换 甲醇分馏塔 预缩聚 中等粘度缩聚 排出蒸汽冷凝 结晶干燥 造 粒 高粘度的最终反应器 熔融挤压机 结 晶 纺丝长丝加工 成 型 固相缩聚 中粘度切片料仓 高粘度切片料仓 成 型 纺丝拉伸 短纤维 织物和工业用丝 薄膜片基 瓶 子 容 器 塑 料 帘子线和高强度纱线 成型 TPA EG ＋cat DMT（固体） 水 废乙二醇 甲醇 废 液
§92聚酯纤维 2.聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺 从操作方式上看,聚对苯二甲酸乙二醇酯的两种主要生产路线都有间歇操作 和连续操作之分。相比较而言,直接酯化法聚酯连续法比间歇法的成本低20%; 酯交换法聚酯连续比间歇的成本低10%。下面主要介绍酯交换法和直接酯化法聚 酯的生产工艺 (1)酯交换法连续生产聚酯工艺 酯交换法连续生产聚酯工艺包括酯交换、预缩聚、缩聚等过程,其原则工艺 流程如图10-2所示。 ①酯交换将原料对苯二甲酸二甲酯连续加入熔化器中,加热(150±5)℃ 熔化后,用齿轮泵送入高位槽中。另将乙二醇连续加入到乙二醇预热器中预热至 150~160℃后,用离心泵送入高位槽中。将上述两种原料按摩尔比1:2分别用计 量泵连续定量加入酯交换塔上部。分别将催化剂醋酸锌和三氧化二锑按DM的 0.02%加入量,用过量0.4mol的乙二醇配制成液体加入高位槽中,并连续定量送 入连续酯交换塔上部 连续酯交换塔是一个塔顶带有♂二醇回流的填充式精馏柱的立式泡罩塔。控 制酯交换温度为190~220℃,反应所生成的甲醇蒸气通过塔内各层塔板上的泡罩 齿缝上升,进行气液交换后进入冷凝器冷凝后流入甲醇贮槽中
§9-2 聚酯纤维 2．聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺 从操作方式上看，聚对苯二甲酸乙二醇酯的两种主要生产路线都有间歇操作 和连续操作之分。相比较而言，直接酯化法聚酯连续法比间歇法的成本低20%； 酯交换法聚酯连续比间歇的成本低10%。下面主要介绍酯交换法和直接酯化法聚 酯的生产工艺。 （1）酯交换法连续生产聚酯工艺 酯交换法连续生产聚酯工艺包括酯交换、预缩聚、缩聚等过程，其原则工艺 流程如图10-2所示。 ①酯交换 将原料对苯二甲酸二甲酯连续加入熔化器中，加热（150±5）℃ 熔化后，用齿轮泵送入高位槽中。另将乙二醇连续加入到乙二醇预热器中预热至 150～160℃后，用离心泵送入高位槽中。将上述两种原料按摩尔比1∶2分别用计 量泵连续定量加入酯交换塔上部。分别将催化剂醋酸锌和三氧化二锑按DMT的 0.02%加入量，用过量0.4mol的乙二醇配制成液体加入高位槽中，并连续定量送 入连续酯交换塔上部。 连续酯交换塔是一个塔顶带有乙二醇回流的填充式精馏柱的立式泡罩塔。控 制酯交换温度为190～220℃，反应所生成的甲醇蒸气通过塔内各层塔板上的泡罩 齿缝上升，进行气液交换后进入冷凝器冷凝后流入甲醇贮槽中
§92聚酯纤维 原料由塔顶加入后,经十六个分段反应室流到最后一块塔板,完成酯交换反 应,酯交换的生成物由塔底再沸器加热后流入混合器中 催化剂 去甲醇 接真空系统 DMI 回收EG 1 去包装 ②预缩聚混合器中的单体经过滤器过滤后,经计量泵、单体预热器送入预 缩聚塔底部。预缩聚塔由十六块塔板构成,控制塔内温度在(265±5)℃。单体 由塔底进入后,沿各层塔板的升液管逐层上升,在上升过程中进行缩聚反应,反 应所生成的乙二醇蒸气起搅拌作用,可以加快反应速率。当物料到达最上一层塔 板后,便得到特性粘度[η]=0.2~0.25的预聚物,预聚物由塔顶物料出口流出,进
§9-2 聚酯纤维 原料由塔顶加入后，经十六个分段反应室流到最后一块塔板，完成酯交换反 应，酯交换的生成物由塔底再沸器加热后流入混合器中。 ②预缩聚 混合器中的单体经过滤器过滤后，经计量泵、单体预热器送入预 缩聚塔底部。预缩聚塔由十六块塔板构成，控制塔内温度在（265±5）℃。单体 由塔底进入后，沿各层塔板的升液管逐层上升，在上升过程中进行缩聚反应，反 应所生成的乙二醇蒸气起搅拌作用，可以加快反应速率。当物料到达最上一层塔 板后，便得到特性粘度[η]＝0.2～0.25的预聚物，预聚物由塔顶物料出口流出，进 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 DMT EG 催化剂 去甲醇 贮 槽 回收EG 接真空系统 去包装 14 15
§92聚酯纤维 ③缩聚预聚物由计量泵定量连续输送到卧式连续真空缩聚釜的入口。该釜 为圆筒形的内有49枚圆盘轮的单轴搅拌器,釜的底部有与圆盘轮交错安装的隔板 隔成的多段反应室,如图10-3所示。以锌催化剂时,釜内缩聚反应温度不超过 270℃,加入稳定剂后可控制275~278℃,压力小于133.3Pa。在搅拌器的作用下, 物料由缩聚釜的一端向另一端移动,在移动过程中进行缩聚反应。当物料到达另 端时,聚酯树脂的特性粘度逐渐增加到0.64~0.68。然后经过连续纺丝、拉膜或 造粒即得其产品 (2)直接酯化聚酯生产工艺 直接酯化聚酯生产工艺所用的原料对苯二甲酸与乙二醇的质量要求如表10-3 所示。其工艺过程包括酯化与缩聚 ①酯化反应对苯二甲酸与乙二醇按摩尔比1:1.33配料,以三氧化二锑为 催化剂,在搅拌下,控制酯化温度在乙二醇沸点以上。酯化反应在如图10-2所示 的反应釜中进行。用平均聚合度为1.1的酯化物在反应器中循环,酯化物与对苯 二甲酸的摩尔比为0.8。控制釜的夹套温度为270℃,物料在釜内第一区室内充分 混合,制成粘度为2Pas的浆液。这种浆液穿过区室间档板上的小孔进入下一个 室,物料在前进中进行反应,最后获得均一低聚物。反应产生的水,经蒸馏排出 设备外
§9-2 聚酯纤维 ③缩聚 预聚物由计量泵定量连续输送到卧式连续真空缩聚釜的入口。该釜 为圆筒形的内有49枚圆盘轮的单轴搅拌器，釜的底部有与圆盘轮交错安装的隔板 隔成的多段反应室，如图10-3所示。以锌催化剂时，釜内缩聚反应温度不超过 270℃，加入稳定剂后可控制275～278℃，压力小于133.3Pa。在搅拌器的作用下， 物料由缩聚釜的一端向另一端移动，在移动过程中进行缩聚反应。当物料到达另 一端时，聚酯树脂的特性粘度逐渐增加到0.64～0.68。然后经过连续纺丝、拉膜或 造粒即得其产品。 （2）直接酯化聚酯生产工艺 直接酯化聚酯生产工艺所用的原料对苯二甲酸与乙二醇的质量要求如表10-3 所示。其工艺过程包括酯化与缩聚。 ①酯化反应 对苯二甲酸与乙二醇按摩尔比1∶1.33配料，以三氧化二锑为 催化剂，在搅拌下，控制酯化温度在乙二醇沸点以上。酯化反应在如图10-2所示 的反应釜中进行。用平均聚合度为1.1的酯化物在反应器中循环，酯化物与对苯 二甲酸的摩尔比为0.8。控制釜的夹套温度为270℃，物料在釜内第一区室内充分 混合，制成粘度为2Pa·s的浆液。这种浆液穿过区室间档板上的小孔进入下一个 区 室，物料在前进中进行反应，最后获得均一低聚物。反应产生的水，经蒸馏排出 设备外