聚酯合成工艺生产 ppt课件
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PET聚酯合成原理及工艺培训教材(PPT32页)
高聚物
生产工艺中都设置了酯化反应釜，使PTA与EG 先生成BHET，然后进入缩聚反应，将 不同官能团的两种单体之间的反应转化为同一官能团同一种单体内部的反应，从而较 顺利地获得高聚合度的PET
PET聚酯合成原理及工艺培训教材(PP T32页)
PET聚酯合成原理及工艺培训教材(PP T32页)
第一节 聚酯简介
PET聚酯合成原理及工艺培训教材(PP T32页)
PET聚酯合成原理及工艺培训教材(PP T32页)
第一节 聚酯简介
聚酯五釜流程（酯化1、酯化2、预缩1、预缩2、终缩）
PET聚酯合成原理及工艺培训教材(PP T32页)
PET聚酯合成原理及工艺培训教材(PP T32页)
熔第一体节纺聚酯丝简成介 形动力学
“三釜”流程
PTA
EG
浆料配制
EG回收
酯化 H2O
EG循环
预缩聚
终缩聚 熔体输送 纺丝
PET聚酯合成原理及工艺培训教材(PP T32页)
PET聚酯合成原理及工艺培训教材(PP T32页)
第一节 聚酯简介
“四釜”流程
PTA
EG回收
EG
浆料配制
酯化1
酯化2
EG循环
预聚
终聚
H2O
熔体输送 纺丝
PET聚酯合成原理及工艺培训教材(PP T32页)
PTA、EG浆料配制
催化剂：锑系、锗系、锡系、钛系-在打浆阶段添加，200-300ppm 锡系催化剂
锡系催化剂缩聚活性高，但所得聚酯的端羧基量较大，软化点也较低，易带黄色； 容易生成凝胶产物。
锗系催化剂
可以得到白度高、灰分含量低和透明的PET； 所得PET中醚键含量较多，熔点较低。而且锗系催化剂价格较贵； 作为纤维聚酯的催化剂没有明显优点。
聚酯切片生产工艺.ppt
2.乙二醇【EG】
乙二醇又名“甘醇”、“1,2亚乙基二醇”，简称EG。化学式 (HOCH2)2，乙二醇是无色无臭、 有甜味液体。乙二醇能与水、丙酮 互溶，但在醚类中溶解度较小。乙 二醇的高聚物聚乙二醇（PEG）是 一种相转移催化剂。
3.催化剂
在直接酯化法的 PET 生产中，酯化过程一般 不需要催化剂，而缩聚过程必需催化剂。选择催 化剂时，应符合下列要求：
（6.）切粒：经过滤去除杂物，经过铸带，用 切粒刀将其切成一定规格的聚酯切片（颗粒）。
主要生产设备
生产过程控制
成品检验 三废处理
成品检验
1 ．粘度
一般纤维级聚酯切片的特性粘度为0.645， 特性粘度太低，聚酯分子量小，纺丝过程拉伸困 难，粘度太高，拉伸时拉伸应力过大，大分子不 好取向。
2 ．端羧基含量
聚酯切片生产工 艺流程设计
主讲人：杨礼鹏 指导老师：梁建军
目录
一、简介 二、生产原料组成 三、生产流程简介 四、主要生产设备 五、生产过程控制
简介
聚酯切片学名聚对苯二甲酸乙二醇酯 【PET】，是由对苯二甲酸和乙二醇聚合而成。 按其用途可分为:纤维级聚酯切片、瓶级聚酯切 片、膜级聚酯切片三类。
生产原料
2 ．废渣处理 与废水量相比较，聚酯生产的废渣较少，但随
着生产的继续，废渣量不断增加，处理不好，容易 造成二次污染。废渣主要有2个来源，相应有2种 处理方法。 （1） 废水中的固体废弃物处理：废水中的固体物 质主要是清洗水中夹带的对苯二甲酸、低聚物地板 清洗水中的 TiO2粉、切片粉末等 ,可静置分层后处 理。 （2） 废料、废块处理：主要有聚酯废块和终聚釜、 预聚釜固液分离器中分离的低聚物。可直接装袋处 理。
6 ．二氧化钛含量 TiO2的作为消光剂加入聚酯产品中，其用量根据用
聚酯工艺基础知识汇总幻灯片
聚酯装置包括PTA下料及输送单元、浆料配置单元、酯化单元、 缩聚单元、真空系统、熔体输送单元和热媒炉单元。
EG回收
EG循环
PTA
ADD
浆料配制
酯化1
酯化2
预聚1
五釜流程工艺示意图
预聚2
H2O
终聚 熔体输送
纺丝
PTA输送及浆料配制
酯化1
酯化2
EG/H2O别离塔〔工艺塔〕
预聚1
预聚2
预聚物过滤器〔预聚物输送〕
813.1 112.3 482.8 234 266 4582.6 6490.8
820.6 112.3 482.8 234.3 273.5 4741.5 6665
820.6 127.3 514.8 256.7 273.5 4832.5 6825.4
表1-1 世界聚酯产能及预测表
5、聚酯开展趋势 a、装置的大型化和规模效益； b、新型反响器的研制和流程的简化； c、新型催化剂的使用； d、新添加剂技术； e、应用领域的拓宽。
〔2〕各级反响条件〔压力、温度、停留时间〕适中， 各缩聚反响级间聚合度分配合理，使产品质量较高；
〔3〕利用搅拌功率以及终聚在线毛细管黏度计来调节 终聚的真空度，使产品黏度控制稳定；
〔4〕缩聚反响器中有两釜采用卧式反响器，内部为多 槽溢流串联构造，液面稳定，减少了劣化物的生成； 同时，改善了物料的活塞流情况，有利于产品的相对 分子质量分布。
〔3〕环氧乙烷法〔EO法〕
HOOC
COOH+2CH2 CH2 H应该是最理想的工艺路线，但是由于环氧乙 烷原料很危险，沸点很低〔10.7℃〕，容易发生爆 炸，开展很慢。其次是PTA法开展太快造成的。
由于PTA法较DMT和EO法优点更多(原料消耗低，EG 回收系统较小，不副产甲醇，生产较平安，流程短， 工程投资低，公用工程消耗及生产本钱较低，反响 速度平缓，生产控制比较稳定)等，目前世界PET总 生产能力中大多采用PTA法。
EG回收
EG循环
PTA
ADD
浆料配制
酯化1
酯化2
预聚1
五釜流程工艺示意图
预聚2
H2O
终聚 熔体输送
纺丝
PTA输送及浆料配制
酯化1
酯化2
EG/H2O别离塔〔工艺塔〕
预聚1
预聚2
预聚物过滤器〔预聚物输送〕
813.1 112.3 482.8 234 266 4582.6 6490.8
820.6 112.3 482.8 234.3 273.5 4741.5 6665
820.6 127.3 514.8 256.7 273.5 4832.5 6825.4
表1-1 世界聚酯产能及预测表
5、聚酯开展趋势 a、装置的大型化和规模效益； b、新型反响器的研制和流程的简化； c、新型催化剂的使用； d、新添加剂技术； e、应用领域的拓宽。
〔2〕各级反响条件〔压力、温度、停留时间〕适中， 各缩聚反响级间聚合度分配合理，使产品质量较高；
〔3〕利用搅拌功率以及终聚在线毛细管黏度计来调节 终聚的真空度，使产品黏度控制稳定；
〔4〕缩聚反响器中有两釜采用卧式反响器，内部为多 槽溢流串联构造，液面稳定，减少了劣化物的生成； 同时，改善了物料的活塞流情况，有利于产品的相对 分子质量分布。
〔3〕环氧乙烷法〔EO法〕
HOOC
COOH+2CH2 CH2 H应该是最理想的工艺路线，但是由于环氧乙 烷原料很危险，沸点很低〔10.7℃〕，容易发生爆 炸，开展很慢。其次是PTA法开展太快造成的。
由于PTA法较DMT和EO法优点更多(原料消耗低，EG 回收系统较小，不副产甲醇，生产较平安，流程短， 工程投资低，公用工程消耗及生产本钱较低，反响 速度平缓，生产控制比较稳定)等，目前世界PET总 生产能力中大多采用PTA法。
聚酯的生产工艺(PTA法) PPT
缩聚
随着缩聚反应程度的提高，体系粘度 增加。在工程上，将缩聚分段在两反应器 内进行更为有利。前段预缩聚：270℃， 2000~3300Pa。后段终缩聚：280~285℃， 60~130Pa。
对苯二甲酸
乙二醇
溶解混合釜 酯交换釜1 酯交换釜2
预缩聚釜
后缩聚釜 中缩聚釜
感谢您的聆听！
酯化
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。
聚酯合成的工艺路线聚酯合成的工艺路线酯交换聚酯路线对苯二甲酸用乙二醇直接酯化聚酯路线环氧乙烷酯化聚酯路线对苯二甲酸与乙二醇直接酯化法pta法对苯二甲酸提纯技术解决后这是优先选用的经济方法
聚酯的生产工艺（PTA法）
PET （聚酯）
聚酯是制造聚酯纤维、涂料、薄膜及工程塑 料的原料，是由饱和的二元酸与二元醇通过缩聚 反应制得的一类线性高分子缩聚物。这类缩聚物 的品种因随使用原料或中间体而异，故品种繁多 数不胜数。但所有品种均有一个共同特点，就是 其大分子的各个链节间都是以酯基“－COO－”相 联，所以把这类缩聚物通称为聚酯。
以聚酯为基础制得的纤维称为涤纶，是三大合 成纤维（涤纶、锦纶、腈纶）之一，是最主要的 合成纤维。下面主要介绍对苯二甲酸乙二醇酯 （简称PET）生产工艺。
1．聚酯合成的工艺路线
酯交换聚酯路线
聚酯工艺基础知识PPT44张课件
杜邦工艺的特点：
（1）工艺流程简单合理，停留时间短，虽然反应条件强烈， 但产品质量较好；
（2）设备简单，动设备少，维修量少，装置连续运行时间较 长，可达到4年；
（3）添加剂加入口有喷嘴和静态混合器，分散性好，品种转 换时间较短。
伊文达工艺的特点;
（1）酯化、缩聚等主工艺过程充分利用压差和位差作为 物料搅拌和输送动力，减少动设备，能耗低；
对黏度）表示。黏度是分子内摩擦的量度，由于高 分子的流动是通过链段的位移形成的，链段越长， 摩擦力越大，其黏度越高，因此黏度是分子量大小 的一个标志。
2、熔点 熔点是指将结晶的固态物质加热到一定温度时，有固
态转化为液态时的温度。纯聚酯结晶聚合物（100%
结晶）的熔点在300℃左右，但实际生产中不可 能达到，一般在260 ℃左右。
吉玛工艺的特点：
（1）选用单一的缩聚催化剂；
（2）酯化反应温度较低，停留时间较长，但操作稳定，产 品中二甘醇（DEG）含量较低，产品质量较好；
（3）采用刮板冷凝器，解决了缩聚真空系统低聚物堵塞的 问题。
钟纺工艺过程的特点：
（1）原料配制时乙二醇摩尔比低，故反应系统中EG过 剩量少，能耗低，生成二甘醇副产物少，使产品中的 DEG含量较低；
3、端羧基
端羧基（—COOH）含量使聚酯的一项重要质量指标， 对聚酯制品的物理性能、后加工性能及后加工成品 的后序影响很大。一般认为，在一定的范围内端羧 基含量高，聚酯的热稳定性差，随着热降解时间的 增长，端羧基含量增大。另外，端羧基会对酯基进 行酸解反应，使黏度降低。因此，控制聚酯的端羧 基含量，使其稳定在适当的水平是非常重要的。
（2）反应器结构合理，有利于传质、传热和反应的需要；
（3）缩聚过程的喷淋冷凝器均设有自动刮板，解决了真 空系统的堵塞问题。
聚酯纤维生产工艺 PPT
1.3.2聚酯短纤维的生产
聚酯短纤维纺丝的特点：大型化、高速化、连续化 单线日产20~50吨，最大规模为日产200吨 大型喷丝板，其孔数达5000～50000孔 纺丝线集束线密度达30000dtex以上
较高纺丝速度1500~2500m／min
5万t/年聚酯短纤维 T-16N纺丝机
课程介绍 第一章 聚酯纤维生产工艺
第一节 概论
重点内容：聚酯纤维的发展简史与产品分类。
第二节 聚酯原料生产工艺及技术
重点内容：聚酯原料的生产技术与工艺。
1.2.2 聚酯分子结构特征
结构对称，线性好，易于平行排列 分子链中含酯基，刚性大，熔点高（267oC) 两种构象(顺式和反式) 立构规整度高，所有芳环处在同一平面上，能形成紧 密堆积结构，结晶能力强。 分子间作用力强 许多重要的性质与酯基相关 有少量的羧基和醚键存在 分子量通常在15000~22000之间 分子量分布越小可纺性越好
聚酯短纤维的后加工工艺讨论 热定型：热定型的目的是消除纤维内应力，提高纤维的尺 寸稳定性，并促进结晶化，进一步改善其力学性能。热定 型可使拉伸、卷曲效果固定，并使成品纤维符合使用要求。 热定型可以在张力下进行，也可以在无张力下进行，前者 称紧张热定型（包括定张力热定型和定长热定型），后者 称松弛热定型。生产不同品种和不同规格的纤维，往往采 用不同的热定型方式。影响热定型的主要工艺参数是定型 温度、时间及张力。
工艺的流程为：干切片 →熔融挤 出 →混合 →计量 →过滤 →纺丝 →冷却成型 → 上油 →卷绕→ UDY筒子 （未拉伸丝）
UDY丝的拉伸加捻 拉伸加捻机从结构上可以分为三部分， 即原丝架、拉伸机构、卷绕成型机构
拉伸丝假捻变形
中速纺丝工艺 中速纺丝采用二步法工艺 纺丝速度为1800~2500m/min，得到半预取向丝(MOY) 中速纺丝有两种工艺路线： （1）MOY-DY工艺：此工艺采用中速纺丝和低速拉 伸，拉伸加捻的速度为800~1200m/min，可纺制33 ~167dtex的拉伸丝，常见的是75dtex和50dtex。 （2）MOY-DTY工艺: 此工艺采用中速纺丝和高速拉 伸变形，MOY的剩余拉伸倍数为2.1~2.4倍，拉伸变 形的速度为400~500m/min。可纺制55~88dtex的 变形丝，超过110dtex时，需将两根丝条合股成一个 筒子。此工艺的生产效率不如POY-DTY工艺路线。
聚酯纤维生产工艺 PPT
聚酯短纤维的后加工工艺讨论 热定型：热定型的目的是消除纤维内应力，提高纤维的尺 寸稳定性，并促进结晶化，进一步改善其力学性能。热定 型可使拉伸、卷曲效果固定，并使成品纤维符合使用要求。 热定型可以在张力下进行，也可以在无张力下进行，前者 称紧张热定型（包括定张力热定型和定长热定型），后者 称松弛热定型。生产不同品种和不同规格的纤维，往往采 用不同的热定型方式。影响热定型的主要工艺参数是定型 温度、时间及张力。
聚酯切片的干燥有真空干燥和气流干燥两种。由于干 燥方式或设备的不同，工艺流程、工艺条件及操作规 则方面会有差异，但干燥的原理基本相同。 真空干燥（进出料1.5-2h，升温2.5-3.5h，保温3-4h，冷却1h）
VC353真空干燥机示意图 1-冷却桶、2-除尘桶、3-加热夹套
连续式气流干燥
回转圆筒-充填组合干燥 （热空气介质加热，165-180℃）
干燥过程
干燥分为两个阶段，即预结晶阶段和高温干燥阶段 预结晶温度和时间 沸腾床：温度可高至160~180oC，时间8~15min。 搅拌式充填：温度120~140oC，时间1~l.5小时。 转鼓干燥时，在120℃以下缓慢升温，预结晶时间应 控制为4~5小时。 高温干燥阶段 转鼓真空干燥温度为120~140oC。 热风干燥一般在160℃以上。
上油：为了防止纤维在后加工过程摩擦产生静电以及使纤 维在棉纺厂加工时改善其纺织加工性能还需再次上油。 卷曲：赋予纤维的弹性
聚酯短纤维的后加工工艺讨论
切 断 ：短 纤维 的 长 度由 纤维的品 种决 定。通常，棉型聚 酯 短 纤维 名 义长 度 为 38mm ，毛型 为 90~120mm ，中 长纤维长度介于棉型与毛型之间，一般为51~76mm。 切 断纤维 主要控制 长 度偏差，超倍 长纤维 量以及粘 结丝 （或 称并丝 ）量等几 个 指 标。切 断 机采用 压 切式，可按 照 纤维 品 种对长 度的不同要求，安装不同 数 量的刀片。 打包机为油压式箱式打包机。
不饱和聚酯树脂的合成工艺ppt课件
10
不饱和聚酯树脂的合成工艺
王正夏
1
不饱和聚酯树脂的合成工艺
• 不饱和聚酯树脂大都采用直接熔融缩聚反 应，即把二元醇，苯酐，顺酐投入缩聚反 应釜中在惰性气体保护下高温反应（200度）
• 生成的聚酯放入盛有苯乙烯和阻聚剂的反 应釜中，与60-80温度下混合而制成粘稠的 液态树脂
2
不饱和聚酯树脂的合成工艺
• 常用的方法有 • 一步法 即一次把二元醇，饱和二元酸，不
饱和二元酸投入反应釜反应 • 二步法 把二元醇与饱和二元酸充分反应 直
到酸值很低再加入不饱和二元酸
3
4
不饱和聚酯树脂的合成工艺
• 不饱和聚酯树脂的合成过程包括线型不饱和聚酯 的合成与苯乙烯稀释不饱和聚酯制得树脂两部分。 因此，生产流程是由反应釜和稀释釜组成。反应 釜是合成不饱和聚酯用的，装有搅拌装置、回流 冷凝器与夹套加热或冷凝装置。稀释釜是缩聚反 应完成后将不饱和聚酯用苯乙烯单体稀释溶解用 的，容积比反应釜大，也装有搅拌装置、回流冷 凝器与夹套保温装置。
9
不饱和聚酯树脂的合成工艺
• 反应终点由测定不饱和聚酯的酸值控制，当酸值 达40+-2mgKOH/g时就是反应终点。
• 酸值合格后把料温降至190度，加计量的石蜡（防 止树脂固化后表面发粘）与氢醌（增加树脂贮存 稳定性）再搅拌30MIN，待进一步稀释。
• 在稀释釜内预先投入计量的苯乙烯（不饱和聚酯 与苯乙烯质量比为7:3)阻聚剂和光稳定剂，搅拌均 匀。然后打开反应釜底阀，使不饱和聚酯慢慢放 入稀释釜，控制流速，使混合温度不超过90度。 稀释完毕冷却至室温、过滤、包装。
8
不饱和聚酯树脂的合成工艺
• 按上述配比称料后，在反应釜中通入二氧 化碳，排除反应系统的空气，然后投入二 元醇。加热，再投入二元酸。待二元酸融 化后，启动搅拌装置，各组分的容积之和 不应超过反应釜容积的80%，否则脱水太快 容易泛泡。加热反应体系，使料温升至190210度，回流冷凝器出口温度控制在105度 以下，以免二元醇挥发损失。在反应过程 中，由缩聚反应放出的水逐渐由通入的二 氧化碳所排除。
不饱和聚酯树脂的合成工艺
王正夏
1
不饱和聚酯树脂的合成工艺
• 不饱和聚酯树脂大都采用直接熔融缩聚反 应，即把二元醇，苯酐，顺酐投入缩聚反 应釜中在惰性气体保护下高温反应（200度）
• 生成的聚酯放入盛有苯乙烯和阻聚剂的反 应釜中，与60-80温度下混合而制成粘稠的 液态树脂
2
不饱和聚酯树脂的合成工艺
• 常用的方法有 • 一步法 即一次把二元醇，饱和二元酸，不
饱和二元酸投入反应釜反应 • 二步法 把二元醇与饱和二元酸充分反应 直
到酸值很低再加入不饱和二元酸
3
4
不饱和聚酯树脂的合成工艺
• 不饱和聚酯树脂的合成过程包括线型不饱和聚酯 的合成与苯乙烯稀释不饱和聚酯制得树脂两部分。 因此，生产流程是由反应釜和稀释釜组成。反应 釜是合成不饱和聚酯用的，装有搅拌装置、回流 冷凝器与夹套加热或冷凝装置。稀释釜是缩聚反 应完成后将不饱和聚酯用苯乙烯单体稀释溶解用 的，容积比反应釜大，也装有搅拌装置、回流冷 凝器与夹套保温装置。
9
不饱和聚酯树脂的合成工艺
• 反应终点由测定不饱和聚酯的酸值控制，当酸值 达40+-2mgKOH/g时就是反应终点。
• 酸值合格后把料温降至190度，加计量的石蜡（防 止树脂固化后表面发粘）与氢醌（增加树脂贮存 稳定性）再搅拌30MIN，待进一步稀释。
• 在稀释釜内预先投入计量的苯乙烯（不饱和聚酯 与苯乙烯质量比为7:3)阻聚剂和光稳定剂，搅拌均 匀。然后打开反应釜底阀，使不饱和聚酯慢慢放 入稀释釜，控制流速，使混合温度不超过90度。 稀释完毕冷却至室温、过滤、包装。
8
不饱和聚酯树脂的合成工艺
• 按上述配比称料后，在反应釜中通入二氧 化碳，排除反应系统的空气，然后投入二 元醇。加热，再投入二元酸。待二元酸融 化后，启动搅拌装置，各组分的容积之和 不应超过反应釜容积的80%，否则脱水太快 容易泛泡。加热反应体系，使料温升至190210度，回流冷凝器出口温度控制在105度 以下，以免二元醇挥发损失。在反应过程 中，由缩聚反应放出的水逐渐由通入的二 氧化碳所排除。
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13
第二节 聚酯合成工艺与原理
酯化反应
HOOC
COOH ＋ HOCH2CH2OH - H2O BHET
PTA
EG
酯化反应可在PTA的氢离子（H+）自催化作用下进行，自催化的反应机理是原料PTA羧 基解离的H+自催化和EG进行亲和酯化反应。其实，酯化反应和缩聚反应在整个生产过 程中都同时存在，在反应刚开始，反应条件有利于酯化反应的进行。酯化反应为可逆 反应，为了向正反应方向进行，必须及时除去生成的水。在实际生产过程中，酯化反 应生成的BHET经本体聚合生成二聚体、三聚体等，在反应结束时，反应物料大部分为 BHET的四聚体和五聚体。在酯化反应过程中，也有缩聚反应、水解反应（酯化反应的 逆反应）、醇解反应、生成醚的副反应等。
p 锡系催化剂缩聚活性高，但所得聚酯的端羧基量较大，软化点也较低，易带黄色； p 容易生成凝胶产物。
锗系催化剂
p 可以得到白度高、灰分含量低和透明的PET； p 所得PET中醚键含量较多，熔点较低。而且锗系催化剂价格较贵； p 作为纤维聚酯的催化剂没有明显优点。
第二节 聚酯合成工艺与原理
PTA、EG浆料配制
是具有毒性。特别对肝脏有不良的影响。
钛系催化剂
p 钛系催化剂缩聚是很有前途的催化剂，因为它催化活性特性高； p 钛系催化剂促进副反应也较明显，所得到的聚酯热稳定性差，色泽发黄。
第二节 聚酯合成工艺与原理
PTA、EG浆料配制
催化剂：锑系、锗系、锡系、钛系-在打浆阶段添加，200-300ppm 锡系催化剂
第一节 聚酯简介
生产车间
PTA EG
聚酯车间
PET熔体
PET熔体 纺丝车间
POY FDY
POY 加弹车间
DTY
辅助车间
品管部 设备部 动力部
第一节 聚酯简介
直接酯化法的合成路线
酯化脱水
低聚物 缩聚脱乙二醇
高聚物
生产工艺中都设置了酯化反应釜，使PTA与EG 先生成BHET，然后进入缩聚反应，将 不同官能团的两种单体之间的反应转化为同一官能团同一种单体内部的反应，从而较 顺利地获得高聚合度的PET
第一节 聚酯简介
“三釜”流程
PTA
EG
浆料配制
EG回收
酯体输送 纺丝
第一节 聚酯简介
“四釜”流程
PTA
EG回收
EG
浆料配制
酯化1
酯化2
EG循环
预聚
终聚
H2O
熔体输送 纺丝
第一节 聚酯简介
“五釜”流程
PTA
EG回收
EG
浆料配制
酯化1
酯化2
EG循环
预聚1
预聚2
终聚
第二节 聚酯合成工艺与原理
酯化反应
酯化反应是一个微放热的可逆反应，其化学平衡常数比较小，必须将反应产生 的水不断除去，才能使酯化反应不断地向正反应方向进行下去。因此，在酯化反应 阶段，都设有用于分离和去除水的工艺塔。酯化反应时由于PTA上的羧基电离出H+， 对酯化反应具有催化作用。
PTA在反应混合物中的溶解度远比在纯EG中的溶解度大，随着反应的进行，PTA 的溶解度逐渐增大。当达到一定的反应程度时，PTA完全溶解，反应进入均相酯化 反应阶段，这时的酯化率就称为“清晰点”（Es约为89％）。
PTA：EG（摩尔比）≈1:1.2
p 乙二醇过量可以促进正反应的进行，防止EG在高温下蒸发损失； p 当EG过量时，会发生EG之间、EG与BHET之间的醚化反应。
第二节 聚酯合成工艺与原理
PTA、EG浆料配制
催化剂：锑系、锗系、锡系、钛系 锑系催化剂
p 目前聚酯生产广泛采用的一类催化剂，三氧化二锑（Sb2O3）、乙二醇锑（Sb2EG3）； p 锑系催化剂催化活性较高，对副反应的促进作用也较小； p 三价锑在缩聚时可被还原物质还原产生金属锑，从而使聚酯聚合物带有灰雾色；二
熔第一体节纺聚酯丝简成介 形动力学
聚酯五釜流程（酯化1、酯化2、预缩1、预缩2、终缩）
第二节 聚酯合成工艺与原理
PTA、EG浆料配制
PTA：精对苯二甲酸，熔点300℃，不溶于水 外观：白色粉末 平均粒径：M±10μm（中心值范围95～120μm）
EG：乙二醇，沸点197.3℃，与水互溶 外观：无色透明液体 酸值：≤0.03mgkOH/g
酯化2阶段
p 反应温度：260-265℃ p 反应压力：0.3MPa p 反应时间：0.5-1.0h p 酯化率：96%-98%
不管酯化过程的分段数量是多少，在酯化反应结束时，总要求其酯化率大 于95%。
注：一段酯化工艺要比三段酯化工艺少两只反应釜，在工艺流程上前者就显得十分 紧凑，而且反应所需的时间也比较短，这就要求酯化反应器的设计思路新颖，结构 合理，工艺参数选择适当。
COOH
自催化加速
+ 2 CH2OH
H+
O HOCH2CH2 O C
CH2OH
COOH
O
+ C O CH2CH2OH 2 H2O
第二节 聚酯合成工艺与原理
酯化反应
第二节 聚酯合成工艺与原理
酯化反应
酯化1阶段
p 反应温度：250-255℃ p 反应压力：0.3MPa p 反应时间：1.0-1.5h。 p 酯化率：92%-94%
PET 聚 酯 合 成 原 理 及 工 艺
2017年06月23日
第一节 聚酯简介
聚对苯二甲酸乙二醇酯，常简称为聚酯（Polyethylene terephthalate，PET ）
➢ 官能团：酯基-COO- 、羟基、羧基 ➢ 分子链刚性大 ➢ 半晶高聚物：结晶度45% ➢ 热学性质:熔点255-265℃，熔融热0.05-0.06kJ/g； ➢ 耐热性和热稳定性好，尺寸稳定性高；
H2O
熔体输送 纺丝
长乐化纤采用“五釜”聚合工艺： （1）酯化反应温度较低，停留时间较长，但操作稳定，产品中二甘醇（DEG）含量 较低，产品质量较好； （2）采用刮板冷凝器，解决了缩聚真空系统低聚物堵塞的问题； （3）五釜流程易于实现共聚合改性。
第一节 聚酯简介
聚酯五釜流程（酯化1、酯化2、预缩1、预缩2、终缩）
第二节 聚酯合成工艺与原理
酯化反应
在所发生的化学反应中，固态粉末状的PTA和液态EG之间所发生的酯化反应反 应速率很慢，一般忽略部不计。在酯化反应的初始阶段，固态PTA和EG之间进行的 酯化反应分为如下两步：固态粉末状的PTA溶解于EG/酯化物的混合物中，已溶解的 PTA在高温下与EG发生酯化反应，生成酯化物；其中主要的酯化物是对苯二甲酸双 羟乙酯（简称BHET）。反应的方程式如下：
第二节 聚酯合成工艺与原理
酯化反应
HOOC
COOH ＋ HOCH2CH2OH - H2O BHET
PTA
EG
酯化反应可在PTA的氢离子（H+）自催化作用下进行，自催化的反应机理是原料PTA羧 基解离的H+自催化和EG进行亲和酯化反应。其实，酯化反应和缩聚反应在整个生产过 程中都同时存在，在反应刚开始，反应条件有利于酯化反应的进行。酯化反应为可逆 反应，为了向正反应方向进行，必须及时除去生成的水。在实际生产过程中，酯化反 应生成的BHET经本体聚合生成二聚体、三聚体等，在反应结束时，反应物料大部分为 BHET的四聚体和五聚体。在酯化反应过程中，也有缩聚反应、水解反应（酯化反应的 逆反应）、醇解反应、生成醚的副反应等。
p 锡系催化剂缩聚活性高，但所得聚酯的端羧基量较大，软化点也较低，易带黄色； p 容易生成凝胶产物。
锗系催化剂
p 可以得到白度高、灰分含量低和透明的PET； p 所得PET中醚键含量较多，熔点较低。而且锗系催化剂价格较贵； p 作为纤维聚酯的催化剂没有明显优点。
第二节 聚酯合成工艺与原理
PTA、EG浆料配制
是具有毒性。特别对肝脏有不良的影响。
钛系催化剂
p 钛系催化剂缩聚是很有前途的催化剂，因为它催化活性特性高； p 钛系催化剂促进副反应也较明显，所得到的聚酯热稳定性差，色泽发黄。
第二节 聚酯合成工艺与原理
PTA、EG浆料配制
催化剂：锑系、锗系、锡系、钛系-在打浆阶段添加，200-300ppm 锡系催化剂
第一节 聚酯简介
生产车间
PTA EG
聚酯车间
PET熔体
PET熔体 纺丝车间
POY FDY
POY 加弹车间
DTY
辅助车间
品管部 设备部 动力部
第一节 聚酯简介
直接酯化法的合成路线
酯化脱水
低聚物 缩聚脱乙二醇
高聚物
生产工艺中都设置了酯化反应釜，使PTA与EG 先生成BHET，然后进入缩聚反应，将 不同官能团的两种单体之间的反应转化为同一官能团同一种单体内部的反应，从而较 顺利地获得高聚合度的PET
第一节 聚酯简介
“三釜”流程
PTA
EG
浆料配制
EG回收
酯体输送 纺丝
第一节 聚酯简介
“四釜”流程
PTA
EG回收
EG
浆料配制
酯化1
酯化2
EG循环
预聚
终聚
H2O
熔体输送 纺丝
第一节 聚酯简介
“五釜”流程
PTA
EG回收
EG
浆料配制
酯化1
酯化2
EG循环
预聚1
预聚2
终聚
第二节 聚酯合成工艺与原理
酯化反应
酯化反应是一个微放热的可逆反应，其化学平衡常数比较小，必须将反应产生 的水不断除去，才能使酯化反应不断地向正反应方向进行下去。因此，在酯化反应 阶段，都设有用于分离和去除水的工艺塔。酯化反应时由于PTA上的羧基电离出H+， 对酯化反应具有催化作用。
PTA在反应混合物中的溶解度远比在纯EG中的溶解度大，随着反应的进行，PTA 的溶解度逐渐增大。当达到一定的反应程度时，PTA完全溶解，反应进入均相酯化 反应阶段，这时的酯化率就称为“清晰点”（Es约为89％）。
PTA：EG（摩尔比）≈1:1.2
p 乙二醇过量可以促进正反应的进行，防止EG在高温下蒸发损失； p 当EG过量时，会发生EG之间、EG与BHET之间的醚化反应。
第二节 聚酯合成工艺与原理
PTA、EG浆料配制
催化剂：锑系、锗系、锡系、钛系 锑系催化剂
p 目前聚酯生产广泛采用的一类催化剂，三氧化二锑（Sb2O3）、乙二醇锑（Sb2EG3）； p 锑系催化剂催化活性较高，对副反应的促进作用也较小； p 三价锑在缩聚时可被还原物质还原产生金属锑，从而使聚酯聚合物带有灰雾色；二
熔第一体节纺聚酯丝简成介 形动力学
聚酯五釜流程（酯化1、酯化2、预缩1、预缩2、终缩）
第二节 聚酯合成工艺与原理
PTA、EG浆料配制
PTA：精对苯二甲酸，熔点300℃，不溶于水 外观：白色粉末 平均粒径：M±10μm（中心值范围95～120μm）
EG：乙二醇，沸点197.3℃，与水互溶 外观：无色透明液体 酸值：≤0.03mgkOH/g
酯化2阶段
p 反应温度：260-265℃ p 反应压力：0.3MPa p 反应时间：0.5-1.0h p 酯化率：96%-98%
不管酯化过程的分段数量是多少，在酯化反应结束时，总要求其酯化率大 于95%。
注：一段酯化工艺要比三段酯化工艺少两只反应釜，在工艺流程上前者就显得十分 紧凑，而且反应所需的时间也比较短，这就要求酯化反应器的设计思路新颖，结构 合理，工艺参数选择适当。
COOH
自催化加速
+ 2 CH2OH
H+
O HOCH2CH2 O C
CH2OH
COOH
O
+ C O CH2CH2OH 2 H2O
第二节 聚酯合成工艺与原理
酯化反应
第二节 聚酯合成工艺与原理
酯化反应
酯化1阶段
p 反应温度：250-255℃ p 反应压力：0.3MPa p 反应时间：1.0-1.5h。 p 酯化率：92%-94%
PET 聚 酯 合 成 原 理 及 工 艺
2017年06月23日
第一节 聚酯简介
聚对苯二甲酸乙二醇酯，常简称为聚酯（Polyethylene terephthalate，PET ）
➢ 官能团：酯基-COO- 、羟基、羧基 ➢ 分子链刚性大 ➢ 半晶高聚物：结晶度45% ➢ 热学性质:熔点255-265℃，熔融热0.05-0.06kJ/g； ➢ 耐热性和热稳定性好，尺寸稳定性高；
H2O
熔体输送 纺丝
长乐化纤采用“五釜”聚合工艺： （1）酯化反应温度较低，停留时间较长，但操作稳定，产品中二甘醇（DEG）含量 较低，产品质量较好； （2）采用刮板冷凝器，解决了缩聚真空系统低聚物堵塞的问题； （3）五釜流程易于实现共聚合改性。
第一节 聚酯简介
聚酯五釜流程（酯化1、酯化2、预缩1、预缩2、终缩）
第二节 聚酯合成工艺与原理
酯化反应
在所发生的化学反应中，固态粉末状的PTA和液态EG之间所发生的酯化反应反 应速率很慢，一般忽略部不计。在酯化反应的初始阶段，固态PTA和EG之间进行的 酯化反应分为如下两步：固态粉末状的PTA溶解于EG/酯化物的混合物中，已溶解的 PTA在高温下与EG发生酯化反应，生成酯化物；其中主要的酯化物是对苯二甲酸双 羟乙酯（简称BHET）。反应的方程式如下：