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分析聚酯装置中影响二甘醇生成的因素 【作者：郭永兴】?【发布时间：2006/09/30 15:18:28】? 0 引言 　　笔者从事的聚酯装置是中国纺织设计院设计的国产化生产线，在工艺上以精对苯二甲酸（PTA）与乙二醇（EG）为原料，采用直接酯化连续缩聚的五釜聚酯工艺流程。聚酯产品中二甘醇（DEG）含量是衡量生产过程中醚化副反应程度的一个重要指标，从实验的结果来看，二甘醇含量增加，会使聚酯的熔点或软化点下降，耐热氧化性和耐光性变差。在同样的染色条件下，二甘醇含量可以使聚酯纤维染色加深，即上色率提高。所以，在实际生产中，二甘醇含量的绝对高低，对纤维质量的影响不是很大，重要的是其含量要稳定，这样可以减少生产所得纤维的染色差。 　　生产过程中一个比较常见的副反应就是生成二甘醇的反应，一定的二甘醇对纺丝加工是有利的，适当提高二甘醇含量对聚酯纤维的染色性有益，但是过高的二甘醇含量不仅影响PET的熔点，而且影响纤维的耐光、耐热等性能，所以二甘醇含量要小于某一个值如1.2---1.3%，而且要稳定。熔点、纺丝的牵伸性、染色都要求二甘醇含量稳定。因此我们必须了解二甘醇的影响因素才能够更好的控制调节。 　　二甘醇主要来源于酯化过程中的二元醇的副反应，反应方程式为: 　　2HOCH2CH2OH →HOCH2CH2OCH2CH2OH + H2O 　　在精对苯二甲酸（PTA）与乙二醇（EG）的酯化过程中，在高温及醇基浓度高的条件下，两分子乙二醇脱去一分子水生成二甘醇。二甘醇的形成与酯化反应的工艺条件相关。在逐级升温的串联反应器中，二甘醇主要形成于第一酯化反应釜，生成量大约在整个二甘醇总量的60%以上。第二酯化釜及预缩聚釜也与二甘醇的形成有关，但没有前者显著。下面结合聚酯生产的实际情况来分析二甘醇生产的因素。 1　PTA对二甘醇含量的影响 　　PTA 是聚酯生产中的主要原料,在生产情况、工艺参数及其它原料质量均较稳定的情况下,更换PTA 引起的产品质量差异较为明显,是造成二甘醇偏高的主要原因。 　　在正常聚酯生产过程中曾多次出现过因PTA品种的更换而造成二甘醇含量的波动,范围基本为1. 1 %～1. 6 % ,但转换为另一批PTA类型 ,二甘醇含量会自行恢复正常。通过比较各批PTA 的质量指标,发现PTA 的酸值、粒径分布与二甘醇含量有一定关系。 1.1 酸值的影响 　　生产实践观察发现,二甘醇含量偏高时,对应的PTA 酸值偏高,大于675 mg ( KOH) / g。在酯化反应中,由于PTA 上的羧基电离出H+较多 ,酯化反应系统中酸性增强,既加强的酯化反应的进行，也加剧了乙二醇间的反应,从而促进了二甘醇生成 。一般情况下，PTA的酸值变化不是太大，PTA本身的指标要求也有限制。 1.2 粒径的影响 　　PTA 的粒径及其粒径分布直接影响浆料的浆化性 。PTA 平均粒径大,表面积小, PTA 与EG接触面积小，酯化反应发生的几率也相对来说减少，相对来说, 酯化系统总醚化副反应的几率就增多，二甘醇的生成量就较多；反之PTA 平均粒径小则浆料混合均匀,浆化性及稳定性提高,在同样的反应条件下酯化反应更容易进行，同时也抑制了生成二甘醇的副反应。 2 工艺参数对二甘醇生成的影响因素 2.1 酯化反应温度 　　PTA与EG的直接酯化反应，同一般有机酸和醇脱去水分子形成酯一样。先将粉末状的PTA溶解于乙二醇中，已溶的PTA在高温下与乙二醇发生酯化反应。根据对苯二甲酸的性质可知，它在乙二醇中的溶解度很小，且无确定的熔点，仅在402℃升华而乙二醇的沸点为197.4℃，大大低于PTA的分散和溶解，促进反应体系均匀化。为了加快反应速度，常采用提高反应温度的方法，使反应在较高的酯化温度下进行。实验证明，温度每升高1℃，反应速率大约可以增加一倍。但在生成二甘醇的（二甘醇）的副反应速率也有相应的提高。因此，在酯化率允许的条件下，尽可能降低酯化的反应温度，从而可以降低二甘醇的生成。 2.2　EG/PTA的摩尔比与二甘醇含量的关系 　　根据PTA乙二醇直接酯化原理，提高乙二醇的浓度，酯化率和反应温度都会加大，同时也会使生成二甘醇的醚化副反应的速率增大，生产中我们将第一酯化中的EG和PTA的比控制在1.3-2，EG/PTA的摩尔比则控制在1.08左右，这样对二甘醇的生产影响不大。 2.3 酯化反应釜压力 　　酯化反应压力的控制，可以控制酯化反应器中乙二醇蒸汽的蒸发量，调整酯化反应的内摩尔比，压力高，蒸汽挥发的难度就大，反应器内的乙二醇含量就高，也有利于二甘醇的生产。理论上反应时间的长短将直接影响到二甘醇的含量，在保证酯化率满足要求的前提下应竟可能缩短反应时间。显然，产量直接影响反应时间，实际所得产品的二甘醇增幅不大。 2.4 酯化物停