【2017年整理】第5章-缩合聚合生产工艺.ppt

工业生产中熔融缩聚完成的化学反应分两类 ◆ 直接缩聚 二元酸与二元醇或二元胺直接反 应进行缩聚生产聚酯或聚酰胺， 生成的小分子为水 ◆ 酯交换法 二元酸的低级醇或酚的酯与二元 醇进行酯交换和缩聚反应生产聚 酯，生成的小分子为ROH主要为甲 醇或苯酚 涤纶树脂的生产 涤纶是合成纤维中第一大宗产品，由于它性能优良，用途广泛，在合成纤维发展中始终处于领先地位。聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔融缩聚发生在高出产物熔点10～40℃的温度下，反应过程中体系呈熔融状态的均相，工业上常有两种合成路线: ● 酯交换法（DMT法） ● 直接酯化法（TPA法） 酯交换法 反应是在催化剂存在下进行的，催化剂多为乙酸锌、乙酸 锰或乙酸钴，或者与三氧化锑混合使用。 在生产中，先将乙二醇加入溶解釜中，然后加入对苯二甲酸二甲酯（DMT），溶解温度为150～160℃，乙二醇过量可促使酯交换反应进行完全。当物料完全溶解后用泵将溶液输送酯交换釜，同时加入催化剂。加料完毕后升温到180～190℃，甲醇在170℃左右开始蒸出。在酯交换过程中应通入氮气保护以防止氧化。当甲醇馏出量为理论量的85%～95%时，就可以认为酯交换反应完毕，时间约3～6h。然后升高温度，蒸出过量的乙二醇及残存的甲醇，时间也要3～6h。当温度上升到260～280℃时即达反应终点。 直接酯化法 直接用对苯二甲酸(TPA)与乙二醇(EG)缩聚;要求原料单体非常纯，以保证原料配比的等摩尔比。包括酯化和缩聚两个阶段，但两者并不截然分开，在酯化反应逐渐趋向平衡时，酯化产物对苯二甲酸双－β羟乙酯(BHET)即已开始缩聚反应，两者同时进行 影响因素 ●EG/TPA配比 ●反应时间 ●催化剂和稳定剂浓度 ●搅拌速度 ●温度 ●羧基残存率 ●压力 ●原料TPA质量 影响因素 ●催化剂及其浓度 ● EG/DMT摩尔比 ●反应温度 ●流量和时间 ●原料酸值 TPA法的优点 ◆ 单体消耗少，生产成本低 ◆ 无甲醇生成省去甲醇回收工艺， ◆ EG/TPA配比通常低于EG/DMT配比，有利于减少投资 ◆ 利用TPA酸性自催化，省去了酯化催化剂 酯化反应影响因素 ◆ 反应温度 ◆ 压力 ◆ 原料配比 ◆ 酯化率 酯化反应热效应很小，温度对反应平衡常数影响不 大，而升高温度可以加快酯化反应速率，减少反应 时间，但温度升高会同时加快DEG的生成速率，增 加其生成量 较低的压力有利于酯化反应中生成的水的排除，提 高平衡酯化率，提高反应速度 随着EG/PTA比的增加，平衡酯化率增加，EG的增加将使得酯化反应速率和DEG产品生成速率均加快 由于主反应为可逆反应，在一定温度、压力，配 比等前提下，要提高酯化率，将极大延长反应时 间，而随着反应时间的延长，DEG生成量将不断 增加 小分子副产物脱除 粘度很低的液体 高粘度流体 高效抽真空设备 搅拌设备 关键问题 (3) 生产过程中物料的状态的变化 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 卧式分室缩聚反应釜 卧式两段搅拌分室缩聚反应釜 (4) 熔融缩聚连续生产的反应装置 A 采用数个缩聚釜串联，分段控制，可减少对真空条件要求严格的最后一个聚合釜的体积。 B 最后一个缩聚釜，不仅要求能够保证保持高真空，而且高粘度物料必须在缩聚釜中，呈活塞式流动避免返混。 C 采用卧式分室缩聚反应釜。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. (5) 熔融缩聚间歇法生产工艺 A 间歇法生产装置：常用的为釜式反应器，为便于出料釜底采用锥形。 B 反应温度应逐渐提高，釜内压力则应逐渐降低。 C 间歇法缩聚反应的终点可根据熔融树脂的粘度进行确定。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5