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系别:化学与环境工程学院专业:08 高分子材料与工程姓名:刘世博
学号:202505050067
PET 的合成及生产工艺
摘要: 聚对苯二甲酸乙二醇酯〔PET〕为聚对苯二甲酸和乙二醇直接酯化法或聚对苯二 甲酸二甲酯与乙二醇酯交换法制成的聚合物,俗称涤纶,简称 PET 或 PETP。聚对苯二甲酸 二乙 酯作为纤维原料已有 50 多年的历史,本文对 PET 的争论,生产和应用进展了具体的槪 述,阐述了苴在化学工业中的作用和地位。并介绍了 PET 的制备方法和确左了 PET 的生产工 艺。
关键字:
聚对苯二甲酸乙二醇酯苯二甲酸乙二醇直接酯化法
聚对苯二甲酸乙二醇酯〔简称 PET〕化学式为-[OCH2-CH2OCOC6H4CO1-,由对苯二甲酸
乙二 醇酯发生脱水缩合反响而来。对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反响所得。
PET 为乳白色或注黄色、高度结晶的聚合物,外表平滑有光泽。在较宽的温度范用内具有优良的物理机械性能,长期使用温度可达 120*C,电绝缘性优良,甚至在髙温髙频下,苴电性 能仍较好,但耐电晕性较差,抗蠕变性,耐疲乏性,耐摩擦性、尺寸稳泄性都很好。
原料预备与精制过程
1. 1 精对苯二甲酸加氢糟制法
该法以髙纯 PX 为原料,醋酸为溶剂,醋酸钻、醋酸镒为催化剂,浪化氢或四浪乙烷为促进剂,空气作氧化剂,使用大型单台连续搅拌式氧化反响器,使 PX 在氧化反响器中生成对苯 二 甲酸粗制品。为了进一步氧化中间产物,缓和主氧化反响器的操作条件,增加产物的收率, 削减溶剂的消耗,提高产品质量,使主氧化反响器出来的氧化液进入第一结晶器,同时将占整 个气体体积 2 %的空气通入第一结晶器中进展二次氧化。结晶分别出的粗对苯二甲酸用水配 成约 31 %的
浆料,经增压、预热后进入加氢反响器。浆料经反响器下部的耙/碳〔Pd/ C〕催 化剂床层流到
反响器底部的过程中,粗对苯二甲酸中的杂质对竣基苯甲醛在催化剂床层进展 动态加氢反响,复原成对甲基苯甲酸。对甲基苯甲酸较易溶于水,在过滤母液时,从系统中除 掉。加氢反响器中的浆料经 5 级连续结晶、分别洗涤、枯燥即得产品 TPA。
1. 2 EG 的用量
FG
参加适量的 EG,使——二 1. 3 ,或低于 ,以抑制瞇化反响。
TPA
参加Co、Zn、Mn 等金属的化合物可以抑 I 匕瞇化反响。
2 催化剂〔或引发剂〕配制过程
目前世界绝大多数 PET 聚酯生产装垃仍承受辛弟类的催化剂,鶴催化剂用量约占 90%,英它还有错和钛类催化剂,尽管这些铢类催化剂的催化效果很好,但随着人们生疏的提高,钱 鼓楮品资料推举 2
的毒性问题愈来愈受到人们关注。因此近年来 PET 非铢催化剂争论格外活泼。随着人类对环 保
的生疏和要求的提高,这类催化剂开发将有宽阔的前景。
反响承受三氧化二锐作为催化剂,在反映前用 160 度的高温乙二醇进展溶解,冷却到 120 度进入反响系统:为保证反响顺当进展,产物品质稳左,用磷酸作为稳左剂,期算也用 乙二醇稀释后进入反响系统。反响所需要的热量来源于重油燃烧,燃烧重油给导热油加热, 通过管路将肯定温度的导热油送入反响系统。
聚合过程
假设承受 TPA 为原料,PET 聚酯聚合物的生产主要有以下两步反响:第一步是 PTA 与 EG 进展酯化反响,生成对苯二甲酸乙二酯〔BHET〕:其次步是 BHET 在催化剂作用下发生缩聚反 应生成 PET。酯化反响阶段,为了缩短反响时间,酯化反响的反响压力要高于大气压力,反 应温度要高于醇的沸点。具体反响中所用的醇与TPA 的摩尔比为 : 1-2: L反响承受的 温度为 258-
263°Co 缩聚反响的反响温度须高于聚合物的熔化温度〔260-265°C〕,低于 300C〔当温度到达这
个值时,聚合物开头消灭降解〕,因此缩聚反响最适宜的温度范羽是 275-290oC6 缩聚反响的反响时间至少为 2 个小时,具体视反响器不同而有所不同。这个反 应的反响常数较小,因此在反响过
程中还须尽快地除去反响所生成的乙二醇,打破反响平衡, 促使反响连续向右进展,否则不但会影响反响速度,而且聚合度也提不高。因此缩聚要求在 真空下进展,特别是缩聚后期要求在高真空度下进展,同时应尽量增加蒸发外表。
在酯化反响的初始阶段,固态 PTA 和 EG 之间进展的酯化反响分为如下两步: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 发生酯化反响,生成 酯化物;其中主要的酯化物是对苯二甲酸双疑乙酯〔简称 BHET〕O 反响的方程式如下:
TPA 〔固体〕
> TPA 〔液体〕
〔包括 2 5 聚体〕
缩聚反响是聚酯合成过程中的链增长反响。通过这一反响,两个疑基乙酯基之间发 生缩聚并
脱去一分子的 EG。反响式如下:
~。
I— O O — — o o —
c 〔
Ho| CH2CH2-O-
〔> O - CH CH OH + HO- - CH CH O-
2 2 2 r
2 r
CH CH O-
CC- O- - CH2CH2OH + HOCH2CH2OH _ n
分别过程
图 2 缩聚工庐的工艺流程
1 乙二禅真空脱除槽 2 乙二醇笫一洗涤器 3 乙二諄循环槽
4 前缩聚釜 5 乙二醇其次洗涤器 6 后缩聚釜
7 乙二隊第三洗涤弄 蒸汽喷射泵
在反响过程中产生了酯化反响产物一一水,只有不断排解反响产物,才能使酯化反响进 行下去,故在酯化反响同时必需伴随着水分别过程,水的排解速率影响到酯化总速率。
在水分从反响混合物中分别岀去同时,EG 及生成的副产物乙醛和 DEG 也会挥发出去, TPA 也会发生升华进入气相,聚合物也会被气体夹带出反响器。进入的浆料和回流 EG 造成 了反响器内局部的浓度不均匀。所以酯化反响过程除化学反响外,还包括分别、溶解、混合、 传热等过程以及对抱负流淌的偏离。
在酯化反响器中生成的水和蒸发的 EG 进入工艺塔进展分别,水和少量的 EG、乙醛从塔 顶分别出去,排出系统外,EG 和少量的水、DEG、夹带的齐聚物等回入酯化反响器。
聚合物后处理过程
由于处于反响后期,游离 EG 浓度减小,虽然温度的升髙可使反响平衡常数变小,但随 着缩聚反响程度的增加,反响平衡常数也增加。因此,在终缩聚阶段,反响温度应进一步提 高,为保证反响物料粘度到达要求,同时应尽可能将真空度降至应有的程度。停留时间相对 延长,有利于提高聚合物粘度。但是,假设停留时间过长,又会导致降解反响发生,使聚合 物粘度降低,同时停留时间过长,还会导致 DEG 的增加。因此,停留时间有一个最正确值, 应依据实际状况进展调整。
回收过程
从聚酯废料中分别和回收对苯二甲酸二甲酯和乙二醇,其特征在于含有作为主要成分的 聚对苯二甲酸乙二酯以及夹杂物的聚酯废料依次经过以下步骤〔a 〕 —〔 f 〕: 步骤〔a〕,其 中,把聚酯废料混入到含有聚酯解聚催化剂的乙二醇中,所得的混合物在 1 7 5 - 1 9 0 °C、在 0.
1—0. 5MP a 的压力下处理,通过浮法分别法从所得的反响溶 液中含有的固体夹杂物中除去已经飘浮到溶液表而的固体夹杂物局部:
步骤〔b 〕,其中,通过固/液分别法从来自步骤〔a 〕的溶液局部中除去在该溶液中含有 的并且
在步骤〔a〕没有飘浮到外表的剩余固体夹杂物;
步骤〔c 〕,英中,蒸馅并浓缩来自步骤〔b 〕的剩余溶液局部,以回收所蒸愉岀的乙二醇: 步骤〔d 〕,其中,来自步骤〔c 〕的蒸饰残液与酯基转移反响催化剂和甲醇混合,导致在 蒸餾残液与甲醇之间的发生酯基转移反响并产生对苯二甲酸二甲酯和乙二醇,所得的反响混 合物经过再
结晶处理,然后离心分别,以便把反响混合物分别成对苯二甲酸二甲酯滤饼和混 合溶液,所述滤饼经过蒸锚提纯,以回收具有髙纯度的蒸馅岀的对苯二甲酸二甲酯; 步骤〔e 〕,其中,来自步骤〔d 〕的所述混合溶液经过蒸馅处理,以回收蒸憾出的甲醇, 步骤〔f〕,其中,来自步骤
〔e 〕的蒸馀残液经过蒸馅处理,以回收蒸憎出的乙二醇。
参考文献
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单词辨音题解题秘籍
题型特征:
一组四个单词有两种读音,即有三个单词的划线局部读音有别于其他三个 技巧指导:
理清题意,辨清类型,是考察元音还是辅音,是考一个字母还是字母组合 的发音。
假设划线局部是元音字母,区分这个元音字母是开音节还是闭音节。 相对开音节:一个元音字母+—个辅音字母+不发音的e
如 bike, cake, these, home, excuse
确定开音节:辅音字母+—个元音字母结尾,且重读 如 he, she, be, go, hi,
3假设划线局部是元音字母组合,区分这个组合是重读还是弱读:
如 I: A. first B. bird C. term D. father
很明显,一前面三个京是重读 T 发长音/◎:/,帚最终一个是单词末尾的弱读,
发短音
A. farmer B・ term C・ father D・ worker
4思考四个单词中有没有发音异于常规发音的单词,这种方法叫特别单词比 较法。
强化识记:
lr, or, ur, er 在重读音节中发/。:/,
如: bird, girl, skirt, thirty, work, word, nurse, purple, her;
在弱读看节审发力 i ———— — 如,over, father, mother, doctor, colour,
ii 在 k, c 前劇卯
如 think, thank, drink, uncle, pink;
ng 在車词中发/ng/
夂口 English. England, stronger.
爲在前发短帚 u/
如 I foot, look, good, book, cook:
OO 在 l,m,n 胡发长音/u:/
如 school, room, soon, zoo,
th 发/”的状况/
①
动词,如
diink,thank, throw
②
数词,如
three, thirteen, thirty, third, fourth, fifth
③ 不定代词 T 如 thing, , something, anything, everything, nothing
th 发/O/的状况:
① 亲属关系,如 father, mother, brother
② 指示代词,如 this?±at, ±ese, ±ose, ±e
③ 人称代词,如 they, , theirs; there
④ 介词,如 with, without