PET合成工艺课设资料
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P E T的合成及生产工艺高聚物合成工艺学系别: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:200805050067PET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的研究,生产和应用进行了详细的概述,阐述了其在化学工业中的作用和地位。
并介绍了PET的制备方法和确定了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-CH2OCOC6H4CO]-,由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。
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应所得。
PET为乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物,表面平滑有光泽。
在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能,长期使用温度可达120℃,电绝缘性优良,甚至在高温高频下,其电性能仍较好,但耐电晕性较差,抗蠕变性,耐疲劳性,耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。
1.PET原料准备与精制过程1.1精对苯二甲酸加氢精制法该法以高纯PX 为原料,醋酸为溶剂,醋酸钴、醋酸锰为催化剂,溴化氢或四溴乙烷为促进剂,空气作氧化剂,使用大型单台连续搅拌式氧化反应器,使PX在氧化反应器中生成对苯二甲酸粗制品。
为了进一步氧化中间产物,缓和主氧化反应器的操作条件,增加产物的收率,减少溶剂的消耗,提高产品质量,使主氧化反应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行二次氧化。
结晶分离出的粗对苯二甲酸用水配成约31 %的浆料,经增压、预热后进入加氢反应器。
浆料经反应器下部的钯/ 碳(Pd/ C)催化剂床层流到反应器底部的过程中,粗对苯二甲酸中的杂质对羧基苯甲醛在催化剂床层进行动态加氢反应,还原成对甲基苯甲酸。
目录总论.................................................................................................................................... - 3 -1 综述...................................................................................................................................... - 4 -1.1聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的简介.................................................................. - 4 -1.1.1 PET一般性质................................................................................................. - 4 -1.1.2 PET的组织结构............................................................................................. - 4 -1.2 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的特性与应用..................................................... - 5 -1.2.1 特性................................................................................................................ - 5 -1.2.2 应用................................................................................................................ - 7 -1.2.3 PET的加工特性............................................................................................. - 8 -1.2.4 PET的加工方法............................................................................................. - 9 -1.3 中国生产消费现状及产品构成............................................................................... - 9 -1.3.1国内生产消费水平现状................................................................................. - 9 -1.3.2 产品构成........................................................................................................ - 9 -2 PET生产工艺的比较与确定............................................................................................. - 10 -2.1 PET的生产工艺简介.............................................................................................. - 10 -2.1.1 酯交换法生产工艺简介(DMT法)........................................................... - 10 -2.1.2 直接酯化法生产工艺简介(PTA法)....................................................... - 11 -2.1.3 环氧乙烷法生产工艺简介(EO法)......................................................... - 12 -2.2 各生产工艺优劣势比较及工艺选择..................................................................... - 12 -2.2.1 PTA法的生产优势....................................................................................... - 13 -2.2.2 DMT法的生产优势....................................................................................... - 14 -2.2.3生产工艺的选择........................................................................................... - 15 -2.3工艺过程介绍.......................................................................................................... - 15 -2.3.1反应机理及条件........................................................................................... - 15 -2.3.2 工艺生产流程图.......................................................................................... - 18 -3 物料衡算与能量衡算........................................................................................................ - 19 -3.1物料平衡关系示意图.............................................................................................. - 19 -3.2化学与物理变化...................................................................................................... - 19 -3.3计算过程.................................................................................................................. - 20 -3.3.2.物料衡算计算过程...................................................................................... - 22 -3.3.3物料平衡结果总汇。
聚酯合成课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握聚酯合成的基本原理、方法和过程,能够运用所学的知识分析和解决实际问题。
具体目标如下:1.知识目标:(1)了解聚酯的概念、分类和性质;(2)掌握聚酯合成的基本原理和方法;(3)熟悉聚酯合成的工艺条件和流程。
2.技能目标:(1)能够运用所学的知识分析和解决聚酯合成过程中遇到的问题;(2)具备实验操作能力,能够独立完成聚酯合成的实验;(3)能够运用现代信息技术,获取和处理与聚酯合成相关的信息。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生的科学精神,提高对化学学科的兴趣;(2)培养学生团队合作、勤于思考、勇于创新的良好学习习惯;(3)强化学生的环保意识,使其能够正确处理化学实验中的废弃物。
二、教学内容根据课程目标,本课程的教学内容主要包括以下三个方面:1.聚酯的基本概念、分类和性质;2.聚酯合成的基本原理、方法和工艺条件;3.聚酯合成的实验操作和流程。
具体安排如下:第一课时:聚酯的概念、分类和性质;第二课时:聚酯合成的基本原理;第三课时:聚酯合成的方法和工艺条件;第四课时:聚酯合成的实验操作和流程。
三、教学方法为了达到课程目标,本课程将采用以下教学方法:1.讲授法:通过教师的讲解,使学生掌握聚酯合成的基本原理、方法和工艺条件;2.讨论法:引导学生分组讨论聚酯合成的实验操作和流程,培养学生的团队合作能力和解决问题的能力;3.案例分析法:通过分析典型的聚酯合成案例,使学生能够将理论知识应用于实际问题的解决;4.实验法:学生在教师的指导下,独立完成聚酯合成的实验操作,提高实验操作能力和实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,本课程将采用以下教学资源:1.教材:《聚酯合成原理与应用》;2.参考书:《高分子化学》、《有机化学》;3.多媒体资料:教学PPT、实验操作视频;4.实验设备:实验室用具、合成聚酯所需的试剂和仪器。
通过以上教学资源的使用,丰富学生的学习体验,提高学生的学习效果。
课程设计–年产10万吨PET生产的工艺设计1. 引言本文档旨在介绍一种生产年产10万吨PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的工艺设计方案。
PET是一种常见的合成聚酯,广泛应用于瓶装饮料、纺织品、食品包装等领域。
设计方案将涵盖PET生产工艺的主要步骤、原料投入及生产线布局,并且给出具体的工艺参数。
2. 工艺流程2.1 原料准备PET的原料主要有对苯二甲酸和乙二醇。
其中对苯二甲酸可通过二甲苯的氧化反应制得,而乙二醇则通常由石脑油的水合反应制备。
原料经过精细处理后,进入下一步的聚合反应。
2.2 聚合反应聚合反应是PET生产的关键步骤之一。
在这一步骤中,对苯二甲酸与乙二醇通过酯化反应生成PET聚合物。
聚合反应通常在高温和高压的条件下进行,反应后生成的聚合物相对分子质量较高。
2.3 脱水反应在脱水反应中,聚合物中的乙醇被蒸发除去,从而使聚合物的相对分子质量进一步增加。
这一步骤可以利用真空蒸馏或其他脱水装置进行。
2.4 粉碎和干燥经过脱水反应后,PET聚合物被粉碎成颗粒状物料。
这些颗粒通过干燥装置进行干燥,以去除其余的水分和杂质。
2.5 成型干燥后的PET颗粒可用于瓶子等成型产品的制造。
成型过程包括瓶子的注塑成型、吹塑成型等。
具体的成型方法可根据产品要求进行选择。
3. 原料投入3.1 对苯二甲酸对苯二甲酸是PET生产中的主要原料之一,通过二甲苯的氧化反应制得。
投入量需根据年产量和对苯二甲酸的纯度确定。
3.2 乙二醇乙二醇是PET生产中的另一主要原料,通过石脑油的水合反应制备。
投入量也需根据年产量和乙二醇的纯度确定。
3.3 辅助原料除了对苯二甲酸和乙二醇,PET生产中还需加入一些辅助原料,以促进聚合反应的进行和聚合物的性能调节。
常见的辅助原料包括过氧化物、催化剂、稳定剂等。
4. 生产线布局4.1 设备选择PET生产线需要配备相应的设备,主要包括反应釜、脱水装置、粉碎设备、干燥装置和成型设备等。
设备选择需根据产能需求、工艺要求和资金投入等因素综合考虑。
pet合成实验课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解PET(Positron Emission Tomography,正电子发射断层扫描)的基本原理及其在医学领域的应用。
2. 学生能够掌握PET合成实验所需的化学知识,包括放射性同位素的特性、放射性药物的合成过程。
3. 学生能够了解并描述PET成像的基本步骤及图像解读。
技能目标:1. 学生能够独立进行PET合成实验前的准备工作,包括实验器材的选用、放射性物质的正确处理。
2. 学生能够按照实验步骤安全、准确地完成PET放射性药物的合成。
3. 学生能够运用已学知识分析实验结果,解读PET成像图像,提出合理的医学解释。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对核医学及放射性技术的兴趣,激发他们探索科学奥秘的热情。
2. 学生通过实验,培养严谨、细致、合作的科学态度,提高实践操作能力。
3. 学生能够认识到PET技术在现代医学诊断中的重要性,理解科技发展对人类健康的贡献。
课程性质:本课程为实践性学科,侧重于培养学生的动手操作能力和实际问题解决能力。
学生特点:学生具备一定的化学基础知识,对放射性及医学成像技术有一定了解,对实验操作充满好奇心。
教学要求:结合学生特点,教师应注重理论与实践相结合,关注学生在实验过程中的操作规范与安全意识,引导学生主动探索,提高综合运用知识的能力。
通过明确具体的课程目标,使学生在实验过程中取得可观的学习成果,为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本课程教学内容依据课程目标,紧密结合教材,主要包括以下几部分:1. PET基本原理:介绍PET成像技术的原理、设备构造及其在医学诊断中的应用。
教材章节:第二章“核医学成像技术”第一节“PET成像原理”2. 放射性同位素与放射性药物:讲解放射性同位素的性质、放射性药物的制备及用途。
教材章节:第三章“放射性同位素与放射性药物”第一、二节3. PET合成实验操作:包括实验器材准备、放射性物质处理、实验步骤及安全操作规范。
课程设计–年产10万吨PET生产的工艺设计1. 引言本文档旨在对年产10万吨PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)生产的工艺进行设计及分析。
PET是一种常用的聚酯塑料,在食品包装、纺织等领域有广泛应用。
为了满足市场需求,设计一种科学合理、高效稳定的PET生产工艺对于企业的发展至关重要。
2. 工艺概述年产10万吨PET生产的工艺包括以下主要步骤:1.原料准备:对原料进行预处理和配制,确保原料的质量和配比的准确性。
2.反应器反应:在反应器中进行PET的聚合反应。
具体反应条件包括适宜的温度、压力和反应时间等。
3.精炼和净化:经过反应后的产物需要经过精炼和净化,去除杂质和不纯物质。
4.聚合物加工:将精炼和净化后的PET进行加工,可采用注塑、挤出或吹塑等方式制成所需的产品。
5.产品检测:对最终产品进行质量检测,确保产品符合相关标准和要求。
3. 工艺详细设计3.1 原料准备在PET生产工艺中,主要原料包括对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(MEG)。
对苯二甲酸为无色晶体,乙二醇为无色透明液体。
在原料配制过程中,需要对原料进行预处理,如去除杂质和调整浓度。
同时,严格控制原料配比,确保配比的准确性和稳定性。
3.2 反应器反应反应器反应是PET生产工艺中最关键的环节之一。
在反应器中,对苯二甲酸和乙二醇进行聚合反应,生成聚对苯二甲酸乙二醇酯。
具体反应条件应根据实际情况进行调整,常见的反应条件包括温度在260-280℃,压力在0.3-2.0 MPa,反应时间为4-6小时。
3.3 精炼和净化经过反应后的产物需要进行精炼和净化,以去除杂质和不纯物质。
常见的精炼和净化方法包括沉淀、过滤、洗涤等。
其中,沉淀是将聚合物溶液冷却至低温,使不溶的杂质沉淀;过滤是通过过滤器去除颗粒状杂质;洗涤是使用适当的溶剂对产物进行洗涤,去除残余的杂质。
3.4 聚合物加工精炼和净化后的PET可以通过注塑、挤出或吹塑等方式进行加工。
注塑是将熔融的PET注入模具中,通过模具的冷却和压力使其固化成所需形状的产品;挤出是将熔融的PET通过挤出机挤出,形成连续的材料,然后通过模具冷却和切割得到所需形状的产品;吹塑是将熔融的PET通过气压在模具中吹气,使其膨胀成所需形状的产品。
《化工过程模拟与优化》课程设计报告PET的合成院系化工学院专业化学工程2000博学生叶代勇庞煜霞指导教师钱宇教授陆恩锡教授二零零零一年五月目录一、前言 (3)二、生产工艺设计 (3)(1)、生产流程 (3)(2 )、生产设计 (3)(3)、工艺参数的优化 (4)三、化学反应 (8)(1)、酯化 (8)(2 )、缩聚 (8)(3 )、原料影响因素 (8)四、反应过程模拟分析 (12)㈠、对苯二甲酸和乙二醇直接酯化反应过程分析及主反应化学平衡研究 (12)㈡、酯化反应过程动力学研究 (13)㈢、酯化反应过程中传质研究 (14)㈣、酯化反应过程数学模拟 (16)㈤、预缩聚反应过程分析和反应动力学研究 (18)㈥、预缩聚反应过程的数学模拟 (20)㈦、后缩聚反应过程研究和数学模拟 (22)五、反应过程模拟计算 (24)六、反应过程模拟结果 (27)PET的合成一、前言PET,即聚对苯二甲酸乙二酯,自50年代工业化大生产以来,最大的用途是加工成涤纶纤维,其次是包装瓶和薄膜。
目前,世界各国PET生产采用的技术路线主要有3种。
(1)、DMT法采用对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)进行酯交换反应,然后缩聚成为PET。
(2 )、PTA法采用高纯度的对苯二甲酸(PTA)或中纯度对苯二甲酸(MTA)与乙二醇(EG)直接酯化,连续缩聚成聚酯。
自从1963年开发了PTA法生产PET工业化技术后,PET生产得到了迅速的发展,由于PTA法较DMT法优点更多(原料消耗低;EG回收系统较小;不副产甲醇,生产较安全;流程短,工程投资低,公用工程消耗及生产成本较低;反应速度平缓,生产控制比较稳定),70年代后期新建PET装置纷纷转向PTA法,目前世界PET总生产能力中约75%以上采用PTA法。
(3)、EO法用PTA与环氧乙烷(EO)直接商化,连续缩聚成PET。
日本过去曾用此法进行过生产,但由于此法具有易爆,易燃、有毒等缺点,目前已淘汰。
PET饮料瓶工艺培训课件第一张:课程标题第二张:导语欢迎参加PET饮料瓶工艺培训课程!本课程将为大家介绍PET饮料瓶的制作工艺、流程以及相关的注意事项。
希望通过本课程的学习,能为大家提供有关PET饮料瓶生产的全面了解。
第三张:PET饮料瓶简介第四张:PET饮料瓶制作工艺简介1.原料准备:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)颗粒;2.物料熔融:将颗粒加热到一定温度,使其熔化;3.模具注塑:将熔化的PET注入到预先设计的模具中,并通过一定压力和温度进行注射;4.烘干冷却:冷却注塑后的PET瓶,使其固化;5.切割整形:将冷却后的PET瓶进行切割并进行最终的整形;6.塑料瓶表面处理:对PET瓶进行喷涂、印刷等表面处理;7.包装出货:对成品PET瓶进行质检并包装出货。
第五至第八张:PET饮料瓶制作流程详情解释在这几张幻灯片中,详细描述PET饮料瓶制作的每一个步骤和流程,包括原料准备、物料熔融、模具注塑、烘干冷却、切割整形、塑料瓶表面处理以及包装出货等。
第九至第十一张:PET瓶注塑工艺的注意事项1.温度控制:注塑过程中的温度控制对产品质量至关重要;2.模具设计:合理的模具设计可以提高生产效率和产品质量;3.注射速度:适当的注射速度可以避免气泡和缩水现象;4.压力控制:合理的注塑压力可以避免产品外形变形;5.产品冷却:确保冷却充分可以提高产品的硬度和透明度。
第十二至第十五张:PET瓶后处理工艺的注意事项1.烘干温度:烘干温度不宜过高,否则会使PET瓶变形;2.冷却时间:冷却时间需要充分保证,切勿过快处理;3.切割方式:使用合适的切割工艺,避免PET瓶切口不平整;4.整形装饰:塑料瓶表面处理需要注意使用合适的方式和技术;5.包装质检:每一批出货前都需要进行质检,确保产品质量。
第十六至第二十张:PET饮料瓶生产中的常见问题及解决方案这几张幻灯片中,介绍PET饮料瓶生产过程中可能会遇到的常见问题,如颗粒熔融不均匀、注塑过程中的气泡和缩水、产品冷却不充分等,并提供相应的解决方案。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的合成一、实验目的和要求1.掌握PET合成工艺流程;2.了解PET加工设备的基本结构及各部分的作用,掌握设备基本操作。
二、实验原理PET属于聚酯,是单体间通过酯基相互连接的一类聚合物。
常见的酯化反应类型包括:○1醇和羧酸的直接酯化;○2醇-酯的酯交换反应;○3羧酸-酯的酯交换反应;○4酯和酯的酯交换反应;○5酰氯和醇的酯化反应;○6酸酐和醇的酯化反应。
反应方程式如下:上述反应中,除酰氯与醇的反应外,大多属于平衡反应,其平衡常数与单体的性质有关,通常较低,要获得高分子量的聚酯,必须使反应副产物(水、醇、酸)等从聚合体系中排出,使反应平衡向有利于聚合反应的方向进行。
如果使用酰氯,由于酯化反应平衡常数大,通常可以看作是不平衡反应。
因此聚酯化反应可分为两大类:适于醇-羧酸、醇-酯、羧酸-酯等聚合体系的高温熔融聚合和适于酰氯等高活性单体的低温溶液聚合。
三、实验原材料和仪器设备1.原材料对苯二甲酸(PTA),乙二醇(EG),催化剂、热稳定剂。
2.仪器设备5L反应釜 1台温控系统 1台蒸馏系统 1套分馏系统 1套缓冲罐 1个真空泵 1台手套 1付切粒机 1台冷却水槽 1个PET加工设备主体结构如下:(1)反应釜。
由搅拌电动机、减速机构和轴承等组成。
具有保证合成过程中搅拌、制品质量的稳定性以及保证能够变速作用。
(2)分馏系统。
在酯化阶段将反应生成的水与乙二醇分离,保证酯化反应的转化率。
(3)蒸馏系统。
在聚合阶段减压,将体系中多余的乙二醇和反应生成的水从体系中分离出来,保证聚合反应的转化率。
(4)缓冲罐。
体系中分离出来的乙二醇和水的前期储存装置,保证反应在密闭体系中进行。
反应装置如下图所示。
图1 PET合成装置四、实验步骤PET的合成主要有两种方法,一是对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇的酯交换法,简称DMT法,二是对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)的直接酯化,简称PTA法。
酯交换法和直接酯化法的合成流程见图2。
P E T合成工艺课设公司内部档案编码:[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]目录第一章总论 (3)PET简介 (3)PET的发展历史与现状 (3)第一节设计依据 (4)第二节产品方案 (6)第二章生产方法与工艺流程 (8)第三章工艺计算 (15)第一节物料衡算 (15)第二节能量衡算 (20)第三节设备选型 (23)第四章小结 (24)PET的发展前景 (24)心得体会 (25)参考文献 (26)第一章总论聚对苯二甲酸乙二醇酯化学式为-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]- 英文名: polyethylene terephthalate,简称PET,为高聚合物,别名涤纶树脂或聚酯树脂,俗称涤纶。
由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。
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应所得。
由于它的原料纯对苯二甲酸和乙二醇及合成树脂技术成熟,其发展速度使任何一种纤维都难以比拟。
PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物,表面平滑有光泽。
在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能,长期使用温度可达120℃,电绝缘性优良,甚至在高温高频下,其电性能仍较好,但耐电晕性较差,抗蠕变性,耐疲劳性,耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。
PET 有酯键,在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解,耐有机溶剂、耐候性好。
缺点是结晶速率慢,成型加工困难,模塑温度高,生产周期长,冲击性能差。
一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性,以玻璃纤维增强效果明显,提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。
但仍需改进结晶速度慢的弊病,可以采取添加成核剂和结晶促进剂等手段。
加阻燃剂和防燃滴落剂可改进 PET阻燃性和自熄性。
PET的用途不主要局限于纤维,而是进一步拓展到各类容器、包装材料、薄膜、胶片、工程塑料等领域,目前,PET正在越来越多地取代铝、玻璃、陶瓷、纸张、木材、钢铁和其他合成材料,聚酯的家庭也在持续扩大。
pet生产课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握PET(塑料电子技术)基本概念和生产流程,理解其在现代制造业中的应用。
2. 使学生了解PET材料的主要性能指标,并能运用相关知识解释其影响。
3. 帮助学生掌握PET生产过程中的质量控制方法和检测标准。
技能目标:1. 培养学生运用PET相关知识分析和解决实际生产问题的能力。
2. 提高学生在团队协作中进行PET生产流程设计和优化的能力。
3. 培养学生进行实验操作和数据分析的能力,以提高他们在实际生产中的操作技能。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对PET生产技术的兴趣,激发他们学习相关知识的热情。
2. 引导学生关注环保和资源利用,树立绿色生产观念。
3. 培养学生的团队协作意识和责任感,使他们具备良好的职业素养。
课程性质:本课程为实践性较强的学科课程,结合理论教学与实际操作,培养学生的理论素养和实践能力。
学生特点:初三学生具有一定的物理、化学知识基础,思维活跃,好奇心强,但实践经验不足。
教学要求:注重理论与实践相结合,通过案例分析、实验操作等形式,激发学生兴趣,提高他们的实践能力。
同时,关注学生的个性化发展,培养他们的创新意识和团队协作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. PET基本概念:介绍PET的定义、分类、性能特点及其在日常生活和工业中的应用。
教材章节:第二章“塑料电子技术概述”2. PET生产流程:讲解PET的生产方法、工艺流程及设备要求。
教材章节:第三章“PET生产技术”3. PET性能指标:阐述PET的主要性能指标,如熔融指数、结晶度、力学性能等,并分析影响这些性能的因素。
教材章节:第四章“PET的性能表征”4. PET质量控制与检测:介绍PET生产过程中的质量控制方法、检测标准和相关设备。
教材章节:第五章“PET质量控制与检测技术”5. 实践操作:组织学生进行PET生产流程设计、优化及实验操作,提高他们的实践能力。
PET聚酯合成原理及工艺培训1. 引言聚酯是一类广泛应用于纺织、塑料等领域的重要材料,其中聚对苯二甲酸乙二酯(简称PET)是一种常见的聚酯。
PET具有高强度、耐热性好、透明度高等优点,因此在纺织品、瓶装饮料等方面被广泛使用。
本文将介绍PET聚酯的合成原理及工艺培训。
2. PET聚酯的合成原理PET聚酯主要通过聚酯化反应进行合成。
聚酯化反应是一种酸催化下的酯化反应,其反应方程式如下所示:HOOC-C6H4-COOH + HOCH2CH2OH → HOOC-C6H4-COO-CH2CH2OH + H2O上述方程式表示,聚酯化反应是由对苯二甲酸(简称PTA)和乙二醇反应得到PET聚酯。
在反应过程中,PTA和乙二醇先经过酯化反应形成中间体,并经过缩聚反应形成聚酯。
聚酯化反应的催化剂一般选用磷酸催化剂。
在磷酸的催化下,酸催化剂会加速酯化反应的速率。
3. PET聚酯的工艺培训3.1 原料准备在PET聚酯的合成过程中,原料的准备是十分重要的一步。
PTA和乙二醇需要按照一定的比例准备好,并且需要保证原料的纯度。
一般情况下,PTA的纯度要求在98%以上,乙二醇的纯度要求在99%以上。
3.2 酯化反应酯化反应是PET聚酯合成中的关键步骤。
在酯化反应中,PTA和乙二醇按照一定的比例加入反应釜中,并加入磷酸催化剂。
反应温度一般在180-240摄氏度之间,反应时间为2-4小时。
在反应过程中,需要进行搅拌以促进反应的进行。
3.3 缩聚反应缩聚反应是PET聚酯合成的最后一步。
在酯化反应后,生成的聚酯中间体会经历缩聚反应,形成长链聚合物。
缩聚反应需要在高温条件下进行,一般反应温度在260-290摄氏度之间。
反应时间为2-4小时。
在反应过程中,需要对聚酯液进行脱水,以促进反应的进行。
3.4 条件控制在PET聚酯的合成过程中,对温度、压力、酸催化剂和原料比例等条件进行控制是非常重要的。
温度过高或过低都会影响反应速率和产物质量;压力过高或过低也会对反应产生影响;酸催化剂的用量要控制在一定范围内,过多或过少都会影响反应的进行;原料比例要按照一定的比例准备,过多或过少都会影响产品的性能。
目录第一章总论 (3)PET简介 (3)PET的发展历史与现状 (3)第一节设计依据 (4)第二节产品方案 (6)第二章生产方法与工艺流程 (8)第三章工艺计算 (15)第一节物料衡算 (15)第二节能量衡算 (20)第三节设备选型 (23)第四章小结 (24)PET的发展前景 (24)心得体会 (25)参考文献 (26)第一章总论聚对苯二甲酸乙二醇酯化学式为-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]- 英文名: polyethylene terephthalate,简称PET,为高聚合物,别名涤纶树脂或聚酯树脂,俗称涤纶。
由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。
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应所得。
由于它的原料纯对苯二甲酸和乙二醇及合成树脂技术成熟,其发展速度使任何一种纤维都难以比拟。
PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物,表面平滑有光泽。
在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能,长期使用温度可达120℃,电绝缘性优良,甚至在高温高频下,其电性能仍较好,但耐电晕性较差,抗蠕变性,耐疲劳性,耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。
PET 有酯键,在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解,耐有机溶剂、耐候性好。
缺点是结晶速率慢,成型加工困难,模塑温度高,生产周期长,冲击性能差。
一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性,以玻璃纤维增强效果明显,提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。
但仍需改进结晶速度慢的弊病,可以采取添加成核剂和结晶促进剂等手段。
加阻燃剂和防燃滴落剂可改进PET阻燃性和自熄性。
PET的用途不主要局限于纤维,而是进一步拓展到各类容器、包装材料、薄膜、胶片、工程塑料等领域,目前,PET正在越来越多地取代铝、玻璃、陶瓷、纸张、木材、钢铁和其他合成材料,聚酯的家庭也在持续扩大。
它优良的综合性及较好的服用性,在保持其固有特点同时,在接近天然化如穿着舒适性、染色性、抗静电性、吸湿性及外表美观等方面更接近于天然纤维,因此使其更具发展优势。
而且近年来随着人们生活水平的提高,我国乃至全球对聚酯的需求越来越大,更为我国聚酯行业的发展带来巨大的商机,我们应该抓住这难得的机会,不断完善和提高聚酯的生产技术,并研究开发新型聚酯产品,以增强我国聚酯行业的竞争能力。
PET简介1.1 PET的发展历史与现状第一节设计依据一、设计题目PET合成工艺设计二、基本资料1、生产数据资料:①生产规模:年产量11万吨/年;②生产时间:年工作日300天/年;③相关技术指标:工艺配方:催化剂用量:c = 0.05%(质量)PTA消光剂用量:d = 0.5%(质量)PTA(配制成20%EG混合浆液)投料配比:EG:PTA = 1.12(摩尔比)切粒、包装工序物料损失率:e = 0.5%各反应器工艺控制参数及相关的气液平衡数据表2、工艺流程PET是生产涤纶纤维的原料,是合成纤维中产量最大的品种。
要求采用PTA直接酯化缩聚连续操作工艺,采用高纯度对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)为原料,经过酯化反应阶段和缩聚反应阶段生成聚对苯二甲酸乙二醇(PET)。
PET的生产过程主要由浆料配制工序、聚合工序、切粒包装工序、回收工序。
聚合工序采用二级酯化釜、三级缩聚釜。
三、设计内容根据所给的工艺要求和其它数据资料,进行PET合成工艺设计,具体内容包括:1、确定PTA直接酯化缩聚连续操作的工艺流程;2、对连续聚合反应过程进行物料衡算;3、关键设备的选型;四、设计成果1、编写设计说明书一份;2、绘制PTA 直接酯化缩聚连续操作工艺流程图,物料流程图;3、绘制搅拌反应器、精馏塔结构示意图;4、绘制关键设备布置图。
第二节 产品方案1、PET 的性质2、PET 的性能与用途PET 的主要性能第二章 生产方法与工艺流程1、PET 的主要生产方法聚酯(PET)既可由对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)反应制得,也可由对苯二甲酸(PTA)与乙二醇反应制得。
目前,世界各国PET 生产采用的技术路线主要就是这两种,称为DMT 法(也称酯交换法)和PTA 法(直接酯化法)。
(1)酯交换法 DMT 法是采用对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)进行酯交换反应,然后缩聚成为PET 。
早期生成的单体PTA 纯度不高,又不易提纯,不能由直缩法制得质量合格的PET ,因而将纯度不高的TPA 先与甲醇反应生成对苯二甲酸二甲酯(DMT ),后者易于提纯。
再由高纯度的DMT (≥99.9%)与EG 进行酯交换反应生成BHET ,随后缩聚成PET ,其反应如下:(2)直接法 PTA 法采用高纯度的对苯二甲酸(PTA)或中纯度对苯二甲酸(MTA)与乙二醇(EG)直接酯化,缩聚成聚酯。
这种直接酯化法是自1965年阿莫科公司对粗对苯二2CH 3OH+HOOC 3O C OC O OCH 3+2H 2O CH 3O C OC O OCH 3+2HOCH 2CH 2OH BHET+2CH 3OH BHET PET甲酸精制获得成功后发展起来,此后发展迅速,PET 生产也随之得到了很快的发展。
采用PTA 为原料,PET 聚酯聚合物的生产主要有以下两步反应:第一步是PTA 与EG 进行酯化反应,生成对苯二甲酸乙二酯(或称对苯二甲酸双羟乙酯,简称BHET );第二步是BHET 在催化剂作用下发生缩聚反应生成PET 。
其反应如下:由于PTA 法比DMT 法优点更多(原料消耗低,EG 回收系统较小,不副产甲醇,生产较安全,流程短,工程投资低,公用工程消耗及生产成本较低,反应速度平缓,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。
(3)环氧乙烷加成法 因为乙二醇是由环氧乙烷制成的,若由环氧乙烷(EO )与PTA 直接加成得到BHET ,再缩聚成PET 。
这个方法称为环氧乙烷法,反应步骤如下:此法可省去由EO 制取乙二醇这一步骤,故成本低,且反应又快,优于直缩法。
但因EO 易于开环生成聚醚,反应热大(约100kJ/mol ),EO 在常温下为气体且易热分解,运输及储存都比较困难,所以此法尚未大规模采用。
2、合成树脂的主要原料(1) PTA : 对苯二甲酸(terphthalic acid 或1,4-benzenedicar boxylic acid ,即 TA ),而 PTA 则是纯对苯二甲酸(purified terephthalic acid )的简称,分子式为C 8H 6O 4,结构式为HOOC —C 6H 4—COOH ,相对分子量为166.133。
生产对苯二甲酸的经典方法包括Witten 法(既合并氧化、酯化法)、亨格尔法亨格尔(Henkel )法和硝酸氧化法。
目前全球PTA 的年产量已达3000万吨,其绝大部分用于生产聚对苯二甲酸乙二酯(PET ),并进一步用来生产纤维、瓶片和薄膜等。
PET 聚酯生产所需的原料都必须高纯,尤其是生产相对分子质量大的聚合物对原料的纯度要求更高。
一般要求PTA 的纯度达到99.96%(质量分数)以上。
PTA 的主要性能要求见表1。
表1 精对苯二甲酸的主要指标2HOCH 2CH 2OH+HOOC COOH HOCH 2CH 2O C O C O OCH 2CH 2OH +2H 2O nBHET H OCH 2CH 2O C O C O OCH 2CH 2OH+(n-1)HOCH 2CH 2OH HOOC COOH+2H 2C CH 2O BHET PET (PTA )(EO)性能单位指标纯度酸值对甲苯甲酸含量4-羧基苯甲醛含量湿度金属含量离子含量灰分%(质量)mg KOH/gμL/LμL/L%(质量)μL/LμL/LμL/L≥99.9667560~1005~100.16~71~210(2)EG:纤维级的乙二醇,最低纯度为99.7%(质量),二酐醇最大含量为0.1%(质量),这种规格也适用于生产相对分子质量更大的包装用树脂。
工业上合成乙二醇的方法有四种:氯乙醇水解法、二氯乙烷水解法、环氧乙烷水和法和甲醇-一氧化碳合成法。
表2为纤维级乙二醇的商品规格。
表2 纤维级乙二醇的商品规格性能单位规格乙二醇含量二酐醇含量沸点范围相对密度(20℃)透射率350nm276nm220nm含水量铁离子含量乙酸含量醛含量外观%(质量)%(质量)℃%%(质量)μL/L%(质量)μL/L≥99.7≤0.1196~200℃1.1150~1.1156≥92≥90≥60≤0.3≤1.0≤0.005≤30纯净透明的液体(3)添加剂:在BHET缩聚中尚需加入各种添加剂,其作用及要求见表3。
表3 各种添加剂的作用和要求名称作用和要求代表催化剂稳定剂消光剂1 促进反应,要求活性高2 对聚合物的热稳定性影响下3 可溶于反应混合物4 在酯交换或缩聚前加入1 防止聚合物受热分解2 酯交换后期或缩聚前加入调节纤维的光泽,要求粒度细,分散性好,缩聚或纺丝前加入三氧化二锑0.03%(DMT)醋酸锑0.01%~0.05%(DMT)亚磷酸,磷酸二甲酯,磷酸二苯酯0.03%(DMT)二氧化钛0.3%~1%(DMT)①催化剂为了加速BHET的缩聚反应,常须加入催化剂。
对催化剂的要求应力为:有较强的催化作用;不催化副反应及PET的热降解反应;能很好地溶解于PET中,且不使PET着色。
在PTA与EG直接酯化或酯交换中所用催化剂,如醋酸钴、钙、锌等化合物虽然对BHET的缩聚反应也有催化作用,但他们在高温下却能使PET加速热降解,自身又能被产生的羧基抑制而“中毒”失去催化效用。
经过大量的筛选和研究,至今找到的最合适的BHET缩聚催化剂是Sb2O3。
由动力学研究测知,Sb2O3的催化活性与反应中羟基的浓度成反比。
在缩聚反应的后期,PET分子量上升,羟基浓度下降,使得Sb2O3的催化活性更为有效。
Sb2O3的用量一般为PTA质量的0.05%,或DMT质量的0.03%~0.05%。
因Sb2O3溶解性稍差,近年来有采用溶解性好的醋酸锑,或热降解作用小的锗化合物,也有用钛化合物的。
②稳定剂为了防止PET在合成过程中和后加工熔融纺丝时发生热降解(包括热氧降解),常加入一些稳定剂。
工业上最常用的是磷酸三甲酯(TMP)、亚磷酸三苯酯和磷酸三苯酯(TPP)。
尤其是后者效果更佳,因为它还具有抗氧化作用。
对稳定剂的作用有两种观点;一种认为是封锁端基的作用,防止PET降解;另一种认为是稳定剂能与直接酯化过程中的催化剂金属醋酸盐相互结合,抑制了醋酸盐对PET热降解反应的催化作用。
稳定剂用量越高,即PET中含磷量越高,其热稳定性也越好。
但是稳定剂可使缩聚反应的速度下降,在同样的反应时间下所得PET的分子量较低,即对缩聚反应有迟缓作用,工业生产中必须考虑这个副作用。