化纤工艺学聚酯纤维

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1、第三章　聚酯纤维化纤工艺学第三章聚酯纤维化纤工艺学学习目的要求初步掌握聚酯纤维的合成、纺丝等生产技术,把握结构、性能及应用,了解其改性和新型聚酯纤维.第三章聚酯纤维化纤工艺学第一节概述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

2、维。第三章聚酯纤维化纤工艺学第二节聚对苯二甲酸乙二酯一、对苯二甲酸乙二酯的制备1．合成的工艺路线合成的工艺路线酯交换路线环氧乙烷直接加成路线对苯二甲酸用乙二醇直接酯化路线PET纤维生产路线（1）酯交换路线（酯交换法）将对苯二甲酸二甲酯与乙二醇按1∶2.5（摩尔比）比例混合，在醋酸锌、醋酸锰和醋酸钴催化剂的作用下，发生酯交换反应，生成对苯二甲酸双羟乙酯。第三章聚酯纤维化纤工艺学H3COOC－　　－COOCH3＋2HOCH2CH2OHZn（CH2COO）2HOCH2CH2COOC－－COOCH2CH2OH+2CH3OH对苯二甲酸双羟乙酯（2）对苯二甲酸用

3、乙二醇直接酯化路线（直接酯化法）HOOC－　　－COOH＋2HOCH2CH2OHHOCH2CH2COOC－　　－COOCH2CH2OH对苯二甲酸双羟乙酯（3）环氧乙烷直接加成路线（环氧乙烷法）该路线是1973年开始工业化生产的。其反应如下：该反应在饱和低分子脂肪胺或季胺盐存在下，进行极为顺利，该路线具有成本低；产物低聚物少，容易精制；设备利用率高，辅助设备少等优点。HOOC－　　－COOH＋2CH2－CH2HOCH2CH2COOC－　　－COOCH2CH2OH对苯二甲酸双羟乙酯O如果采用高纯度的对苯二甲酸和环氧乙烷进行反应，其产物可不经过精制就可以直

4、接用于缩聚成聚酯。其中，酯交换聚酯法和直接酯化聚酯法现在依然是合成聚酯的两大主要工艺路线.酯交换路线是传统的方法，因工艺技术成熟，所以至今在工业生产中仍占有相当的地位。第三章聚酯纤维化纤工艺学直接酯化聚酯路线虽然起步较晚，但与酯交换聚酯路线相比，因具有消耗定额低，乙二醇配料比低，无甲醇回收，生产控制稳定，流程短，投资低等优点，而发展迅速。目前国内引进的聚酯装置多以后者为主，其生产能力1997年就已达到152万t/a。二、聚对苯二甲酸乙二酯的生产1.生产原理用精制后的对苯二甲酸双羟乙酯在缩聚反应催化剂和稳定剂缩聚反应，分离出乙二醇后即得聚对苯二甲酸乙二

5、醇酯，其反应如下：由于缩聚反应属于可逆反应，为了使缩聚反应进行完全，必须排出反应生成的低分子物质（乙二醇），为此必须采用真空及强力搅拌，缩聚反应最终压力不大于266.6Pa，才能获得高相对分子质量的聚酯，一般产品的平均相对分子质量不低于20000，用于制造纤维、薄膜的相对分子质量约为25000。2．聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺从操作方式上看，聚对苯二甲酸乙二醇酯的两种主要生产路线都有间歇操作和连续操作之分。相比较而言，直接酯化法连续法比间歇法的成本低20%；酯交换法连续比间歇的成本低10%。下面主要介绍酯交换法和直接酯化法聚酯的生产工艺。（1）酯交

6、换法连续生产聚酯工艺酯交换法连续生产聚酯工艺包括酯交换、预缩聚、缩聚等过程，其原则工艺流程如图3-2所示。①酯交换将原料对苯二甲酸二甲酯连续加入熔化器中，加热（150±5）℃熔化后，用齿轮泵送入高位槽中。另将乙二醇连续加入到乙二醇预热器中预热至150～160℃后，用离心泵送入高位槽中。将上述两种原料按摩尔比1∶2分别用计量泵连续定量加入酯交换塔上部。分别将催化剂醋酸锌和三氧化二锑按DMT的0.02%加入量，用过量0.4mol的乙二醇配制成液体加入高位槽中,并连续定量送入连续酯交换塔上部。连续酯交换塔是一个塔顶带有乙二醇回流的填充式精馏柱的立式泡罩塔。

7、控制酯交换温度为190～220℃，反应所生成的甲醇蒸气通过塔内各层塔板上的泡罩齿缝上升，进行气液交换后进入冷凝器冷凝后流入甲醇贮槽中。原料由塔顶加入后，经十六个分段反应室流到最后一块塔板，完成酯交换反应，酯交换的生成物由塔底再沸器加热后流入混合器中。12345678910111213DMTEG催化剂去甲醇贮　槽回收EG接真空系统去包装1415酯交换法连续生产聚酯工艺流程②预缩聚混合器中的单体经过滤器过滤后，经计量泵、单体预热器送入预缩聚塔底部。预缩聚塔由十六块塔板构成，控制塔内温度在（265±5）℃。单体由塔底进入后，沿各层塔板的升液管逐层上升，在上

8、升过程中进行缩聚反应，反应所生成的乙二醇蒸气起搅拌作用，可以加快反应速率。当物料到达最上一层塔板后，便得到特