影响聚酯工艺过程的主要因素

影响聚酯工艺过程的主要因素
1、EG/PTA摩尔比
原料EG/PTA的摩尔比对反应过程和产品PET的聚合度有重要影响。

据反应可知，只有EG与PTA在等物质的量配比条件下才能得到高聚合度的PET。

当PTA与EG的物质的量比趋近1时，PET的聚合度（DP）为一极限值。

PTA与EG酯化反应中，EG/PTA摩尔比为2：1。

但是在反应体系中，EG/PTA酯化产物BHET的缩合又放出EG，为防止EG自身缩合成DEG影响PET质量，通常使EG摩尔含量小于EG/PTA摩尔比，EG/PTA的摩尔比为1.7-1.8 ：1。

EG/PTA的摩尔比也不宜过低，否则酯化产物的羧基含量增高。

随着EG/PTA的摩尔比提高，酯化反应加速、时间缩短，但同时也使体系中DEG含量增加，最终导致产品PET中的DEG含量提高。

据此在继续降低EG/PTA摩尔比的同时，开发了适当提高EG/PTA摩尔比的工艺。

其核心问题是，在充分发挥EG/PTA摩尔比的条件下反就优势的同时，有效控制体系中DEG含量的增加。

在连续工艺中，酯化过程基醒在接近“清晰点”的条件下进行的，缩聚反应脱出的EG 经回收再循环到系统中，以补充少量EG的过程损失，通常采用的EG/PTA加料摩尔比为1.1-1.2：1，而近年开发的高配比工艺，EG/PTA摩尔比已达2左右。

2、催化剂
PTA法生产聚酯，酯化过程中PTA溶于EG后释放后释放出的H+具有自催化作用，
可以不用催化剂。

酯化和缩聚也可以选用单一催化剂Sb(AC)3进行综合催化，吉玛工艺即用Sb(AC)3作为催化剂。

由于Sb(AC)3在EG和反应体系中具有良好的溶解性和较高的催化活性，而且所得产品PET质量也较好，因此在工业生产中应用已久。

根据工艺试验结果，得出催化剂用量与PET平均聚合度关系的经验式：Δ[η]=F·C0.5Δτ
式中：Δ[η]为产品PET的特性粘度[η] 与[η0]之差；Δτ为相应的反应时间；C为催化剂浓度，ppm(Sb,Sb=80-320ppm)；F为工艺参数，包括温度、真空度、搅拌速度等。

在连续缩聚中，一般选用催化剂浓度为[Sb]=170-220ppm，当浓度高于300ppm时，会使粘度下降。

3、温度
温度是影响EG/PTA酯化的重要因素。

提高温度不仅加速反应，同时也增大了PTA在EG体系中的溶解度，从而进一步促进了酯化反应和提高酯化率。

当然升高温度也加速了副反应，从而使反应产物DEG和CH3CHO增多，EG蒸发量加大，能耗提高。

BHET缩聚虽然不是放热反应，而热效应（-ΔH）甚微，仅为8.4kJ/mol左右，因此温度对平衡影响不大。

根据力学规律，温度升高必将加速反应速度，所以加速反应趋向平衡，必须恰当地控制升温速度。

达到平衡后，后期则要严格控制温度不能超温，防止PET热降解等副反应。

因缩聚反应为微放热反应，ΔH为负值，显然平衡常数随温度升高而减小；但升高又利于缩聚超向平衡，并促使生成的小他子产物EG等排出，反应向高聚物方向移动。

由于温度对BHET缩聚反应影响的多重性，在反应过程中，要严格依据温度操作曲线进行控制，确保达到PET的质量标准。

4、压力
因为EG的常压沸点为196℃，而PTA与EG酯化温度要远高于此，所以通常酯化过程
要保持适当的压力，不仅有利于加速酯化反应，而且能够保证酯化生成的水不断逸出反应体系，使反应向酯化方向进行。

压力过高会妨碍酯化生成水的蒸发，甚至会促进逆反应（水解）；压力过低又可能导致EG 蒸发量过大，EG/PTA 摩尔比失调，增加能耗。

预缩聚阶段是酯化后期开始的，为了有利于缩聚生成EG 逸出，使]压力逐步向真空过度，随着压力的逐步降低，预矛物聚合度明显增高。

在缩聚阶段，随着缩聚反应进行，压力进一步降低，进而过滤到高真空阶段。

由于缩聚反应速度慢，平衡常数小，所以缩聚产物的扩散转移速度对反应顺利进行关系很大，高真空有利于缩聚生成的EG 逸出高粘PET 熔体。

在连续缩聚圆盘反应釜中，有效地控制釜内真空度是保证产品PET 质量稳定的关键。

5、 反应时间
PTA 与EG 酯化的反应时间即边疆酯化的停留时间，是影响酯化率和聚酯质量的重要因 素。

连续酯化停留时间通常为4-6小时，时间过短酯化不完全，过长则导致聚酯中DEG 含量增高。

在缩聚反应阶段，特性粘度随反应时间逐步增长，但有一定限度，当达到最高点后，再延长时间，由于高温下PET 降解，特性粘度反而降低。

由此可见，特性粘度是温度、压力、停留时间等的函数。

6、 搅拌速度
无论是酯化还是缩聚反应阶段，搅拌及其速度对传质和传热都是很重要的，缩聚反应后 期，体系粘度很高，为加速生成的EG 扩散逸出，使平衡有利于缩聚反应的方向移动，高真空和适宜的搅拌速度都是重要的保证因素。

7、 羧基残存率
EG/PTA 直接酯化生成物含有一定量未酯化的羧基，在BHET 缩聚成PET 时，除其末端 β-羟乙基产生脱E 珠缩合反应外，不有未酯化的羧基与β-羟乙基产生脱水反应，这必将给缩聚过程产物粘度和端羧基含量带来一定的影响。

若PTA 与E 一本正经晔的总羧基酯化率为P ，则酯化生成物中羧基残存率为（1-P ），（1-P ）可用氢氧化钠标准溶液滴定酯化生成物方法测定：
克数
试样所用的纯克中和克数的克酯化生成物试样所用中和NaOH PTA NaOH P )(11)1(=- 直接酯化产物中羧基残存量（1-P ）值越大，它的缩聚产物PET 中羧基含量越高，即使延长缩聚反应时间，羧基含量也不降低，所以当以直接酯化法制高粘度PE 香，应有效地控制酯化产物中羧基的残存率（1-P ）和末端羟乙基含量的比，才能确保PET 中羧基含量。

8、 原料PTA 质量
原料PTA 的纯度和质量对直接酯化法合成PET 过程的影响至关重要，实践证明，原料 PTA 的粒度、色相和杂质（4-CBA ，PT 酸、金属等）含量是影响过程的主要因素。

（1） 粒度
PTA 的粒度通常以粒径来表示，一般以100-130μm 为宜。

它主要影响PTA/EG 的浆料性质和酯化反应速度。

粒径小则浆料粘度大，输送阻力大，能耗高，在有搅拌情况下，酯化率下降，达到相同酯化率所需反应温度略高；粒径过大同样会导致酯化率下降，达到相同酯化率需要反应温度较高。

因此，如原料PTA 粒径变化，必须适当调整反应条件，
采取相应的工艺措施。

（2）色相
PTA 色相是反映PTA中杂质含量的综合指标，通常要求APHA<10（或B值<1）。

如原料PTA的b值增高，则PET产品中b值也增加。

如下表。

(3)4-CBA含量
由于4-CBA中醛基的影响，会使产品PET的b值提高，特性粘度[η]下降。

PTA中的4-CBA含量不宜大于25ppm，这是因为4-CBA中醛基易与体系中的酯基、醛基缩合形成双键（共轭双键）。

4-CBA含量对产品PET特性粘度的影响是由于4-CBA的端基封闭导致PET的[η]下降。

此外，4-CBA含量增高，使PET在甲酸中溶解度下降，系统中齐聚物增多，造成PET纺丝断头。

（4）PT酸含量
PT酸是PX的氧化产物和4-CBA的还原产物，因为它是单官能团化合物，易造成PET下链端基封闭。

使产品PET的[η]下降，如[η]为0.68时，PT酸增加100ppm，[η]下降0/0007，因此原料PTA中PT酸含量应小于150ppm。

（5）金属含量
对PET合成产生影响的金属一般包括钼、铬、镍、铁、钛、钴和钙等，金属总含量不宜大于10ppm。

对于PET质量影响较大的是铁和钼，主要影响PET的色相，故铁含量不宜大于2ppm，钼不宜大于1ppm，两者都易使PET断链，造成纺丝断头。

（6）灰分含量
灰分是燃烧后生成的金属氧化物等无机物的总含量。

PTA灰分含量通常不宜大于15ppm，过高易造成PET纺丝时断头，堵塞滤网。

此外，PTA含水量也不宜过高，一般应控制在0.5%以下。

含量过高则易使PTA结块，粘壁、堵塞和产生原料计量误差。