工厂设计 聚酯生产工艺流程

生产工艺流程

§1.1 化学反应原理

§1.1.1缩聚反应

通用不饱和聚酯由不饱和酸与二元醇在惰性气氛中高温脱水缩聚而得。

§1.1.2固化反应

具有粘性的可流动的不饱和聚酯，在引发剂存在下树脂分子链中双键与活性稀释剂分子中的双键发生自由基共聚合反应，生成性能稳定的体型结构。该固化过程分为凝胶、定型、剂分子中的双键发生自由基共聚合反应，成型为一定规格、形式的制品。

§1.1.3原料检验

1.苯乙烯 a.甲醇-苯乙烯混合物2：1检验混浊度；b.阻聚剂检验

2.二元酸测含水量

3.二元醇检验色度，熔点

§1.1.4投料

1.先加各种醇，需要时加入稀释溶剂(加入量为反应物总重的10%左右)；

2.将液体组分加热到100℃左右；

3.开动搅拌机，向醇中通入惰性气体；

4.逐次加入固体反应料(酸酐等)，有时也要加入0.01~0.02%阻聚剂，以防止反应物料变色或过早凝胶；

5.继续搅拌并升温，此时反应激烈进行，产生水的速度很快。反应物料加完后占据釜内容积不得超过80%，否则会造成鼓泡危险；

注：当反应物料全部为液态时，可先加入冷物料并升温，后加热物料，将各种液态物料在搅拌下全部加完。如还有其他物料，再由人孔加入，人孔需有良好的除尘防护措施。

§1.1.5缩聚

1.升温到140℃物料完全熔化，到160℃时停止加热；

2.反应初期让馏出物直接回到反应釜中，不进行分水；

3.保持回流一小时左右，开始分水。保持水平冷凝器入口处温度为103℃；

4.分水操作约5-6小时，直到酸值为35左右；

5.温度从160℃，170℃，180℃，190℃，200℃，210℃逐步上升（反应中期）；

6.180℃时停止加热，加入阻聚剂（0.01％-0.02％对苯二酚）并冷却到

170℃。

§1.1.6稀释

在兑稀釜中加入计量好的苯乙烯，将树脂逐步放入釜（夹套中通冷却水）中，保持在70℃到80℃之间混溶，温度不可以过高以免发生交联，也不可以过低以免不饱和聚酯在苯乙烯中溶解不好。当聚酯全部放入兑稀釜并完全溶解后，加大冷却水流量加快冷却。冷却到40℃时，开始放料，用铜丝网过滤后，流入容器中包装。

§1.1.7产品检验

在兑稀釜放料之前要进行质量检验，对不合格的指标需采取措施加以调整，最终检验合格后，方可装卸入库或出厂。不仅如此，而且还要求各批产品之间性能指标能够保持稳定。产品质量检验指标主要有以下内容：

1.酸值表示不饱和聚酯反应进行程度的指标。

2.粘度反映树脂流动性及表面张力等性能以及穿透与润湿填料、增强材料的能力。

3.相对密度用于控制不同批次树脂的质量均匀性。

4.颜色有利于保持树脂质量的均衡性。

5.折光率一般在1.50～1.55之间。

6.固化放热性能表示为一定温度下树脂的凝胶时间、固化时间和放入峰温度三项参数。

另外，固含量、80℃贮存期、室温凝胶时间等也常作为产品的质量检验指标。§1.2工艺配方

配方设计原则主要考虑以下几个因素：

1.选择适合的饱和与不饱和二元酸，并确定其用量；

2.选择适合的二元醇组分，并确定其用量；

3.选定交联单体，并确定其用量；

4.确定聚酯分子链的平均分子量；

5.选择合适的引发剂和阻聚剂，必要时采用促进剂和加速剂，确定其用量；

6.选择是他辅助添加剂，确定其用量；

7.制定聚酯的合成工艺条件。

注：设每釜原料损耗量为1％。

§1.3 工艺参数

§1.3.1 温度：

1、在生产工艺过程中，主要控制以下各项温度参数。

①反应锅接近中心部位的料温；

②反应锅接近锅壁部位的料温；

③夹套中油温；

④分馏柱顶部蒸汽温度，常简称“馏头温度”；

⑤冷凝器的进水与出水温度；

⑥稀释罐接近中心部位的料温；

⑦稀释罐夹套中介质温度。

反应锅中心部位的温度为反应物温度，但接近锅壁部位的料温直接受夹套中介质温度的影响，其温度与中心部位不同。在良好的搅拌下，其温差不大。在搅拌不良时，会产生明显的温差，使树脂聚合与温合不均匀，可能产生局部凝胶。夹套中油温过高时，树脂升温过快，特别是贴锅壁的液面部位可能发生焦化结皮，再落下玷污树脂。

分馏柱顶部的蒸汽温度既“馏头温度”的控制也很重要。在聚酯化反应早期，该温度可超过100℃，因有大量醇在反应物中，醇与水形成共沸物，使蒸汽温度降低。对于简单的苯酐或反丁烯二酸聚酯，如比例为1:3:4.4聚酯，则分馏柱顶部温度超过105℃时，将造成醇的严重损失。

对以上各点温度可用多点温度记录仪进行记录监视，也可通过计算机进行程序控制。

2、升温速度：升温速度取决于反应料中二元醇的沸点以及分馏柱对醇的分离与回收的效率。一般可用较快速升温，以缩短生产周期，但要注意反应初期，反应进行很快，生产大量的水，在升温过快时，水的蒸发带走大量醇，醇的沸点越低，带走越多，只有分馏柱效率很高时才能将醇全部分离出来，进行回流。

3、反应温度：反应温度升到190~200℃后，即维持该温度，直到反应完全为止。温度高，虽可使反应加快，但有可能使树脂变色及发生过早凝胶，如原料在反应过程中对热敏感，或产品要求清晰度高时，就要适当控制较低的反应温度。

§1.3.2时间

1、加料时间： 80min

2、升温至140℃： 60min

3、保温在160℃时间： 30min

4、分水、逐步升到210℃时间： 240min

5、冷却至142℃： 80min

6、掺混冷却： 180min

共计： 730min

补充说明：

一般只要不发生凝胶，即可使反应尽可能达到完全。反应可能达到的程度又和聚酯中不饱和双键的密度有关。不饱和双键少时，形成交联或过早凝胶的可能性小，反应即可安全的进行到较高的程度。总的反应程度要求又和生产成本相关，较高的反应程度要求较长的生产周期，提高生产成本。

如醇的损失明显，反应时间就应适当缩短。有时聚酯系统已达到粘度要求，但酸值仍然很高，即可用大流量的惰性气体加强搅拌，使游离酸单体从反应混合物中挥发排除，降低酸值，此时即相应延长了反应时间。

§1.3.3醇的补充

当醇的挥发损失较大，使酸值停滞，难于下降时，反应过程中所测定的酸值—时间曲线明显偏离标准曲线，需要及时补充加入二元醇。补充加入量可按下式计算：

补充二元醇量 = 釜内物料总量x酸值偏离标准数x（二元醇分子量/HOK分子量x 2 x 1000）

如以△G代表补充二元醇量，Q代表釜内物料总量，△AN代表酸值偏离数，Mg代表二元醇分子量，则上式可简化为：△G=△AN x Mg x Q/112 x 200

§1.3.4酯化反应的催化剂

要加速酯化反应，最有效的方法是在反应开始时加入酯化反应的催化剂。可用的催化剂有对苯亚磺酸或硫酸，其他如气体氯化氢、无水氯化锌、单宁酸、焦陪酚、硫酸氢钠以及苯胺、苯二胺等，也可起催化作用。苯酐中含有不纯物苯醌也会影响酯化速度。

但以上各种催化剂会使树脂颜色变暗，而且反应完成时还必须从系统中除去，在工艺上造成很大困难。例如，用硫酸做催化剂后，就要用硫酸钨中和，然后再