第二章
2
用精制后的对苯二甲酸双羟乙酯或它与苯甲酸混合的反应物进行缩聚反应，分离出乙二醇后即得聚对苯二甲酸乙二醇酯，其反应如下：
2.1.2
基于以上对合成路线及工艺流程的简单介绍，再结合设计的需要，最后本次设计采用酯交换法的连续缩聚法。由于酯交换法中其原料对苯二甲酸二甲酯（DMT）可用较容易的蒸馏和重结晶方法精制，连续生产较易，所以酯交换法应用最广。目前，世界上多数工厂仍以此法为主，后两种制法是近年来发展起来的新合成方法。
2
PET可由单体对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）经缩聚反应而成。工业生产中，按其合成路线可分三种。
（1）直缩法
PTA与EG直接酯化生成对苯二甲酸二乙二醇酯（或称对苯二甲酸双羟乙酯，简称BHET），再由BHET经缩聚反应得PET，其反应如下：
关键词：聚对苯二甲酸二乙醇脂；PET；Auto CAD
ABSTRACT
This design is an annual output ofeightythousand tons ofpolyethylene terephthalate(PET) process design.In this paper, the PET study, a detailed overview of the production, expounds its role and position chemical in industry.And introduces the preparation method of the PET and set the PET production technology.In determining the PET production technology is conducted on the basis of the material balance calculations, heat balance calculations, the main equipment selection, process piping e Auto CAD software draw the main equipment figure, process flow diagram and workshop layout figure.The paper also for waste treatment and recycling, energy saving measures and safety, preliminary analysis on technical and economic accounting simply explained.
a. 单体乙二醇形成二氧六环
温度越高，反应越明显。
b. 乙二醇的脱水反应
如果催化剂为醋酸锌，此种反应更为明显。
此外，乙二醇还可进行二聚反应。
而二元羧酸单体，在反应温度较高时也会发生脱羧反应。
（3）聚合物的副反应
a 大分子链端基的裂解与环状齐聚物的形成
HO(CH2)2O(CH2)OH→CH2＝CHO(CH2)OH + H2O
聚酯的另一大非纤维应用是生产聚酯薄膜，聚酯薄膜具有良好的热稳定性、尺寸稳定性、防潮性、耐化学性、阻隔性和较高的透明度及硬度，且易于运输，因此聚酯薄膜可用作包装、印刷、磁记录、感光、绝缘材料等，其中尤以食品包装用途最为广泛。另外，根据对产品性能的要求，通过复合等措施，聚酯薄膜的性能还能有进一步的改进。
然而当时对苯二甲酸的精制工艺尚未工业化，首先工业化的是对苯二甲酚二甲酯（DMT）生产工艺，因此直到20世纪60年代中期，DMT一直是PET生产的主要原料。
随着高纯度对苯二甲酸（PTA）工艺的不断发展，它逐渐替代了DMT成为生产PET的原料。采用高纯度的PTA不需回收，也不用回收甲醇，而且还有一个优点就是预聚合物的酯化过程比酯交换反应快得多，酯交换反应是由DMT作原料生产PET的第一步反应。
（2） 对二甲苯低温氧化法（Mobil法，Kodak-Eastman法和东丽法）
为了进一步改革对二甲苯高温氧化法，采用氧化促进剂进行氧化，以醋酸为溶剂，醋酸钴作催化剂，在100～150℃下进行氧化，不用钛材，但工艺流程较复杂，设备台数多。
Mobil法使用的氧化促进剂为甲乙酮，压力为15atm，时间为2h，收率为98％。Eastman法采用乙醛为氧化促进剂，压力10kg/cm2，收率为95％。东丽法用三聚乙醛做氧化催进剂，压力28～35kg/cm2，收率为95％。
（3） 对二甲苯分段氧化法（Hercules-Witten法）
整个工艺过程为二步氧化和二步酯化，又称四步法，反应式如下：
对苯二甲酸二甲酯的结构式为：
对苯二甲酸二甲酯是芳香族的一种，在常温下，外观为白色晶体粉末，无毒、易燃，其蒸汽或粉尘与空气混合至一定比例，能发生爆炸。物性常数如下：
相对分子质量 194.18
由于反应为可逆平衡，在生成大分子的同时，还有若干副反应产生，这些可看作逆反应，PET合成的副反应可分以下三个方面：
（1）单体或低聚物的环化反应
环化物的含量温度的升高而增加。往往生成通式为
的环化物（n一般为2）。当温度有210℃升到340℃时，其含量由1％增加到5％。
（2）单体的副反应
由于熔融缩聚的反应温度较高，在缩聚过程中常发生各种各样的副反应。
12
13
灰分（不含TiO2）
凝聚粒子>10µm
5～10µm
铁含量
wt％
个/mg
个/mg
ppm
≤0.04
无
0.4
≤3
1.1.3
PET合成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酯（PET）。
缩聚反应过程总是通过一定的方法实现的。目前工业上广泛采用的有熔融缩聚、溶液缩聚和界面缩聚等方法。PET的合成采用的是熔融缩聚，即在反应中不加溶剂，使反应温度在原料单体和缩聚产物熔化温度以上（一般高于熔点10～25℃）进行的缩聚反应。熔融缩聚法的特点是反应温度高（一般在200℃以上）。温度高有利于提高反应速率和低分子副产物的排除。此法一般用于室温下反应速率很小的可逆缩聚反应。熔融缩聚生产工艺简单，由于不需要溶剂，减少了溶剂蒸发的损失和省去回收溶剂的工序，减少污染，有利于降低成本。
相对分子质量 62.07
熔点 －13℃
沸点 197.6℃
闪点(开口) 116℃
相对密度 1.1154
黏度(20oC) 20.93
折射率 1.4316
膨胀系数 0.00062
介电常数 38.66
乙二醇主要由环氧乙烷水合制得。
1
PET分子可表示为：
若原料中不含有官能度ƒ=3的杂质，或合成时不发生副反应而支化，则PET大分子是具有对称性芳环结构的线型大分子。由于分子中C－C键的内旋转，PET分子中可有两种构象，即有顺式（无
聚酯的非纤维应用包括薄膜、容器和工程塑料。聚酯非纤维应用的主要领域是制造充装饮料、食品等的包装容器。由于聚酯有较好的结晶性、刚性和强度，对非极性气体的阻隔性高，耐蠕变性和尺寸稳定性好，线膨胀系数小，这些优良性能使其很适用于做包装材料。与玻璃瓶和一般的塑料瓶相比，聚酯瓶具有透明性好，易于回收，力学强度高，耐化学腐蚀等优点。
故，为防止这类副反应，必须在无氧及惰性气体保护下进行缩聚反应。另外，还可添加稳定剂等添加剂，以提高其热稳定性。
1.2
聚酯的用途可分为纤维和非纤维两大类。聚酯开发初期主要用于制造合成纤维(占PET消耗量的70％左右)，以聚酯为原料生产的聚酯纤维因其极佳的纺用性能，能很好地替代天然纤维中的棉花、羊毛、真丝、麻类纤维等，其用量很快超过尼龙纤维，成为合成纤维中的主导产品。
CH2=CHO(CH2)2OH→2CH3CHO
由于大分子链中酯键的裂解作用，或分子内、分子外的酯交换作用，使缩聚过程中生成环状齐聚物。
b 大分子链的热裂解与链交换作用
PET大分子链中的酯基（）能与体系中存在的水、酸、醇等进行裂解反应，且链节之间进行交换。这种酯键的热裂解反应是一种亲电子的异裂反应，羧基上的氧原子向位于酯键β位的氢原子进攻，形成羧基和烯烃，这种热裂解反应可在任意位置的酯键上发生。
近几十年来，由于聚酯在纤维和非纤维领域的发展都较快，需求日益扩大，因此在世界范围内，尤其是亚洲地区的聚酯生产飞速发展，同时也促进和带动聚酯上下游产业的成长。
PET聚酯可由乙二醇和对苯二甲酸反应而得，也可由乙二醇与对苯二甲酸二甲酯反应而得，但较为常见的方法还是用乙二醇与对苯二甲酸缩聚制得。
对苯二甲酸的结构式为：
定形）和反式（结晶态）两种。
顺式（重复周期为1.09nm）
反式（重复周期为1.075nm）（其能量低于顺式构象）
这种大分子长链既对称，又规整，所有的苯环几乎处于同一平面上，且沿着分子长链方向拉伸时能互相平行排列，故能紧密敛集而易于结晶。
表1聚酯切片的质量指标
序号
项 目
单 位
指 标
1
特性黏度（在20℃苯酚/四氧乙烷1：1，0.5％液中测得）
对苯二甲酸是芳香族二元羧酸的一种，在常温下，外观为白色晶体，无毒，易燃。稍溶于水，不溶于氯仿、乙醚、醋酸，能溶于碱。物性常数如下：
相对分子质量166.13
相对密度1.55
熔点 384～421℃
升华点 402℃
自然点 680℃
升华热 9方法较多，就是现在使用的方法也还在不断改进，主要的方法有下面三种[2]。
Keywords:polyethylene terephthalate;PET;Auto CAD
第一章绪论
1
聚酯是热塑性饱和聚酯的总称，它包括PET、PEN、PCT及其共聚物等。其中PET是开发最早、产量最大、应用最广的聚酯。聚对苯二甲酸乙二醇酯，英文名 polyethylene terephthalate (简称PET)，1941年由英国的J.R.Whenfield和J.T.Dikson采用乙二醇与对苯二甲酸直接酯化缩聚而得。最初是作为合成纤维的原料而开发的，1950年，美国Du Pont公司以它为原料，首次开发了聚酯纤维。