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世界聚酯及涤纶技术发展现状分析


世界聚酯及涤纶技术发展现状分析
世界聚酯技术正在向更大经济规模方向发展。单系列生产能力由八十年代的 100 吨/日、200 吨/日提 高到九十年代的 300 吨/日、400 吨/日、480 吨/日、600 吨/日。随着单系列能力的扩大,每万吨聚酯 投资成本呈等比级数下降。如目前世界前 30 家聚酯生产厂家的平均产能达 36 万吨/年,规模最大的杜邦 公司已达 140 万

吨/年。 聚酯工艺路线有以 PTA 为原料的直接酯化法和以 DMT 为原料的酯交换法。PTA 法具有原料消耗低, 无酯交换步骤,无副产品甲醇,反应时间短等优势。自八十年代起已成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。 大规模生产线均为连续生产工艺,半连续及间歇生产工艺则适合于中、小型多种生产装置。PTA 法连续工 艺主要有德国吉玛公司(zimmer)、美国杜邦公司(DU Pont)、瑞士伊文达公司(Inventa)和日本钟纺公司 (Konebo)等几家技术。其中吉玛、伊文达、钟纺技术为釜流程,近年来也开发四釜流程,杜邦则采用三釜 流程(目前正在开发二釜流程),这二种工艺各具特色。二者缩聚工艺基本相似,区别在于酯化工艺,如五 釜流程采用较低温度及压力酯化,而三釜流程则采用高 EG/PTA 摩尔比和较高的酯化温度,以强化反应条 件,加快速度,缩短反应时间,总的反应时间五釜流程为 10 小时,三釜流程为 3.5 小时。 采用先进的集散型(DCS)自动控制系统对聚酯的工艺生产进行控制和管理。此外,已有聚酯仿真系统 的开发和应用的技术在研制,可具有仿计算功能、灵敏度分析功能、优化功能、成本计算功能、工程计算 功能。可以对全流程或单釜流程进行仿真计算。输入温度、压力、停留时间、相关物料参数、真空度、搅 拌转速等即可计算酯化率 ES、端羧基 COOH、聚合度 Pn、二甘醇 DEG、粘度 IV 等参数。灵敏度分析功 能可用来研究某一控制变量如温度、压力、停留时间、进料量等在给定的范围内对各反应器出口量或最终 产品质量指标的影响。优化计算功能可给工艺人员提供生产调整操作参数指导。成本估算以及工程核算可 为管理人员、设计人员通过计算成本控制和核算设备参数,优化管理和设计工作。 PEN(聚萘二甲酸乙二酯)是聚酯的新型产品。由于它具有较高的阻隔性、防水性、气密性、抗紫外线 性、较好的耐热性、耐化学性、耐辐射性等,近年来深受世界许多国家的聚酯生产厂商的关注。PEN 的聚 合研究始于 1948 年,但一直未能实现工业化。进入 90 年代后,由于 PEN 以及主要原料 2.6、二甲基萘 二甲酸(DNC)合成技术发展实现了工业化。美国 Amoco 已建有年产 2.7 万吨 DNC 装置并正在新建一个 年产 4.5 万吨装置。日本三菱化工也有年产 4.7 万吨的装置。PEN 将广泛的用于碳酸饮料、啤酒、果汁等 包装瓶、工业丝、薄膜、磁带、药品包装及工程塑料等方面,是一种极具开发前景的新型聚酯材料,预计 至 2005 年年均增长率将达 35%。 PTT(聚对苯二甲酸丙二酯)也是聚酯系列产品中最具发展前景的新成员。它兼具锦纶和涤纶的优点, 具有抗污性、化学稳定性、回弹性和染色性,是一种较理想的纺织用新型热塑性聚酯材料,是世界各国新 世纪重点发展的新材料之一。 PTT 也是早在 1941 年美国已合成了该材料并取得发明专利, 但由于 1.3 丙二醇(PDO)单体来源困难, 未工业化生产。进入九十年代后,随着世界聚酯的迅速发展以及合成技术提高,Shell 公司采用的氧乙烷 技术路线低成本生产 PDO,杜邦公司也开发出利用生物酶催化制备 PDO 技术。Degusa 公司也开发了丙 烯醛技术路线制 PDO,此外有以甘油为原料的生化及合成技术制 PDO,环氧丙烷法制 PDO 技术路线。在 PTT 合成技术方面,PTA 直接酯化法更优于 DMT 酯交换法。PTT 纤维制备仍采用熔融纺丝 POY、DTY、 BCF 等技术。PTT 的用途广泛,主要用于工程塑料、体育用品、薄膜以及纺粘织物、地毯以及服用纤维等 方面,具有极大的市场发展潜力。 为适应大规模、高质量、低成本的常规以及差别化的涤纶长丝、涤纶短纤维产品的需求,聚酯熔体直 纺技术也得到了广泛的应用,与切片纺技术相比每吨纤维生产成本可降低 1000-1500 元,如涤纶短纤维 生产线的单线生产能力经济规模已由过去 50 吨/日提高到 100、150、200 吨/日。同时积极发展可生产 多品种的柔性生产技术,在同一条生产线上通过设备的单机调频,改变工艺参数等技术来生产不同规格的 产品,如不同纤度、高强高模、中强中模、低强低模短纤以及高收缩、中收缩、低收缩、毛型、棉型、中 空等短纤产品。此外还有多孔大面积喷丝板、短程纺等技术的开发应用。

涤纶长丝除 POY-DTY 二步法传统工艺技术外,随着机电一体化技术的发展,卷绕头的机械速度从 4000m/min 发展到 6000m/min、8000m/min,正在试验 12000m/min 并通过不断的工艺研究出现 了不同形式的纺丝拉伸一步法工艺如 HGS(热辊拉伸法)工艺。产品 FDY,现可从细旦(0.5dpf)做到工业 丝(200-2000 旦),纺丝速度 4500m/min。近年来 TCS 热管纺丝法引入关注,特别适合纺制细旦长丝, 德国 JBDE 公司推出的 HCS(热管拉伸法)亦有良好的发展前景。SHSS(超高速纺丝)无导丝盘而全部依靠 丝与空氧间摩擦的纺丝拉伸一步法工艺,纺丝速度 7000m/min。通过添加聚合物改性剂或突破性工艺改 进可将 POY 纺速从 3200m/min 提高到 4500-5000m/min。涤纶 BCF 亦完成了工业化开发,加工速度 可达 2500m/min,生产规模达 5000 吨/年,超细复合长丝 dpf 达 0.02 以下。 涤纶产品向差别化、功能化方向发展如细旦多孔、异型、异收缩、弹性、高吸湿、抗静电、抗辐射、 阻燃、抗紫外、远红外、抗菌、导电等纤维。此外为适应信息产业、生命科学、环保产业等领域的发展, 研究和开发出相应的纤维材料。涤纶也在积极向这些领域拓展,如外科缝线、人工血管、人工肺以及可降 解聚酯纤维等。


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