1、分析聚酯裝置中影響二甘醇生成的因素【作者：郭永興】【發布時間：2006/09/30 15:18:28】0引言筆者從事的聚酯裝置是中國紡織設計院設計的國產化生產線，在工藝上以精對苯二甲 酸（PTA）與乙二醇（EG）為原料，采用直接酯化連續縮聚的五釜聚酯工藝流程。聚酯產 品中二甘醇（DEG）含量是衡量生產過程中醚化副反應程度的一個重要指標，從實驗的結 果來看，二甘醇含量增加，會使聚酯的熔點或軟化點下降，耐熱氧化性和耐光性變差。在 同樣的染色條件下，二甘醇含量可以使聚酯纖維染色加深，即上色率提高。所以，在實際 生產中，二甘醇含量的絕對高低，對纖維質量的影響不是很大，重要的是其含量要穩定， 這樣可以減

2、少生產所得纖維的染色差。生產過程中一個比較常見的副反應就是生成二甘醇的反應，一定的二甘醇對紡絲加工 是有利的，適當提高二甘醇含量對聚酯纖維的染色性有益，但是過高的二甘醇含量不僅影 響PET的熔點，而且影響纖維的耐光、耐熱等性能，所以二甘醇含量要小于某一個值如 1.2-1.3%，而且要穩定。熔點、紡絲的牽伸性、染色都要求二甘醇含量穩定。因此我們 必須了解二甘醇的影響因素才能夠更好的控制調節。二甘醇主要來源于酯化過程中的二元醇的副反應，反應方程式為：2HOCH2CH2OH -HOCH2CH2OCH2CH2OH + H2O在精對苯二甲酸（PTA）與乙二醇（EG）的酯化過程中，在高溫及醇基濃度高的條件

3、 下，兩分子乙二醇脫去一分子水生成二甘醇。二甘醇的形成與酯化反應的工藝條件相關。 在逐級升溫的串聯反應器中，二甘醇主要形成于第一酯化反應釜，生成量大約在整個二甘 醇總量的60%以上。第二酯化釜及預縮聚釜也與二甘醇的形成有關，但沒有前者顯著。下 面結合聚酯生產的實際情況來分析二甘醇生產的因素。1 PTA對二甘醇含量的影響PTA是聚酯生產中的主要原料，在生產情況、工藝參數及其它原料質量均較穩定的情 況下，更換PTA引起的產品質量差異較為明顯，是造成二甘醇偏高的主要原因。在正常聚酯生產過程中曾多次出現過因PTA品種的更換而造成二甘醇含量的波動，范 圍基本為1. 1 %1. 6 %，但轉換為另一批PT

4、A類型，二甘醇含量會自行恢復正常。通 過比較各批PTA的質量指標，發現PTA的酸值、粒徑分布與二甘醇含量有一定關系。1.1酸值的影響生產實踐觀察發現，二甘醇含量偏高時，對應的PTA酸值偏高，大于675 mg （ KOH） / g。 在酯化反應中，由于PTA上的羧基電離出H+較多，酯化反應系統中酸性增強，既加強的酯 化反應的進行，也加劇了乙二醇間的反應，從而促進了二甘醇生成。一般情況下，PTA的 酸值變化不是太大，PTA本身的指標要求也有限制。1.2粒徑的影響PTA的粒徑及其粒徑分布直接影響漿料的漿化性。PTA平均粒徑大，表面積小，PTA 與EG接觸面積小，酯化反應發生的幾率也相對來說減少，相對

5、來說 酯化系統總醚化副 反應的幾率就增多，二甘醇的生成量就較多；反之PTA平均粒徑小則漿料混合均勻，漿化 性及穩定性提高,在同樣的反應條件下酯化反應更容易進行，同時也抑制了生成二甘醇的 副反應。2工藝參數對二甘醇生成的影響因素2.1酯化反應溫度PTA與EG的直接酯化反應，同一般有機酸和醇脫去水分子形成酯一樣。先將粉末狀 的PTA溶解于乙二醇中，已溶的PTA在高溫下與乙二醇發生酯化反應。根據對苯二甲酸的 性質可知，它在乙二醇中的溶解度很小，且無確定的熔點，僅在402C升華而乙二醇的沸 點為197.4C，大大低于PTA的分散和溶解，促進反應體系均勻化。為了加快反應速度， 常采用提高反應溫度的方法，

6、使反應在較高的酯化溫度下進行。實驗證明，溫度每升高1C， 反應速率大約可以增加一倍。但在生成二甘醇的（二甘醇）的副反應速率也有相應的提高。 因此，在酯化率允許的條件下，盡可能降低酯化的反應溫度，從而可以降低二甘醇的生成。 2.2 EG/PTA的摩爾比與二甘醇含量的關系根據PTA乙二醇直接酯化原理，提高乙二醇的濃度，酯化率和反應溫度都會加大，同 時也會使生成二甘醇的醚化副反應的速率增大，生產中我們將第一酯化中的EG和PTA的 比控制在1.3-2, EG/PTA的摩爾比則控制在1.08左右，這樣對二甘醇的生產影響不大。 2.3酯化反應釜壓力酯化反應壓力的控制，可以控制酯化反應器中乙二醇蒸汽的蒸發量

7、，調整酯化反應的 內摩爾比，壓力高，蒸汽揮發的難度就大，反應器內的乙二醇含量就高，也有利于二甘醇 的生產。理論上反應時間的長短將直接影響到二甘醇的含量，在保證酯化率滿足要求的前 提下應竟可能縮短反應時間。顯然，產量直接影響反應時間，實際所得產品的二甘醇增幅 不大。2.4酯化物停留時間反應釜的液位控制是調整反應時間的另一有效途徑，降低液位也就是縮短停留時間。 但為保證一定的酯化率，往往需要較高的反應溫度補償，最終的二甘醇結果取決于溫度與 液位對二甘醇的影響何者占主導地位。實踐證明，在其他條件一定的情況下，停留時間長， 有利于酯化反應的進行，酯化率提高，隨之，生成二甘醇的量也增多。2.5酯化反應釜

8、的攪拌效果酯化反應器的攪拌器的攪拌效果對酯化反應影響也比較大，良好的攪拌效果，物料混 合均勻，避免出現死角與停留時間不一的情況；還有就是傳熱效果較好，整個反應器內部 的物料呈現均勻的混合體，有利于清晰點的生成，減少因局部過熱而加速副反應的情況。 3回用乙二醇對二甘醇含量的影響生產中所用的新鮮乙二醇的質量指標一般比較穩定，更換乙二醇對二甘醇的影響不 大，但回用乙二醇對二甘醇含量卻影響較大，分析回用乙二醇中的酸值，發現回用乙二醇中 的酸值與二甘醇含量呈正比例關系。原因是系統酸性增強，有利于二甘醇的生成。4催化劑、消光劑等輔料對二甘醇生成的影響生產中使用的催化劑為中性，且產品二甘醇含量偏高時,第一酯化反應釜中的二甘醇 也相應偏高，而二氧化鈦消光劑溶液在第二酯化反應釜中加入，故可確認，輔料的質量對二 甘醇的影響不大。5 結論按照一定的PTA品種配比進行投料，品種的變動不要太大，更不要過于頻繁；合理 搭配可以減少對反應的影響，減少對二甘醇生成的波