2024年5月9日发(作者：蹇语柳)
第
16
卷第
4
期
2003
2
08
聚酯工业
PolyesterIndustry
Vol.16No.4
Aug.2003
杜邦
NG3
瓶级聚酯的生产技术
金离尘
(
中国化学纤维工业协会
,
北京
100742
)
摘要
:
介绍第
3
代聚酯新技术
(
NG3
)
,
流程为酯化釜—塔式反应器—经改进后的固相增黏系统。该技术工艺流程短
,
生产设
备少
,
建设周期短
,
可以降低投资
,
减少折旧
,
在生产中可降低单耗及能耗
,
产品质量比传统工艺的好
,
是一项十分具有竞争
力的先进技术。
关键词
:
聚酯
;
瓶级聚酯
;
新技术
中图分类号
:TQ323.41
文献标识码
:A
文章编号
:1008
2
8261
(
2003
)
04
2
0001
2
04
0
前言
20
世纪
90
年代
,
我国瓶级聚酯年增长率达
18%
～
20%,
但由于此项工作起步晚
,
基础薄弱
,
在
2001
年瓶级聚酯国内产量还不到我国聚酯总产量
抽出
EG
改用加压氮气带出
EG,
见图
1
。改进后的
塔式反应器内有
10
余块塔板
,
底部有一个特殊设计
的氮气分配装置
,
使氮气自下而上在塔内均匀分布
,
而物料则自上而下
,
在底部出口用泵送出。经塔式
反应器
,
预聚后的物料特性黏度可达
0.28,
聚合度
为
20
～
30
。塔式反应器采用氮气驱动不仅可取消
整个真空系统
,
而且由于细小的氮气流的作用
,
熔体
形成液膜促使缩聚反应加剧
,
并增加了出口处物料
的特性黏度
,
也有助于
NG3
工艺设备配套。
酯化釜→塔式反应器→经改进后的固相增黏系统
(
常压
)
(
N
2
)
(
N
2
)
的
10%
。我国瓶级聚酯生产规模较小
,
生产技术较
不先进
,
远远不能满足国内瓶级聚酯用户的需要。
近年来
,
国内一些聚酯生产企业开始引进国际先进
水平的瓶级聚酯生产线
,
也有的用户正在和杜邦公
司商谈引进目前世界上最先进的瓶级聚酯
NG3
生
产线。
所谓
NG3
聚酯技术其全称是第
3
代聚酯新技
术。众所周知
,
聚酯生产方式从
50
年代的间歇聚合
到
70
年代采用连续缩聚。杜邦公司的连续缩聚由
最初的
4
个反应釜改进为
3
个反应釜
,
即酯化釜—
上流式预缩聚釜—终缩聚釜
,
而在瓶级
PET
树脂生
产已由原来
3
釜连续缩聚加固相增黏
,
目前已改进
为
2
釜连续聚合加固相增黏的
NG3
工艺
,
即酯化釜
—塔式反应器—经改进后的固相增黏系统。从而大
大地提高生产能力及效率
,
减少设备台数和占地面
积
,
也节省了基本建设的费用
,
缩短了建设周期。
1
杜邦
NG3
瓶级聚酯生产技术
该技术汇集了
DuPont
公司及
UOP
2
Sinco
公司
许多项先进科研成果及专利技术。原先杜邦公司
3
釜聚酯工艺为
:
酯化釜→上流式预缩釜→终聚釜
(
常压
)
(
真空系统
)
(
真空系统
)
。
而现在杜邦公司已将预聚釜由原来的上流式预
聚釜改进为塔式反应器
,
并将原来预聚系统抽真空
收稿日期
:2003
2
03
2
03
。
作者简介
:
金离尘
(
1939
2
)
,
男
,
浙江宁波人
,
高级工程师
,
原纺织总会国际合作部副主任。
图
1
塔式反应器结构示意
Fig.1
Structurediagramofcolumnreactor
NG3
生产流程见图
2
。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2
聚酯工业 第
16
卷
带送出
,
再经筛选、预热及结晶器、反应器后
,
最后经
冷却产生符合质量要求的瓶级聚酯切片
,
实际是半
球型颗粒。从
NG3
工艺所省却的工艺过程有望使
瓶级聚酯切片的生产成本降低幅度大约
16%
。
1.2
NG3
工艺说明
为了满足瓶级聚酯要求具有较高的特性黏度
,
通
常其
[
η
]
=0.75
～
0.95
。由熔融缩聚得到
PET
切片
[
η
]
偏小
,
未达到使用要求
,
需要通过固相增黏
,
进一
步提高
PET
的
[
η
]
。固相增黏一般要在半结晶性
PET
聚合物的无定形区和无定形聚合物内部进行。
杜邦
NG3
工艺流程将原先上流式预缩聚釜
(
UFPP
)
改为塔式反应器
(
ColumnReactor
)
,
将其真
空系统取消
,
改为氮气常压驱动
,
并使其聚合度进一
步提高。此时
DP
=25
～
30,PET
[
η
]
=0.28,
熔点
已达
260
℃左右
[1]
,
完全可以制成颗粒状聚酯。在
高温下
,PET
切片黏结会影响固相增黏连续生产
,
由于半圆柱状切片长度短
,
接触面积小、黏结机会
少
,
而且已具有足够的强度
,
可直接将聚酯熔体送往
固相增黏装置
,
生成
[
η
]
=0.82
的瓶用聚酯。这样
就可以省去终聚釜及其控制系统、真空系统、水下切
粒机及切片预结晶系统。但必然会增加固相增黏系
统的负荷。原来增黏系统仅将
PET
的
[
η
]
从
0.60
～
0.64
增加到
0.78
～
0.82
[2]
。现在要从
0.28
增加
到
0.78
～
0.82,
必然会使反应器的负荷增加、停留
时间延长
,
相应增加反应器的体积。目前
DuPont
公司正在试验在反应器内添加催化剂
,
加快速率
,
从
而减少反应器内停留时间
,
及减少反应器容积。
600t/d
瓶级聚酯
NG3
工艺的设备配置
:
酯化釜
(
1
台
)
→预聚
(
塔式反应器
)(
1
台
)
→
600t/d
600t/d
改进后的固相增黏系统
(
2
套
)
300t/d
图
2
NG3
生产流程
Fig.2
NG3productionprocess
从
NG3
生产流程不难看出瓶级聚酯生产流程
比传统工艺简化
,PET
熔体阶段
:3
釜→
2
釜
,
节省
了制造技术最复杂、制造周期最长、能耗最大、单机
价格最贵的鼠笼式终聚釜及其配套装置。同时预聚
釜改为氮气常压塔式反应器后
,
可去除真空系统及
其配套喷嘴、冷凝器等装置
,
取消终聚釜
,
也就不必
使用
TEG
的蒸煮设备。
固相增黏
:
由原
2
个结晶器→
1
个结晶器。省
却了流化床预结晶装置
,
这样
,
整套瓶级聚酯生产系
统就可以减少投资
,
缩短建设周期
,
降低单耗及能
耗
,
设备减少
,
因此减少了维修设备的费用
,
降低折
旧费用
,
也减少了操作工。但同时也需要增加颗粒
成形
,
传送冷却
,
筛选、预热等工艺过程。
1.1
NG3
生产工艺与传统瓶级聚酯切片工艺比较
传统瓶级聚酯切片的工艺流程
:
NG3
瓶级聚酯工艺流程
:
改进后的
300t/d
固相增黏装置
,
上部有
3
台
回旋式颗粒成形器
,
回旋式颗粒成形器是由杜邦公
司特殊设计的。聚酯熔体
,
经塔式反应器出料泵送
至一回旋式、有孔板的颗粒成形器。聚酯熔体经回
旋筒小孔挤出
,
滴落到带有沟槽的不锈钢传送带上
,
该传送带下部有冷却水夹套
,
使聚酯熔体在传送带
上逐步凝固成半球型颗粒。刚成形的聚酯粒温度较
高
,
接近聚酯分子链的软化点
(
初熔点
)
,
在逐步冷却
固化时不仅使聚酯逐步提高结晶度
,
也起到脱醛及
增黏作用。
1.3
NG3
瓶级聚酯的基本原理
由塔式反应器出料泵送至回旋式颗粒成型器的
聚酯熔体的温度大于熔点。经回旋筒小孔挤出
,
成
NG3
和传统聚酯瓶级切片流程相比较
,
不仅不
必将熔体直接在冷却水中骤冷生成无定形聚酯
,
经
干燥后再送到固相增黏。而是将预聚后的熔体直接
送到固相增黏系统上部
,
经过回旋式颗粒成形器
(
Rotoparticle
Former
)
,
形成半球型颗粒
,
聚酯熔体
滴落到下部的沟槽式不锈钢传送带
(
下面有使水冷
却的夹套
)
使聚酯熔体逐渐冷却
,
呈半结晶态由传送
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2024年5月9日发(作者：蹇语柳)
第
16
卷第
4
期
2003
2
08
聚酯工业
PolyesterIndustry
Vol.16No.4
Aug.2003
杜邦
NG3
瓶级聚酯的生产技术
金离尘
(
中国化学纤维工业协会
,
北京
100742
)
摘要
:
介绍第
3
代聚酯新技术
(
NG3
)
,
流程为酯化釜—塔式反应器—经改进后的固相增黏系统。该技术工艺流程短
,
生产设
备少
,
建设周期短
,
可以降低投资
,
减少折旧
,
在生产中可降低单耗及能耗
,
产品质量比传统工艺的好
,
是一项十分具有竞争
力的先进技术。
关键词
:
聚酯
;
瓶级聚酯
;
新技术
中图分类号
:TQ323.41
文献标识码
:A
文章编号
:1008
2
8261
(
2003
)
04
2
0001
2
04
0
前言
20
世纪
90
年代
,
我国瓶级聚酯年增长率达
18%
～
20%,
但由于此项工作起步晚
,
基础薄弱
,
在
2001
年瓶级聚酯国内产量还不到我国聚酯总产量
抽出
EG
改用加压氮气带出
EG,
见图
1
。改进后的
塔式反应器内有
10
余块塔板
,
底部有一个特殊设计
的氮气分配装置
,
使氮气自下而上在塔内均匀分布
,
而物料则自上而下
,
在底部出口用泵送出。经塔式
反应器
,
预聚后的物料特性黏度可达
0.28,
聚合度
为
20
～
30
。塔式反应器采用氮气驱动不仅可取消
整个真空系统
,
而且由于细小的氮气流的作用
,
熔体
形成液膜促使缩聚反应加剧
,
并增加了出口处物料
的特性黏度
,
也有助于
NG3
工艺设备配套。
酯化釜→塔式反应器→经改进后的固相增黏系统
(
常压
)
(
N
2
)
(
N
2
)
的
10%
。我国瓶级聚酯生产规模较小
,
生产技术较
不先进
,
远远不能满足国内瓶级聚酯用户的需要。
近年来
,
国内一些聚酯生产企业开始引进国际先进
水平的瓶级聚酯生产线
,
也有的用户正在和杜邦公
司商谈引进目前世界上最先进的瓶级聚酯
NG3
生
产线。
所谓
NG3
聚酯技术其全称是第
3
代聚酯新技
术。众所周知
,
聚酯生产方式从
50
年代的间歇聚合
到
70
年代采用连续缩聚。杜邦公司的连续缩聚由
最初的
4
个反应釜改进为
3
个反应釜
,
即酯化釜—
上流式预缩聚釜—终缩聚釜
,
而在瓶级
PET
树脂生
产已由原来
3
釜连续缩聚加固相增黏
,
目前已改进
为
2
釜连续聚合加固相增黏的
NG3
工艺
,
即酯化釜
—塔式反应器—经改进后的固相增黏系统。从而大
大地提高生产能力及效率
,
减少设备台数和占地面
积
,
也节省了基本建设的费用
,
缩短了建设周期。
1
杜邦
NG3
瓶级聚酯生产技术
该技术汇集了
DuPont
公司及
UOP
2
Sinco
公司
许多项先进科研成果及专利技术。原先杜邦公司
3
釜聚酯工艺为
:
酯化釜→上流式预缩釜→终聚釜
(
常压
)
(
真空系统
)
(
真空系统
)
。
而现在杜邦公司已将预聚釜由原来的上流式预
聚釜改进为塔式反应器
,
并将原来预聚系统抽真空
收稿日期
:2003
2
03
2
03
。
作者简介
:
金离尘
(
1939
2
)
,
男
,
浙江宁波人
,
高级工程师
,
原纺织总会国际合作部副主任。
图
1
塔式反应器结构示意
Fig.1
Structurediagramofcolumnreactor
NG3
生产流程见图
2
。
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2
聚酯工业 第
16
卷
带送出
,
再经筛选、预热及结晶器、反应器后
,
最后经
冷却产生符合质量要求的瓶级聚酯切片
,
实际是半
球型颗粒。从
NG3
工艺所省却的工艺过程有望使
瓶级聚酯切片的生产成本降低幅度大约
16%
。
1.2
NG3
工艺说明
为了满足瓶级聚酯要求具有较高的特性黏度
,
通
常其
[
η
]
=0.75
～
0.95
。由熔融缩聚得到
PET
切片
[
η
]
偏小
,
未达到使用要求
,
需要通过固相增黏
,
进一
步提高
PET
的
[
η
]
。固相增黏一般要在半结晶性
PET
聚合物的无定形区和无定形聚合物内部进行。
杜邦
NG3
工艺流程将原先上流式预缩聚釜
(
UFPP
)
改为塔式反应器
(
ColumnReactor
)
,
将其真
空系统取消
,
改为氮气常压驱动
,
并使其聚合度进一
步提高。此时
DP
=25
～
30,PET
[
η
]
=0.28,
熔点
已达
260
℃左右
[1]
,
完全可以制成颗粒状聚酯。在
高温下
,PET
切片黏结会影响固相增黏连续生产
,
由于半圆柱状切片长度短
,
接触面积小、黏结机会
少
,
而且已具有足够的强度
,
可直接将聚酯熔体送往
固相增黏装置
,
生成
[
η
]
=0.82
的瓶用聚酯。这样
就可以省去终聚釜及其控制系统、真空系统、水下切
粒机及切片预结晶系统。但必然会增加固相增黏系
统的负荷。原来增黏系统仅将
PET
的
[
η
]
从
0.60
～
0.64
增加到
0.78
～
0.82
[2]
。现在要从
0.28
增加
到
0.78
～
0.82,
必然会使反应器的负荷增加、停留
时间延长
,
相应增加反应器的体积。目前
DuPont
公司正在试验在反应器内添加催化剂
,
加快速率
,
从
而减少反应器内停留时间
,
及减少反应器容积。
600t/d
瓶级聚酯
NG3
工艺的设备配置
:
酯化釜
(
1
台
)
→预聚
(
塔式反应器
)(
1
台
)
→
600t/d
600t/d
改进后的固相增黏系统
(
2
套
)
300t/d
图
2
NG3
生产流程
Fig.2
NG3productionprocess
从
NG3
生产流程不难看出瓶级聚酯生产流程
比传统工艺简化
,PET
熔体阶段
:3
釜→
2
釜
,
节省
了制造技术最复杂、制造周期最长、能耗最大、单机
价格最贵的鼠笼式终聚釜及其配套装置。同时预聚
釜改为氮气常压塔式反应器后
,
可去除真空系统及
其配套喷嘴、冷凝器等装置
,
取消终聚釜
,
也就不必
使用
TEG
的蒸煮设备。
固相增黏
:
由原
2
个结晶器→
1
个结晶器。省
却了流化床预结晶装置
,
这样
,
整套瓶级聚酯生产系
统就可以减少投资
,
缩短建设周期
,
降低单耗及能
耗
,
设备减少
,
因此减少了维修设备的费用
,
降低折
旧费用
,
也减少了操作工。但同时也需要增加颗粒
成形
,
传送冷却
,
筛选、预热等工艺过程。
1.1
NG3
生产工艺与传统瓶级聚酯切片工艺比较
传统瓶级聚酯切片的工艺流程
:
NG3
瓶级聚酯工艺流程
:
改进后的
300t/d
固相增黏装置
,
上部有
3
台
回旋式颗粒成形器
,
回旋式颗粒成形器是由杜邦公
司特殊设计的。聚酯熔体
,
经塔式反应器出料泵送
至一回旋式、有孔板的颗粒成形器。聚酯熔体经回
旋筒小孔挤出
,
滴落到带有沟槽的不锈钢传送带上
,
该传送带下部有冷却水夹套
,
使聚酯熔体在传送带
上逐步凝固成半球型颗粒。刚成形的聚酯粒温度较
高
,
接近聚酯分子链的软化点
(
初熔点
)
,
在逐步冷却
固化时不仅使聚酯逐步提高结晶度
,
也起到脱醛及
增黏作用。
1.3
NG3
瓶级聚酯的基本原理
由塔式反应器出料泵送至回旋式颗粒成型器的
聚酯熔体的温度大于熔点。经回旋筒小孔挤出
,
成
NG3
和传统聚酯瓶级切片流程相比较
,
不仅不
必将熔体直接在冷却水中骤冷生成无定形聚酯
,
经
干燥后再送到固相增黏。而是将预聚后的熔体直接
送到固相增黏系统上部
,
经过回旋式颗粒成形器
(
Rotoparticle
Former
)
,
形成半球型颗粒
,
聚酯熔体
滴落到下部的沟槽式不锈钢传送带
(
下面有使水冷
却的夹套
)
使聚酯熔体逐渐冷却
,
呈半结晶态由传送
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.