【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于包裝的聚酯拉伸瓶。 PET除纖維之外主要用于薄膜和片材、瓶類及工程塑料三大類。 薄膜和片材 PET 薄膜和片材主要用于包裝材料如食品、藥品及無毒 無菌的衛(wèi)生包裝和紡織品、精密儀器、電子元件的高檔包裝，錄音、錄像、照相、電影、磁盤、光盤及磁卡等基材，電器絕緣材料如電容器膜、柔性印刷線路板及格薄膜開關(guān)等。 瓶類 PET 瓶的透明性高、阻隔性好，可用于保鮮包裝材料。 具體包裝產(chǎn)品有啤酒、白酒、碳酸 飲料、食用油、食品、調(diào)味品、藥品、化妝品及保健食品等。 工程塑料 主要為 PET的增強(qiáng)品種，具體用于如下幾個(gè)方面。 ① 電子電器，如連接器、線圈繞線管、集成電路外殼、電容器外殼、變壓器外殼、電視機(jī)配件、調(diào)諧器、開關(guān)、計(jì)時(shí)器外殼及繼電器等。 ② 汽車配件，配電盤罩、閥門、排氣零件、分電器蓋及小型電動(dòng)機(jī)殼等。 ③ 機(jī)械零件，齒輪、凸輪、泵殼體、皮帶輪、電動(dòng)機(jī)架框及鐘表零件等。 ④ 拉鏈材料，為繼 PA 和 POM 之后的第三代拉鏈材料，可用于寬窄兩種類型。 PET 的加工特性 PET屬極性聚合物，熔 融溫度和熔體粘度都較大，具體加工特性如下。 PET屬非牛頓流體，粘度對(duì)溫度的敏感性小而對(duì)剪切速率敏感大。 PET 吸水性大，加工前必須干燥處理；干燥條件為溫度 130～ 150℃，時(shí)間 3～ 4h。 PET的加工溫度范圍較窄，一般為 270～ 290℃，接近分解溫度為 300℃，加工中要注意溫度不能太高。 19 PET 的結(jié)晶速度慢，為促進(jìn)結(jié)晶，常采用高模溫，一般為 100～ 130℃。 PET的成型收縮率較大，增強(qiáng)改性后可大大降低，但生產(chǎn)高精度制品是要進(jìn)行后處理。后處理的條件為 :溫度 130～ 140℃，時(shí)間為 1～ 2h。 PET 的加工方法 (1)注塑 透明制品常采用熱流道，螺桿長(zhǎng)徑比要大。具體工藝條件為 :料筒溫度 270～ 290℃，噴嘴溫度 240～ 250℃，模具溫度壁厚小時(shí)為 50～ 70℃、壁厚大時(shí)為 140℃，注塑壓力為 40～ 100MPa。 (2)擠出 用于生產(chǎn)薄膜和片類制品。為改善其制品力學(xué)性能和光學(xué)性能，常進(jìn)行雙向拉伸處理。拉伸溫度為 85～ 90℃，拉伸速率為 1000%～ 1500%，拉伸倍率為 ～ 3。 (3)吹塑 用于生產(chǎn) PET 瓶體，常用注173。拉173。吹方法成型， 以保證拉伸改 性效果。注塑型坯的工藝條件同注塑，吹塑的加熱溫度為 100℃。吹塑壓力 2MPa。 中國(guó)生產(chǎn)消費(fèi)現(xiàn)狀及產(chǎn)品構(gòu)成 我國(guó)聚酯的生產(chǎn)起步較晚 ， 70 年代開始形成上海、天津、遼陽等生產(chǎn)基地， 80 年代 時(shí) 國(guó)產(chǎn) 的 間歇式、半連續(xù) 式 的小聚酯生產(chǎn)裝置 的 建設(shè) 仍舊 較多 。 目前我國(guó) 的 聚酯生產(chǎn)企業(yè) 主要 集中在中石化和中石油兩大公司。中石化 2020年聚酯 的總 產(chǎn)量達(dá) 萬噸，占全國(guó) 聚酯總產(chǎn)量的 %。中石油 2020 年 總 產(chǎn)量為 萬噸，占全國(guó)聚酯 總產(chǎn)量的 %。 目前，主要的聚酯生產(chǎn)企 業(yè)有超過 40 家，年產(chǎn)量為萬噸 以上的 ， 2020 年有 29 家 ， 年產(chǎn)量在 10萬噸以上的有 9 家， 年產(chǎn)量超過 30 萬噸的企業(yè)有 4 家 。儀征化學(xué)纖維公司是目前中國(guó)最大的聚酯生產(chǎn)企業(yè)，在 2020 年生產(chǎn)達(dá)到 20 1,108,500 噸聚酯，占全國(guó)總量 %。隨后 是 遼陽石化公司，2020 年度輸出 407500 噸 ， 占 全國(guó)總產(chǎn)量的 ％ 。上海石化公司于 2020 年，年產(chǎn) 383500 噸排名第三，占 全國(guó)總產(chǎn)量的 ％。 2020 年上海石化公司產(chǎn)量達(dá)到 42萬噸，遼陽石油化纖公司達(dá) 40萬噸 ，洛陽石化公司 22萬噸 ，天津石化公司達(dá) 21萬噸。 產(chǎn)品構(gòu)成 在產(chǎn)品品種方面，目前我國(guó)聚酯生產(chǎn)仍以纖用聚酯為主，占總年產(chǎn)能力的 88%；國(guó)內(nèi)非纖用聚酯切片年產(chǎn)能力約 100萬噸，其中聚酯瓶片發(fā)展特別迅速，僅 2020年就新增 50多萬噸年產(chǎn)能力。但由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)容量有限，因此聚酯瓶片裝置開工率不足50%。 80 年代后，隨著合成纖維工業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)聚酯的消費(fèi)量也快速增長(zhǎng)。 1990 年合成纖維用聚酯表觀消費(fèi)量為 萬噸， 1995年增加到 。 2020年表觀消費(fèi)量增長(zhǎng)到 萬噸， 2020 年達(dá)到 萬噸， 2020 年達(dá)到 萬噸。我 國(guó)聚酯的消費(fèi)絕大部分用于生產(chǎn)滌綸纖維。滌綸纖維是我國(guó)合成纖維中增長(zhǎng)最快的品種， 1965 年滌綸纖維產(chǎn)量只有 100 噸，僅占我國(guó)合成纖維總產(chǎn)量約 %，位于錦綸、維綸和腈綸之后而居第四位。 1976 年滌綸纖維產(chǎn)量上升到 萬噸，超過上述三種纖維而躍居首位，占合成纖維總產(chǎn)量的 %。 1990 年產(chǎn)量突破100萬噸，達(dá)到 萬噸。 2020 年產(chǎn)量猛增到 萬噸， 2020年更達(dá)到 萬噸，創(chuàng)歷史最高記錄。 1996～ 2020 年間，我國(guó)滌綸纖維平均年遞增 82 萬噸，占世界年均增量的一半以上，成為推動(dòng)世 界聚酯纖維增長(zhǎng)的主要國(guó)家。近期內(nèi)，我國(guó)滌綸纖維產(chǎn)量仍將以 10%的年率增長(zhǎng)，生產(chǎn)滌綸纖維消耗聚酯約占聚酯總消費(fèi)量的 90%。 在聚酯產(chǎn)品上，非纖聚酯的發(fā)展速度很快。 1996 年，世界聚酯包裝樹脂和薄膜產(chǎn)量分別為 萬噸和 萬噸，占世界聚酯總產(chǎn)量的 %和 %， 1998 年則分別為 萬噸和 萬噸，占世界聚酯總產(chǎn)量的 %和 %。 2020 年分別達(dá)到 萬噸和 萬噸，年均增長(zhǎng)率分別為 %和 %，各占世界聚酯總產(chǎn)量的 %和 %。預(yù)計(jì)到 2020 年，非纖聚酯產(chǎn)量約占聚酯總產(chǎn)量的 1/3 21 及現(xiàn)狀 世界聚酯裝置正向更大經(jīng)濟(jì)規(guī)模方向發(fā)展。單系列生產(chǎn)能力已由 20 世紀(jì) 80 年代的 100 噸 /天、 200 噸 /天提高到 90 年代的300 噸 /天、 400 噸 /天、 480 噸 /天、 600 噸 /天。目前世界前 30家聚酯生產(chǎn)廠家的平均產(chǎn)能達(dá)到 36萬噸 /年，規(guī)模最大的杜邦公司已達(dá) 140萬噸 /年。 聚酯工藝路線有直接酯化法 (PTA 法 )和酯交換法 (DMT 法 )。PTA 法具有原料消耗低、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，自 80 年代起己成為聚酯的主要工藝和首選技術(shù) 路線。大規(guī)模生產(chǎn)線的為連續(xù)生產(chǎn)工藝，半連續(xù)及間歇生產(chǎn)工藝則適合中、小型多種生產(chǎn)裝置。 PTA法連續(xù)工藝主要有德國(guó)吉瑪 (Zimmer)公司、美國(guó)杜邦公司、瑞士伊文達(dá) (Inventa)公司和日本鐘紡 (Konebo)公司等幾家技術(shù)。其中吉瑪、伊文達(dá)、鐘紡技術(shù)為 5 釜流程，杜邦則開發(fā)了 3 釜流程(目前正在開發(fā) 2 釜流程 )，兩者縮聚工藝基本相似，區(qū)別在于酯化工藝。如 5 釜流程采用較低溫度及壓力酯化，而 3 釜流程則采用高乙二醇 (EG)/PTA 摩爾比和較高的酯化溫度，以強(qiáng)化反應(yīng)條件，加快反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時(shí)間?？偟姆磻?yīng)時(shí)間為 5 釜流程10 小 時(shí) 3 釜流程 小時(shí)。目前世界大型聚酯公司都采用集散型 (DCS)控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)控制和管理，并對(duì)全流程或單釜流程進(jìn)行仿真計(jì)算。 2020 年初，伊文達(dá) 費(fèi)希爾 (InventaFisher)(IF)公司公布了其聚酯生產(chǎn)流程和能耗。該工藝從 PTA或 DMT 與乙二醇 (EG)反應(yīng)生產(chǎn)樹脂級(jí)或紡織級(jí)聚酯。采用 4 釜 (4R)工藝，由 PTA 和EG或熔融 DMT 和 EG組成的漿液，進(jìn)入第一酯化 /酯交換反應(yīng)器，反應(yīng)在較高壓力和溫度 (200～ 270℃ )下進(jìn)行，生成的低聚物進(jìn)入第二串級(jí)攪拌式反應(yīng)器，在較低壓力和較高溫度下進(jìn)行反應(yīng) ，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率大于 97%。然后在低于常壓和較高溫度下，藉第 3 臺(tái)串級(jí)反應(yīng)器預(yù)聚合，縮聚程度大于 20，經(jīng)第 4 臺(tái) DISCAGE 精制器后，使最終縮聚物的特性粘度 (.)提高到 。能耗為：電力 kwh/t，燃料油 ，氮?dú)?，空氣 。 22 采用該工藝已建有 50多套裝置，其中 13條生產(chǎn)線能力為 100～700噸 /天?，F(xiàn)已有單系列 700噸 /天生產(chǎn)線投運(yùn)。 用于聚酯生產(chǎn)縮聚反應(yīng)的催化劑種類繁多，主要有銻系、鍺系、鈦系、錫系等。由于銻系催化劑在縮聚過程中能大大促進(jìn)縮聚反應(yīng)，而對(duì)熱降解 反應(yīng)的促進(jìn)程度較小，因此目前聚酯工業(yè)普遍采用銻系催化劑，主要品種有三氧化二銻、醋酸銻以及近年來開始受到廣泛關(guān)注的乙二醇銻。此外，用于酯交換反應(yīng)的錳、鋅、鈣、鈷、鉛等金屬的醋酸鹽對(duì)縮聚反應(yīng)也有一定的催化作用 PET的國(guó)外主要生產(chǎn)商有：美國(guó)杜邦公司、英國(guó) ICI 公司、日本帝人公司、三菱人造絲公司、東洋紡織公司、鐘淵化學(xué)公司等。 我國(guó)的主要生產(chǎn)廠有：北京燕山石化公司、遼陽化纖公司、上海石化公司、新疆獨(dú)山子石化公司、上海滌綸廠、岳陽化工廠、儀征石化公司及廣州黃埔化工廠等。 世界聚酯 生產(chǎn)能力已由 1998 年 萬噸 /年、 1999 年 萬噸 /年、 2020 年 萬噸 /年增加到 2020 年 萬噸 /年、 2020年 萬噸 /年。 世界聚酯裝置正向更大經(jīng)濟(jì)規(guī)模方向發(fā)展。單系列生產(chǎn)能力已由 20 世紀(jì) 80 年代的 100 噸 /天、 200 噸 /天提高到 90 年代的300 噸 /天、 400 噸 /天、 480 噸 /天、 600 噸 /天。目前世界前 30家聚酯生產(chǎn)廠家的平均產(chǎn)能達(dá)到 36萬噸 /年，規(guī)模最大的杜邦公司已達(dá) 140萬噸 /年。 PET 樹脂有很多專利生產(chǎn)技術(shù)，無論是酯化和縮聚過程 (熔融相 )還是生 產(chǎn)較高粘度瓶用樹脂的固相聚 合 都有很多不同的工藝。其中熔融聚合方法的主要技術(shù)持有公司有吉瑪公司、帝人公司、 Kanebo 公司、 EmsInventa 公司、 John Brown Deutsche 公司、杜邦公司以及 Sunkyong 公司等；固相縮聚方法的主要技術(shù)持有公司有吉瑪公司、 Bepex 公司、 Hosokawa 公司、卡爾菲休公司、 Sinco 公司、 Buehler 公司以及 Sunkyong 公司等。這些公司的技術(shù)特點(diǎn)分述如下 : （ 1）吉瑪公司技術(shù) 采用吉瑪公司技術(shù)的裝置單線生產(chǎn)能力大，最大單線設(shè)備能力為：酯化可達(dá) 400t/d，縮聚達(dá) 250 23 t/d，若再增大，可在后縮聚再增加一臺(tái)釜即可，使用原料范圍廣， PTA、 DMT 和 MTA 均可用；裝置操作彈性大，允許在 50％～100％的負(fù)荷下運(yùn)行，甚至在 35％負(fù)荷下亦可運(yùn)行，采用刮板式冷凝器，有效地解決了齊聚物堵塞真空管道系統(tǒng)的病癥，運(yùn)轉(zhuǎn)周期大為提高；輔助化工原料少，只用 Sb(AC)3 和 TiO2 兩種，Sb(AC)3 溶解性好、配制方便、活性高；引入了柔性生產(chǎn)體系（ FMS），在后縮聚釜之后，增加了一個(gè)添加劑系統(tǒng)，在此加入TiO2 染色劑等，以制造高濃度母料用以配料，增加了產(chǎn)品的靈活性 ；控制系統(tǒng)先進(jìn)，采用計(jì)算機(jī)集中分散型控制，功能齊全，操作方便可靠。我國(guó)儀征、黑龍江、燕山共有五套裝置采用吉瑪技術(shù)。 吉瑪公司在世界上以連續(xù)縮聚技術(shù)及裝置先進(jìn)著稱，為適應(yīng)瓶用和簾子線用高粘 PET的需要，也開發(fā)出連續(xù)固相縮聚技術(shù)和裝置。采用的是流化床連續(xù)工藝，該方法是將原料 PET切片（特性粘度為 ～ ）用氣流輸送到切片料倉(cāng)，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥加到結(jié)晶器中，結(jié)晶器內(nèi)通過熱氮加熱 PET切片，使預(yù)結(jié)晶器內(nèi)溫度控制在 170℃ ，切片的結(jié)晶度可達(dá) 35％，氮?dú)庋h(huán)，部分送去精制。目前吉瑪技術(shù)的固相縮聚裝置能力可達(dá) 150 t/d。 （ 2）鐘紡公司技術(shù) 鐘紡公司技術(shù)和裝置在世界上也屬先進(jìn)。 它的 EG 消耗量少，并在常壓下生產(chǎn)，產(chǎn)品的二酐醇含量較低（ ％），在各公司的裝置中是最低的；無 EG精制回收設(shè)備，從而簡(jiǎn)化了工藝，設(shè)備投資下降；縮聚系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，物料呈活塞流狀態(tài)，無返混現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；清潔用的 EG/TEG（三酐醇）在一套回收設(shè)備中回收，回收的 EG/TEG 再用于下次設(shè)備清洗，簡(jiǎn)化了工藝流程；充分利用壓差和位差輸送物料，使工藝線上用于物料輸送的機(jī)械泵減少，物料平衡易建立，控制操作方便，生產(chǎn)穩(wěn)定，能耗也降低， 同時(shí)生產(chǎn)控制先進(jìn)，生產(chǎn)線操作、控制及管理高度自動(dòng)化。目前，我國(guó)上海石化股份有限公司滌綸二廠、濟(jì)南化纖總廠、棗莊化纖廠 3 套裝置采用鐘紡技術(shù)，但鐘紡公司技術(shù)裝置最大的缺點(diǎn)是操作彈性小，負(fù)荷只能在70％～ 110％范圍內(nèi)調(diào)整。 （ 3） Inventa 公司技術(shù) 瑞士 Inventa 公司技術(shù)實(shí)際是德國(guó)卡而菲斯公司的技術(shù)， Inventa 公司是承包設(shè)計(jì)公司。該公司的技術(shù)與裝置開發(fā)雖然較晚，但發(fā)展迅速，近年該公司承包 24 的 PET裝置數(shù)量?jī)H次于吉瑪公司。我國(guó)儀征化纖公司滌綸四廠，珠海裕華聚酸切片廠、廈門利恒滌綸有限公司等的三 套裝置均引進(jìn)該技術(shù)。 已經(jīng)投產(chǎn)的 Inventa 技術(shù)和裝置中，單系列生產(chǎn)裝置一般為90 t/d，最大為 150 t/d，其工藝特點(diǎn)為： PTA 輸送系統(tǒng)采用瑞士 STAG 公司的密相輸送技術(shù)，其 N2耗量少，輸送能力大，管道自清理能力強(qiáng)；漿料配置效率高， PTA 和 EG 的配制是采用特殊設(shè)計(jì)的組合型攪拌器， PTA 在 EG 中的分散充分且均勻；裝置設(shè)備較先進(jìn)，主反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)精巧，但這種帶鼠籠式指控器的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作難道大，維修也困難；酯化、縮聚等主工藝過程充分利用壓力差和位差作為物料攪拌和輸送的動(dòng)力，主流