【文章內(nèi)容簡介】 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的增強品種，具體用于如下幾個方面。 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、電視機配件、調(diào)諧器、開關(guān)、計時器外殼及繼電器等。 ② 汽車配件，配電盤罩、閥門、排氣零件、分電器蓋及小型電動機殼等。 ③ 機械零件，齒輪、凸輪、泵殼體、皮帶輪、電動機架框及鐘表零件等。 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，粘度對溫度的敏感性小而對剪切速率敏感大。 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，增強改性后可大大降低，但生產(chǎn)高精度制品是要進行后處理。后處理的條件為 :溫度 130～ 140℃，時間為 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℃，模具溫度壁厚小時為 50～ 70℃、壁厚大時為 140℃，注塑壓力為 40～ 100MPa。 (2)擠出 用于生產(chǎn)薄膜和片類制品。為改善其制品力學性能和光學性能，常進行雙向拉伸處理。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。 中國生產(chǎn)消費現(xiàn)狀及產(chǎn)品構(gòu)成 我國聚酯的生產(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 國產(chǎn) 的 間歇式、半連續(xù) 式 的小聚酯生產(chǎn)裝置 的 建設 仍舊 較多 。 目前我國 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 萬噸，占全國 聚酯總產(chǎn)量的 %。中石油 2020 年 總 產(chǎn)量為 萬噸，占全國聚酯 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 。儀征化學纖維公司是目前中國最大的聚酯生產(chǎn)企業(yè)，在 2020 年生產(chǎn)達到 20 1,108,500 噸聚酯，占全國總量 %。隨后 是 遼陽石化公司，2020 年度輸出 407500 噸 ， 占 全國總產(chǎn)量的 ％ 。上海石化公司于 2020 年，年產(chǎn) 383500 噸排名第三，占 全國總產(chǎn)量的 ％。 2020 年上海石化公司產(chǎn)量達到 42萬噸，遼陽石油化纖公司達 40萬噸 ，洛陽石化公司 22萬噸 ，天津石化公司達 21萬噸。 產(chǎn)品構(gòu)成 在產(chǎn)品品種方面，目前我國聚酯生產(chǎn)仍以纖用聚酯為主，占總年產(chǎn)能力的 88%；國內(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。但由于國內(nèi)市場容量有限，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，我國聚酯的消費量也快速增長。 1990 年合成纖維用聚酯表觀消費量為 萬噸， 1995年增加到 。 2020年表觀消費量增長到 萬噸， 2020 年達到 萬噸， 2020 年達到 萬噸。我 國聚酯的消費絕大部分用于生產(chǎn)滌綸纖維。滌綸纖維是我國合成纖維中增長最快的品種， 1965 年滌綸纖維產(chǎn)量只有 100 噸，僅占我國合成纖維總產(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，達到 萬噸。 2020 年產(chǎn)量猛增到 萬噸， 2020年更達到 萬噸，創(chuàng)歷史最高記錄。 1996～ 2020 年間，我國滌綸纖維平均年遞增 82 萬噸，占世界年均增量的一半以上，成為推動世 界聚酯纖維增長的主要國家。近期內(nèi)，我國滌綸纖維產(chǎn)量仍將以 10%的年率增長，生產(chǎn)滌綸纖維消耗聚酯約占聚酯總消費量的 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 年分別達到 萬噸和 萬噸，年均增長率分別為 %和 %，各占世界聚酯總產(chǎn)量的 %和 %。預計到 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)濟規(guī)模方向發(fā)展。單系列生產(chǎn)能力已由 20 世紀 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)能達到 36萬噸 /年，規(guī)模最大的杜邦公司已達 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、反應時間短等優(yōu)勢，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)工藝主要有德國吉瑪 (Zimmer)公司、美國杜邦公司、瑞士伊文達 (Inventa)公司和日本鐘紡 (Konebo)公司等幾家技術(shù)。其中吉瑪、伊文達、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，以強化反應條件，加快反應速度，縮短反應時間。總的反應時間為 5 釜流程10 小 時 3 釜流程 小時。目前世界大型聚酯公司都采用集散型 (DCS)控制系統(tǒng)進行生產(chǎn)控制和管理，并對全流程或單釜流程進行仿真計算。 2020 年初，伊文達 費希爾 (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)反應生產(chǎn)樹脂級或紡織級聚酯。采用 4 釜 (4R)工藝，由 PTA 和EG或熔融 DMT 和 EG組成的漿液，進入第一酯化 /酯交換反應器，反應在較高壓力和溫度 (200～ 270℃ )下進行，生成的低聚物進入第二串級攪拌式反應器，在較低壓力和較高溫度下進行反應 ，反應轉(zhuǎn)化率大于 97%。然后在低于常壓和較高溫度下，藉第 3 臺串級反應器預聚合，縮聚程度大于 20，經(jīng)第 4 臺 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 ，氮氣 ，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。 用于聚酯生產(chǎn)縮聚反應的催化劑種類繁多，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縮聚反應，而對熱降解 反應的促進程度較小，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，用于酯交換反應的錳、鋅、鈣、鈷、鉛等金屬的醋酸鹽對縮聚反應也有一定的催化作用 PET的國外主要生產(chǎn)商有：美國杜邦公司、英國 ICI 公司、日本帝人公司、三菱人造絲公司、東洋紡織公司、鐘淵化學公司等。 我國的主要生產(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)濟規(guī)模方向發(fā)展。單系列生產(chǎn)能力已由 20 世紀 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)能達到 36萬噸 /年，規(guī)模最大的杜邦公司已達 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，最大單線設備能力為：酯化可達 400t/d，縮聚達 250 23 t/d，若再增大，可在后縮聚再增加一臺釜即可，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％的負荷下運行，甚至在 35％負荷下亦可運行，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，采用計算機集中分散型控制，功能齊全，操作方便可靠。我國儀征、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)及裝置先進著稱，為適應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，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，使預結(jié)晶器內(nèi)溫度控制在 170℃ ，切片的結(jié)晶度可達 35％，氮氣循環(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 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。 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精制回收設備，從而簡化了工藝，設備投資下降；縮聚系統(tǒng)設計合理，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）在一套回收設備中回收，回收的 EG/TEG 再用于下次設備清洗，簡化了工藝流程；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， 同時生產(chǎn)控制先進，生產(chǎn)線操作、控制及管理高度自動化。目前，我國上海石化股份有限公司滌綸二廠、濟南化纖總廠、棗莊化纖廠 3 套裝置采用鐘紡技術(shù)，但鐘紡公司技術(shù)裝置最大的缺點是操作彈性小，負荷只能在70％～ 110％范圍內(nèi)調(diào)整。 （ 3） Inventa 公司技術(shù) 瑞士 Inventa 公司技術(shù)實際是德國卡而菲斯公司的技術(shù)， Inventa 公司是承包設計公司。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)量僅次于吉瑪公司。我國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；漿料配置效率高， PTA 和 EG 的配制是采用特殊設計的組合型攪拌器， PTA 在 EG 中的分散充分且均勻；裝置設備較先進，主反應器內(nèi)部結(jié)構(gòu)精巧，但這種帶鼠籠式指控器的反應器結(jié)構(gòu)復雜，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力，主流