【正文】 溶于水 、 氯仿等 ，但溶于堿溶液 、 熱濃硫酸等 。 部分溶劑溶解度 (g/100g)見下表 。 對苯二甲酸是產(chǎn)量最大的二元羧酸 ， 其最重要的用途是生產(chǎn)聚對苯二甲酸乙二酯樹脂 (簡稱聚酯樹脂 ， PET)， 進而制造 聚酯纖維 、 聚酯薄膜 及多種 塑料制品 等 。 對二甲苯高溫氧化制對苯二甲酸的原理 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 對二甲苯 經(jīng) 高溫 、 液相 、 空氣催化氧化 制對苯二甲酸是美國Amoco公司開發(fā)的目前生產(chǎn) 對苯二甲酸 的主要方法 。 該法以 醋酸鈷 和 醋酸錳 為催化劑 ， 溴化物 (如溴化銨 、 四溴乙烷 )為助催化劑 ，在 224℃ ， ， 用 空氣 作氧化劑 ， 于 醋酸溶劑 中將對二甲苯液相連續(xù)一步氧化為對苯二甲酸 。 主反應為 : CH3 COOH + 2H2O CH3 +3O2 COOH CH3 CH3 CHO CH3 COOH CH3 COOH CHO COOH COOH 對二甲苯制對苯二甲酸的工藝條件 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 影響高溫氧化制對苯二甲酸的因素有 催化劑組成 、 溶劑比 、溫度 與 壓力 、 反應系統(tǒng)的 水含量 、 氧分壓 等 。 (1) 催化劑組成 所選用為 CoMnBr三元型混合催化劑 ， 用量大 ， 則氧化反應速度快 ， 但醋酸對 PTA的深度氧化加劇 。 三者配比一般是醋酸鈷和醋酸錳 (鹽 ， 溶于醋酸 )用量為二甲苯的 %(質(zhì) )， 其中錳鈷摩爾比為 3： 1， 溴與錳鈷和之摩爾比為 1： 1。 (2) 溶劑比 溶劑比指醋酸與原料對二甲苯的質(zhì)量之比 。 提高溶劑比可增加產(chǎn)品收率 、 提高產(chǎn)品純度 。 但溶劑比過大 ， 不僅使生產(chǎn)能力下降 ， 還增加了醋酸溶劑的回收量及損耗 ， 催化劑的損耗也增加 。一般選擇溶劑比為 ~： 1。 對二甲苯制對苯二甲酸的工藝條件 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 (3) 溫度與壓力 溫度升高反應速度加快 ， 同時可降低中間產(chǎn)物的含量 。 但溫度過高 ， 醋酸與對二甲苯的深度氧化及其它副反應加速 。 為了保持醋酸液相 ， 操作溫度 (175~230℃ )壓力 (~)相關 。 (4) 反應系統(tǒng)的水含量 反應系統(tǒng)中的水有兩個來源 ， 一是來自氧化反應 ， 二是由母液和溶劑循環(huán)帶入 。 水含量過多 ， 主反應向反方向進行 ， 而且使催化劑活性顯著下降 。 水含量過低 ， 深度氧化產(chǎn)物含量增加 。 正常生產(chǎn)時 ， 要求反應系統(tǒng)中含水量為 5~6%。 (5) 氧分壓 提高氧分壓有利于氧在液相中的傳質(zhì) ， 同時產(chǎn)物中的 4FBA[4甲醛基苯甲酸 ， 4Formylbenzoic acid]等雜質(zhì)的濃度也會降低 。 通常規(guī)定尾氣含氧量為 ~%。 對二甲苯制對苯二甲酸的工藝流程 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 (1) Amoco公司高溫氧化制對苯二甲酸的工藝流程 118℃ 常壓 (2) 對苯二甲酸的精制 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 在上述結晶分離工序初步分離后的對苯二甲酸 ， 純度一般為~%。 為防止 4FBA(4甲酰基苯甲酸 )等雜質(zhì)影響以后的縮聚反應和聚酯色度 ， 需經(jīng)過精制將其除去 。 精制所得的精對苯二甲酸 ， 其 4FBA含量小于 25ppm， 質(zhì)量提高到纖維級標準 。 精制的方法有以下幾種 。 ① 加氫精制： 280℃ 、 ， 在基于活性炭的鈀催化劑上加氫 ， 將 4FBA轉化為易溶于水的 對甲基苯甲酸 。 ② 精密氧化精制： 在氧 、 HOAc存在下 ， 180~230℃ 以重金屬/Br作催化劑補充氧化為 TA， 可降低 4FBA濃度到 270 106。 ③ DMT水解精制： 先將粗 PTA用甲醇酯化為對 苯二甲酸二甲酯 (DMT)， 在 260℃ 、 6MPa下水解 ， 再結晶 、 分離 、 干燥 。 ④ NMP結晶精制： 用 N甲基 吡咯烷酮 (NMP)作再結晶溶劑 ，重結晶可是 PTA純度達到 %。 滌 綸 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 滌綸即 聚酯纖維 (polyethylene glycol terephthalate, PET)。 滌綸的品種很多 ， 但目前主要品種是 聚對苯二甲酸乙二酯 纖維(polyethylene terephthalate)， 它是由對苯二甲酸或對苯二甲酸二甲酯和乙二醇 (glycol)縮聚制得的 。 聚酯纖維是合成纖維中的代表性品種 ， 占合成纖維總量的 60%以上 。 2023年全球聚酯纖維產(chǎn)量達到 1928萬噸 ， 2023年達到 2450萬噸 。 聚酯纖維具有下列優(yōu)異性能： ① 彈性好： 彈性接近羊毛 ， 織物不易褶皺 、 不易變形 。 ② 強度大： 濕態(tài)下強度不變 ， 沖進強度比聚酰胺纖維高 4倍 ，比黏膠纖維高 20倍 。 ③ 吸水性?。?回潮率 ~%， 電絕緣性好 ， 易洗易干 。 ④ 耐熱性好： 軟化溫度 230~240℃ ， 熔點 255~260溫度 。 聚酯纖維的生產(chǎn)方法 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 聚酯纖維可由 對苯二甲酸 (TPA)或對苯二甲酸甲酯和 乙二醇 (EG)縮聚反應而成 。 生產(chǎn)方法主要有三種： (1) 直縮法 對苯二甲酸 (TPA)與 乙二醇 (EG)直接酯化生成 對苯二甲酸乙二酯 (BHET)， 再由對苯二甲酸乙二酯 (BHET)經(jīng)均縮聚反應得 聚酯纖維 ， 其反應如下： 聚酯纖維的生產(chǎn)方法 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 (2) 酯交換法： 將純度不高的 TPA先與甲醇反應生成對苯二甲酸二甲酯 (DMT)， 提純后 ， 再由高純度的 DMT(≥%)與 EG進行酯交換反應生成 BHET， 隨后縮聚成 PET。 (3) 環(huán)氧乙烷加成法： 由環(huán)氧乙烷與對苯二甲酸 (TPA)直接加成得對苯二甲酸乙二酯 (BHET)， 再進行縮聚 。 聚酯纖維生產(chǎn)的工藝條件 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 (1) 穩(wěn)定劑： 為了防止 PET在合成過程 、 后加工融熔紡絲時發(fā)生熱降解 (包括熱氧降解 )， 常加入一些穩(wěn)定劑 。 常用穩(wěn)定劑有磷酸三甲酯 (TMP)、 磷酸三苯酯 (TPP)和亞磷酸三苯酯 。 (2) 催化劑： 目前催化劑是 Sb2O3， 用量為 ~%。 (3) 縮聚反應的壓力： 因為 BHET縮聚反應是一個平衡常數(shù)很小的可逆反應 ， 為了使反應向正反應方向移動 ， 必須盡量除去 EG， 即需要高真空 。 縮聚反應的后階段壓力很低 ， 約。 (4) 攪拌的影響： PET合成時 ， 必須采用激烈的攪拌 ， 使熔體的汽液界面不斷更新 ， 有利于 EG逸出 。 在同樣反應條件下 ， 攪拌速率越快 ， 獲得的 PET分子量越高 。 聚酯纖維生產(chǎn)的工藝條件 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 (5) 縮聚反應的溫度與時間： 縮聚時產(chǎn)物 PET的分子量（ 特性粘度 ） 與反應溫度及時間的關系見下圖 。 從圖中可看出 ， 每一個反應溫度下 ， 特性粘度都出現(xiàn)一個高峰 。 生產(chǎn)中必須根據(jù)具體的工藝條件來確定最合適的縮聚溫度與反應時間 。 當粘度達到極大值后 ， 應盡快出料 ， 避免因出料時間延長而引起分子量下降 。 (6) 其他添加劑： 擴鏈劑 、 消光劑 、 著色劑等 。 聚酯纖維生產(chǎn)的工藝流程 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 PET生產(chǎn)的工藝流程可分為 間歇法 和 連續(xù)法 。 連續(xù)法由多個反應器串聯(lián)而成 ， 最終產(chǎn)品 PET可連續(xù)不斷地送去鑄帶 、 切拉 ， 或直接紡絲 。 下圖為 PET直縮法工藝流程 (連續(xù)縮聚法 )。 本章復習思考題 1 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 1. 高分子材料的熔融指數(shù)是如何測定的？其數(shù)均分子量、重均分子量、粘均分子量是如何定義的？ 2. 高壓法低密度聚乙烯的合成反應器類型和溫度、壓力條件如何？單程轉化率大約是多少？其工藝過程主要分哪幾個階段？ 3. 線性低密度聚乙烯的分子結構有哪些特點？ 4. 淤漿法環(huán)式反應器聚乙烯流程的反應溫度、壓力、介質(zhì)有何特點？反應溫度和壓力是否有聯(lián)系？ 5. 中壓溶液法聚乙烯流程的反應溫度、壓力、介質(zhì)有何特點？反應溫度和壓力是否有聯(lián)系？為什么需要一個全混反應器串聯(lián)一個管式反應器？ 6. 環(huán)式反應器流程和中壓溶液法流程中，反應介質(zhì)的分離有何共同點？ 本章復習思考題 2 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 7. 乙烯氧化制環(huán)氧乙烷的反應原理、溫度、壓力、相態(tài)、熱效應如何？主、副反應的平衡常數(shù)有何特點？催化劑及其作用是什么？ 8. 乙烯氧化制環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)工藝中為什么要使用稀釋劑？使用了何種稀釋劑？ 9. 如何回收乙烯氧化制環(huán)氧乙烷的的副產(chǎn)物 CO2？ 10. 環(huán)氧乙烷以任意比例溶于水的特性，對分離和純化環(huán)氧乙烷有何作用？ 11. 乙烯氧化制乙醛的反應原理、溫度、壓力、相態(tài)、熱效應如何？催化劑及其作用是什么？ 12. 乙烯氧化制乙醛的一步法工藝和兩步法工藝，它們的反應溫度、壓力、氧化劑、乙烯轉化率有何不同？ 13. 合成聚丙烯的工藝方法有哪些？ 本章復習思考題 3 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 14. 淤漿法合成聚丙烯使用的介質(zhì)有哪些？反應溫度、壓力條件如何？該溫度和壓力之間是否有關系？ 15. 本體法合成聚丙烯的反應溫度、壓力條件如何？該溫度和壓力之間是否有關系？ 16. 丙烯氨氧化制丙烯腈的反應原理、溫度、壓力、相態(tài)、熱效應如何？催化劑及其作用是什么？ 17. 丁烯氧化脫氫制丁二烯的反應原理、溫度、壓力、相態(tài)、熱效應如何？其反應平衡性有何特點？催化劑及其作用是什么？ 18. 丁烯氧化脫氫制丁二烯工藝過程采用何種反應器？其反應熱是如何被移出并得到回收利用的？ 19. 乙苯催化脫氫法制苯乙烯的反應原理、溫度、壓力、相態(tài)、熱效應如何？其主要副反應產(chǎn)物是什么？ 本章復習思考題 4 《 化工工藝學 》 第 5章 有機產(chǎn)品 20. 工業(yè)上采用水蒸氣作乙苯催化脫氫法制苯乙烯的稀釋劑，其主要作用是什么？與反應器的供熱方式有何聯(lián)系？ 21. 對苯二甲酸的主要工業(yè)用途是什么？其合成的反應原理、溫度、壓力、相態(tài)、熱效應如何？ 22. 對苯二甲酸的工業(yè)生產(chǎn)中，使用 3~4倍的醋酸作溶劑，反應之后的混合物經(jīng)過哪些過程后醋酸才能循環(huán)利用？ 23. 合成滌綸的反應分幾步？聚合過程中生成乙二醇對聚合反應器的操作壓力和攪拌條件有什么影響？ 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. 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