环保型钛系聚酯催化剂的工业化应用

摘要

我国聚酯产能居世界首位，但是我国的聚酯生产工艺和催化剂技术大多来自国外引进，缺乏自主知识产权。目前，国内外生产聚酯普遍使用的是锑系催化剂。锑系催化剂虽然工艺基本成熟且产品质量较好，但是锑属于重金属元素，不利于环保。钛系催化剂是近年来聚酯催化剂的研究热点，钛系催化剂的研发和成功工业应用，将使我国聚酯工业在国际竞争中占据有利地位。 本课题将实验室小试研究和工业化应用结合起来考察新型环保型钛系催化剂的性能表现。在实验室以精对二甲苯酸（PTA）和乙二醇（EG）为原料，采用直接酯化法的工艺路线模拟工业生产。通过设计正交实验详细考察了催化剂加入量、温度、压力等不同条件下钛系催化剂的性能表现，同时对新型钛系催化剂合成的聚酯产品的常规性能等方面，与锑系催化剂（乙二醇锑）做综合比对。同样也在5000吨/年间歇装置和10万吨/年连续装置上进行了聚酯合成实验。 实验结果表明： 1）在实验室小试装置上，新型环保型钛系催化活性是锑系催化剂的20倍以上。酯化反应的压力控制在0.3 MPa，温度在235℃较为适宜。聚合反应的真空度为30 Pa时，反应温度280℃时，催化剂的活性较好。 2）在5000吨/年PET聚酯间歇式反应装置上，PTA与EG进料比在1:1.2~1:1.4之间较为合理。加入蓝度剂之后，产品色相 b值有较大改善。磷酸三甲酯（TMP）的加入量在80μg/g为宜。 3）在10万吨/年连续聚酯装置上，从系统负荷变化看，新型钛系催化剂对缩聚系统负荷有一定的降低作用，预聚2釜搅拌降低0.1~0.2 RPM，终聚搅拌降低0.15~0.2 RPM，反应温度降低2~3℃，同时反应时间缩短。从切片主要质量指标看，新型钛系催化剂生产的聚酯产品，在切片色相、端羧基含量以及二甘醇均达到或者超过锑系催化剂的产品，切片质量指标均在优等范围内。 综上所述，本课题所用新型环保型钛系催化剂在工业化生产上的应用是成功的。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1 聚酯工业的发展现状

1.2 聚酯反应机理研究

1.3 聚酯的工业生产方法

1.4 聚酯催化剂的发展进程

1.5 课题的研究意义

1.6 课题的研究内容

第2章 环保型钛系催化剂小试实验

2.1 实验部分

2.2 实验结果与讨论

2.3 本章小结

第3章 环保型钛系催化剂间歇装置实验

3.1 间歇式工业装置实验

3.2 实验结果与讨论

3.3 本章小结

第4章 环保型钛系催化剂连续装置实验

4.1 装置介绍

4.2 钛系催化剂调制系统改造方案

4.3 连续化工业装置实验

4.4 实验结果与讨论

4.5 钛系催化剂的产品质量

4.6 本章小结

第5章 结论

5.1 环保型催化剂试用情况总结

5.2 未来需要解决的问题

参考文献

附录

发表论文和参加科研情况说明

致谢