专利名称：聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及聚对苯二曱酸乙二醇酯的生产工艺，具体地说是一种以芳香羧 酸为原料生产聚酯的工艺，属于化工生产技术领域。
背景技术：
聚对苯二曱酸乙二醇酯(简称PET)是一种重要的热塑性高分子材料，广泛 运用于纤维、聚酯瓶、工程塑料等方面。生产的主要工艺方法是以精对苯二甲 酸和乙二醇为原料，经酯化缩聚反应制得。其原料中的对苯二甲酸，是用对二 甲苯空气液相氧化反应得到含杂质的粗对苯二甲酸，粗对苯二甲酸再经加氢精 制、结晶、分离、干燥等工序后得到精对苯二曱酸(简称PTA)而制成的，干燥 后的PTA经固体气力输送到聚酯装置，与乙二醇配成浆料进行酯化反应，其中， 需配置多个料仓及气固输送设备。不仅存在工艺流程长，能耗高等缺点，还存 在粉尘爆炸危险。目前PTA生产规模越来越大，单系列产能已达到百万吨以上， 经过水溶液加氬精制后的PTA经固液分离后， 一般含有10%左右的水，目前均 采用干燥法脱水，常用旋转干燥机进行干燥，这不仅能耗高，且目前世界上尚 无成熟的百万吨级PTA干燥机生产技术，现有的工艺已经不能适应大规4莫生产 的需要。现有的聚酯生产工艺是将对苯二甲酸与乙二醇配成浆料后，在酯化 反应器中进行酯化反应，酯化后的产物再经追加酯化、预缩聚及后缩聚等工序 得到所需的聚酯产品，在酯化反应中，酯化反应器产生的水随部分乙二醇蒸发， 在常压脱水塔中进行脱水，塔底的乙二醇返回反应单元，塔顶的蒸汽采用水冷 却，这样塔顶的蒸汽不仅未得到充分的利用，还消耗了大量的冷却水，整个生 产工艺流程长，能耗高，成本高，不适应大规模生产的需要。
发明内容
本发明的目的是针对现有聚对苯二曱酸乙二醇酯的生产工艺的缺陷，提出 一种聚对苯二曱酸乙二醇酯的生产新工艺，缩短工艺流程，降低生产能耗。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的 一种聚对苯二曱酸乙二醇酯的生
产工艺，其步骤包括原料制备单元一配浆单元一浆料脱水单元一酯化反应单元 一缩聚反应单元一终缩聚反应单元，所述原料制备单元的操作步骤是将粗对苯 二甲酸与水配成浆料加氢精制后结晶进行固液分离得到精对苯二曱酸；在浆料 脱水单元中还含有蒸发脱水单元；所述原料制备单元的加氢步骤中使用的催化 剂是重金属催化剂，包括钯碳催化剂和铑碳催化剂，其反应温度范围是 260-300。C,压力范围47-86bar;所述配浆单元采用乙二醇与精对苯二甲酸混合， 其摩尔比为1-3;所述浆料脱水单元的乙二醇与精对苯二甲酸的摩尔比为 1.0-2.5;所述蒸发脱水单元为真空操作，真空压力的范围是50-200隱Hg,包括 蒸发脱水步骤、酯化脱水步骤和蒸汽喷射步骤，其中，在蒸发脱水步骤里，将 蒸发脱水塔底部的乙二醇引入配浆单元；酯化脱水步骤中的酯化脱水塔的压力 条件为lbar以上，塔顶的蒸汽一部分引入所述浆料脱水单元，另一部分建立真 空，塔底的乙二醇引入配浆单元；所述酯化反应单元中含有第一酯化反应器和 第二酯化反应器，所述酯化反应器的压力范围是1-4bar，所述第一酯化反应器的 蒸汽进入所述酯化脱水塔脱水；所述的乙二醇由乙二醇、蒸发脱水塔回收的乙 二醇以及酯化脱水塔回收的乙二醇组成。
本发明的目的是通过以下技术方案进一步实现的 (1)将含20-40°/。粗对苯二曱酸的浆料，在280。C下，用钯炭催化剂在加氢反应 器中进行催化加氢反应后通过结晶器结晶再用过滤机进行固液分离，废液排出， 得到含水10°/ 的精对苯二甲酸；(2)将乙二醇与上述精对苯二曱酸按摩尔比为2在打浆罐中配成浆料；
(3 )将上述浆料于蒸发罐中脱水，并控制乙二醇与精对苯二曱酸的摩尔比为2, 其中蒸发脱水步骤的真空度为100mmHg，并将蒸发脱水塔底部的乙二醇引入所述 打浆罐中；酯化脱水塔的压力为1.5bar，塔顶的蒸汽一部分引入所述浆料脱水 单元，另一部分建立真空，塔底的乙二醇引入配浆单元；
(4 )上述脱水后的浆料进入第 一酯化反应器进行酯化反应，反应压力为2bar, 反应后含水蒸汽进入步骤(3 )中酯化脱水塔脱水，物料进入后续的第二酯化反 应器反应后，经过縮聚、终缩聚反应器，得到聚酯成品；在所述步骤(1)中， 用过滤机进行固液分离后，浆料进入再打浆罐再次打浆，并通过再过滤机经行 固液分离后，得到含水10%的精对苯二甲酸，其中滤液循环使用。
本发明以对二甲笨为原料经氧化反应得到粗对苯二曱酸或直接以粗对苯二 甲酸为原料，先将粗对苯二甲酸与水配成浆料，在高温高压下，加氢精制将其中 的杂质转化成易水溶的物质，在后道的结晶分离单元去除。结晶所得的浆料或 经过固液分离、再次水洗后得到的浆料，经固液分离得到含水在10%左右的对 笨二曱酸。该含水PTA与乙二醇配成浆料，浆料经蒸发脱水单元脱除浆料中的 水分，进入酯化反应器进行酯化反应，蒸发脱水塔底部的乙二醇出料返回到含 水PTA的配浆单元。蒸发脱水单元采用真空操作，采用一部分酯化脱水塔的蒸 汽为热源，其它部分蒸汽用于蒸汽喷射泵建立真空或部分采用外供蒸汽。酯化 反应压力控制在1.2-3. 5bar范围内，酯化反应器的含水蒸汽进入酯化脱水塔 脱水，酯化脱水塔的压力控制在与酯化反应器相同或稍低的压力下操作，控制 压力在lbar以上。将酯化脱水塔塔顶蒸汽引入到浆料脱水单元，用于脱水所需 的能量。酯化脱水塔底部的乙二醇引入到含水PTA的制浆单元。酯化反应器出 来的物料进入到后续的追加酯化、预缩聚及终缩聚反应单元反应，得到所需规格的PET产品。本发明的有益效果是在原料制备单元里取消了现有工艺中的 干燥、PTA输送、中间料仓、PTA称重和打浆单元，省去了干燥机设备，工艺简 单，巧妙地将酯化脱水塔顶部的蒸汽引入浆料脱水单元，为浆料脱水提供能源， 降低了酯化脱水塔顶部蒸汽用冷凝水的消耗，省去了干燥机的蒸汽消耗，从而 达到缩短工艺流程、大幅降低能耗、降低成本的目的。
图1为本发明的一个实施例工艺流程图； 图2 为本发明的另一个实施例工艺流程其中标号与设备的对应关系为l.打浆罐、2.蒸发罐、3.第一酯化反应器、4.
第二酯化反应器、5.缩聚反应器、6.终缩聚反应器、7.蒸发脱水塔、8.酯化脱
水塔、9.蒸汽喷射泵、10.气液分离罐、11.过滤^/L、 12.结晶器、13.加氢反应
器、14.粗对苯二甲酸浆料、15.乙二醇、16聚酯产品、17.废液、18.再打桨
在律、19.再过滤才几、20.滤液。
具体实施例方式
本发明开发了一种聚酯生产新工艺，制备原料单元将含有0-5000ppm对 羧基苯曱醛及其它有色杂质的粗对苯二甲酸与脱盐水配成含对苯二曱酸 20-40 %的浆料，将浆料加热升温到260-30(TC之间，在重金属催化剂，如钯炭 催化剂，铑炭催化剂等催化剂的作用下，在加氢反应器中发生加氢反应，将对 羧基苯曱醛等杂质转化成易水溶的物质，经后续的结晶器中结晶分离去除。结 晶器可以是一个或者多个串连。结晶后的对笨二甲酸浆液经固液分离后，或经 过再次水洗固液分离后，得到原料是含水在7-15 %的湿PTA;配浆单元将该 含水PTA与乙二醇在打浆罐中配成浆料，其中乙二醇与PTA的摩尔比控制在1-3 之间，配浆所用的乙二醇由三部分组成新鲜的乙二醇、蒸发脱水塔回收的乙二醇、酯化脱水塔回收的乙二醇；浆料脱水单元该浆料进入蒸发罐中，蒸发 罐采用酯化脱水塔顶部的部分蒸汽为热源；蒸发脱水单元蒸发出来的水和乙 二醇的进入顶部的脱水》荅中脱水，脱水塔底部的乙二醇返回到配浆单元。该蒸 发系统为减压蒸发系统，采用酯化脱水塔的蒸汽为动力，将酯化脱水塔塔顶蒸 汽引入到浆料脱水单元，用于脱水所需的能量及建立真空。酯化脱水塔底部的 乙二醇引入到含水PTA的制浆单元用于制浆，采用两级或多级蒸汽喷射泵或釆 用外供蒸汽建立真空，真空压力在50-150mm汞柱，浆料经蒸发脱水单元脱除浆 料中的水分后，乙二醇与PTA的摩尔比控制在1.0-2. 5范围内；酯化反应单元 进入第一酯化反应器中进行酯化反应，反应压力控制在1.2-3. 5bar范围内， 酯化反应器的含水蒸汽进入酯化脱水塔脱水，酯化脱水塔的压力控制在与酯化 反应器相同或稍低的压力下操作，使其压力在1-3. 5bar，第一酯化反应器出来 的物料进入到后续的第二酯化反应器再到缩聚及终缩聚反应单元中反应，得到 所需规格的PET产品。
以下结合附图对本发明的技术方案进一步说明 实施例一
本实施例的工艺流程如图1所示，将粗对苯二曱酸37649kg/hr与脱盐水 76074 kg/hr，配制成浆料14,升温到290。C，进入到装有钯炭催化剂的加氢反 应器13中，通入8.9 kg/hr的氢气，出来的浆料进入到5个串连的结晶器12 中，逐步降温降压，最后一个结晶器的温度为15(TC。结晶器出来的浆料经过滤 机11固液分离后，滤液作为废液17排出，固体进入打浆罐1中，加入新鲜的 乙二醇11480 kg/hr,同时加入从蒸发脱水塔7及酯化脱水塔8底部回流的乙二 醇；打浆罐1中出来的物料进入到蒸发罐2中，蒸发罐的顶部接蒸发脱水塔， 后接两个蒸汽喷射泵9，采用酯化脱水塔8塔顶的蒸汽为动力，建立150隱Hg的 真空，蒸发脱水塔的顶部的水中乙二醇的含量小于O. 5%，；荅底部出料中乙二醇含量大于90%，底部出料返回到打浆罐1中；蒸发罐2出来的乙二醇浆料进入
第一酯化反应器3中发生酯化反应，酯化反应温度为272°C, 20. bar,酯化反应 生成的水随乙二醇进入酯化脱水塔8中，塔顶的水蒸气中乙二醇的浓度小于 0.5%，塔底出料中乙二醇的浓度大于90%,塔底出料返回到打浆罐1中；酯化 反应器出来的物料进入到第二酯化反应器4 、缩聚反应器5及终缩聚反应器6中， 酯化缩聚得到所需的PET16。 实施例二
本实施例的工艺流程如图2所示，将粗对苯二甲酸28819 kg/hr与脱盐水 67244 kg/hr,配制成浆料14,升温到280。C，进入到装有钯炭催化剂的加氢反 应器13中，通入8. 6 kg/hr的氢气，出来的浆料进入到5个串连的结晶器12 中，逐步降温降压，最后一个结晶器的温度为148°C。结晶器出来的浆料经过滤 机ll固液分离后，滤液作为废液17排出，固体进入再打浆罐18,用新鲜的脱 盐水打浆洗涤，脱盐水用量为67244 kg/hr,从再打浆罐18出来的浆料进入到 再过滤机19中，滤液20循环使用，用于打浆罐1打浆；固体进入打浆罐1中， 加入新鲜的乙二醇10850 kg/hr，同时加入从蒸发脱水J荅7及酯化脱水塔8底 部回流的乙二醇；打浆罐1中出来的物料进入到蒸发罐2中，蒸发罐的顶部接 蒸发脱水塔，后接两个蒸汽喷射泵9，采用酯化脱水塔8塔顶的蒸汽为动力，建 立lOO隱Hg的真空，蒸发脱水塔的顶部的水中乙二醇的含量小于0. 5 % ，塔底部 出料中乙二醇含量大于90%,底部出料返回到打浆罐1中；蒸发罐2出来的乙 二醇浆料进入第一酯化反应器3中发生酯化反应，酯化反应温度为269°C, 1.5bar,酯化反应生成的水随乙二醇进入酯化脱水塔8中，塔顶的水蒸气中乙 二醇的浓度小于0. 5%,塔底出料中乙二醇的浓度大于90% ，塔底出料返回到打 浆罐l中；酯化反应器出来的物料进入到第二酯化反应器4、缩聚反应器5及终 缩聚反应器6中，酯化缩聚得到所需的PET16。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效 变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺，其步骤包括原料制备单元-配浆单元-浆料脱水单元-酯化反应单元-缩聚反应单元-终缩聚反应单元，其特征是所述原料制备单元的操作步骤是将粗对苯二甲酸与水配成浆料加氢精制后结晶进行固液分离得到精对苯二甲酸；在浆料脱水单元中还含有蒸发脱水单元。
2. 根据权利要求1所述的一种聚对苯二曱酸乙二醇酯的生产工艺，其特征是 所述原料制备单元的加氢步骤中使用的催化剂是重金属催化剂，包括钯炭催 化剂和铑炭催化剂，其反应温度范围是260-300°C,压力范围是47-86bar。
3. 根据权利要求1所述的一种聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺，其特征是 所述配浆单元采用乙二醇与精对苯二曱酸混合，其摩尔比为1-3。
4. 根据权利要求1所述的一种聚对苯二曱酸乙二醇酯的生产工艺，其特征是 所述浆料脱水单元的乙二醇与精对苯二曱酸的摩尔比为1. 0-2. 5。
5. 根据权利要求1所述的一种聚对苯二曱酸乙二醇酯的生产工艺，其特征是 所述蒸发脱水单元为真空操作，真空压力的范围是50-200隱Hg,包括蒸发脱 水步骤、酯化脱水步骤和蒸汽喷射步骤，其中，在蒸发脱水步骤里，将蒸发 脱水塔底部的乙二醇引入配浆单元；酯化脱水步骤中的酯化脱水塔的压力条 件为lbar以上，塔顶的蒸汽一部分引入所述浆料脱水单元，另一部分建立真 空，塔底的乙二醇引入配浆单元。
6. 根据权利要求1所述的一种聚对苯二曱酸乙二醇酯的生产工艺，其特征是 所述酯化反应单元中含有第一酯化反应器和第二酯化反应器，所述酯化反应 器的压力范围是1-4bar,所述第一酯化反应器的蒸汽进入所述酯化脱水塔脱 水。
7. 根据权利要求2所述的一种聚对苯二曱酸乙二醇酯的生产工艺，其特征是所述的乙二醇由乙二醇、蒸发脱水塔回收的乙二醇以及酯化脱水塔回收的乙 二醇组成。
8. 根据权利要求1所述的一种聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺，其特征是(1 )将含20-40%粗对苯二曱酸的浆料，在280。C下，用钯炭催化剂在加氢反 应器中进行催化加氢反应后通过结晶器结晶再用过滤机进行固液分离，废液 排出，得到含水10%的精对苯二曱酸；(2)将乙二醇与上述精对苯二甲酸按摩尔比为2在打浆罐中配成浆料；(3 )将上述浆料于蒸发罐中脱水，并控制乙二醇与精对苯二曱酸的摩尔比为 2,其中蒸发脱水步骤的真空度为100mmHg，并将蒸发脱水塔底部的乙二醇引 入所述打浆罐中；酯化脱水塔的压力为1. 5bar,塔顶的蒸汽一部分引入所述 浆料脱水单元，另一部分建立真空，塔底的乙二醇引入配浆单元；(4 )上述脱水后的浆料进入第一酯化反应器进行酯化反应，反应压力为2bar, 反应后含水蒸汽进入步骤(3 )中酯化脱水塔脱水，物料进入后续的第二酯化 反应器反应后，经过缩聚、终缩聚反应器，得到聚酯成品。
9. 根据权利要求8所述的一种聚对苯二曱酸乙二醇酯的生产工艺，其特征是 所述步骤(l)中，用过滤机进行固液分离后，浆料进入再打浆罐再次打浆， 并通过再过滤机经行固液分离后，得到含水10%的精对苯二甲酸，其中滤液 循环使用。
全文摘要
本发明涉及聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产工艺，具体地说是一种以芳香羧酸为原料生产聚酯的工艺，属于化工生产技术领域。其步骤包括原料制备单元—配浆单元—浆料脱水单元—蒸发脱水单元—酯化反应单元—缩聚反应单元—终缩聚反应单元得到合格的PET产品；以含杂质的对苯二甲酸为原料，经加氢精制、结晶及固液分离后得到含水在10％左右的对苯二甲酸后与乙二醇配成浆料，经蒸发脱水单元脱除浆料中的水分后进入酯化反应，酯化反应蒸汽进入酯化脱水塔脱水，将酯化脱水塔塔顶蒸汽引入到浆料脱水单元作为脱水所需能量。酯化脱水塔底部及蒸发脱水塔底部出料乙二醇返回配浆单元。新工艺具有工艺简单、大幅降低能耗等优点。
文档编号C08G63/00GK101302285SQ20081012292
公开日2008年11月12日 申请日期2008年6月20日 优先权日2008年6月20日
发明者军 张, 建 张 申请人:中国石化仪征化纤股份有限公司