5.5. Технологические процессы получения пэт по периодической и непрерывной схемам на основе дмт и эг, параметры и принципы аппаратурного оформления.

Непрерывный технологический процесс синтез полиэтилентерефталата имеет целый ряд преимуществ перед периодическим способом:

1. увеличивается производительность единичного оборудо­вания и появляется возможность создания технологических линий высокой мощности;

2. облегчается автоматизация технологического процесса, что

способствует получению однородного полимера и обуславливает стабильность работы формовочных и вытяжных машин;

3. появляется возможность получения высоковязкого поли­мера (с большей молекулярной массой), используемого для производства технических нитей;

4. исключаются операции получения гранул, сушки и транс­портирования;

5. отпадает необходимость повторного плавление полимера, что обусловливает упрощение конструкции формовочных ма­шин;

6. значительно уменьшаются производственные площади и капиталовложения;

7. потери по технологическим переходам снижаются на

1.5-2%.

К недостаткам непрерывного процесса можно отнести мень­шую гибкость производства при изменении ассортимента полиэфирного волокна.

В основе непрерывною процесса лежит принцип непрерывного прохождения реакционной массы через ряд последовательно соединенных аппаратов с постоянным выходом готового по­лимера.

Принципиальная технологическая схема непрерывного про­цесса получения ПЭТФ на основе ДМТ и ЭГ (этилекгликоля) приведена на рис.2.

Рис.2 - схема непрерывного процесса получения поиэтилентерефталата из ДМТ и этиленгликоля

1-бак для хранения ДМТ; 2-бак с этиленгликолем; 3-переэтерификатор; 4 и 5-полконденсаторы; 6-машина для формования; 7-смеситель.

Для реализации непрерывной переэтерификации ДМТ при­меняются каскадные горизонтальные или вертикальные реакто­ры, в которых перемешивание реакционной массы осуществля­ется мешалками или за счет барботажа через слой массы паров метанола и воды, выделяющихся в процессе реакций. Аппараты и мешалками более сложны в эксплуатации, чем про­точные реакторы с переливами. Наиболее рациональной явля­ется конструкция переэтерификатора, представляющая собой трубные каскады с последовательным переливом продукта из секции в секцию. На схеме рис. 2 показан горизонтальный каскадный переэтерификатор.

Температурный режим процесса переэтерификации диффе­ренцирован по секциям аппаратов я изменяется от 160 (началь­ная температура) до 240—250^оС в последней секции. В зависи­мости от установленного температурного режима работы аппа­ратов выбирают теплоноситель для обогрева.

В первую секцию реактора непрерывно подают расплав ДМТ и этиленгликоль, исходя из заданного мольного соотноше­ния этих реагентов. Туда же постоянно дозируется строго опре­деленное количество раствора катализатора из расчета 0,06% ацетата кальция или ацетат марганца к массе ДМТ. Давление в реакторах — атмосферное. Выделяющиеся в процессе реакции пары метанола и частично отгоняемый этиленгликоль направ­ляются а ректификационную колонну для разделения, откуда сконденсированный этиленгликоль возвращается в первую сек­цию реактора. Пары метанола охлаждаются в конденсаторах-холодильниках и собираются в сборнике метанола. Общая про­должительность пребывания реакционной массы на стадия переэтерификации составляет около 4 ч. В конце переэтерификации в реакционную массу добавляют раствор катализатора поликонденсации (из расчета 0,06% Sb₂O₃, к массе ДМТ) и стабилизатор и фосфорные кислоты (0,01 - 0.015% к массе ДМТ).

Если мольное соотношение ЭГ : ДМТ на стадии переэтерификации не превышает 2.0, продукт из последней секции реак­тора переэтерификации непрерывно подается шестеренчатым насосом на поликонденсацию. В том случае, когда мольное соотношение ЭГ:ДМТ больше 2.0, продукт вначале проходит про­точные выпарные аппараты, где происходит отгонка избыточно­го этиленгликоля при 260—270^оС. Для непрерывности процесса поликонденсации его проводят в двух-трех последовательно установленных горизонтальных реакторах. При использовании последовательного каскадирования достигается необходимая молекулярная масса полимера и предотвращается проскок низкомолекулярного продукта.

Одним из важнейших условий получении полимера высокого качества является создание в реакторе так называемого «порш­невого» движения реакционной массы от входа к выходу реак­тора. Такое движение реакционной массы в режиме идеального вытеснения обеспечивает определенную продолжительность пре­бывания продукта в реакторе и предотвращает возможность перемешивания слоев по горизонтали.

В реакторах поликонденсации не должно быть застойных зон (неподвижного или малоподвижного полимера), особенно вблизи теплопередающей поверхности аппарата, для предот­вращения локального перегрева продукта. Температура в поликонденсаторах, равная 280—290^оС. поддерживается за счет подачи в рубашку ВОТ. Равномерный нагрев реакционной массы по всему объему обеспечивается интенсивным теплообменом расплава полимера с обогреваемой стенкой реактора. Для уско­рения теплообмена полимера с обогреваемой поверхностью ре­комендуют применить перемешивающие стяжи, образующие клиновой зазор с корпусом. Высокое напряжение сдвига созда­ет интенсивную циркуляцию расплава в этом зазоре и тем са­мым улучшает теплообмен.

Процесс поликонденсации ДГТ проводится и вакууме, что необходимо для удаления выделяющегося в ходе реакции этиленгликоля, причем глубина вакуума в поликонденсаторах воз­растает с увеличением вязкости расплава ПЭТФ. В поликонденсаторе I ступени остаточное давление поддерживается на уровне 2—9 кПа, II ступени — 0.6—1,3 и III ступени 0.13-0,26 кПа. С целью интенсификации процесса удаления этиленгликоля на реакционной массы применяются перемешивающие устройства, способствующие образованию в расплаве пленки, что обусловливает увеличение поверхности раздела фаз.

Контроль за степенью поликонденсации ПЭТФ осуществля­ется с помощью автоматического вискозиметра, установленного на выходе из поликонденсатора.

Расплав ПЭТФ из последнею реактора пол и конденсации выгружается с помощью шнека или шестеренчатого насоса и по обогреваемому расплавопроводу подается на формование.