PBT直接酯化法工艺及特点

钟 明

(扬州惠通化工技术有限公司，江苏扬州225009)

摘要：介绍在PET装置的基础上开发出PBT生产流程。其工艺特点为三釜流程、生产流程短；工艺塔设计合理；操作简便；BD蒸气喷射；BD全回用，气相热媒加热，尾气排放达到环保要求等。

关键词：PBT；直接酯化法；工艺特点

中图分类号：TQ342．22 文献标识码：A 文章编号：1008-8261(2013)01-0001-04

Process and characteristiCS of PBT direct esterification

ZH0NG Ming

(Hui Tong Chemical Engineering Technique Co．Ltd．，Yangzhou 225009，China)

Abstract：The PBT production process was developed based on the PET plant．The process have the characteristics such as three autoclaves process，short production process，process column reasonable design，simple operation，BD steam jet，BD all reuse，gas phase heat medium heating，exhaust emission reach the environmental requirements．

Key words：PBT；direct esterification；process characteristics

前言

据统计，近10年世界PBT树脂消费量年均增长率约为8％ ，高居五大工程塑料发展速度之首。我国PBT市场启动迟、起点低，但需求增长速度较快，近年来，国内市场需求平均每年都以15％ 以上的速度递增。国内PBT树脂应用主要为汽车、电子电气、光纤护套、纺丝、薄膜等领域。

随着我国商务部反倾销终裁决定的出台，我国从2006年7月22日开始对产自日本和台湾地区的进口PBT树脂产品征收6．24％ 一17．31％的反倾销税，期限为5年。进口量的减少，直接导致国内市场上PBT树脂产品供不应求，特别是随着国外一些PBT改性工程塑料企业纷纷计划在我国建厂，将会进一步加剧国内市场上PBT树脂供应紧张的局面。预计国内市场上PBT树脂供应紧张的局面在未来几年内难以改变。目前国内PBT生产和应用尚处于快速增长时期。

1 PBT的生产工艺流程

从原料使用来分，PBT树脂生产有2种工艺技术路线方案，即PTA(精对苯二甲酸)直接酯化法和DMT(对苯二甲酸二甲酯)酯交换法。

PTA直接酯化法：采用PTA与BD(1，4一丁二醇)直接酯化得到BHBT(对苯二甲酸双羟丁酯)，再经缩聚得到PBT。酯化反应过程中，产生水和由于BD在高温下产生环化生成的THF(四氢呋喃)。PTA直接酯化法流程短(3个反应器)，装置建设投资少。直接酯化产生的水和THF易于分离，回收生产的THF可以达到商业使用的纯度，经济附加值高，对环境的影响较小。

DMT酯交换法：采用DMT与BD通过酯交换得到BHBT，再经缩聚得到PBT。酯交换反应过程中产生甲醇和BD在高温下产生环化生成的THF。DMT法的工艺技术路线流程较长，其酯交换过程中产生甲醇和THF，由于它们的沸点相近，分离回收困难，造成生产成本高，对环境影响较大。同时，甲醇处理和贮存的防火防爆安全要求高。

过去，因PTA生产工艺难以达到直接酯化法对trrA的纯度要求，所以PBT的生产工艺基本上都采用DMT法。随着F''TA生产技术的提高，生产出高纯度PTA，使得PTA法的工艺生产PBT的生产成本大幅度降低。相反，DMT的生产逐渐萎缩，市场采购很困难，DMT法装置的经济性与PTA生产工艺路线无法竞争。因此，20世纪90年代后期以来新建PBT装置均采用PTA直接酯化法生产工艺。

扬州惠通公司在PET装置的基础上，根据其原理，开发了PBT生产流程。其生产工艺流程图如图1，图2所示。

2．2 酯化

酯化反应在一定的温度和压力条件下进行，反应温度在240℃左右，压力40 kPa左右，停留约2h。反应器设置了温度、压力、料位的控制，保证装置的稳定运转。Ti系催化剂从酯化反应器底部加入，在搅拌器和热对流的双重作用下，可迅速均匀分散，有利于酯化反应的平稳控制。

依靠酯化物输送泵，物料由酯化反应器进入预缩聚反应器。

酯化反应器的热负荷很大，设置了一个二次气相热媒回路向它供热，用于反应器的内加热列管、简体夹套和气相管夹套的加热。

反应器的气相物进入工艺塔分离，其中的重组分BD回流回酯化反应器，轻组分(含水、THF和微量其他有机物)冷凝后，除作塔顶回流外，其余送到回收装置的粗THF贮罐，供THF回收装置回收THF。

2．3 预缩聚

酯化物在进入预缩聚反应器后，在一定的温度和压力下进行缩聚反应。反应温度在245 oC左右，压力2 kPa左右，停留约45 rain，预缩聚反应器为设有搅拌器的立式反应器，反应器的气相生成物进入刮板冷凝器，用BD液喷淋，使其中大部分BD冷凝，并捕集气相的夹带物。凝液收集在BD液封槽，经过冷却器使它降温，在系统中循环使用。

预缩聚反应器的操作压力低于常压，它与终缩聚反应器合用一套5级BD蒸气喷射系统。

预缩聚反应器出口的物料经输送泵，通过预聚物过滤器滤去杂质后，进入终缩聚反应器。

2．4 终缩聚

为了使终缩聚反应器出口熔体的聚合度达到指标要求，生产上主要通过调节压力10～20 hPa、圆盘转子的转速2～5 r／min以及料位来进行控制。一个5级BD蒸气喷射泵加螺杆真空泵作为真空装置，它通过调节加人喷射泵吸人口的BD蒸气量来控制吸入压力。BD蒸发器采用热媒加热BD，为喷射泵提供动力蒸气。

2．5 切粒及打包

PBT熔体经输送泵，通过终缩物过滤器过滤，送去铸带、切粒、干燥、贮存、打包。

2．6 BD在装置中的全回用

工艺过程中部分含水量较高的BD可送到工艺塔进行分离，然后以酯化反应器回流BD的形式直接参与酯化反应。其余大部分的BD冷凝液含水量较少，可收集在回用BD收集槽中，经过滤后用于浆料配制。

由BD中间罐区送来的新鲜BD进入装置先过滤，再分别加入到终缩聚反应器的刮板冷凝器和BD蒸发器。

2．7 热媒供热

装置中3台反应器、工艺塔、BD蒸发器等设备，以及反应器问的物料管和气相管(皆为夹套管)都由热媒供热系统提供原始热量。热媒炉送来的300℃左右热媒，称为一次热媒，装置上每个供热回路循环的热媒，称为二次热媒。通过调节进入每个二次回路的一次热媒量，可以控制各个二次热媒的加热温度。此外，系统中还有气相热媒加热回路，用于酯化反应器等部位的加热。

2．8 TI-IF回收

来自工艺塔顶的水一THF冷凝液经提浓塔分离，提浓塔塔釜排出的水经塔釜泵、冷却器送到废水处理站进行处理后，排入污水处理厂处理，达标后排放。工艺塔顶的THF一水混合液经冷凝，一部分作为精馏塔的回流，一部分回到THF提浓塔进行分离。提浓塔顶的THF一水混合液经冷凝，一部分作为提浓塔的回流，一部分进入第一THF提纯塔进行分离。第一THF提纯塔塔釜排出的THF进入第二THF提纯塔分离，塔顶的THF经冷却后进入THF贮槽，经THF出料泵送到装桶站，装桶后出售。

3 本直接酯化法工艺技术的特点

3．1 主工艺流程采用三釜流程，生产流程短酯化反应器设计了搅拌器，采用真空操作，可降低反应温度，减少副产物THF的生成。酯化反应的停留时间短(2 h左右)，酯化反应器的酯化物上面留有较大的气相空间，可将反应的雾沫夹带降到最低水平。

预缩聚反应器设计了搅拌器，以使物料中的小分子能迅速蒸发。

终缩聚反应器为特殊设计的圆盘反应器(DRR)，PBT熔体在DDR内部形成较大的蒸发表面，为缩聚反应提供最佳反应条件。多室串联使物料在反应器内近似于呈柱塞流流动。为适应生产高黏度PBT树脂的需要，DDR设置了双轴驱动搅拌器。

3．2 工艺塔设计合理，操作简便

酯化反应器工艺塔除了承担酯化反应器气相物的分离外，还在BD全回用流程中承担了回收粗BD的任务。本装置工艺塔采用新型的填料塔，它的分离效率高，生产易于控制，且设备造价较低。

3．3 用BD蒸气喷射方式产生真空

与其他装置大多采用蒸汽喷射的方式相比较，BD蒸气喷射有以下优点：一是生产上的能耗较低；二是它的蒸气凝液中含水量低，可在装置中循环使用，而蒸汽喷射的凝液是作为废水排放，其中含有BD，THF等有机物，增大了BD的消耗和治理污染的负荷。

3．4 采用BD全回用工艺技术

在工艺流程中，BD在装置中按全回用设计。缩聚反应器的气相凝液和BD蒸气喷射泵的凝液直接加入浆料配制槽，真空系统中产生的少量含水量较高的BD可送到工艺塔回收，因此无须再设置专用的BD回收设施，降低了能耗和BD的单耗。在这一工艺流程中，将新鲜BD加在终缩聚反应器的刮板冷凝器和BD蒸气喷射用的BD蒸发器中，大大改善了终缩聚反应器真空系统的操作工况，提高了装置运转的稳定性。

3．5 气相热媒加热

反应系统采用气相热媒加热，加热温度均匀且易于控制。

3．6 尾气排放达到环保要求

PBT装置的主要污染物是BD及反应过程副产物THF等，它存在于3个反应器的工艺尾气中。本装置设置尾气水洗塔洗涤，洗涤液送到厂区的污水预处理站，洗涤塔的不凝尾气与氮气混合达到标准后排放。

4 结语

由于电子电气组件、光导纤维以及与聚碳酸酯的掺混物用于汽车零部件需求的增长所驱动，未来几年，预期我国PBT年均增长率将维持在20％ 以上，远高于世界平均增长水平，中国PBT市场的持续繁荣主要是受电子电气行业和汽车工业这两大朝阳行业的带动。而PTA直接酯化法更适宜PBT工程塑料的大规模生产。

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