聚酯工藝路線有直接酯化法（PTA法）和酯交換法（DMT法）。PTA法具有原料消耗低、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，自80年代起己成為聚酯的主要工藝和首選技術(shù)路線。大規(guī)模生產(chǎn)線的為連續(xù)生產(chǎn)工藝，半連續(xù)及間歇生產(chǎn)工藝則適合中、小型多種生產(chǎn)裝置。PTA法連續(xù)工藝主要有德國(guó)吉瑪（Zimmer）公司、美國(guó)杜邦公司、瑞士伊文達(dá)（Inventa）公司和日本鐘紡（Konebo）公司等幾家技術(shù)。其中吉瑪、伊文達(dá)、鐘紡技術(shù)為5釜流程，杜邦則開(kāi)發(fā)了3釜流程（目前正在開(kāi)發(fā)2釜流程），兩者縮聚工藝基本相似，區(qū)別在于酯化工藝。如5釜流程采用較低溫度及壓力酯化，而3釜流程則采用高乙二醇（EG）/PTA摩爾比和較高的酯化溫度，以強(qiáng)化反應(yīng)條件，加快反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時(shí)間�？偟姆磻�(yīng)時(shí)間為5釜流程10小時(shí)，3釜流程3.5小時(shí)。目前世界大型聚酯公司都采用集散型（DCS）控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)控制和管理，并對(duì)全流程或單釜流程進(jìn)行仿真計(jì)算。
2003年初，伊文達(dá)-費(fèi)希爾（Inventa-Fisher）（I-F）公司公布了其聚酯生產(chǎn)流程和能耗。該工藝從PTA或DMT與乙二醇（EG）反應(yīng)生產(chǎn)樹(shù)脂級(jí)或紡織級(jí)聚酯。采用4釜（4R）工藝，由PTA和EG或熔融DMT和EG組成的漿液，進(jìn)入第一酯化/酯交換反應(yīng)器，反應(yīng)在較高壓力和溫度（200～270℃）下進(jìn)行，生成的低聚物進(jìn)入第二串級(jí)攪拌式反應(yīng)器，在較低壓力和較高溫度下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率大于97%。然后在低于常壓和較高溫度下，藉第3臺(tái)串級(jí)反應(yīng)器預(yù)聚合，縮聚程度大于20，經(jīng)第4臺(tái)DISCAGE精制器后，使最終縮聚物的特性粘度(i.V.)提高到0.9。能耗為：電力55.0 kwh/t，燃料油61.0 kg/t，氮?dú)?.8 m3/t，空氣9.0 m3/t。采用該工藝已建有50多套裝置，其中13條生產(chǎn)線能力為100～700噸/天。現(xiàn)已有單系列700噸/天生產(chǎn)線投運(yùn)。
用于聚酯生產(chǎn)縮聚反應(yīng)的催化劑種類繁多，主要有銻系、鍺系、鈦系、錫系等。由于銻系催化劑在縮聚過(guò)程中能大大促進(jìn)縮聚反應(yīng)，而對(duì)熱降解反應(yīng)的促進(jìn)程度較小，因此目前聚酯工業(yè)普遍采用銻系催化劑，主要品種有三氧化二銻、醋酸銻以及近年來(lái)開(kāi)始受到廣泛關(guān)注的乙二醇銻。此外，用于酯交換反應(yīng)的錳、鋅、鈣、鈷、鉛等金屬的醋酸鹽對(duì)縮聚反應(yīng)也有一定的催化作用。上海石化股份公司選擇乙二醇銻以及至少一種錳、鋅、鈣、鈷、鉛等金屬醋酸鹽共同組成高效催化劑體系，在2L間歇聚合釜和2m3半連續(xù)聚酯裝置上考察了高效催化劑的催化作用。與常規(guī)催化劑相比，使用高效催化劑可顯著提高縮聚反應(yīng)速度，縮短縮聚反應(yīng)時(shí)間20%以上，制備的聚酯切片質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到常規(guī)催化劑制備切片的水平，切片的熱穩(wěn)定性、可紡性和染色性能良好，縮聚反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)研究也表明使用高效催化劑的縮聚反應(yīng)速率常數(shù)明顯高于常規(guī)催化劑。
近10年來(lái)，為改善環(huán)保和提高效益，致力于開(kāi)發(fā)不含銻等重金屬的新型催化劑，如吉瑪公司用鋁、鍺等金屬，采用沸石、硅藻土等作載體，開(kāi)發(fā)了Ecoat催化劑，其使用效果與銻類催化劑相當(dāng)。Acordis公司開(kāi)發(fā)基于TiO2的催化劑C-94，用該催化劑生產(chǎn)的聚酯，其外觀及后加工均優(yōu)于傳統(tǒng)銻催化劑生產(chǎn)的聚酯。英國(guó)Syneti公司將生產(chǎn)聚酯的鈦基催化劑推向工業(yè)化，這種催化劑比常規(guī)的銻基催化劑可提高聚酯產(chǎn)率15%，成為解決裝置瓶頸制約的廉價(jià)方案。該催化劑由螯合的配位體環(huán)繞Ti核心構(gòu)成，帶有配位體的催化金屬可很好地控制聚合，可生成無(wú)色的產(chǎn)品。而常規(guī)的鈦的醇鹽催化劑使反應(yīng)太快，會(huì)生成副產(chǎn)品，致使聚合物顏色發(fā)黃。這種催化劑為可水解的穩(wěn)定液體，完全可與反應(yīng)物乙二醇互溶，而氧化銻催化劑需在高溫下進(jìn)行特殊處理才能分散。使用新催化劑的聚合物產(chǎn)品中剩余的金屬含量為銻基催化劑的1/10。日本東洋紡織（Toyobo）公司開(kāi)發(fā)的新催化劑，其生產(chǎn)的聚酯樹(shù)脂質(zhì)量與用鍺催化劑生產(chǎn)的高度透明和耐熱的瓶級(jí)樹(shù)脂質(zhì)量相同，但新催化劑費(fèi)用比鍺型催化劑要低許多。新催化劑由幾種未透露的金屬組成，生產(chǎn)工藝條件與鍺催化劑制造聚酯纖維、聚酯薄膜和瓶級(jí)聚酯樹(shù)脂所用條件相似，為250～300℃和約10-1Torr。然而與鍺催化劑不同，新催化劑不會(huì)使樹(shù)脂留下深暗色或殘留的物質(zhì)。該催化劑已將用于該公司的聚酯裝置。
信賴公司將采用杜邦公司NG-3樹(shù)脂技術(shù)在印度哈吉拉建設(shè)22萬(wàn)噸/年聚酯瓶級(jí)樹(shù)脂裝置。該裝置鄰近信賴公司現(xiàn)有的8萬(wàn)噸/年聚酯裝置。新裝置在世界上首次采用NG-3工藝，生產(chǎn)高分子量瓶級(jí)聚酯樹(shù)脂，用途包括碳酸軟飲料和瓶裝飲用水包裝。杜邦最近將UOP公司Sinco固態(tài)聚合技術(shù)組合到NG-3工藝中，據(jù)稱，采用NG-3技術(shù)可大大降低20萬(wàn)噸/年以上PET裝置建設(shè)費(fèi)用。
EMS 伊文達(dá)-費(fèi)希爾（Inventa-Fisher）公司開(kāi)發(fā)了創(chuàng)新的聚酯反應(yīng)器技術(shù)，可降低生產(chǎn)聚酯的原材料消耗和提高產(chǎn)率。這種稱為ESPRE的塔式反應(yīng)器可使轉(zhuǎn)化費(fèi)用降低26%，提高銷售收益22%和改進(jìn)聚酯質(zhì)量。該反應(yīng)器可用于靈活地生產(chǎn)所有聚酯家族，包括PET、PTT、PEN和PBT及其共聚酯。采用現(xiàn)有技術(shù)和新技術(shù)生產(chǎn)PET聚酯切片的生產(chǎn)費(fèi)用對(duì)比見(jiàn)表7。在新工藝中，酯化和縮聚同時(shí)在降低了壓力和高溫下進(jìn)行，有利于反應(yīng)�？杀苊鈾C(jī)械混合，反應(yīng)體系自動(dòng)進(jìn)行，采用反應(yīng)氣體或情性氣體完成相互混合。利用新反應(yīng)器的反應(yīng)體系，可避免產(chǎn)生不需要的副產(chǎn)物，可避免反應(yīng)死區(qū)，也可達(dá)到優(yōu)化的分子分布。除有一套1噸/天的中型裝置外，現(xiàn)已有三套聚酯裝置采用新的反應(yīng)器技術(shù)：德國(guó)240噸/天裝置正在建設(shè)中，荷蘭180噸/天裝置處于基礎(chǔ)工程階段，中國(guó)臺(tái)灣120噸/天裝置已決定采用。
表1 現(xiàn)有技術(shù)和新技術(shù)生產(chǎn)PET聚酯切片的費(fèi)用對(duì)比，美元/噸
|
費(fèi)用 |
標(biāo)準(zhǔn)技術(shù) |
新技術(shù) |
節(jié)約，% |
|
固定費(fèi)用
維修費(fèi)用
勞務(wù)費(fèi)用
原材料費(fèi)用
能耗
合計(jì) |
54.4
4.9
10.00
658.3
31.3
758.9 |
44.4
3.19
6.94
654.2
19.8
728.5 |
18.4
34.9
30.6
0.6
36.7
4.0 | |