乙二醇銻是銻系聚酯縮聚催化劑的最新産品,是三氧化二銻和(hé)醋酸銻催化劑的換代産品。
目前,世界各國聚酯裝置所用(yòng)的催化劑,大(dà)都是三氧化二銻和(hé)醋酸銻。其中,杜邦(DUPONT)、鐘(zhōng)紡和(hé)依文(wén)塔工(gōng)藝都采用(yòng)三氧化二銻作(zuò)催化劑,由于三氧化二銻中含有零價銻等雜(zá)質,造成聚酯切片顔色差,灰暗度高(gāo),凝聚粒子多,可紡性差等缺點,一般對(duì)紡絲要求不高(gāo)的情況下(xià)才使用(yòng),其他(tā)用(yòng)于瓶級和(hé)膜級等差别化品種幾乎不予采用(yòng);而吉瑪工(gōng)藝采用(yòng)醋酸銻催化劑,其聚酯切片的色相和(hé)質量比用(yòng)三氧化二銻有明(míng)顯的提高(gāo)。但(dàn)由于該催化劑引入醋酸根等雜(zá)質,對(duì)縮聚反應有一定的影響,并造成設備腐蝕,其用(yòng)量和(hé)價格要比三氧化二銻高(gāo)出許多(三氧化二銻噸PTA的耗量爲3.2/萬, 醋酸銻噸PTA的耗量爲5/萬)。而乙二醇催化劑不僅除掉了(le)零價銻而且影響縮聚的鐵(tiě)分子氯化物和(hé)硫酸鹽等雜(zá)質都降到(dào)最低(dī)點,消除了(le)醋酸根對(duì)設備的腐蝕問題。
由于在縮聚反應過程中不帶入醋酸根、零價銻和(hé)高(gāo)價銻,因而生産出來(lái)的聚酯産品具有色澤好(hǎo)、熱降解穩定性好(hǎo)、可紡性好(hǎo)等特點。據國内外(wài)使用(yòng)該催化劑生産聚酯取得的數據:POY紡絲斷頭減少10~15%,POY紡絲組件清洗間隔時(shí)間延長50%,編織停止次數減少50%(FDY)。乙二醇銻與醋酸銻相比較,乙二醇銻的理(lǐ)論銻含量爲57.4%,醋酸銻的理(lǐ)論銻含量爲40.7%,前者比後者的銻含量高(gāo)出16.7%,所以催化劑使用(yòng)量可以減少30%,如果用(yòng)同等數量催化劑,還可以提高(gāo)生産能(néng)力,爲裝置擴産提供一條捷徑。
鑒于乙二醇銻催化劑比三氧化二銻和(hé)醋酸銻有明(míng)顯的優點。所以世界各國都在開(kāi)發乙二醇銻的生産技術。近年來(lái),杜邦、鐘(zhōng)紡工(gōng)藝開(kāi)始使用(yòng)法國埃爾夫阿托化學公司生産的S-24乙二醇銻催化劑,我國濟南化纖總廠(chǎng),蘇州杜邦聚酯廠(chǎng),江蘇三房巷集團是較早使用(yòng)該催化劑的廠(chǎng)家,其聚酯切片的質量在全國名列前矛。目前市場上(shàng)咨詢和(hé)要求更換新型催化劑的廠(chǎng)家還有很(hěn)多。
我國是從(cóng)九十年代末開(kāi)始開(kāi)發該項技術。現(xiàn)乙二醇銻生産技術已經成熟,單價格卻偏高(gāo),我公司是一家專業從(cóng)事(shì)聚酯技術研究和(hé)開(kāi)發的公司,一直與國内大(dà)專院校和(hé)研究該領域的廠(chǎng)家保持緊密聯系和(hé)合作(zuò),現(xiàn)推出适合聚酯生産廠(chǎng)家配套的液體乙二醇銻催化劑配制裝置,降低(dī)現(xiàn)有催化劑成本,使乙二醇銻催化劑成爲物美(měi)價廉的産品。
二、流程簡介
1、生産粉劑乙二醇銻催化劑裝置
流程示意圖如下(xià):
考慮到(dào)乙二醇銻産品極易潮解以及運輸的要求,生産過程中Sb2O3與EG反應完成并經過濾後的母料必須經過結晶、幹燥、包裝等過程,而且對(duì)外(wài)包裝材料的密封、惰性氣體保護都有嚴格的要求,所以現(xiàn)市場售價便高(gāo)。其市場占有率隻有10%,而醋酸銻的占有率爲53%,三氧化二銻占有率37%。
另外(wài),粉劑乙二醇銻在聚酯生産使用(yòng)過程中,仍需經過乙二醇調配方可使用(yòng)。
2、生産液體乙二醇銻催化劑裝置
流程示意圖如下(xià):
本裝置僅适合爲聚酯生産廠(chǎng)家配套,由于聚酯生産廠(chǎng)家是直接使用(yòng),故無需經過結晶、幹燥、包裝等工(gōng)序,且原料爲阻燃型Sb2O3,從(cóng)而聚酯生産廠(chǎng)家可大(dà)幅降低(dī)催化劑成本、提高(gāo)聚酯切片的質量。
三、成本分析
1、直接降低(dī)成本費用(yòng)
目前各種催化劑售價阻燃型三氧化二銻1.95萬/噸、纖維級三氧化二銻2.35萬/噸、醋酸銻2.90萬/噸、乙二醇銻3.20萬/噸。
Sb2O3+3HOCH2CH2OH= Sb2(OCH2CH2O)3+3H2O
291.6 3×62 423.6 3×18
1噸 0.638噸 1.453噸 0.185噸
2Sb(CH3COO)3+6HOCH2CH2OH=Sb2(OCH2CH2O)3+3CH2CH2(CH3COO)2+6H2O
2×298.8 6×62 423.6
①、與粉劑乙二醇銻比較
a、1噸Sb2O3消耗0.638噸EG,EG價格按0.55萬/噸計(jì),則0.638噸EG價格爲0.351萬。
b、公用(yòng)工(gōng)程消耗:由于本裝置所需公用(yòng)工(gōng)程較少(能(néng)量5×104Kcal /h、循環水(shuǐ)13M3/h、電10KWH/h),完全可利用(yòng)聚酯裝置現(xiàn)有的公用(yòng)工(gōng)程,所以消耗較低(dī)。
c、由于粉劑乙二醇銻在聚酯生産使用(yòng)過程中,仍需經過乙二醇調配,故可利用(yòng)現(xiàn)有人力資源。
綜上(shàng)所述,1噸液體乙二醇銻的成本爲(1.95+0.351)/1.453=1.583萬。(不包括公用(yòng)工(gōng)程消耗、人力資源消耗)
如1噸PTA添加500g乙二醇銻,10萬噸聚酯年消耗乙二醇銻43噸,則可降低(dī)成本費用(yòng)43×(3.2-1.583)=69.6萬;
如1噸PTA添加357g乙二醇銻(添加量相當于醋酸銻的71.4%),10萬噸聚酯年消耗乙二醇銻30.7噸,
則可降低(dī)成本費用(yòng)30.7×(3.2-1.583)=49.6萬。
②、與醋酸銻比較
從(cóng)上(shàng)面第二個反應方程式可知(zhī),1摩爾醋酸銻需消耗3摩爾乙二醇,與第一個反應方程式相同,故乙二醇消耗相同。
1噸PTA添加500g醋酸銻,10萬噸聚酯年消耗醋酸銻43噸,則成本費用(yòng)43×2.90=124.7萬;
如1噸PTA添加500g乙二醇銻,10萬噸聚酯年消耗乙二醇銻43噸,成本費用(yòng)43×1.95/1.453=57.7萬,則相比較可降低(dī)成本費用(yòng)124.7-57.7=67萬;
如1噸PTA添加357g乙二醇銻(添加量相當于醋酸銻的71.4%),10萬噸聚酯年消耗乙二醇銻30.7噸,成本費用(yòng)30.7×1.95/1.453=41.2萬。則相比較可降低(dī)成本費用(yòng)124.7-41.2=83.5萬;
③、與纖維級三氧化二銻比較
1噸PTA添加320g纖維級三氧化二銻,10萬噸聚酯年消耗醋酸銻27.5噸,則成本費用(yòng)27.5×2.35=64.6萬;
如1噸PTA添加500g乙二醇銻,10萬噸聚酯年消耗乙二醇銻43噸,成本費用(yòng)43×1.583=68.1萬,則相比較增加成本費用(yòng)68.1-64.6=3.5萬;
如1噸PTA添加357g乙二醇銻(添加量相當于醋酸銻的71.4%),10萬噸聚酯年消耗乙二醇銻30.7噸,成本費用(yòng)30.7×1.583=48.6萬。則相比較可降低(dī)成本費用(yòng)64.6-48.6=16萬;
2、間接降低(dī)成本費用(yòng)
①、與醋酸銻比較
a、如乙二醇銻加入量與醋酸銻相同,則反應速度的加快(kuài)可以提高(gāo)裝置産量,降低(dī)産品消耗;
b、乙二醇銻中不含有醋酸根,由此可避免醋酸根對(duì)設備的緩慢腐蝕;
c、避免了(le)醋酸銻本身對(duì)環境的污染,消除了(le)空(kōng)氣中醋酸對(duì)操作(zuò)工(gōng)人的刺激,改善了(le)操作(zuò)環境。
②、與纖維級三氧化二銻比較
由于乙二醇銻不含有三氧化二銻中的零價銻、高(gāo)價銻,從(cóng)而避免切片色相差、灰暗度高(gāo)、凝聚粒子多、可紡性差等缺點,提高(gāo)了(le)産品質量,增加了(le)産品售價。如1噸切片售價增加20元,10萬噸聚酯一年可增加利潤200萬元;
四、設備簡介
本乙二醇銻配制裝置所需設備清單:
不鏽鋼反應釜 一台
不鏽鋼分餾柱 一台
不鏽鋼冷凝器 一台
過濾器 兩台
中間罐 一台
輸送泵 兩台
成品罐 一台
EG計(jì)量罐 一台
五、綜述
該技術反應原理(lǐ)簡單,原料用(yòng)乙二醇、三氧化二銻,在添加少量助劑,一定溫度下(xià)一步生成乙二醇銻,經過濾器過濾除雜(zá)後即可進入催化劑中間罐,加入适量乙二醇調整,使其達到(dào)使用(yòng)濃度即可輸送至催化劑成品罐中供聚酯裝置使用(yòng)。由于乙二醇和(hé)三氧化二銻完全反應,又經過濾器過濾除雜(zá),所以,可以用(yòng)廉價的阻燃型三氧化二銻作(zuò)爲原料。由于是一步反應,所以流程短,裝置占地面積小(xiǎo),操作(zuò)方便,無需投入太多人力物力。
用(yòng)我們開(kāi)發的技術建廠(chǎng)生産的乙二醇銻催化劑産品,分别在遼化研究院化纖研究室、中試車間、濟南齊魯化纖集團有限責任公司技術開(kāi)發中心,濟南化纖總公司三太阻燃公司中試裝置,上(shàng)海合纖所合成纖維工(gōng)程中心進行了(le)系統的完整的催化性能(néng)評價,得到(dào)了(le)比較滿意的評價結果,并且遼化東泰、吳江盛澤化纖公司、吳江梅堰差别化公司都正在使用(yòng),效果良好(hǎo)。
該項催化劑換代技術的實施,是一場聚酯縮聚催化劑三劑合一的技術革命。将對(duì)全國及世界推廣三劑合一帶來(lái)深遠的影響。該催化劑的低(dī)成本,高(gāo)活性給企業帶來(lái)的顯著經濟效益是醋酸銻和(hé)三氧化二銻催化劑不可抗争的。如有意采納該建議(yì),我們願意就有關技術問題和(hé)實施的方案進行讨論和(hé)交流。