PTA对聚酯生产及性能影响

张 瑞，王玉合，吴桂香，陈银波

(中国石化仪征化纤有限责任公司，江苏仪征 211900)

PTA是聚酯生产的主要原料之一，各质量指标以及指标的稳定性对聚酯装置的稳定运行和产品质量的稳定有很大的影响。张胜玲、赵永冰、邹余贵等［1－3］从PTA对聚酯生产及产品性能等方面已经进行研究，但以上研究的一些结论对不同聚酯装置具有一些局限性，为了更好的指导聚酯装置的稳定生产，笔者系统研究了PTA主要质量指标如平均粒径、PT酸含量、4-CBA含量、色值、Delta－Y值等对聚酯生产及性能的影响。

1 不同PTA原料质量指标对比

不同PTA原料主要控制指标差别较大，为了聚酯生产的稳定运行，有必要对不同原料PTA主要控制指标进行统计分析，如表1所示。

表1 不同PTA原料主要指标统计对比

离散系数CV值反映的是样品批次之间的质量稳定性，CV值越小，表明质量越稳定。图1为不同PTA指标离散系数对比图。

从表1及图1可知，不同PTA之间平均粒径、4-CBA含量、PT酸含量、色值b等主要指标及不同PTA批次之间主要指标离散系数CV值差异较大，如1#、9#、10#、12#PTA 样品的 4-CBA 含量相对较低，而2#、8#PTA样品的4-CBA含量CV值却相对最小;5#、10#PTA样品的PT酸含量相对较低，而8#、12#PTA样品的PT酸含量CV值却相对最小;2#、4#、9#PTA样品的色值b相对最小，而12#PTA样品色值b的CV值却相对最小;12#PTA样品的平均粒径及相应CV值均相对最小。

从以上分析可以看出，不同PTA样品的指标及质量稳定性差异较大，而对于聚酯生产来讲首先要求PTA样品的质量稳定性要好，即CV值要尽可能小;同时4-CBA含量、PT酸含量、色值b等指标越低越好，因为4-CBA、色值b指标偏高会引起切片发黄;而PTA的平均粒径却不能太小，因为粒径过小以后会引起生产过程中能耗升高、过酯化等不利因素。因此有必要结合装置特点研究不同PTA原料在本装置上的适应性，找出影响规律，从而更好地指 导生产。

图1 不同PTA指标离散系数(CV)对比图

2 PTA原料对生产过程影响因素分析

2.1 PTA平均粒径影响分析

聚酯生产过程首先需要将PTA和EG配成一定浓度的悬浮液，即浆料，而生产中发现PTA粒径大小对浆料配制过程影响较大，具体反映为搅拌电流不同，如图2所示。

图2 PTA平均粒径与浆料罐搅拌电流对应图

由图2曲线可知，PTA平均粒径过小，一方面会引起浆料罐搅拌电流升高，造成额外的能耗成本;另一方面会引起搅拌电流不稳定，造成生产不稳定，而当PTA平均粒径介于120～130 μm，浆料罐搅拌电流既小且稳定，此结论与鞠培勇等［4］的研究不尽相同，可能与装置的不同有关。

同时生产中发现在相同的酯化条件下，PTA原料平均粒径对五釜流程聚酯生产装置的第一酯化过程的酸值有一定影响，具体如图3所示。

从图3曲线可以看出，总体上第一酯化酸值AN随着PTA平均粒径的减小而降低，这与PTA的比表面积有关，PTA平均粒径越小其比表面积越大，与EG接触面积越大，酯化反应越充分，酯化率越高，酸值越小。

图3 PTA平均粒径与第一酯化酸值对应关系

2.2 PT酸影响分析

由于PT酸分子中只有一个羧基，甲基不能参与反应，具有单官能团的性质，在聚合过程中具有封端作用，因此PT酸对聚酯的分子量分布、流变性能、纤维质量等都有一定影响，鞠培勇等［4－5］的研究证明了以上影响。而笔者长期跟踪不同PTA的使用过程发现在生产负荷、酯化温度、酯化压力、EG/PTA配比等工艺不变的前提下，PT酸含量对第一酯化的二甘醇DEG含量也有一定影响，具体影响如图4所示。

图4 第一酯化DEG含量与PTA原料PT酸含量对应关系

根据图4曲线可知，第一酯化二甘醇DEG含量随着原料PTA中PT酸含量的升高而升高，可能是由于PT酸含量升高以后导致实际的EG/PTA配比相比理论值偏高，PT酸相对PTA而言少了一半的羧基，因此引起第一酯化的DEG含量升高，而聚酯产品的DEG主要在第一酯化生成，所以需严格控制原料PTA中PT酸含量。

3 PTA对聚酯切片色相影响因素分析

聚酯切片的色值是一个综合性的指标，受PTA工艺参数、反应时间、反应温度等众多因素的影响。研究发现，当其它条件不变时聚酯切片的色相受原料PTA中4-CBA含量及PTA的色相影响较大［6－9］，由表1数据可知，不同PTA原料的色值L相差不大，而4-CBA含量及色值b相差较大，因此笔者重点研究了PTA原料的4-CBA含量及b值对聚酯色相造成的影响，具体如表2、表3所示。

表2 不同PTA原料4-CBA含量与对应聚酯切片b值

由表2数据可知，在PTA b值较低时，切片b值受PTA中4-CBA含量影响较大。当PTA中4-CBA含量≥10 mg/kg时，聚合所得聚酯切片的b值＞2.0，且PTA中4-CBA含量越高，聚合所得聚酯切片的b值也越高，主要原因是4-CBA在聚合过程中形成了吸色的共轭双键所致［10］;当PTA中4-CBA含量＜10 mg/kg，聚合所得聚酯切片的b值≤1.0。

表3 不同PTA原料b值与对应聚酯切片b值

由表3数据可知，当PTA中4-CBA含量＜10 mg/kg，聚酯切片b值受PTA色值b影响较大，总体上随着PTA色值b的升高而升高。

Delta－Y指标反映了PTA中黑色粒子的含量。研究发现PTA原料Delta－Y值对聚酯色相影响较大，具体结果如表4所示。

由表4数据可知，如表中第2组，当使用一种PTA原料的4-CBA含量为13 mg/kg、Delta－Y值为10，另一种PTA原料的4-CBA含量为6 mg/kg、Delta－Y值为1.5的混料PTA进行生产，得到的聚酯切片b值为3.0;而第3组当使用一种PTA原料的4-CBA含量为13 mg/kg、Delta－Y值为2，另一种PTA原料的4-CBA含量为11 mg/kg、Delta－Y值为2.5的混料PTA进行生产，得到的聚酯切片b值为2.1。以上结果说明在PTA原料b值较低的前提下，混料PTA生产聚酯切片b值主要受PTA的Delta－Y值影响较大，因此要生产b值较低的切片，PTA的Delta－Y值不宜过高。

表4 聚酯切片b值与PTA中Delta－Y含量对应关系

4 结论

a)原料PTA的平均粒径对浆料罐的搅拌电流及第一酯化的酸值AN有一定影响，平均粒径越小浆料罐搅拌电流越大，第一酯化酸值AN越小;

b)原料PTA中PT酸含量越高，第一酯化的二甘醇含量越高;

c)原料PTA的4-CBA含量越高、b值越高、Delta－Y值越大，聚酯切片的b值越大，切片越黄。

［1］ 张胜玲，刘高才，李楠.PTA质量对PET生产的影响及对策［J］.聚酯工业，2003，16(6):51－54.

［2］ 赵永冰.PTA质量对聚酯生产的影响［J］.合成纤维工业，2004，27(3):52－54.

［3］ 邹余贵.PET产品质量的影响因素［J］.聚酯工业，2004，17(1):5－9.

［4］ 鞠培勇，王金彬，赵芳.PT酸和PTA浆料性对聚酯工艺的影响［J］.济南纺织化纤科技，1994，4:30－31.

［5］ 鞠培勇，韩胜宏，刘金清，等.PT酸对聚酯及其纤维性能的影响［J］.聚酯工业，2001，14(5):30－32.

［6］ 叶丽华，戴钧明，殷小波.超有光聚酯切片色度的控制［J］.合成纤维工业，2014，37(2):71－73.

［7］ 吕建新.4-CBA对PET产品色相b值的影响［J］.合成纤维工业，2012，35(6):58－61.

［8］ 吕建新，张玉森.PET色相b值波动的影响因素［J］.聚酯工业，2013，26(4):47－49.

［9］ 党廷龙.原料PTA对PBT树脂色相的影响［J］.聚酯工业，2011，24(2):37－38.

［10］张师民.聚酯的生产及应用［M］.北京:中国石化出版社，1997.