Tìm hiểu công nghệ sản xuất polyetylen terephtalat

Tiểu luận

Tìm hiểu công nghệ sản xuấất polyetylen terephtalat

Giảng viên hướng dẫn: PGS. Nguyễn Hồng Liên
Nhóm thực hiện: Nhóm 4


Giới thiệu

Polyetylen terephtalat (PET) là một loại polyester được ứng d ụng chủ yếếu đ ể s ản xuấết nh ựa
và xơ sợi, ngoài ra còn có thể chếếtạo được film và các nylon đặc biệt do các thuộc tính của
PET dễ dàng điếều chỉnh trong quá trình sản xuấết. Nó là một polymer nhiệt d ẻo có thể tái chếế
được, thấn thiện với môi trường và là sự lựa chọn sôếmột thỏa mãn các nhu cấều khác nhau
trến thếếgiới cho một lựa chọn xanh hơn và sinh thái hơn.


Nội dung trình bày

I.

Tổng quan

II.

Nguyến liệu và các phương pháp sản xuấế
t PET

III.

Công nghệ trùng hợp PET

IV.

Đánh giá công nghệ


Chương I: Tổng quan

1.1 Tính chấết chung
Công thức phấn tử: (C8H10O4)n
Công thức cấếu tạo:


1. Tính chấết chung

 polyethylen terephtalatcóthể tôền tại cả hai dạng vô định hình trong suôếtvà bán kếết tinh.
 PET có độ cứng cao, độ bếền, độ dẻo dai tôết.
 PET có tính chấết điện cách điện tôết và khả năng chôếng ăn mòn cao.
 Đặc điểm quan trọng nhấết của PET là chỉ sôếđộ nhớt
 PET có tính hút ẩm.


Bảng 1. Các tính chấết chung của PET
Tính chấất vật lý
Khôấi

lượng

riêng

Giá trị

Tính chấất nhiệt

Giá trị

1.3-1.4

Điểm ch ớp cháy

Trến 200oC

T ự dập tăế
t

o
Nhiệt độ làm việc d ưới ( C)

-60 đếế
n -40

21%

o
Nhiệt độ làm việc trến ( C)

115-170

3
(g/cm )

Khả năng duy trì ng ọn l ửa

Giới hạn oxi cho phép
Chỉ sôấkhúc x ạ

1.58-1.64

Khả năng chôấ
ng tia cực tím

Tôế
t

Nhiệt dung riếng (J/kg.K)

1200-1350

Độ dẫn nhiệt (W/m.K) ở

0.15-0.4

o
23 C

Cấn băằng nước hấấp thụ

<0.7%

S ự chếnh lệch nhiệt độ ở

80

o
1.8MPa ( C)
o
Độ nhớt ở T=75 C

600 mPa.s

S ự chếnh lệch nhiệt độ ở

115

o
0.45MPa ( C)

Tính chấất cơ học

Giá tr ị

Hệ sôếgiãn nở nhiệt (x10
6

20-80

-1

K)

Hệ sôấma sát
Tính cứng

0.2-0.4
M94-101

Độ bêằ
n chôấ
ng va đập

Tính chấết hóa học
Bếề
n axit

13-35

Đánh giá
Tôế
t với hấề
u hếế
t axit thường

Bếề
n rượu, xeton, halogen, dấề
u mỡ

Tôế
t

(J/m)

Hệ sôấPoisson

0.37-0.44

Bếề
n kiếề
m

Đặc biệt kém
ở nhiệt đ ộ cao

Modun kéo

2-4

Độ bêằ
n kéo

80

Bếề
n hydrocacbon aromatic

Khá tôế
t


1.2.




Các ứng dụng của PET

Tấềm quan trọng của PET xuấết phát từ thực tếếlà nó được sử dụng rộng rãi trong nhiếều sản
phẩm.
PET có thể được tạo thành các vỏ chai hoặc các hộp đựng, bếền và chịu được va đập mạnh.
Chúng được sử dụng bao ngoài cho các sản phẩm có thể uôếng hoặc ăn được như nước
ngọt, nước khoáng, nước trái cấy, thức ăn trẻ em, bơ đậu phộng, dấều giấếm, dấều và giấếm.


Hình 1. Ứng dụng phổ biếến của PET



Cơ cấấu thị trường cung cấấp PET nguyên liệu 6 tháng/2012
(NGUỒằN:Tổng cục Hải quan Việt Nam)




CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤấT PET

2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP PET
2.1.1 Phản ứng giữa axit Terephtalic với Etylen glycol.

 Giữa axit terephtalic và ethylene glycol là phản ứng pha lỏng.
 ĐK: áp suấết 4.105 Pa (4 atm), nhiệt độ từ 240 - 260oC.
 phản ứng tự xúc tác, tuy nhiến một sôếaxit mạnh hoặc ester của axit titanic được thếm

vào hỗn hợp phản ứng như là xúc tác cho phản ứng ester hóa.


Phản ứng gôềm 2 giai đoạn
Giai đoạn 1: Hỗn hợp PTA và EG được gia nhiệt, phản ứng trùng ngưng xảy ra tạo BHET
( bis-(hydroxyletyl)terephtalat) và các oligome có phấn tử lượng thấế
p.



Cuôế
i phản ứng đa tụ polymer, một lượng từ 0,5-2% diphenyl ester ho ặc diphenyl
terephtalat được cho vào thiếế
t bị đa tụ để kếế
t nôế
i các obligomer thành polymer theo
phản ứng:


2.1.2. Phản ứng trao đổi este giữa Dimetyl Terephtalat (DMT) và EG


Phản ứng trans este hóa giữa DMT và EG, methanol là một trong các sản phẩm.


2.1.3. Phản ứng giữa Terephtaloyl diclorid và Etylen glycol

Phản ứng này xảy ra nhanh và hiệu suấết cao. Tuy nhiến do axit clorua đăết
nến phương pháp nến phương pháp này không được sử dụng trong công
nghiệp.

2.2. NGUYÊN LIỆU CHO QUÁ TRÌNH TỒằNG HỢP PET

Sản xuấết PET chủ yếế
u chia thành hai giai đoạn. Giai đoạn đấề
u là PTA sản xuấế
t băề
ng cách sử
dụng p-xylen làm nguyến liệu với sự có mặt của axit làm dung môi, giai đoạn hai là phản ứng
giữa PTA và MEG hình thành nến PET. Do đó các nguyến liệu sản xuấế
t PET là p-xylen và
MEG.




2.2.1. Nguyên liệu p-xylen

- P-xylen là một hydrocacbon thơm, gôềm một vòng benzen và hai nhóm thếếmetyl thếếvào hai
tử cacbon ở hai vị trí 1 và 4 vòng thơm. P-xylen có đôềng phấn là o-xylen và m-xylen.








Trọng lượng phấn tử: 106,17 đvC

Điểm sôi: 137-140oC
Tỷ trọng: 0,86
Nhiệt độ nóng chảy: 13,3oC
Nhiệt độ sôi: 138,4oC
Chấết lỏng không màu, không tan trong nước, tan trong ancol, ete, và các dung môi h ữu c ơ.


Ứng dụng:
P- xylen có một sôếứng dụng như chấết làm tăng trị sôếoctan của xăng, làm dung môi trong sơn, ph ẩm
màu, dung môi trong nghiến cứu thuôếc…P-xylen được sử dụng chủ yếếu để sản xuấết axit terephtalic,
một hợp chấết quan trọng để tổng hợp nhựa PET.

Nguôằ
n thu P-xylen:


2.2.2. Nguyên liệu MEG

 Tính chấết hóa lý:
 Mono ethylene glycol / MEG là chấết lỏng có nhiệt độ sôi cao, độ bay hơi thấếp, có thể tr ộn
lẫn với nước. Nó được dùng làm dung môi và là nguyến liệu ban đấều cho nhiếều quá trình
tổng hợp







Tến hoá học : 1,2 – Ethanediol, Ethylene Glycol

Công thức hoá học :HOCH2-CH2OH
Công thức phấn tử :C2H6O2
Nhiệt độ sôi : 196-1990C
Nhiệt độ đông đặc : -12.30C


•

Ứng dụng:

Mono ethylene glycol / MEG có các tính chấết như : làm gi ảm nhi ệt độ đông nh ư h ệ
nước, khả năng hút ẩm, bếền hoá học, khả năng phản ứng với Ethylene oxide và các
acid khác. Vì thếếnó được dùng nhiếều trong các ứng dụng :
- Chấết trung gian để sản xuấết nhựa
- Chấết chôếng đông và ức chếếăn mòn
- Chấết giữ ẩm
- Dung môi hòa tan thuôếc nhuộm


Nguôằ
n thu MEG

•
•
•
•
•

- Thủy phấn etylen oxit
- Clohydrin hóa etylen, thủy phấn băềng dung dịch kiếềm hydro cacbonat

- Axetoxyl hóa etylen, thủy phấn thu được MEG
Oxi hóa etylen có sử dụng xúc tác
Pư tổng hợp giữa CO và H2