乙二醇锑应用(无锡正茂化工厂).doc

聚酯催化剂ZM-24(乙二醇锑)产品应用汇编无锡市正茂化工厂(无锡市 214162)摘要：对聚酯缩聚催化剂ZM-24(乙二醇锑)的应用论述。关键词：聚酯；缩聚催化剂；乙二醇锑；应用中图分类号：TQ314.242 文献标识码：A- -我厂研制生产的高活性聚酯催化剂ZM-24（乙二醇锑）与法国埃尔夫阿托化学品公司生产的聚酯催化剂S-24在化学组成是相同的，即化学名称为乙二醇锑，化学分子式：Sb2(OCH2CH2O)3。在制备工艺上，我们吸收了国外的先进工艺方法，在研制中加以应用、改进，形成了自己生产工艺，产品质量优于S-24，并达到、超过国际同类产品先进水平。我厂聚酯催化剂ZM-24（乙二醇锑）工业化产品在济南化纤总公司化工二厂12万吨/年钟纺装置、济南化纤研究院3000吨/年聚酯装置、上海石化股份有限公司涤纶部杜邦装置及江阴兴业塑化有限公司20万吨/年瓶级聚酯装置上连续应用，应用效果良好，其催化活性及对聚酯产品的各项指标均优于常规催化剂三氧化二锑、醋酸锑，且比醋酸锑更稳定，使用方便，提高了聚酯产品的产量和质量，降低聚酯产品中的锑含量，提高聚酯产品的可纺性，所生产的聚酯产品全部达到优等品。催化剂产品质量国内领先，可以替代同类进口产品，为催化剂国产化作出贡献。1聚酯催化剂ZM-24（乙二醇锑）产品性能1.1产品性能：外观：白色或淡白色晶体粉末状。水解稳定性：遇到潮湿空气，会分解Sb2O3和乙二醇。不溶于水。可溶于乙二醇。分子式：C6H12O6Sb2结构式：2.5.7.10.11.14-Hexaoxa-1.6-distibabicyclo4.4.4tetradecane or Antimony trisethylene glycolato(2-)di-CAS 29736-75-2分子量：423.671.2各种催化剂性能参数2：表1.聚合物的特性-纤维级Tab.1 Polymer Preperty-Fiber level名 称三氧化二锑醋 酸 锑乙二醇锑缩聚时间（分）165147141特性粘度0.650.630.64端羧基（mmol/kg）191214二甘醇（）0.930.830.86色相（L）80.582.282.5色相（a）-0.9-1.1-1.2色相（b）2.52.12.0YI4.03.53.5过滤器寿命（天）7-103030表2.醋酸锑和乙二醇锑与三氧化二锑的重金属含量的比较2：Tab.2 Containing heavy metal in Anitimony glcoloxide as compared with Sb2O3 and Sb2(OAC)3元素三 氧 化 二 锑醋酸锑乙二醇锑砷As2300260012001200100010003215铜Cu10.317.210.88.68.510.111铁Fe11.215.311.23.87.65064.32锌Zn7.73.42.811.82.111镍Ni4.89.97.32.51111铅Pb11611555101013136696547.43硒Se5384441.81氯Cl74582101.01.211数值单位为ppm。乙二醇锑在乙二醇中的溶解曲线图2。表3乙二醇锑在乙二醇中的溶解试验Tab.3 Antimony glcoloxide in Ethylene glycol solubility test工作温度0C本产品浓度WA锑浓度ppm溶解时间min801.961120042802.441400048802.961660058表4醋酸锑在乙二醇中溶解度试验Tal.4 Antimonytriacefate in Ethylene glycol solubility test工作温度0C样品浓度WA锑浓度ppm溶解时间min601.96800022602.441000035602.961190054根据表3、表4可见：当乙二醇锑浓度为1.96时，锑浓度大于醋酸锑浓度为2.44时的锑浓度（1120010000ppm）；当乙二醇锑浓度为2.44时，锑浓度大于醋酸锑浓度为2.96时的锑浓度（1400011900ppm）。2.ZM-24催化剂（乙二醇锑）与醋酸锑、三氧化二锑催化剂在聚酯生产过程应用效果比较。表5：表5效果对比表Tab.5 Effect of Antimony glycoloxide as compared with Antimony oxide and Antimony triacetafeZM-24（乙二醇锑）1.锑含量高，为56-58.8醋酸锑锑量含仅40-42三氧化二锑锑含量为832.具有优良的催化活性，明显加快缩聚反应速度，有效缩短聚合周期，缩聚时间141（min）。缩聚时间147 min。缩聚时间165 min。3.较大幅度提高聚酯产品质量，色泽和和稳定性，纺丝工序中满卷率和染色均匀，有明显提高。L值 85.6 a值 -1.2 b值 2 YI值 3.5 IV（di/g） 0.672 MP（0C） 262-COOH（mol/h）11.85DEG 0.80满卷率 95.8染色均匀率 98.524.与醋酸锑的比较，催化剂使用量少，以活性Sb+3相同量是醋酸锑的 2/3量，使用成本降低。83.9-1.12.13.50.65426015.990.80催化剂使用量多，以活性Sb+3相同量是ZM-24的1.3倍的用量，使用成本高。缩聚反应中，Sb2O3用作催化剂。但其溶解性较差。容易造成聚合体中间部催化剂过量，生成高熔点的环状三聚物，使切片色相变差，并会使纺丝断头增加1。 93.0 97.87与乙二醇锑催化剂相比三氧化二锑催化剂对聚酯成品的色相L值降低，使产品外观白度差5。断丝率高，纺丝成本也相对提高，经济效益降低。5.纯度高，无任何异物带入系统中，聚酯产品中无杂质存在，无气味，有利于装置运转和操作人员的健康。有醋酸根存在，增加了聚酯产品中杂质含量，同时对装置有腐蚀，存在甲苯味，影响操作人员的健康。杂质含量高，在聚酯生产过程中，过滤器容易阻塞，影响生产全过程。同时三氧化二锑粉尘也影响操作人员的健康。3.催化剂使用成本分析3.1与醋酸锑比较醋酸锑和乙二醇锑相比。由于乙二醇锑中锑含量明显提高，若要达到相同的锑用量，使用乙二醇锑就可以少一些。以某聚酯装置为例，计算催化剂使用成本。聚酯产量：300吨/天，每年365天计算。使用醋酸锑年消耗量48吨，按市场价3.90万元/吨计算，全年费用约187.20万元.若改用乙二醇锑，则每年消耗约34吨，按市场价4.2万元/吨计算，全年费用约142.8万元。因此若改用乙二醇锑，全年至少减少支出44.4万元。即10万吨/年聚酯装置上以乙二醇锑替代醋酸锑作催化剂，每年可以节省原料费28.8万元。3.2与三氧化二锑比较3： 在聚酯生产装置上，每吨PET的催化剂用量由三氧化二锑改为乙二醇锑后，增加了40，乙二醇锑的单价也比三氧化二锑单价高65左右，这样每吨PET增加成本10元左右，低于总成本的0.15，是可以承受的。在产品质量提高后，对聚酯切片的后段加工工序或用户来说，长丝的可纺性提高、满卷率提高和一等品率的提高都会带来较大的经济效益。据统计，一等品率每提高1，长丝平均增加收入为7.5元/吨左右。而这次乙二醇锑试验中一等品率的提高幅度在5.42-9.93，所以长丝经济效益增加在40-75元/吨。如果切片全部自用，补偿由于催化剂成本增加部分后，每吨PET还可以增加约30元以上的收益。4用户对乙二醇锑评价（摘要）4.1上海石化涤纶部3。乙二醇锑是聚酯生产的一种新型缩聚催化剂，它是锑系列缩聚催化剂，和醋酸锑及三氧化二锑一样，也属于三价锑的活性催化范畴。但与其它锑系列缩聚催化剂相比，它的特点是它带入系统的副基团是乙二醇，对系统内的产品无不良影响；而醋酸锑及三氧化二锑有醋酸根和氧根的影响。此外，乙二醇锑在制造过程中分离掉了大部分与它伴在的铝、砷等重金属化合物，这使得聚酯产品在食品领域的应用竞争中有极大的优势。上海石化涤纶事业部对缩聚催化剂乙二醇锑的应用工作始于1998年，当年仅在30L小试装置上做了些乙二醇锑催化剂的活性试验。1999年又在“合成纤维国家工程研究中心”的聚酯中试装置多次进行试用，从而掌握了乙二醇锑的缩聚催化活性，以及它对聚酯产品质量如色相、端羧基和DEG含量等的影响，得出可以在大型聚酯生产装置上进行推广应用的结论。从2000年3月起，以新颖的乙二醇锑取代传统的三氧化二锑和醋酸锑作为缩聚催化剂的应用推广工作在上海石化涤纶部开始进行，替换工作取得了预期的效果：(1)聚酯产品中的锑添加量大幅度降低，同时也降低了产品中其他助剂的添加量；(2)产品比原来的更白、更亮；(3)产品的可纺性也大大提高。目前上海石化涤纶部的聚酯产品都用乙二醇锑作催化剂来生产。结论：1.这次乙二醇锑试用工作的考察，共经历了6个月的质量观察，被观察的产品多达8万多吨，所以试验数据和结果较为可靠。2.在乙二醇锑试用时，产品中的锑的质量分数从 27310-6降到了24010-6，而工艺条件和生产负荷都基本不变，故说明乙二醇锑中三价锑的活性比较高。3.与使用三氧化二锑催化剂相比，使用乙二醇锑催化剂对聚酯成品的色相L值有明显升高效果，使产品外观增亮增白。4.长丝可纺性有较明显的提高，其中FDY的满卷率，FDY的一等品率和PDY的一等品率提高较大，DTY的染色均匀率也有所提高。5.使用乙二醇锑催化剂成本分析在聚酯原料生产装置上，每吨PET的催化剂用量由三氧化二锑改为乙二醇锑后，增加了40，乙二醇锑的单价也比三氧化二锑单价高65左右，这样每吨PET增加成本10元左右，低于总成本的0.15，是可以承受的。在产品质量提高后，对聚酯切片的后加工工序或对用户来说，长丝的可纺性提高，满卷率提高和一等品率的提高都会带来较大的经济效益。据统计，一等品率每提高1，长丝平均增加收入7.5元/吨左右。而这次乙二醇锑试验中，一等品率的提高幅度5.42-9.93，所以长丝经济效益增加在40-75元/吨。如果切片全部自用，补偿由于催化剂成本增加部分后，每吨PET还可以增加约30元以上的收益。乙二醇锑工业试验4乙二醇锑可以形成二种牌号S-21（醋酸锑）和S-24（乙二醇锑），资料表明，其反应活性要高于传统的三氧化二锑。如表6：表6乙二醇锑与三氧化二锑的催化性能比较Tab.6 Catalyst Preperly of Antimony glocoloxide as compared with antimony oxide项 目缩聚时间min/dl.g-1Lab过滤器寿命t/d乙二醇锑1410.6482.5-1.22.030三氧化二锑1650.6580.5-0.92.57-10通过比较，可以发现乙二醇锑比三氧化二锑有更高的催化活性，较好的切片色相和极低的凝结粒子。因此，杜邦和埃尔夫公司特崇在直接纺丝工艺中应用，以延长喷丝和组件寿命，获得更好的纤维性能。尤其在细旦长丝的生产中，这种熔体的可纺性特点能得到充分发挥。4.2 济南化纤总公司5目前聚酯工艺普通使用锑化合物做缩聚催化剂。主要使用三氧化二锑和醋酸锑。国内苏州杜邦聚酯有限公司6万吨/年聚酯装置采用埃尔夫公司的乙二醇锑（S-24）做催化剂，但应用技术不为外界所知。1998年济南化纤总公司研究院开始在3000吨/年中连续聚酯装置上对进口的乙二醇锑（S-24）进行试用研究，随后推广到引进的钟纺技术12万吨酯装置，生产的聚酯切片白度高，可纺性好，从而引起国内催化剂生产厂家和聚酯生产厂家的关注。无锡市正茂化工厂研制乙二醇锑（ZM-24），并于1999年进行批量生产。1999年6月通过济南化纤总公司研究院小试及中试试验，并在3000吨/年中连续聚酯装置上使用。1999年9月在济南化纤总公司12万吨/年装置上应用。应用期间，聚酯装置生产过程平稳，产品质量稳定，聚酯产品全部为优级品，切片的纺丝性能优良，ZM-24催化效果明显，各项指标均达到或超过进口产品。4.3 中国济南化纤总公司12万吨钟纺装置6用乙二醇锑取代三氧化二锑作为聚酯生产化在产品质量和经济效益方面有所改善，具体结论如下：1乙二醇锑催化剂配制容易进行，配制浓度可以提高到3%以上，溶解温度