摘要：PBT与PBAT的反应原理、工艺流程具有很大的相似性，通过一定技术手段实现PBT/PBAT柔性生产，可以丰富现有产品门类、增强企业的市场竞争力。介绍了某企业单线产能为100kt/a的PBT生产装置工艺路线，从反应原理、工艺角度分析了柔性转产的可行性，在实际生产过程中实现了100kt/aPBT和80kt/aPBAT生产线柔性切换。

1 PBT/PBAT柔性生产改造

1.1 PBAT产品介绍

聚已二酸/对苯二甲酸丁二醇酯，简称PBAT，是目前市场应用最广泛的可降解塑料之一。从结构上看，PBAT由已二酸丁二醇醋(BA)和对苯二甲酸丁二醇酯(BT)形成的共聚物，同时具备PBA(聚己二酸丁二醇酯)和PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)的属性，具体表现为良好的力学性能、较高的延展性和断裂伸长率，还具有优良的生物降解性，作为一种热塑性半结品工程塑料，PBAT树脂被广泛应用于塑料包装薄膜、农用薄膜、一次性塑料餐具、商用购物袋等领域。

1.2 PBAT合成机理

PBAT合成涉及到的化学反应主要有醋化反应、酯交换反应和缩聚反应，还存在少量的脱水反应，比如BDO脱水、中间聚合物脱水等。类似于PBT合成过程，PBAT同样经历醋化、预缩聚和终缩聚三个过程。不同的是，PBAT酷化合成阶段还包括AA和BDO的酯化，酯化体系更加复杂。

1.3柔性生产改造

原有PBT生产线技术方案(见图3)：单釜酯化，单釜预缩聚，双釜终缩聚，可以同时生产两种不同黏度的产品，以满足市场需求。PBAT改造是在原有PBT工艺流程基础上，增加两台酯化釜及其相应的配套设备及部分管道，从面实现PBT/PBAT柔性转产。转产PBAT需要增加一台并列的AA/BDO酯化釜，AA/BDO酯化系统包含AA酯化反应器、搅拌器、AA工艺塔、回流罐、醋化水液封槽等装置及配套设备，后续的共酯化釜、预聚釜、终聚釜、刮板冷凝系统、切粒系统等可以互享共用(见图4)

AA/BDO酯化反应温度为140~180℃，面PTA/BDO酯化反应温度为194~220℃，前者采用一次热媒供热，后者可使用二次热媒保证反应温度，从而有效提高化工生产热量利用效率。由于AA/BDO酯化较PTA/BDO酯化反应平均温度低了50℃，为了提高系统热能利用效率，AA/BDO酯化化反应釜可采用盘管加热物料。一方面，相较于列管加热设备，盘管加热购置费用降低：另一方面，盘管加热的受热面积更大，提高了物料的传热效果。

PBAT预缩聚不需要立式搅拌装置，可改用降膜塔式反应器，使反应物与反应器壁充分接触，提高系统内物料反应效果。PBAT终缩聚采用笼式夹套反应器，内部笼式夹套可提高缸体运转的稳定性，增加物料传质效果。为了增加PBAT的黏度：在预缩聚过程额外增加一套预缩聚反应釜，进一步加强缩聚效果，进一步满足了产品对熔酯、羧基等关键指标的要求。相较于PBT终缩聚采用卧式网盘式反应釜强化搅拌效果，PBAT中脂肪链含量升高而结晶度降低，不需要对釜底搅拌装置进行隔板、成膜网盘等改装，降低了设备制造和运行维护成本。

PBAT缩聚反应体系更加复杂，对操作真空度要求更高，PBT终缩聚的反应压力稳定在130Pa左右，PBAT终缩聚的反应压力需进一步降低至不超过50Pa。PBAT缩聚反应同样可以利用原来PBT预缩聚反应釜上的刮板冷凝器，及时排出不参与反应的不凝气。缩聚、增黏反应釜真空度的调节不是恒定不变的，当反应釜内物料黏度增大、循环泵后压力降低明显时，会发现搅拌器扭矩变小，需要适当增加真空度，加快BDO和低分子物的抽出从而使缩聚过程正向进行。PBAT缩聚体系的高真空度还减少了低沸点组分饱和蒸汽压，避免缩聚产物进一步碳化、结渣的可能性，有利于生产装置安全稳定运行。

在实际生产过程中，考虑到增加了一套预缩聚反应釜，拉长了PBAT工艺流程。经测算，对PBT生产装置进行升级改造，原来100kt/a的PBT产品装置可以实现80kt/a的PBAT生产能力置换。

2 柔性转产效果及总结

2023年10月，PBT系列产品装置顺利产出合格PBT产品，一周内达到优等品，在转产PBAT之前产出PBT共计4041t；2023年，11台装置开始进行在线柔性切换，在装置70%负荷正常生产PBT产品的情况下，通过在线调整生产原料、助剂、工艺流程、工艺指标，实现在线转产PBAT产品。

PBT在线转产PBAT，一是生产原料、工艺控制指标的变化，生产原辅料增加已二酸(AA)和助剂，已二酸酯化釜由生产PBT时的PTA醋化反应逐步更改为己二酸酯化反应，降低反应温度，提高反应压力，完成源头酯化反应的变化：二是工艺流程的变化，2台终聚釜在生产PBT时并联，同时出料至切粒机实现切粒，在转产过程中，变更为串联，通过特定的管道实现终一釜串联至终二釜的功能，改为串联后，物料停留时间延长，更利于PBAT熔体的增黏，同时终反应釜的温度在转产过程中保持下调，降低物料发生降解的概率，保证产品中端羧基指标<25mol/t。产出PBAT共739t，成功实现PBT在线转产PBAT。

3 结语

综上所述，PBAT和PBT的反应机理类似，经过酯化、预缩聚和终缩聚三个阶段，得到规定牌号的产品。PBAT分酯化工艺与PBT生产工艺也有很大的相似之处，都由酯化、缩聚、真空系统、热媒循环、造粒系统等组成，通过适当的技术改造，可实现PBT/PBAT生产装置柔性切换，某公司成功实现了100kt/a的PBT和80kt/a的PBAT生产线柔性切换，实现了产品的多元化发展。

来源：BDO研究院