（化学工程专业论文）42万吨年聚酯装置扩能改造工程设计.pdf

中文摘要 本文介绍了乌石化聚酯装置扩能改造的情况。在分析装置实际生产情况后， 我们查找出了装置的主要瓶颈如下：( 一) p t a 高压气送系统能力不足；( - - ) 热 媒炉系统供热能力不足；( 三) 切粒机在高负荷下故障率较高；( 四) 缩聚釜真空 系统是限制装置生产能力的主要因素；( t t ) 浆料泵及工艺塔能力不足。根据以 上问题，确定了扩能改造的方案和扩能后出现问题的解决方案，并运用酯化和缩 聚反应动力学知识和反应动力学数学模型，对主要参数进行了优化调整，指出借 鉴反应动力学数学模型可以预测产能提高后的主要工艺参数和产品质量，最终将 装置产能由原设计的1 4 0 t d 提高到1 8 0 t d ，各项物料消耗、综合能耗与改造前 相同或略低，一些困扰乌石化聚酯装置长周期平稳运行的瓶颈因素也得到了解 决。 通过以上介绍，我们希望在目前聚酯市场竞争日益激烈的情况下，能为聚酯 企业致力于在少改动或不改动现有生产装置的前提下，通过调整配方和生产工艺 降低成本、提高聚酯产品的产量和质量探索出可行的途径。 关键词： 聚酯乌石化扩能改造工程设计 a b s t r a c t t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ec a p a c i t ye x p a n s i o nr e v a m p i n go ft h ep o l y e s t e ru n i to f t h eu m m q ip e t r o c h e m i c a lc o m p a n y a f t e ra n a l y z i n ga c t u a lo p e r a t i o no ft h eu n i tt h e m a i nb o t t l e n e c k sw e r ef o u n d 弱f o l l o w s ：( 1 ) t h ea b i l i t yo ft h ek g hp r e s s u r e a i r - f e e d i n gs y s t e mi sn o te n o u g h ；( 2 ) t h ea b i l i t yo ft h eh o tm e d i u mf u r n a c ei sn o t e n o u g h ；( 3 ) t h e r ei sm o r eb r e a k d o w nr a t e o ft h eg r a n u l ec u t t e ru n d e rt h eh i g h e r c a p a c i t y ；( 4 ) t h ev a c u u ms y s t e mo ft h ep o l y m e r i cr e a c t o rw a st h em a i nf a c t o rt o r e s t r i c tt h ea b i l i t yo ft h eu n i t ；( 5 ) t h ea b i l i t yo fb o t ht h es l u r r yp u m pa n dt h ec o l u m n i sn o te n o u g h t h ec a p a c i t ye x p a n s i o np r o g r a mi sp l a n n e da c c o r d i n gt ot h ea b o v e p r o b l e m s t h em a i no p e r a t i o np a r a m e t e r sa r eo p t i m i z e db yt h er e a c t i o nk i n e t i c s k n o w l e d g ea n dt h er e a c t i o nk i n e t i c sm a t h e m a t i c sm o d e l i ti sp r e d i c t e dt h a tt h em a i n o p e r a t i o np a r a m e t e r sa n dt h ep r o d u c tq u a l i t ya f t e rt h ec a p a c i t ye x p a n s i o nc a nb e e x p e c t e db yt h er e a c t i o nk i n e t i c sm a t h e m a t i c sm o d e l f i n a l l yt h eu n i tc a p a c i t yw a s r a i s e df r o m 14 0 t dt o18 0 t d b o t ht h eu t i l i t yc o n s u m p t i o na n dt h ee n e r g y c o n s u m p t i o na f t e rc a p a c i t ye x p a n s i o n a r es i m i l a ro rs l i g h t l yl o w e rt h a no n eb e f o r et h e c a p a c i t ye x p a n s i o n s o m eb o t t l e n e c k si nt h ep o l y e s t e ru n i th a da l s ob e e ns o l v e d t h r o u g ht h er e v a m p i n g b yt h ea b o v ei n t r o d u c t i o n ，u n d e rt h ep o l y e s t e rm a r k e tw a st h ec o m p e t ec u r r e n t l y i n c r e a s i n g l yv i g o r o u sc i r c u m s t a n c e ，t h ea b i l i t y c o n c e n t r a t e do nf o r t h ep o l y e s t e r b u s i n e s s e n t e r p r i s e a tl i t t l ec h a n g et o e n g i n e e r i n gd e s i g n o rd i d n t sc h a n g et o e n g i n e e r i n gd e s i g n ，a n du s e dt h ee x i s t i n gp r o d u c t i o ne q u i pu n d e r t oa d j u s tf o r m u l a t i o n a n dp r o d u c eac r a f tt od e c l i n et h ec o s t ，t h ee x a l t a t i n gy i e l da n dq u a l i t yo fp o l y e s t e r p r o d u c tw a si n v e s t i g a t e db yt h ev i a b l ep a t h k e yw o r d s ：p o l y e s t e ru r u m q ip e t r o c h e m i c a lc o m p a n yc a p a c i t ye x p a n s i o n r e v a m p i n ge n g i n e e r i n gd e s i g n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤盗盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：气铆廷签字吼沏夕年) 月日 i 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解鑫盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权基盗盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日期：2 ”7 年 乍愎 l 月硝日 导师签名： 彳娩久 j 签字日期：) 。p ，7 年土月日 前言 剐吾 聚酯( p e t ) 由于优良性能而广泛应用于纤维、薄膜、瓶、工业丝及工程塑 料等领域。我国的聚酯技术是在引进技术和自主开发的基础上发展起来的，2 0 世纪7 0 年代到9 0 年代，中国曾重复引进了5 0 多套3 1 0 万吨年的聚酯装置，包 括吉玛、杜邦、伊文达和钟纺等各种聚酯工艺。2 0 世纪9 0 年代开始，华东理工 大学和仪征化纤、上海石化合作，形成了国内不同流程即五釜流程和三釜流程的 大型聚酯装置自行设计、自行制造、自行安装和自行开车的能力。由于我国聚 酯国产化技术获得突破，聚酯装置投资成本大幅度下降，同时由于我国聚酯生产 成本优势明显，国外聚酯产能逐步向我国转移，我国聚酯产能迅速增长。近年来， 世界化纤工业每年以4 5 的速度发展，我国化纤工业则以近2 5 的年均速度 高速增长。到2 0 0 5 年年底，聚酯产能已达到2 0 5 7 万吨，约占世界聚酯产能的 4 0 ，我国已成为世界聚酯生产第一大国。但我国聚酯产品品种结构与国际先进 水平还有较大差距，常规产品生产能力过剩，生产品种范围窄，非纤聚酯比例明 显偏低，因此进一步开发先进生产工艺，扩大生产规模，降低成本，增加产品附 加值，拓展新的应用领域，成为聚酯技术发展的动力和目标。 聚酯是制造聚酯纤维、涂料、薄膜以及工程塑料的原料。它通常是由二元酸 和二元醇经酯化和缩聚反应而制得的一种高分子缩聚物。这类缩聚物的品种随着 使用的原料或中间体的不同而有很多种。但是所有的品种都有一个共同的特点， 就是在其大分子的各个链节间都以酯基相关联，这类缩聚物通称为聚酯【1 匕 聚酯是通过多个对苯二甲酸双羟基乙酯( b h e t ) 单体经缩聚反应生成，b h e t 的合成是经过三条途径生成的：1 酯交换法；2 直接酯化法；3 环氧乙烷直接酯 化法。 1 酯交换法：将对苯二甲酸二甲酯( d m t ) 和乙二醇( e g ) 在锌、锰、锑等有机 金属盐或氧化物催化作用下，进行酯交换反应，生成聚酯单体。 d m t + 2 e g b h e t + 2 m a ( 甲醇 由于对苯二甲酸转化为d m t 后再与e g 反应生成b h e t 的生产过程，没有 p t a 直接酯化生成b h e t 的生产过程经济，而且酯交换法还有副产物甲醇生成， 需要增加回收设备，并且甲醇不安全，因此，自从高纯度对苯二甲酸( p t a ) 可以 大量低价获得后，酯交换法现已基本被p t a 直接酯化法所取代。 2 直接酯化法：p t a 与e g 直接脱水酯化生成聚酯单体。 p t a + 2 e gb h e t + 2 h 2 0 啼 直接酯化法的优点主要有：( 1 ) 原料费用低。从理论的需求量来看，生产l k g 聚酯需d m t 的量比p t a 多1 7 。( 2 ) 直接酯化法无副产物甲醇的生成，就可以 不需要甲醇回收设备。( 3 ) 直接酯化法的酯化反应不需要使用催化剂，聚合物的 前言 热稳定性好。 3 环氧乙烷直接酯化法：p t a 在水或有机溶剂及催化剂存在的条件下与环氧 乙烷直接酯化生成聚酯单体。 p t a + e o ( 环氧乙烷) b h e t- 因为环氧乙烷在运输过程中非常危险，所以环氧乙烷直接酯化法没有得到推 广。 由于p t a 与e g 直接酯化反应体系涉及固相、液相、气相三相，研究处理这 样的体系极为困难。二十世纪八十年代后，关于直接酯化反应过程的研究报道很 多，但很少有适合实际生产的专门研究。k r a v i n d r a n a t h 和r a m a s h e l k a r 2 在 1 9 8 2 年发表了一篇关于直接酯化过程的反应器系统模拟文章，近年来，日本东 洋纺公司的t o s h i r oy a m a d a 和y o s h i oi m a m u r a 3 在这方面也作了详细的研究。 自聚酯生产实现工业化以来，对聚酯生产的反应机理和数学模型的研究就一直持 续地进行着h 卜。 我国的聚酯发展历史较短，聚酯工业的研究与开发起始于1 9 5 8 年，从无到 有，发展迅速，经历了六十年代的研究与发展和七十年代的大型装置引进，至今 已拥有了较强的开发实力和坚实的基础。1 9 7 3 年以来，我国引进了包括d m t 和 p t a 两种技术的聚酯生产线，涉及到世界主要的聚酯生产企业和工程公司的聚酯 生产技术，工艺的先进程度几乎与世界同步。而引进的多条直缩法( p t a 法) 聚酯 生产线，包括了国外几乎所有的聚酯生产技术，生产能力增加很快。聚酯生产的 工艺流程有五釜流程和三釜流程之分。五釜流程的典型代表是日本钟纺公司技 术、德国吉玛公司技术和瑞士伊文达公司技术；三釜流程的典型代表是美国杜邦 公司技术。 经过近二十年的引进、建设和发展，我国已建成并投产了具有当代先进技术 和装备水平、以纤维级聚酯为主要产品的大型连续聚酯装置，以及适用于差别化 纤维和非纤维级的聚酯柔性连续、半连续中小型聚酯生产线，并在消化吸收引进 技术的高起点基础上，对聚酯装置进行了改造、创新和提高，通过技术改造的方 式提升我国的聚酯生产技术，使得聚酯装置的物耗、能耗等产品指标达到世界先 进水平。但与发达国家相比，我国的聚酯生产还有很大差距，因此在今后很长一 段时期内，我国的聚酯纤维发展潜力还很大，聚酯的生产和应用必将保持快速增 长的趋势。 在经过一段快速发展时期后，聚酯生产现在已进入一个相对成熟的时期。二 十世纪九十年代以后。聚酯市场的竞争日益激烈，使得各聚酯生产企业纷纷寻求 降低成本、增强竞争力的途径。为了降低生产成本和增强竞争力，许多聚酯生产 厂家致力于在少改动或不改动现有生产装置的前提下，通过调整配方和生产工艺 前言 来提高聚酯产品的质量和产量；而有的生产厂家则针对不同的用途生产不同性能 的产品。简化工艺流程、扩大生产规模、提高单线生产能力已成为当今聚酯生产 技术的发展趋势。聚酯的单线生产能力已从十几年前的1 0 0 t d 提高到现在的 3 0 0 6 0 0 t d 。康泰斯和杜邦公司在建设7 5 0 t d 的聚合装置，吉玛公司的聚合装置 产能已达8 0 0 t d ，酯化能力可达1 0 0 0 1 2 0 0 t d 8 。 随着聚酯生产技术国产化工 作取得突破，国内一些具有一定生产规模的聚酯生产厂家纷纷通过技术改造的方 式，对装置进行扩能改造来提升竞争能力。借鉴国内聚酯生产厂家的扩容经验， 结合乌鲁木齐石化聚酯装置的实际生产情况及主要设备生产能力，乌石化提出了 将装置产能由原设计的1 4 0 t d 提高到1 8 0 t d 的扩容要求。 第一章文献综述 第一章文献综述弟一早义陬缘尬 1 1聚酯的性质和用途 聚酯是以二元或多元醇和羧酸为原料，经缩聚反应合成的，通常可分为不饱 和与饱和两大类。不饱和类聚酯的主导产品聚酯玻璃钢增强塑料已广泛应用于国 防工业和人民生活中；饱和类聚酯的主导产品聚是对苯二甲酸e , - - 醇酯( p e t ) 、 聚对苯二甲酸丁二醇酯( p b t ) 、聚对苯二甲酸丙二醇酯( p t t ) 和聚萘二甲酸乙二醇 酯( p e n ) ，它们的熔体具有优良的成纤性，其纤维( 涤纶) 织物的优良服用性能， 使其产量超越腈纶和锦纶( 尼龙) 而跃居合成纤维的首位，在国民经济的发展中已 是必不可少的。以增强塑料为主导产品的不饱和聚酯及其制品和以涤纶纤维为主 导产品的饱和聚酯及其制品，国内外都通称为聚酯n 1 。 在工业生产化中，聚酯多是以精对苯二甲酸( p t a ) 或对苯二甲酸二甲酯( d m t ) 和乙二醇( e g ) 为原料，直接进行酯化缩聚反应或酯交换法，制得的高聚物产品。 聚酯具有优良的物理、化学和机械性能。七十年代后，聚酯纤维的增长趋势 之所以远大于其他合成纤维，究其原因，与聚酯纤维的优异性能有关： 、 聚酯性能优异，具有高强度、高熔点、弹性模量、耐热性好等特点。 聚酯织物具有洗可穿、保形性好、不易起皱等特点，是比较理想的纤维材料， 因此在衣着方面占有比较突出的地位。 聚酯的机械力学性能可塑性大，经过不同的加工方法，既适合生产长丝，也 适合生产短纤维；同时既可生产适合与棉混纺的棉型短纤维，也可生产适合与毛 混纺的毛型短纤维或毛条；还可通过各种改性手段，仿制棉、毛、麻、丝等各类 天然纤维哺j 。 聚酯的主要用途是制备聚酯纤维。普通聚酯和常规纤维远不能满足人们的生 活和工业领域日益增长的需要，聚酯纤维差别化和非纤维应用品种的开发已是聚 酯科技进步和生产发展的重要课题。1 9 9 8 年聚酯纤维的世界产量达到1 6 0 0 多万 吨，在聚酯的应用中占6 0 。进入九十年代，随着聚酯工业的飞速发展，由于其 优良的可回收性和简便的改性方法，促进了聚酯在非纤领域的迅速发展。到1 9 9 8 年世界非纤用聚酯的生产能力已占聚酯总生产能力的1 3 ，并且正以比纤维用生 产能力发展更快的速度发展。聚酯的产品品种由最初的涤纶短纤维扩展到目前的 涤纶短纤维、涤纶长丝、聚酯瓶、聚酯薄膜、无纺布，工程塑料及复合多功能性 产品等多个系列上百种产品几千种规格，产品系列构成也由初期的1 0 0 短纤维 发展到多个品种均衡发展啼1 。 聚酯的用途不再局限于纤维，而是进一步由衣着用途逐步拓展到各类化工、 轻工、交通、建筑及日用品制造等各个领域。工业用纤维有轮胎帘子线、滤布、 第一章文献综述 绳索、胶管和皮带的底布；民用的有渔网、船帆；工程塑料方面有各种彩色胶片、 x 光片、印刷胶片的基片；日常生活中常见的饮料瓶，以其透明、光洁、无毒而 受民众的喜爱；这些都是以聚酯为原料制造的。目前，聚酯正在越来越多地取代 铝、玻璃、陶瓷、纸张、木材、钢铁和其他合成材料，聚酯的家庭也在持续扩大。 差别化纤维是通过物理和化学改性方法赋予纤维各种特殊功能，生产的少 量、多品种和高附加值的产品，近年来其主要方向是生产仿毛、仿麻或仿天然丝， 并赋予纤维各种特殊功能。而聚酯工业丝则广泛应用于轮胎帘子线、高压胶管和 传送带等方面。非纤维应用主要是聚酯薄膜、塑料、包装容器、粘合剂、涂料等 制品广泛应用于轻工、机械、电子、食品包装等工业领域3 。 1 2 聚酯的发展 1 2 1 世界聚酯的发展及消费 自1 9 5 3 年美国杜邦公司建成世界上第一个聚酯纤维生产厂以来，聚酯工业 的发展已经历了五十多年的历史，世界聚酯工业飞速发展。究其主要原因，一是 聚酯纤维从早期的衣着用途为主，逐步扩展到装饰包装和工业用途：二是世界人 口的急剧增加，对聚酯纤维的消费总需求也相应提高。聚酯由于具有多种优良性 能而应用广泛。尤其是极佳的纺织性能在许多方面代替了天然纤维，使得聚酯纤 维一被开发，就很快超过了聚酰胺纤维成为合成纤维的最大品种，一直主导着化 学纤维市场。化学纤维不仅是天然纤维良好的替代品，而且更具有天然纤维所不 及的可塑性。在寻求贴近自然的今天，天然纤维受到诸如气候、生长周期、耕地 减少和成本等因素的制约，发展空间受到了相当大的限制。反观化学纤维，其庞 大的产业规模和无穷的创新潜能，在生命科学、航空航天、军事、电子、医疗卫 生等领域的应用，显示了化纤工业已超越了传统的范畴，开始向更广阔的空间 发展。 聚酯是与人民生活休戚相关的重要产品，生产技术和不断改进和完善，己进 入了比较成熟的阶段。聚酯在日常生活和工业中的应用越来越广，如合成聚酯纤 维( 涤纶) ，同时在非纤维制品方面也占有很高的地位，聚酯非纤维应用方面主要 是薄膜、塑料、涂料、包装瓶子这些轻工、机械、电子和食品包装等工业领域。 随着对聚酯需求量的不断增加，促使了聚酯生产的迅猛发展。 六十年代，美国、日本、欧洲、前苏联和我国相继建设了聚酯生产装置，发 达国家开发了p t a ( 对苯二甲酸) 法合成聚酯技术并实现了工业化。这一时期原料 资源从焦化芳烃转向石油芳烃( 甲苯、二甲苯) 。日本、德国、美国相继完成了 p t a 法聚酯生产，并在此基础上进而开发了直接酯化法连续工艺，进行了工业化 生产。在生产技术领域里形成了d m t ( 对苯二甲酸二甲酯) 法和p t a 法并存竞争 第一章文献综述 的局面。在大力发展纤维级聚酯基础上开发聚酯在工业纤维和非纤维领域中的广 泛应用，聚酯新技术的突破和新品种的开发，为聚酯生产大发展创造了有利条件。 七十年代，聚酯相关领域的科学和生产技术的进步，促进了聚酯生产装置向 大型化、自动化方向发展，世界聚酯的生产量成倍增长。这一时期以p t a 为原料 的直接酯化法连续工艺，在大型化、自动化的技术竞争中逐渐占据了聚酯生产的 主导地位。在聚酯的生产量迅速增长的同时，聚酯纤维的差别化和非纺织应用， 以及聚酯非纤维应用领域的大力开发和市场的需求，促进了聚酯在应用领域的进 一步突破m 一引。 八十年代，大型聚酯和聚酯纤维工艺技术已日趋成熟，生产发展中心由美国、 日本和西欧等发达国家向亚洲转移。发达国家则集中科研力量大力发展聚酯的高 新技术和开发聚酯新品种，生产向差别化纤维和非纤维聚酯转移。这一时期在发 展大型现代化p t a 法聚酯的连续缩聚直接纺丝生产线基础上，开发了柔性生产体 系，把大型化和多品种结合起来。聚酯非纤维应用比例和聚酯纤维差别化率加速 增长，到八十年代末期发达国家( 如日本) 聚酯纤维差别化率已高达5 0 ，世界非 纤维聚酯产品比例为四分之一。 聚酯自合成以来首先用于聚酯纤维的制造，生产服装、蓬布和帆布等产品； 其次是生产工程塑料，用于电器电子、机械汽车、轻工业以及建材工业。近几年 来聚酯的用途越来越广，已扩展到胶粘剂领域和食品领域口们叫”1 。 到目前为止，聚酯的生产技术日臻完善。随着聚酯生产技术的发展和科学技 术的进步，对聚酯研究的主要方向已转变为对聚酯的结构与性能、改性与应用、 工艺过程与设备的进一步深化，聚酯的研究已开始走向聚酯高分子结构和形态设 计、工艺和制品性能综合优化的新阶段呻，。 聚酯在2 0 世纪7 0 年代以前一直保持高速发展，其生产增长率为：1 9 6 0 年 2 0 0 、1 9 6 5 年5 0 、1 9 7 0 年6 0 ，此后增速减缓并呈周期性发展趋势。八十年代 涤纶纤维平均年增长速度为5 4 3 ，九十年代涤纶纤维平均年增长速度达到 7 5 7 ，远高于世界同期化学纤维的平均年增长速度3 5 6 和4 2 8 。上个世纪9 0 年代后，聚酯工业的发展重心开始转向亚洲，至9 0 年代中期，因产能扩充过多， 除中国外已出现供大于求的局面。到1 9 9 9 年，聚酯工业又迎来新的发展阶段， 主要由于瓶用和膜用、复合等非纤维用聚酯的用量增加，衣用涤纶需求也达到高 峰。从1 9 9 9 - - - , 2 0 0 5 年，聚酯产能还可以增长3 3 - 4 0 ，年均增长率为6 6 8 。 从2 0 0 0 年开始，世界聚酯工业又进入新一轮的快速发展期。 世界各地区聚酯的生产发展是不平衡的，1 9 9 0 1 9 9 6 年间世界聚酯生产能力 平均年增长率为6 o ，这一时期北美的聚酯生产能力平均年增长率为5 1 ，增 长主要是非纤维用途；而亚洲这一时期的平均年增长率为7 7 ，几乎都是纤维 第一章文献综述 用途的增长，非纤维用途的聚酯装置主要集中在北美、西欧和亚洲的日本等较发 达的国家和地区。但近年来这一格局正在发生变化，到1 9 9 8 年亚洲非纤维用聚 酯的生产能力已超过北美地区，继成为世界最大的纤维用生产基地后，又成为世 界最大的非纤维用聚酯的生产地。 自2 0 0 3 年以来，全球聚酯的产能以年均9 左右的速度扩张，2 0 0 5 年产能 已达到约5 4 7 0 万吨，2 0 0 5 年产量为4 1 0 0 万吨，据p c i 的预测，到2 0 0 8 年，全 球聚酯产能将达6 7 0 0 万吨，产量为5 0 0 0 万吨。从表2 1n 们的数据来看，在最 近几年中世界市场对聚酯及聚酯纤维的需求仍呈快速增长的态势，其中纤维级聚 酯产品占聚酯总数6 0 以上，平均年增长为5 2 。 表i - i 世界聚酯纤维及其它产品的市场趋势单位：万吨 美洲 纤维 2 5 5 7 0 包装树脂2 0 9 2 0 薄膜 3 6 5 0 其它用量2 1 0 0 地区总量5 2 2 3 0 欧洲 纤维 1 3 3 2 0 包装树脂8 6 5 0 薄膜 2 4 0 0 其它用量1 2 2 0 地区总量2 5 5 9 0 中东及非洲 纤维5 0 8 0 包装树脂1 9 4 0 薄膜 一 地区总量7 0 2 0 亚洲 纤维 1 1 1 4 7 0 包装树脂1 2 6 2 0 薄膜 6 3 5 0 其它用量3 7 0 0 地区总量1 3 4 1 4 0 世界 纤维 1 5 5 4 4 0 包装树脂4 4 1 3 0 薄膜 1 2 3 9 0 2 5 8 7 0 2 8 0 0 0 3 8 5 0 2 2 8 0 6 0 0 0 0 1 3 4 9 7 1 2 1 7 o 2 8 0 0 1 3 0 0 2 9 7 6 0 5 4 6 0 2 2 1 0 7 6 7 0 1 2 7 7 6 3 1 5 5 9 0 7 2 1 0 4 0 5 0 1 5 4 6 1 3 1 7 2 5 9 0 5 7 9 7 0 1 3 8 6 0 2 6 8 6 0 3 1 4 2 。0 3 9 9 0 2 4 0 0 6 5 2 7 0 1 4 2 5 8 1 3 4 8 0 2 9 1 0 1 3 8 0 3 2 0 2 8 6 1 5 0 2 3 0 0 8 4 5 0 1 3 5 3 8 7 1 7 9 3 0 7 9 2 0 4 3 5 0 1 6 5 5 8 7 1 8 2 6 5 5 6 5 1 3 。0 1 4 8 2 0 3 3 1 6 3 4 3 2 5 。0 4 6 7 0 2 8 0 0 8 3 8 8 0 1 5 8 2 9 1 9 0 9 0 3 2 9 0 1 6 7 0 3 9 8 7 9 6 9 2 0 4 6 7 0 1 1 5 9 。0 1 6 8 7 3 5 2 5 2 4 0 9 5 3 0 4 9 9 0 2 0 8 4 9 5 2 2 4 6 4 7 9 2 2 5 。0 1 7 4 9 0 7 4 0 3 8 0 5 2 3 4 。0 5 2 2 0 3 0 5 0 1 0 0 9 9 0 1 6 8 4 0 2 4 3 4 0 3 5 0 0 1 7 2 0 4 6 4 0 0 4 1 0 1 3 。8 5 4 1 5 4 2 0 8 5 0 3 3 5 1 1 5 5 3 2 5 2 3 5 6 8 5 7 5 0 05 7 0 5 8 0 09 0 0 9 5 0 1 4 2 5 06 6 0 1 9 7 5 5 7 3 2 8 6 0 1 0 7 4 0 5 2 9 0 2 4 6 4 4 7 4 8 0 7 3 5 8 9 0 3 6 0 5 7 3 2 6 2 2 7 7 5 6 0 1 1 5 3 4 。01 2 。9 0 2 0 4 1 05 8 0 4 8 0 6 。9 0 2 5 0 3 5 0 5 7 5 2 5 5 1 1 6 0 l1 5 1 4 0 5 1 0 2 9 0 1 3 3 0 7 8 0 4 7 7 6 4 0 5 3 0 2 4 5 4 9 7 5 2 0 8 。2 0 4 7 0 第一章文献综述 其它用量7 0 2 07 6 3 08 1 3 09 4 6 01 0 0 6 04 6 0 世界总量2 1 8 9 8 02 5 2 0 5 02 7 0 7 3 53 4 3 8 4 74 0 8 0 8 7 7 2 0 3 0 0 5 9 0 世界聚酯生产能力已由1 9 9 8 年2 8 4 2 8 万吨年增加到2 0 0 2 年3 9 8 0 3 万吨 年。2 0 0 3 年世界聚酯总生产能力比2 0 0 2 年增长8 8 7 ，为4 2 9 3 9 万吨。其中 北美增长6 2 0 ，为7 1 4 4 万吨；南美、西欧略为减少0 2 万吨和1 万吨，为7 6 8 万吨、3 7 1 3 万吨；东欧增长1 8 1 5 ，为7 1 6 万吨；非洲中东增长6 0 3 ，为 1 1 0 8 万吨；亚洲远东增长1 1 ，为2 9 4 9 万吨。自2 0 0 3 年以来，全球聚酯的产 能以年均9 左右的速度扩张，2 0 0 5 年产能已达到约5 4 7 0 万吨，2 0 0 5 年产量为 4 1 0 0 万吨，据p c i 的预测，到2 0 0 8 年，全球聚酯产能将达6 7 0 0 万吨，产量为 5 0 0 0 万吨。世界聚酯总的产能一直呈现增长趋势，亚洲的增长趋势较显著，已 成为世界聚酯产能增长的动力。世界聚酯产能及预测见表i - 2 。 表卜2 世界聚酯产能及预测表单位：万吨 地区美洲欧洲非洲中东亚洲远东 世界合计 2 0 0 1 钲 2 0 0 2 年 2 0 0 3 年 2 0 0 4 正 2 0 0 5 年 2 0 0 6 年 2 0 0 7 矩 2 0 0 8 矩 2 0 0 9 年 2 0 1 0 年 7 4 9 o 7 4 9 7 7 9 1 2 8 0 5 2 8 2 9 8 8 4 0 6 9 0 0 9 9 2 5 。4 9 3 2 9 9 4 7 9 4 2 0 6 4 3 2 9 4 4 2 9 4 6 2 9 4 6 2 9 6 1 9 3 7 1 6 7 7 1 6 8 7 1 7 i 7 7 1 5 1 0 0 6 1 0 4 5 1 1 0 8 1 3 4 8 1 3 4 8 2 4 0 3 2 6 6 0 2 6 6 0 2 7 3 5 2 7 3 5 2 3 7 1 0 2 6 5 6 8 2 9 4 9 0 3 3 4 7 4 3 3 4 6 0 4 1 0 3 5 4 4 1 4 8 4 5 8 2 。6 4 7 4 1 5 4 8 3 2 5 3 6 4 1 2 3 9 4 3 9 4 2 9 3 9 4 7 5 0 3 5 2 8 5 3 5 8 0 3 7 6 2 9 8 4 6 4 9 0 8 6 6 6 5 0 6 8 2 5 4 ( 注：引用p c i 数据) 随着聚酯在瓶用、薄膜、塑料等非纤维制品领域应用的日益推广，世界聚酯 工业发展更加迅速。1 9 9 0 年至2 0 0 1 年间世界聚酯产量平均增长第为9 1 ，世界 聚酯及纤维工业已从迅速增长期发展到全面竞争的稳定上升期。2 0 0 3 年世界聚 酯总产量比2 0 0 2 年增长7 2 4 ，为3 5 1 8 4 万吨。其中北美增长6 5 ，为5 6 3 6 万吨；南美略减少0 5 万吨，为6 6 9 万吨；西欧略增加0 6 9 ，为3 5 2 6 万吨； 东欧增长1 7 2 4 ；为4 0 8 万吨；非洲中东增长1 1 7 2 ，为1 0 2 万吨；亚洲 远东增长8 3 5 ，为2 3 9 2 5 万吨。世界聚酯总产量及预测见表i - 3 。 表卜3 世界聚酯总产量及预测表单位：万吨 第一章文献综述 地区 美洲欧洲非洲中东亚洲远东世界合计 2 0 0 1 年 2 0 0 2 年 2 0 0 3 年 2 0 0 4 年 2 0 0 5 年 2 0 0 6 年 2 0 0 7 年 2 0 0 8 年 2 0 0 9 年 2 0 1 0 年 5 7 1 2 5 9 6 6 6 3 0 5 6 5 7 2 6 9 1 7 7 2 8 3 7 7 4 8 8 2 2 9 8 4 5 0 8 7 9 4 3 6 1 8 3 8 5 0 3 9 3 4 4 2 2 0 4 6 4 9 5 2 5 7 5 6 5 3 6 0 6 1 6 3 0 6 6 5 2 5 8 5 0 9 1 - 3 1 0 2 0 1 2 0 1 1 4 3 2 1 7 6 2 2 0 3 4 2 1 2 9 2 2 4 2 2 2 8 4 1 9 8 7 6 2 2 0 8 1 2 3 9 2 5 2 5 5 4 7 2 7 3 4 3 2 8 8 2 9 3 0 5 0 6 3 2 1 5 9 3 4 1 9 7 3 6 1 2 3 3 0 0 5 5 3 2 8 1 0 3 5 1 8 4 3 7 5 4 0 4 0 3 4 2 4 3 3 4 2 4 5 9 4 1 4 8 5 7 9 5 1 1 9 4 5 3 7 2 6 ( 注：引用p c i 数据) 聚酯纤维工业伴随着聚酯工业也得到了迅速发展，二十世纪七十年代前期， 聚酯纤维的生产主要集中在美国、西欧、日本等几个工业发达国家和地区。到八 十年代，其产量高速增长地区转移到东亚，到2 0 0 1 年，亚洲聚酯纤维产量约占 世界总量的7 0 。表1 - 4 是世界聚酯纤维的产量及预测。 表l - 4 世界聚酯纤维产量及预测表单位：万吨 地区 美洲欧洲非洲中东亚洲远东世界合计 2 0 0 1 年 2 0 0 2 年 2 0 0 3 正 2 0 0 4 年 2 0 0 5 年 2 0 0 6 年 2 0 0 7 年 2 0 0 8 年 2 0 0 9 芷 2 0 1 0 年 2 1 9 6 2 1 7 4 2 0 8 1 2 1 2 3 2 1 7 0 2 2 2 7 2 2 7 6 2 3 3 3 2 3 9 2 2 4 4 7 1 1 7 5 1 1 9 3 1 1 6 9 1 1 7 2 1 1 9 3 1 2 3 1 1 2 5 6 1 2 8 8 1 3 1 7 1 3 5 1 6 8 0 7 5 7 7 7 8 8 1 7 9 2 7 1 1 5 9 1 2 9 0 1 3 9 9 1 4 9 9 1 5 4 2 1 5 3 5 8 1 6 7 9 2 1 8 0 8 9 1 9 4 3 2 2 0 8 6 9 2 2 2 0 3 2 3 7 3 4 2 5 1 6 4 2 6 6 8 8 2 8 1 7 1 1 9 4 0 9 2 0 9 1 6 2 2 1 1 7 2 3 5 4 4 2 5 1 5 9 2 6 8 2 0 2 8 5 5 6 3 0 1 8 4 3 1 8 9 6 3 3 5 1 1 ( 注：引用p c i 数据) 从聚酯产能地域分布来看，随着聚酯产业结构不断调整，到九十年代中期， 9 第一章文献综述 世界聚酯工业的生产中心已经从欧美移到亚太地区。亚洲地区聚酯产能的快速增 长，主要的市场目标是中国，已经形成了一个以中国为目标的区域性聚酯市场。 在聚酯产品上，非纤维聚酯的发展速度很快。1 9 9 6 年世界聚酯包装树脂和薄膜 产量分别为4 5 1 9 万吨和1 3 8 2 万吨，占世界聚酯总产量的2 0 7 和6 3 ：1 9 9 8 年则分别为6 9 9 5 万吨和1 6 3 1 万吨，占世界聚酯总产量的2 4 6 和5 7 。到 2 0 0 0 年分别达到8 2 3 6 万吨和1 7 6 9 万吨，年均增长率分别为1 7 6 和6 2 ， 各占世界聚酯总产量的2 6 0 9 6 和5 5 9 。世界及亚洲纤维用和非纤维用聚酯产量 和需求比较见表卜5 。 表卜5 世界和亚洲聚酯产量和需求比较单位：万吨 年份聚酯总量纤维用非纤维用 世界 1 9 9 7 年 2 1 8 9 8 1 9 9 9 年2 5 2 0 5 2 0 0 0 年2 7 0 7 4 2 0 0 4 年3 4 3 8 5 2 0 0 7 年4 0 8 0 9 亚洲比例世界亚洲比例世界 1 3 4 1 4 6 1 31 5 5 4 41 1 1 4 77 1 76 3 5 4 1 5 4 6 16 1 31 7 2 5 91 2 7 7 67 4 07 9 4 6 1 6 5 5 96 1 11 8 2 6 61 3 5 3 97 4 18 8 0 8 2 0 8 5 06 0 62 2 4 6 51 6 8 7 47 5 11 1 9 2 0 2 4 6 4 56 0 42 6 2 2 81 9 7 5 67 5 31 4 5 8 1 亚洲 2 2 6 7 2 6 8 5 3 0 2 0 3 9 7 6 4 8 9 0 比例 3 5 7 3 3 8 3 4 3 3 3 4 3 3 5 伴随着全球聚酯生产能力的增长，世界各地区纤维用和非纤用聚酯消费能力 也出现了相应的增长。其中瓶用聚酯消费能力出现了较大幅度的增长。根据预测， 2 0 0 1 2 0 0 7 年期间瓶用聚酯增长率最高达到8 2 ，带动聚酯消费增长，聚酯总 体消费增长率将达到5 2 左右。另外，从地区来看，中东拉美地区的聚酯预计 需求增长率最高，其次是东亚东南亚。世界各地区聚酯消费睛况见表卜6m “引。 表卜6 世界各地区聚酯消费情况单位：万吨 纤维用聚酯1 4 2 61 5 8 31 6 8 42 5 5 第一章文献综述 瓶用聚酯 1 3 4 8 欧洲薄膜用聚酯2 9 1 其它1 3 8 1 9 0 9 3 2 9 1 6 7 2 4 3 4 3 5 0 1 7 2 1 1 6 0 1 1 5 1 4 0 小计 3 2 0 33 9 8 84 6 4 05 1 0 注i 其它主要指片材、工程塑料、塑钢带等；2 亚洲不包含中国在内。 聚酯的生产主要取决于高纯度对苯二甲酸( p t a ) 、对苯二甲酸二甲酯( d m t ) 和乙二醇( e g ) 生产的发展。世界对聚酯生产技术的研究和开发经历了二个发展阶 段。 从1 9 5 3 年应用酯交换法实现聚酯的工业化生产到1 9 7 3 年，是聚酯工业发展 的初级阶段。在这一阶段，人们不断完善从聚合到纺丝的生产工艺过程，改进生 产装置，此阶段生产聚酯的主要方法是以d m t 与e g 为原料的酯交换法( 亦称d m t 法) 。 从1 9 7 3 年至今，是聚酯工业的发展阶段。当美国阿莫科公司实现了对二甲 苯氧化法的对苯二甲酸精制的工业化生产时，聚酯生产的主要方法转向了以p t a 和e g 为原料的直接酯化法( 亦称p t a 法) 。在这一阶段，聚酯生产工艺流程逐步 简化、生产规模不断扩大、单线生产能力不断提高，是聚酯生产技术发展的总趋 势。以p t a 为代表的自动化在装置投入生产，使成熟的聚酯工业生产工艺更趋完 美。在发展阶段，世界主要的聚酯生产企业集中在美国、西欧和亚洲。 1 2 2 我国聚酯的发展及消费 我国聚酯工业起步于五十年代末期，发展历程可分为四个阶段。 第一阶段是从五十年代中期开始，我国进行了聚酯合成的研究开发，建成并 投产了一些聚酯生产装置。七十年代，国家有计划地从日本东丽、帝人，法国隆 第章文献综述 波利，德国吉玛等公司引进聚酯生产技术和成套设备，其生产方法主要是d m t 法。 在上海石化总厂( 一期) 、辽阳石油化纤公司、天津石化公司和燕山石化公司引进 建成了多条聚酯线。到1 9 8 1 年，我国的聚酯总产能达2 4 万吨，涤纶产量首次超 过人造纤维产量，成为化学纤维之首，聚酯产业进入成长阶段 2 3 o 采用d m t 或 p t a 为原料的酯交换或直接酯化连续缩聚工艺的单线生产能力从2 0 吨日至8 5 吨日，与聚酯生产装置配套的有切片纺涤纶长丝和涤纶短纤维生产线，在技术 上属当时世界先进水平，目前这些装置大部分被淘汰或缺乏竞争力d 1 1 。 第二阶段是从1 9 8 2 年开始，分别从日本钟纺、德国吉玛、瑞士伊文达等公 司继续引进聚酯生产技术和成套设备，生产方法主要是p t a 法。在上海石化总厂 ( 二期) 、仪征化纤总公司( 一期、二期) 、广东佛山化纤联合总公司、厦门利恒公 司等处建成聚酯生产装置。到1 9 9 0 年，我国的聚酯总产能达1 2 0 4 万吨，聚酯 产业进入了快速发展阶段。采用p t a 为原料的直接酯化和连续缩聚工艺的单线生 产能力从9 0 吨日至2 0 0 吨日，与其配套的涤纶长丝和涤纶短纤维的生产线不 仅有切片纺，同时已采用了熔体直纺涤纶短纤维和涤纶长丝生产线，在技术上属 当时世界先进水平，目前通过技术改造扩能后，仍属较先进水平。 第三阶段是从1 9 9 1 年开始，继续从日本钟纺、德国吉玛、瑞士伊文达、美 国杜邦等公司引进聚酯生产技术和成套设备，此阶段主要是以引进与开发嫁接为 主。在济南化纤、仪征化纤总公司( 三期) 、乌鲁木齐石化、珠海裕华、辽阳石油 化纤( - - 期) 、广州亚美、海南兴业、浙江化纤联合公司，四川自贡、广东开平、 黑龙江龙涤、湖北昌丰、四川广康等处建立聚酯生产线。同时美国、日本、德国 及台湾的一些企业看到聚酯生产在国内的存在巨大的市场和商机，分别开始在国 内独资或合资建聚酯、涤纶及后加工生产装置凹引。到2 0 0 0 年，我国的聚酯总产 能达5 9 4 5 万吨，聚酯产业进入了高速发展阶段。在这一阶段，仪征化纤与华东 理工大学、中国纺织工业设计院共同合作，开发成功了1 0 万吨年五釜流程聚