PET连续聚合工艺流程优化改造.doc

PET连续聚合工艺流程优化改造发布于:2006-5-15 点击次数:64 林永明中国石化上海石油化工股份有限公司涤纶事业部，上海200540摘要：采用将五流程改为四釜流程的方法，即以酯化预聚塔一个反应取代五釜工艺流程的第二酯化釜和第一预缩聚釜两个反应器，对PET聚介工艺流程优化，改造后的PET单线生产能力由160t/d提高到200t/d其单耗PTA由改造前65kg/L降至863kg/L，EG由338kg/L降至334kg/L，降低了成本，提高了产品质量。美键词：聚对苯二酸乙二酯 聚合工艺 优化 改造中图分类号：TQ342.21文献识别码：B 文章编号：100l-004(2005)04-0052-03 中国石化上海石油化工股份有限公司在20世纪80年代引进日本钟纺公司五帮流程生产工艺技术，产量单线为100t/d。2000年，该公州进行了工艺改进，生产能力提高了50以上，但生产工艺再进行调节的余地非常有限。结合中国石化二釜上艺流程的国产化装置试验和建设的成功经验，研究并实施将血釜流程改为四釜流程，采用一个后期酯化和预缩聚为一体的塔式设备，代替原第二酯化釜和第一预缩聚釜两个全混釜，并通过优化工艺参数，使单线产量由1 50160t/d提高到200td，提高了整条生产线的生产弹性。运行1年多来，产品质量、操作稳定陛、工艺调节手段等均达到预期目标。1工艺流程优化 五釜和三釜PET工艺流程的主要特电分别是：(1)二釜流程预缩聚反应器中同时存在真空状态下的酯化反应，优于五釜流程酯化阶段带压操作；(2)三釜流程物料通过反应器的停留时间比五釜流程略短；(3)三釜流程的反应温度要比五釜流程高；(4)二釜流程的动设备比五釜流程少；(5)三釜流程一般采用气相热媒加热；(6)三釜流程的催化剂及其它添加剂是从齐聚物管道上注入的，而五釜流程则在浆料调制时加入。 充分利用原有资源达到继续增产的日标，关键是降低产品的成本，即提高装置牛产能力、降低能耗 。更换或改造反应器就成了最主要的选择。通过该工艺流程的优化政造后，可实现单线阿增量40t/d。1.1工艺流程的比较 比较图l与图2可以看出，改造后的流程除了比原流程减少了两台动设备(R-32和GP-31)外，同时减少了4台机械密封搅拌器，这不仪减少r电力消耗，对运转管理也带来了很大的方便。另外，动设备的减少，也减少了检修的成本。 图2改造后的叫釜工艺流程简图Fig2 Flow diagram of four-reactor process after innovation R-21第一酯釜；R31.改造后第一预缩聚釜；R-32R-3终缩聚反应器组E3l预缩聚加热器1 2主要工艺参数比较 五釜流程原生产能力是单线160t/d，经过本次改造后，生产能力达到了200t/d，其主要工艺参数也向三釜流程工艺参数靠近，如表1所示。 表1 PET四釜流程的主要工艺参数Tab1 Main process parameters for PETfour-reactor process 改造后整个流程的反应时间由5.6 h缩短到4.3 h，有利于产品质量的提高。同时改造后的工艺参数与三釜流程相比，仍然属于较为温和的工艺，以温度为例：三釜流程的酯化温度为283285，上流式预缩聚反应器(UFPP)温度290292；改造后四釜流程的酯化温度为280283，UFPP温度为285287。1.3流程改造 (1)改造后的酯化工序。经过改造，采用了1个UFPP代替原流程的R-22和R-31UFPP同时承担R-2的进一步酯化反应的作用，将酯化率从89左右提高到了99以上。 (2)添加剂注人。根据生产品种，在R-21到E-31的移液管线上，物料进预聚釜UFPP前注入缩聚催化剂、稳定EG和其它各种添加剂，如DEG、TiO 等。经过改造，增加了催化剂溶液、稳定EG、消光剂以及液体DEc等添加剂的添加系统。添加时通过流量计计量，由调节阀控制加入量，通过相应的注射器加人到齐聚物的管线中。 (3)预缩聚 设计的UFPP由3部分组成，管式反应加热器、反应塔和酯化分离器。同时uFPP还配备了EG喷淋冷凝系统、真空系统(二级蒸汽喷射泵)和热媒系统。改造后UFPP同时保证了后期酯化反应和预缩聚反应的正常进行，酯化率和聚合度均能满足生产要求。 (4)终缩聚 由图2所示，齐聚物经R-31，首先进人前终缩聚反应器R132，在卧式单轴反应釜R-32中，聚合体的聚合度由26提高到63左右。再由其出料齿轮泵输送至后终缩聚反应器R-33，在卧式双轴搅拌反应釜R03中，聚合体的聚合度由63提高到102左右。再由出料齿轮泵送山，经熔体过滤器过滤，除去劣化物和凝聚粒子后，切粒、包装。 在终缩聚反应过程中，R32、R33反应器的真空分别由网级蒸汽喷射泵和lfL级蒸汽喷射泵产生；在R32、R-33反应器的出料熔体管线上，分别设置有毛细管粘度计在线检测物料粘度，以保证产品的粘度稳定。2四釜流程的物耗和产品质置2 1单耗 改造后PTA的单耗由优化前的865 kg/L降至863kg/t，EG的单耗由优化前的338 kgt降至334kg/t，降低r生产成本，具有显著的经济效益。2 2产品质量 从表2可以看出，生产线在提高负荷的情况下，产品质量没有下降，而且端羧基含量、灰分等实际值得到了进一步的降低。 表2改造前后产品质量对比Tab 2 Comparison of product quality before and after innovation 从表3中可以看出随着负荷的提高PET产品的重均相对分子质量略有提高，这主要是由于提高了缩聚反应温度，反应更加激烈，聚合物的聚合度得到丁进一步的提高。根据相对分子质量的分散指数 ，随着聚台度的提高，分散指数更加趋向于理论结果。表3改造后不同负荷时的PET相对分子质量分布 Tab 3 Molecular weight distribution of PET under different production capacity after innovation 2.3改造后存在的问题及改进方法 五釜流程改造为四釜流程后，出现了一些新问题，如酯化精馏塔操作掸性小，分离效果不理想，引起馏出水中EG含量较高，部分抵消了增量后降低能耗、单耗的作用，经过更换精馏塔后问题已解决；连续式浆料调制工序使用的EG流量控制不稳节，引起瞬时摩尔比失调，经过更换EG流量调节阀，加上四釜流程工艺对摩尔比的控制要求有所降低，此问题也已基本解决；另外，熔体齿泵在200t/d的负荷下已经近极限，需要进行调整。 3 结论a.采用一个后期酯化和预缩聚为一体的塔式设备UFPP ，代替原第二酯化釜和第一预缩聚釜两个全混 釜，使单 线产量从160180t/d提高到200t/d。同时UFPP从工艺上分担了第一酯化釜和后面两个缩聚釜的部分负荷。b.改造 前的单耗PTA由优化前的865kg/t降至863kg/t,EG的单 耗