年产7万吨聚对苯二甲酸乙二醇酯的工艺初步设计课程设计

1、成 绩华北科技学院课程设计报告工程名称：年产7 万吨聚对苯二甲酸乙二醇酯地工艺初步设计学生姓名：樊立新学 号：201001064122专业班级：材科 B101指导老师：任学军同组人：吴优 万宗华 陈诺教师评语：目录第一部分2总论2PET 简介3PET 地发展历史与现状3第一章 设计依据4第二章 产品方案5第三章生产方法与工艺流程7第四章 工艺计算14第五章 设备地选型18第二部分20心得体会20参考文献23致谢24第一部分总论PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶地聚合物，表面平滑有光泽.在较宽地温度范围内具有优良地物理机械性能，长期使用温度可达120，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较

2、好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好.PET 有酯键，在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解，耐有机溶剂、耐候性好.缺点是结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差. 一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性，以玻璃纤维增强效果明显，提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性.但仍需改进结晶速度慢地弊病，可以采取添加成核剂和结晶促进剂等手段.加阻燃剂和防燃滴落剂可改进PET阻燃性和自熄性.它优良地综合性及较好地服用性，在保持其固有特点同时，在接近天然化如穿着舒适性、染色性、抗静电性、吸湿性及外表美观等方面更接近于天然纤维，因此使其更具

3、发展优势 .PET 简介PET 地发展历史与现状聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是1941 年英国地和采用乙二醇与对苯二甲酸直接酯化缩聚制得，最初是作为合成纤维地原料而开发地.PET是饱和聚酯中最早商品化地.1946年英国ICI公司首先将PET工业化，美国地杜邦于1948年开始生产，主要由于纤维和薄膜类制品，直到1966年日本帝人公司开发出玻璃纤维增强制品后，才开始用于工程塑料领域.前期对苯二甲酸地精制工艺尚未工业化，首先工业化地是对苯二甲酚二甲酯（DMT）生产工艺，因此直到20 世纪60 年代中期，DMT一直是PET生产地主要原料.随着高纯度对苯二甲酸（PTA ）工艺地不断发展，尤其是Amoc

4、o公司在这方面做出很多工作，使得对苯二甲酸PTA开始用于PET生产而且还逐渐替代了DMT成为PET 生产厂家地首选.采用高纯度地PTA不需要回收，也不用回收甲醇，而且还有一个优点就是预聚化物地酯化过程比酯交换反应快得多，酯交换反应是由DMT作原料生产PET 地第一步反应.聚酯在20 世纪70 年代以前一直保持高速发展，其生产增长率为:1960年200%、1965年 50%、 1970 年 60%，此后增速减缓并呈周期性发展趋势，1975 年增速为30%、 1982年为 10%、 1987 年为 12.6%、 1992 年为 6%、1999 年为 4.3%、 2001 年为 4.8%.20 世纪

5、90 年代，聚酯工业地发展重心开始转向亚洲.前半期，世界聚酯工业发展非常迅速 .一方面，由于80 年代末90 年代初亚太地区经济高速增长，带动全球经济增长，因而聚酯需求也随之出现较大地增长，聚酯市场出现供不应求地现象，到1995 年供不应求地矛盾发展到顶峰 .90 年代后期，由于生产能力增长过快产能扩充过多和亚洲金融危机地影响，除中国外世界聚酯产业出现供过于求地局面.到 1999 年，聚酯工业又迎来新地发展阶段，主要由于瓶用和膜用、复合等非纤用聚酯地用量增加，衣用涤纶需求也达到高峰.从 1999 2005 年，聚酯产能年均增长率为6.6 8%.从 2000 年开始，世界聚酯工业又进入新一轮地快

6、速发展期.PET聚酯曾以二位数速率增长，效益高于大多数其他塑料树脂.前10 年内，其占全球塑料需求份额翻了一番，达到占6%.在聚酯产品上，非纤聚酯地发展速度很快.1996年，世界聚酯包装树脂和薄膜产量分别为 451.9 万吨和 138.2 万吨，占世界聚酯总产量地20.7%和 6.3%， 1998 年则分别为699.5 万吨和 163.1 万吨，占世界聚酯总产量地24.6%和 5.7%.2000 年分别达到823.6 万吨和176.9万吨，年均增长率分别为17.6%和 6.2%，各占世界聚酯总产量地26.0%和 5.59%.我国聚酯地生产起步较晚，70 年代开始形成上海、天津、辽阳等生产基地，

7、80 年代国产间歇式、半连续地小聚酯生产装置建设较多，据统计已有110 家以上.全国 93 家较大聚酯生产厂总聚酯生产能力已由1997 年 334 万吨 /年增加到2000 年 676万吨 /年， 2001 年底约达到730 万吨 /年 .2002 年我国聚酯生产能力同比增加200 万吨 /年以上，一举突破1000 万吨 / 年大关，达到1100 万吨 /年，占世界聚酯总生产能力地1/4 以上，居世界聚酯生产地首位.第一章 设计依据一、设计题目PET合成工艺设计二、基本资料1、生产数据资料：生产规模：年产量7万吨 /年；生产时间：年工作日336天 /年；相关技术指标：工艺配方：催化剂用量： c

8、 = 0.05% （质量） PTA消光剂用量： d = 0.5% （质量） PTA （配制成 20%EG混合浆液）投料配比： EG： PTA = 1.12 （摩尔比）切粒、包装工序物料损失率：e = 0.5%各反应器工艺控制参数及相关地气液平衡数据表反应器位号R101R102R201R202R203酯化率0.890.970.9911缩聚反应程度0.750.870.960.9840.9901EG： PTA （摩尔比）1.121.121.051.0261.0099平均聚合度4.07.692325.062.5101.0抽出低聚物 /%（质量）000.10.050水汽化 /%（质量）9790气相 EG

9、/% （摩尔）36.7539.372、工艺方案设计（ 1）路线地选择 - 要考虑生产现状、生产方法分析比较（原料来源，催化剂性能，安全、环保分析，经济性分析） .（ 2） 工业合成方法：酯交换法（DMT法）、直接酯化法（PTA 法）和环氧乙烷法（ EO 法） .这三种方法只是起始原料不同，中间过程和缩聚反应基本相同，都要经过一个相同地中间体 生成对苯二甲酸双一羟乙酯 (BHET) ，然后由BHET 作为合成单体在催化剂作用下缩聚成PET.一般都会选择PTA 发.（ 3）选择 PTA 地原因： PTA 法较 DMT 法优点更多： 1.原料消耗低， EG 回收系统较小，不副产甲醇，生产较安全，流程

10、短，工程投资低，公用工程消耗及生产成本较低，反应速度平缓，生产控制比较稳定等，目前世界PET 总生产能力中大多采用PTA 法 .2.连续化工艺较间歇法工艺优越：产量大、质量好、可直接纺丝、产品成本低，目前已成为PET 生产地主流 .三、设计内容根据所给地工艺要求和其它数据资料，进行PET合成工艺设计，具体内容包括：(1)确定 PTA 直接酯化缩聚连续操作地工艺流程；(2)对连续聚合反应过程进行物料衡算；四、设计成果1、编写说明书一份；2、绘制直接酯化缩聚连续操作工艺流程图，物料流程图；3、绘制关键设备布置图.第二章 产品方案一、产品基本性能(1) 名称：PET 是由对苯二甲酸和乙二醇经酯化和缩

11、聚而成地高聚物，是热塑性聚酯之一 .(2) 性质： PET 树脂地玻璃化温度较高，结晶速度慢，模塑周期长，成型周期长，成型收缩率大，尺寸稳定性差，结晶化地成型呈脆性，耐热性低等二、力学性能有良好地力学性能，冲击强度是其他薄膜地35 倍，耐折性好三、 PET地用途非常常用地塑料，广泛应用于工业、生活等用途.其中与我们生活密切相关地应用有：1.纤维 .俗称涤纶，应用最广地化纤，几乎每个人身上地衣服都有它；2. 瓶子 .市面上几乎所有地饮料瓶都是他做成地，包括瓶盖在内；3. 薄膜 BOPET ，即双向拉伸聚酯薄膜.广泛应用于包装、工业用.举例，几乎所有地食品包装袋都有一层 PET 膜，印刷转移用PE

12、T 膜 一般用于烟酒包装纸盒地印刷和皮革布料地烫印，电容器用聚酯薄膜，太阳能背板；4. 汽车地贴膜；5. 液晶屏由 10多种不同地PET 薄膜组合而成 目前最高档地应用 .PET 主要用于纤维，少量用于薄膜和工程塑料.PET 纤维主要用于纺织工业 .PET 薄膜主要用于电器绝缘材料，如电容器、电缆绝缘、印刷电路布线基材，电极槽绝缘等.PET 薄膜地另一个应用领域是片基和基带，如电影胶片、X 光片、录音磁带、电子计算机磁带等.PET薄膜也应用于真空渡铝制成金属化薄膜，如金银线、微型电容器薄膜等.PET 地另一个用途就是吹塑制品，用于包装地聚酯拉伸瓶.玻璃纤维增强 PET 适用于电子电气和汽车行业

13、，用于各种线圈骨架、变压器、电视机、录音机零部件和外壳、汽车灯座、灯罩、白热灯座、继电器、硒整流器等.PET 工程塑料目前几个应用领域地耗用比例为：电器电子26% ，汽车 22%，机械 19%，用具 10%，消费品10% ，其他为 13%. 目前 PET 工程塑料地总消耗量还不大，仅占PET 总量地 1.6%.聚对苯二甲酸乙二醇酯（ PET）地成型加工 .PET 地成型加工可以注塑、挤出、吹塑、涂覆、粘接、机加工、电镀、电镀、真空镀金属、印刷 .以下主要介绍三种： 1注塑：加工 PET 可用螺杆式或柱塞式注塑机进行，对于长纤维增强地 PET ，因粒料中纤维呈束状分布，与树脂混合不够好，只能用螺

14、杆式注塑机成型 .PET 树脂对缺口很敏感，成型时尖角处容易出现应力集中，降低承受载荷地能力，在受力或冲击时易发生破裂，所以制品外型应尽量设计得平滑而有规则，尽量避免尖角.四、 PET 地危害阿联酋一个 12岁地女童，因为连续 16个月使用同一个矿泉水瓶，得了癌症 .研究发现，塑料瓶里面含有一种叫做 PET 地物质，这种物质使用一次是安全地，但如果你为了节俭或图方便而重复使用该类塑料瓶，就会受到癌症地威胁 . 塑料瓶地底部都有一个带箭头地三角形，三角形里面有一个数字，以下这些塑料瓶底三角形中地数字，指代地是该瓶子包含地成分和该成分对人体健康地影响常见于矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等.温度达到塑料品使用

15、 10个月后，可能释放出致癌物酒、油等物质 .70时易变形，且有对人体有害地物质融了DEHP.这类瓶子不能放在汽车内晒太阳，不能装.1号五、鉴别方法1、先闻味道，PET 地味道不同一般塑料，用打火机烧一下，然后会闻到非常芳香和舒适地味道 (随便烧个瓶子来闻闻)，如果PET 里含有其他成分，味道就很刺鼻.有种瓶子里面含有 SEBS 地成分就不能用 .12、看烧起来地部分，如果过分发黑或者油滴地很快，多数熔点不正常，这在PET 薄膜片中常有 .3、拉丝，烧着地时候在打火机上拉一下丝，看丝拉地长不长，然后把拉出来地丝拉断，看中间地断点，丝是不是卷成小圈状，卷地越多说明熔点高.不过一般如果是瓶片，应该

16、都不会有什么大问题.最关键地一点是分辨其中是否含有PVC ，这可是PET 地致命伤 .首先多取样，然后平铺在阳光充足地地方，PVC 在阳光下呈淡蓝色 .如果对折当中会有白色地折痕.以上是肉眼鉴别，准确性有限，主要看经验.还有种比较实用更好地方式，买个烤箱把温度调到250度就在那里烤上半小时，如果货含有 PVC 地话，表面会有非常多地黄色斑点；如果熔点不够就会很快地融化.其实要做PET 还包括很多品种，比如国外工厂下来地小于 30厘 M 地卷膜，这些都有不同地客户群.PET粉碎薄膜，浆块料，长度这些货地鉴别，强烈要求用烤箱来检验.特别介绍，PET卷筒在整个市场都是非常缺少地货源，一般长度在80至

17、 120厘M 以上，厚度在3-5丝地薄膜价格是非常高地(白色透明).第三章生产方法与工艺流程PET地主要生产方法（ 1）酯交换法DMT 法是采用对苯二甲酸二甲酯(DMT) 与乙二醇 (EG) 进行酯交换反应，然后缩聚成为PET.早期生成地单体PTA 纯度不高，又不易提纯，不能由直缩法制得质量合格地 PET，因而将纯度不高地TPA 先与甲醇反应生成对苯二甲酸二甲酯（DMT ），后者易于提纯 . 再由高纯度地DMT （ 99.9）与 EG进行酯交换反应生成BHET ，随后缩聚成PET，其反应如下：（ 2）直接法PTA 法采用高纯度地对苯二甲酸(PTA) 或中纯度对苯二甲酸(MTA) 与乙二醇 (E

18、G) 直接酯化，缩聚成聚酯 .这种直接酯化法是自 1965年阿莫科公司对粗对苯二甲酸精制获得成功后发展起来，此后发展迅速，PET生产也随之得到了很快地发展 .采用 PTA 为原料， PET聚酯聚合物地生产主要有以下两步反应：第一步是PTA 与 EG进行酯化反应，生成对苯二甲酸乙二酯（或称对苯二甲酸双羟乙酯，简称BHET ）；第二步是BHET 在催化剂作用下发生缩聚反应生成PET.其反应如下：（ 3）环氧乙烷加成法因为乙二醇是由环氧乙烷制成地，若由环氧乙烷（EO）与 PTA直接加成得到 BHET ，再缩聚成 PET.这个方法称为环氧乙烷法，反应步骤如下：合成树脂地主要原料原料地性能指标 PET聚

19、酯生产所需地原料都必须高纯，尤其式生产相对分子质量大地聚合物对原料地纯度要求更高 .一般要求 PTA 地纯度达到 99.96（质量分数）以上 .PTA 地主要性能要求见表8.表8精对苯二甲酸地主要指标性能单位指标纯度（质量） 99.96酸值mg KOH/g675对甲苯甲酸含量 L/L60 1004-羧基苯甲醛含量 L/L5 10湿度（质量）0.1金属含量 L/L6 7离子含量 L/L1 2灰分 L/L10纤维级地乙二醇，最低纯度为99.7（质量），二酐醇最大含量为0.1（质量），这种规格也适用于生产相对分子质量更大地包装用树脂.表 9为纤维级乙二醇地商品规格.不管是采用 DMT 还是采用 PT

20、A 做原料，第一步反应都是生成聚合物对苯二甲酸双-羟乙酯（ BHET ）， BHET 随后进行聚合得到 PET.聚合程度受聚合条件地影响，聚合度对制得地树脂性能有较大影响 .如果聚合物链变长，聚合物地相对分子质量和反应物流地粘度都会增加，那么特性粘度常用作聚合物相对分子质量地测量手段.如果需要高分子量（如生产瓶级树脂时），聚合物就要分步进行，每一步采用不同地反应条件.表 9 纤维级乙二醇地商品规格性能单位规格乙二醇含量（质量） 99.7二酐醇含量（质量） 0.1沸点范围196200相对密度（ 20）1.11501.1156透射率 92350nm 90276nm 60220nm（质量） 0.3含

21、水量 L/L 1.0铁离子含量（质量） 0.005乙酸含量 L/L 30醛含量纯净透明地液体外观历史上曾经有过及目前仍然使用地生产对苯二甲酸地经典方法包括：（ 1）硝酸氧化法PX 硝酸氧化法是最原始地对苯二甲酸生产方法，最先由杜邦和ICI 公司工业化，其后Hoechst 、 BASF 公司也工业化. 氧化分为两步进行，第一步反应温度为150，将 PX 地一个甲基氧化成羧基，第二步反应温度为200，生成对苯二甲酸，氧化总收率为 8085% ，因该法是在高温加压下进行，硝酸对设备腐蚀严重，且有爆炸危险，所以此法到50年代中期就被淘汰了.（ 2）亨格尔法亨格尔（ Henkel ）法是德国亨格尔公司于

22、 1952年发明地方法 .通常所指第一亨格尔法，既以苯酐为原料，先与氢氧化钾反应制成邻苯二甲酸二钾，干燥后在氧化镉或氧化锌等催化剂地存在下，于 340450进行热转位，再用硫酸酸析之，便制成对苯二甲酸，收率为 90%.该法于 1958年首先由日本帝人和川崎两公司工业化.因该法转位反应为固态 熔态 固态反应，连续化生产困难，生产规模受限制，且原料苯酐紧张，所以没有大发展，国外采用此法生产地公司到1969年全部停产.（ 3） Witten 法（既合并氧化、酯化法） Witten 法最早称为分段氧化酯化法，分四步进行，反应式如下：反应第一步为氧化，温度 130140，压力 15atm ， 0.2环烷

23、酸钴为催化剂，用空气进行氧化，转化率为 40 50，收率 85左右，生成对甲基苯甲酸 .第二步，酯化成对甲基甲酸甲酯.第三步，氧化，温度180220，压力 12atm ，催化剂 0.001 0.005 环烷酸钴，转化率约 25，收率 85 90，得对二甲酸单甲酯.第四步，酯化得对苯二甲酸二甲酯（DMT ）.此法系 CRC 公司地 Levin 于 1950年及 Imhausen公司地 Katzschmann于 1951 年各自独立发明地方法，美国 Hereuies公司最先工业化，其后 Witten 和 Hoechst公司等相继工业化，进而将氧化和酯化反应改为两步法. Witten 法自50年代工

24、业化以来，直到80年代中期，在DMT、PTA生产中一直居首位，该法技术成熟，可大规模生产 .纤维级聚酯早期地工业化生产就源自于 Witten 法地 DMT 路线 .但 DMT 作为聚酯原料因其原料消耗大，经济效果和质量都不如PTA 法，所以进入 80年代后已不再发展 .而 witten 法生产 PTA ，就是先生产 DMT ，然后水解生成 PTA.PET地工艺流程合成路线地选择PET地生产方法主要有DMT 法和 PTA法，工艺流程又分间歇式和连续式两种.由于 PTA法较 DMT 法有原料消耗低，反应时间短， EG回收系统较小，不副产甲醇，生产较安全，流程短，工程投资低，公用工程消耗及生产成本较

25、低，反应速度平缓，生产控制比较稳定，等优点；而大规模生产线适合用连续生产工艺，半连续及间歇生产工艺适合中、小型多种生产装置 .因而本设计选用 PAT法地连续生产工艺 .具体流程如下 :（ 1）原料地贮运外购地一吨袋装PTA运至原料仓库贮存.加料时，将 PTA包装袋外部清理干净，由提升装置将 PTA 大包提升装入卸料斗，后经PTA振动筛进入加料斗.加料斗底部装一流化元件，进入氮气使物料变为流化态，同时除去物料带入地空气，气体通过过滤器排至大气.流化地 PTA进入输送装置，由氮气压缩机出来地氮气将PTA密相输送至聚酯装置内地PTA日料仓，供浆料配制用.（ 2）催化剂、稳定剂地制备将一定量地乙二醇（

26、EG）和称量后地催化剂Sb2O3加入到催化剂配制槽中.催化剂配制槽配有搅拌器，加速催化剂地溶解.当催化剂溶液达到一定量时，在配制槽地夹套内通入11bar绝压蒸汽，达到反应温度160后保持三个小时，后停蒸汽打开冷却水冷却至50 .经化验合格后排至催化剂贮槽，再连续定量地加入到浆料混合槽中.在稳定剂配制槽中定量地加入EG，再以人工地方式将固体地稳定剂定量地加入槽中，经搅拌将其配制成均匀地稳定剂溶液，1小时后取样分析合格后送入稳定剂贮槽，再用稳定剂输送泵经过滤器将稳定剂溶液连续定量地送往第二酯化反应釜中.（ 3）消光剂地配制经人工称量地消光剂TiO2 经过加料台和加料器进入消光剂配制槽中，再在配制槽

27、中加入定量地 EG， TiO2 经搅拌器地作用均匀地分散在EG中 .通过 TiO2 喂料泵将分散液送入TiO2研磨机中，进一步研磨分散后进入TiO2 贮槽，经过搅拌后进入TiO2 稀释槽，同时定量地加入EG，经搅拌、稀释配制成稀浓度地TiO2 分散液 .再通过离心机喂料泵把分散液送入TiO2 离心机，在离心机地作用下，大颗粒地TiO2 粒子被 EG冲洗下来回到配制槽中.合格地分散液进入带有搅拌器地TiO2中间槽中，并在槽中再次加入EG.经搅拌制得符合工艺要求地TiO2悬浮液，再送入悬浮槽中，搅拌后用TiO2 计量泵，经过滤器定量地送入第二酯化反应器中.（ 4）浆料混合进入 PTA日料仓地 PT

28、A 物料，从日料仓底部进入PTA 计量称称量后连续地投入浆料地混合槽.同时从 EG 贮槽送来地 EG和从催化剂输送泵送来地催化剂溶液，也连续定量地进入混合槽内 .在混合槽搅拌器地作用下混合调制成均匀地浆料.（ 5）酯化酯化工序有两台串联地酯化反应器，每台反应器均设有搅拌器及热媒加热夹套，在其顶部分别设有工艺塔.PTA/EG 浆料，由浆料泵连续定量地送入第一酯化反应器中，在搅拌器地作用下与反应器中原有地酯化物完全混合 .PTA/EG 浆料在反应器中进行酯化反应 .酯化反应生产地水，以蒸汽地形式从反应器地顶部排出 .同时携带部分地蒸汽，水蒸气和 EG蒸汽在工艺塔中得到地馏分，分馏出来地 EG返回到

29、反应器内 .水蒸气从塔顶馏出，一部分蒸汽去真空系统做工作蒸汽，另一部分经过冷凝器冷凝，变成液体进入回流罐，其中一部分作为工艺塔塔顶回流液，另一部分液体排入污水管.在第二酯化反应器中，酯化反应继续进行.同时定量地加入已配制好地消光剂和稳定剂，酯化反应生成水和一部分EG蒸汽从反应器顶部蒸出，在工艺塔中分馏.分馏出来地送至 EG混合罐中 .塔顶蒸汽经冷凝器冷凝后进入回流罐.EG从第二酯化反应器底部排出地酯化物，由输送泵经过过滤器送往第一缩聚反应器.（ 6）缩聚缩聚区设有三台缩聚反应器，分别在不同地真空状态下操作.每台反应器均设有热媒加热装置和 EG喷淋系统 .酯化物进入缩聚反应器后在真空地条件下进一

30、步分离出EG，并在较高地反应器温度下逐步进入缩聚反应.三台缩聚反应器地反应温度逐步提高，而反应器地压力逐步降低，即在最终地缩聚反应器中，达到最高反应温度和最高真空度.在第一缩聚反应器中，大部分地EG从反应器地顶部蒸出，在喷淋地冷凝器中被循环地EG喷淋冷凝而进入EG冷凝液收集器中，在此EG继续蒸出，被喷淋冷凝器收集.而物料经一定时间停留后进入最终缩聚反应器中，通过调整温度、真空度和停留时间来进一步控制、调节聚合物地最终粘度.三台缩聚反应器均设有液位控制，分别保证物料在反应器中地停留时间，有利于产品质量地稳定 .最终聚合物熔体从反应器地底部出料，经熔体输送泵、过滤器、熔体分配管分别送往切片生产、直

31、接纺长丝车间.三台缩聚反应器共用一套真空装置及喷淋冷凝系统.此系统包括水处理装置、喷淋水输送泵、喷林水过滤器、冷却塔、真空密封管、冷却塔密封水加料泵.喷射机组地工作蒸汽来自酯化过程产生地工艺蒸汽，这样既可以节约热能，降低冷却水用量并能减少污水量.（ 7）切片生产从熔体输送泵送来地 PET熔体，进入铸带头，在铸带头中熔体被分配到一排铸带喷丝孔中，从喷丝孔出来地 PET 熔体铸带，靠重力自动流入水下切粒机地导流板，并完全浸没在约 25地脱盐水中 .在水中铸带地表面逐渐冷却凝固，铸带被送至水下切粒机，切成一定规格地切片 .101.2102.2102.3202.2101.3201.2203.2203.

32、1101.0R203R101R102R201R2022 物料发生地物理与化学变化地主、副反应方程式： 化学变化 .在PET 合成过程中每一个反应器中都发生着同样地化学反应，只是各反应器中各化学反应进行地程度不同 .主要反应方程式：酯化反应（ esterification ）酯化缩聚反应（polycondensation by esterification ）缩聚反应（ polycondensation ）在酯化反应釜中，以酯化反应与酯化缩聚反应为主。在缩聚釜中，以酯化缩聚与缩聚反应为主，在此不考虑副反应，业不对副反应进行物料衡算 .为了描述各反应进行地程度特做如下定义：酯化率：x 参加反应 P

33、TA（ mol ） /PTA 初始 (mol) PTA 初始 (mol) PTA 残留 (mol) /PTA 初始（ mol） (NTO NT)/NTO缩聚反应程度：p=生成 PET链节（ mol ）/PAT初始（ mol ） NP/NTO乙二醇与 PTA 摩尔比：Mr NP/NTO平均聚合度：Xn 1/(1 p) 物理化学变化（相变化）.在各酯化釜中，由于反应温度高，高于水和EG地沸点，酯化生成地水被蒸出反应体系.由于气液平衡关系，所以反应液中仍含有少量地水.水在蒸出地同时，按气液平衡关系夹带出一定比例地EG.为了保持酯化反应地原料配比，蒸出地EG经分离后全部返回到反应器中，所以各酯化反应器

34、中Mr=Mr0.在缩聚反应釜中，为了使缩聚反应向生成聚合物地方向移动，需尽量降低反应液中EG地含量，所以缩聚阶段特别是在反应后期，需在高真空地条件下进行.各缩聚釜中生成地EG大部分被蒸出，使Mr<Mr0 ，但由于气液平衡关系地存在，反应液蒸仍有少量地EG.各反应器工艺控制参数及相关地气液平衡数据反应器位号xpM rX n输出低聚物 /%(质量）H2O汽化 /%(质量 )汽相 EG/ （摩尔）R101R102R201R202R3000.890.970.99110.750.870.960.9840.99011.121.121.051.0261.00994.07.692325.062.5101

35、.0000.1（ a）0.05（ b）0979036.7539.37第四章 工艺计算物流计算计算地基准、单位、顺序因为是连续操作过程，所以计算基准选时间，计算单位定为kg/ h.虽然整个工艺过程比较复杂，但可以得到产品产量与主要原料（P T A ）投料量之间地比例关系，所以采用顺流程地计算顺序.主要原料（ P T A）投料流量PET 熔体流量与 PTA 理论投料流量（ W T ）地关系：熔体流量M PET WT(cd )WT19454WT 0.0055WTxn M T101 1661.1658WT kg / h实际投料流量（WT熔体流量0.85905熔体流量kg / hPTA）(1 b)0.9

36、990.99951a1.1658该生产装置年产量 9 万吨，年开工300d.连续生产 ，切粒、包装工序物料损失率0.5.PTA 投料质量流量： W T0 8724.18 0×.85905 7494.50kg/hPTA 投料摩尔流量： N T0 7494.50÷166 45.15kmol/h顺流程逐个设备地计算 R101 物料衡算101.1PTA ： 7494.50kg/h101.2101.3EG： N T0 M· r0 ·M EG N T0 ×1.12×62 3135.08kg/h101.11.010催化剂： W T0×0.

37、05%7494.50 ×0.05 3.75kg/hR101合计： 7494.50 3135.08 3.75 10633.32kg/h101.2H 2O :2N T0× ?x × M×0W.97 2 N T0 ×0.89 18× ×0.97 1403.15kg/h （酯化反应生成地水有 97被汽化）（气相中EG 摩尔分率为0.3675）合计：1403.152808.154211.30 kg/h101.3EG: 2808.15 kg/h (蒸出地乙二醇经分离后全部返回到反应器R101中，且无其他组分)101.1催化剂： 3.75

38、 kg/hH 2O:1403.150.03×÷0.97 43.40 kg/hEG: N T0(M r ×2xp) ×M EG N T0 (1.12 2×0.89 0.75)聚合物： N T0 M T ( 2x p ) M EG 2 x M W N T0 166 ( 2 0.89× 0.75 )62× 2×0.89 ×18 ×62251.92/h8931.17 kg/h合计 :3.7543.40 251.92 8931.17 9230.24 kg/hR101 物料衡算验算：总进料量 10633.4

39、8 2808.27 13441.75 kg/h总出料量 9230.24 4211.48 13441.72kg/h R102 物料衡算102.2H 2O ： (2 N T0× ?x ×1862.49 )0×.9 2 N T0×(0.97 0.89 ) 18× 62.490×.9 173.26 kg/h(R102 中生成水加上 R101 中残留水地 90被蒸出 )合计： 173.26 387.52 560.78 kg/h102.3 EG： 387.52 kg/h102.1催化剂： 3.75 kg/hH 2O ：173.26 ×0

40、.1 ÷0.924.97 kg/hEG： N T0 ×( M r 2x p ) ×M EG N T0 ×(1.12 2×0.97 0.87) 62× 139.97kg/h聚合物： N T0 M T 2x p ) M×EG 2x M WN T0 ×166 (2 ×0.97 0.87) ×62 2×0.97 ×18 8913.51kg/h合计： 5.40 24.97 201.54 12834.77 13066.68 kg/h R201 物料衡算在 R201 中加入消光剂EG 溶液

41、（ 003.1） .由于抽真空会有少量聚合物被夹带出，使201.1中地 N T0 减少为 N T0' , 同时夹出极少量地消光剂及催化剂.003.1 （ 20%消光剂 EG 混合浆液）消光剂： W T×0.005=37.47 kg/hEG: 53.960.8 ÷0×.2 =148.88kg/h合计： 37.47 148.88=187.35 kg/h201.1 N T0 '=0.999 N T0 =45.10kmol/h（由于抽真空带出低聚物引起）消光剂： 37.47 ×0.999=37.44 kg/h催化剂： 3.75 ×0.9

42、99=3.74 kg/hEG： N T0 '( M r 2x p) ×M EG=N T0 '( 1.05 2×0.99 0.96 ) 62×=83.89 kg/h聚合物： N T0 ' MT (2x p) ×M EG 2xM W =N T0 '166 (2 ×0×.99 0.96) 62× 2×0.99 ×18=8731.94kg/h合计： 37.44 83.89 8731.94 3.74=8857.01 kg/h201.2消光剂： 37.44 ×0.001=0.

43、04kg/h催化剂： 3.75 ×0.001=0.00kg/hH 2O ：2 N T0 × ?x ×1824.97=2 N T0(0.99 0.97) ×18 24.97 57.48kg/h （R201 中生成地水加上 R102 中残留地水全部被蒸出）EG: N T0 × ?M r × M EG215.84=N T0×(1.12 1.05) 62× 215.84=411.78 kg/h（随消光剂带入地乙二醇全部被蒸出）聚合物： 8731.94 ×0.001 ÷0.999=8.74kg/h （抽真

44、空带出低聚物地数量）合计： 0.04 0.00 57.48 411.78 8.74=478.06kg/hR201 物料平衡验算：总进料量=9076.13 187.35=9263.48 kg/h总出料量 =8731.94 478.06=9263.42 kg/h R202 物料衡算在 R202 中由于抽空气会有少量聚合物被夹带出，使201.1 中地 N T0' 减少为 N T0''.同时夹带出极少量地消光剂及催化剂.202.1 N T0''=0.9995N T0'=45×.0804kg/h （由于抽真空带出低聚物引起）消光剂：37.44 &

45、#215;0.9995=37.42 kg/h催化剂： 3.74×0.9995=3.73kg/hEG: N T0''( M r ×2x p) ×M EG=N T0''×(1.026 2 0.984)×62=27.95 kg/h聚合物： N T0'' MT (2x p) ×M EG 2xM W =N T0''166× (2 0.984)×622×18=8700.08kg/h合计： 37.42 3.73 27.95 8700.08=8769.18 kg/h202.2消光剂： 37.44 ×0.0005=0.02 kg/h催化剂： 3.74 ×0.0005=0.00 kg/hH2O:2NT0'× ?x × 18=2 N T0' 0.