浅析聚酯特性粘度与搅拌电流的关系

1、浅析聚酯熔体特性粘度与终缩聚釜搅拌电流的关系赵明斌摘要：探讨了聚酯生产过程中影响搅拌电流的因素。通过对辽阳石油化纤公司化工一厂聚酯装置生产数据分析、处理，拟合出特性粘度与搅拌电流的函数关系式。关键词：搅拌电流；特性粘度0 前言辽阳石油化纤公司化工一厂聚酯装置采用中国纺织设计院技术。以精对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）为原料，醋酸锑为催化剂，采用直接酯化、连续缩聚的五釜工艺技术流程生产纤维级聚酯熔体和切片，年生产熔体能力20万吨。同时用两种方法控制在线特性粘度，其一是用特性粘度信号作为调节参数，控制终缩聚反应器的真空度大小，从而控制在线特性粘度；其二是用终缩聚釜电机搅拌功率直接控制真空度来控

2、制在线特性粘度。而在线特性粘度仪受纺丝生产负荷的变化影响很大，为了稳定地控制PET的特性粘度，提高产品质量，我们采集了大量的生产数据，通过对这些数据的分析、处理，找出了特性粘度与电流的函数关系，从而为自动化控制特性粘度提供了可靠的函数关系依据。1工艺流程该装置工艺流程如图1所示1图1聚酯装置工艺流程简图2 影响电流的主要因素21 搅拌转速对电流的影响搅拌转速对电流的影响较大而且直接，电流随着搅拌转速的升高而迅速升高，搅拌转速每升高或降低0.1转，电流值会随之升高或降低2A。但在生产负荷不变、特性粘度指标不变的情况下，一般工艺设定转速为一恒定值，变化极小。22 温度对电流的影响温度变化对电流影响

3、亦较大。反应器内物料温度升高时，物料变稀，流动粘度下降，一方面使搅拌圆盘转动阻力下降；另一方面由于物料流动性好，使圆盘上所形成的挥发薄膜更薄，搅拌电机所消耗的功率随之降低，搅拌电流值亦随之下降。反应器内物料温度下降时，物料变粘稠，流动粘度上升，一方面使搅拌圆盘转动阻力升高；另一方面由于物料流动性不好使圆盘上所形成的挥发薄膜变厚，搅拌电机所消耗的功率随之增加，搅拌电流值亦随之增加。通过对大量的数据进行分析、处理，得出以下结论：在特性粘度不变的情况下，物料温度每升高或降低1，搅拌电流会下降或升高12个A。但在生产负荷不变及产品指标不变情况下时，温度控制变化极小。23 液位对电流的影响电流随液位的变

4、化是一个分段函数。一方面液位的上升或下降使圆盘浸没在物料中的面积随之增加或减少，搅拌圆盘转动阻力亦随之增大或减小，其搅拌电流亦随之增大或减小；另一方面由于液位的变化使搅拌圆盘上薄膜单位时间累积体积变化率发生变化液位由低液位向高液位上升时，在开始阶段由于薄膜面积减小速率逐渐增大，所以单位时间内圆盘上形成累积薄膜体积率减小速率也在增大，上升到一定液位后，由于薄膜面积进一步减小，薄膜的存活时间短使薄膜的厚度增加，所以单位时间内圆盘上形成累积薄膜体积减小速率减慢由于这两方面的相互作用、相互影响，使电流随液位的变化呈分段函数。终缩聚反应器合液位分别在（25%34%）和（35%45%）内变化而特性粘度不变

5、时，后端电流变化很小，可以忽略其对电流变化的影响，终缩聚反应器合液位在（25%34%）与（35%45%）之间变化而特性粘度不变时，后端电流值会升高2A左右。24 特性粘度对电流的影响特性粘度对电流的影响主要有三个方面的原因。一是特性粘度值的升高或降低，物料特性粘度上升时，物料的粘稠度变大，流动性下降，使搅拌圆盘转动所受的阻力增大，搅拌电流随之增大，物料特性粘度下降时，物料变稀流动性好，使圆盘转动所受的阻力减小，搅拌电流随之减小。二是由于物料特性粘度升高，物料的流动性下降，导致搅拌圆盘薄膜单位时间体积增大，使搅拌承载的负荷增大，搅拌电流随之增大，物料特性粘度下降时，物料的流动性好，使搅拌圆薄膜单

6、位时间体积减小，使搅拌承载的负荷下降，搅拌电流随之减小。三是随着物料特性粘度越高，物料的流动性变得越差，薄膜越容易破裂，薄膜破裂后造成局部EG蒸发过快，在搅拌圆盘上产生高粘度料块就越多，料块随着搅拌圆盘的转动而转动不易溶于物料中，促使搅拌功率迅速增加。25 摩擦阻力对电流的影响2电机减速机的摩擦、主轴与密封之间的摩擦以及由于长期运转主轴发生挠度变化、油封老化都会直接影响搅拌电流值。26 真空度对电流的影响真空度对电流的影响主要体现在真空度瞬间波动大而且液位较低的状态下。当液位较低时，瞬间提高真空度，会使物料大量的被黏附到搅拌圆盘上，造成液位瞬间下降，搅拌电流瞬间增大。3 电流与特性粘度关系分析

7、在实际生产过程中由于生产负荷不变所以液位、温度基本都没有变化，因此在这里只讨论在温度、液位一定的情况下电流与特性粘度的关系。31 前端电流与特性粘度的关系 通过对数据的筛选、分析、处理得出特性粘度与前端电流为分段函数关系：1）前端电流控制在83A86A范围内时，通过调整后端电流值可以将特性粘度稳定地控制在0.6350.655之间。2）前端电流控制在86A90A范围内时，通过调整后端电流值可以将特性粘度稳定地控制在0.6450.665之间。3）前端电流控制在90A95A范围内时，通过调整后端电流值可以将特性粘度稳定地控制在0.6600.680之间。32 后端电流与特性粘度的关系由于受前端电流的影

8、响，后端电流与特性粘度也是分段函数关系。321前端电流控制在83A86A范围时，对表1中的数据进行分析、回归处理，得出后端电流与特性粘度关系如图2表所示：函数关系式：h-0.0005I2 + 0.1448I-10.697 h为特性粘度；I为电流表 1 后端电流与特性粘度关系3Table1 relation between the electric current of back and limiting viscosity序号后端电流特性粘度序号后端电流特性粘度序号后端电流特性粘度1150.50.6395152.10.6479153.50.6522151.10.6416152.50.64810

9、154.10.6533151.50.6437152.70.64911154.50.6544151.90.6458153.00.65012155.00.655322 前端电流控制在8690范围内时，表2中的数据进行分析、回归处理得出电流与特性粘度关系如图表3所示：图3 特性粘度与电流关系函数关系式：h-0.0009I2 +0.3012I-23.333 h为特性粘度；I为电流表 1 后端电流与特性粘度关系3Table1 relation between the electric current of back and limiting viscosity序号后端电流特性粘度序号后端电流特性粘度序号

10、后端电流特性粘度1155.10.6485155.90.6549157.40.6622155.30.6506156.20.65610157.90.6633155.50.6517156.60.65811158.20.6644155.70.6528157.10.66012159.80.666323前端电流值在90A95A范围内时，对表3中的数据进行分析、回归处理得出电流与特性粘度关系图4所示：函数关系式：h-0.0002I2+0.0535I-3.9715 h为特性粘度；I为电流表 3 后端电流与特性粘度关系3Table 3 relation between the electric current

11、of back and limitingviscosity序号后端电流特性粘度序号后端电流特性粘度序号后端电流特性粘度1161.20.6615164.20.66991660.6752162.10.6636164.70.67010167.10.6763162.70.6657165.10.67211167.60.6774163.30.6688165.40.67312168.40.6784 结论1）影响电流的因素有搅拌转速、液位、特性粘度、温度、摩擦阻力、真空度波动。2）前端电流与特性粘度的关系前端电流与特性粘度为分段函数关系：前端电流控制在83A86A范围内时，通过调整后端电流值可以将特性粘度稳定

12、地控制在0.6350.655之间。前端电流控制在86A90A范围内时，通过调整后端电流值可以将特性粘度稳定地控制在0.6450.665之间。前端电流控制在90A95A范围内时，通过调整后端电流值可以将特性粘度稳定地控制在0.6600.680之间。3）后端电流与特性粘度的关系后端电流与特性粘度后端电流也是分段函数关系，在不同程度上后端电流受前端电流值的影响：后端电流值在150A155A范围时，特性粘度与后端电流函数关系为h-0.0005I2 + 0.1448I-10.69。后端电流值在160A170A范围时，特性粘度与后端电流函数关系为h-0.0009I2 +0.3012I-23.33。后端电流

13、值在160A170A范围时，特性粘度与后端电流函数关系为h-0.0002I2+0.0535I-3.971。Abstract: Discussed the factor that the agitation electric current was affected in the polyester procreative process. Through carries on the analysis, processing to a Liaoyang Petroleum Chemical fiber Company the first chemical industry factory polyester installment production data, fits the function relationship between the limiting viscosity and the agitation electric current . Key word: Agitation electric c