聚酯生产工艺过程计算

聚酯生产工艺过程计算一、工艺过程计算的基础.工艺过程的测试分析为了进行一些简单的工艺计算，必须对生产过程的一些参数进行测量和分析。酯化过程的测试分析项目主要有以下几个：(1)酸值(AN)酸值一般是聚酯原料PTA或中间产品中竣基含量的测定项目。所以调酸值是指中和1克样品所需的氢氧化钾的毫克数，用mgKOH/g样品来表示。理论上可以计算出PTA的酸值为675.5mgKOH/gPTA实际上工业用的聚合及PTA酸值不可能达到这一值。聚酯生产中，原料PTA的酸值也是衡量该PTA纯度的一个重要指标。工业用PTA要求酸值在671〜674mgKOH/gPTA,这时的纯度在99.3〜99.8%之间。酯化物的酸值表示了酯化产品中未参加反应的竣酸的量。10R01出口酯化物的酸值为39〜455gKOH/g样品左右。(2)皂化值(SN)皂化1克酯化物所需的氢氧化钾毫克数称为该酯化物的皂化值。它表示产物中酯基和游离PTA的竣酸以及产物分子中的端竣基的总和。单位为mgKOH/g样品。10R01出口酯化物的皂化值为520〜540mgKOH/g样品。(3)游离EG含量游离EG是指未参加反应的那一部份EG,它以单个分子的形式存在于反应釜中。10R01出口酯化物中游离EG在1.9〜2.3%(mt)左右。同样，缩聚过程所必须测定的项目除皂化值外，还有特性粘度小］。端竣基和二甘醇含量PET等。其中特性粘度PET的分子量大小的综合反映，可用毛细管粘度计来测定。而DEG含量则一般是指PET大分子链上形成酸键结构的部分“二甘醇”和游离二甘醇的总和。端竣基含量实际上就是酸值，但习惯上将PET聚合物中，测到的酸值称为端竣基，因其含量较少，而用mol/1()6g样品来表示。AN=0.0561COOH式中，AN为酸值，mgKOH/g样品，COOH为端竣基mol/106g样品。.物料计算物料计算的依据是质量守恒定律。物料计算虽可以由进出反应釜的物料量和化学反应方程式等进行计算，但还有一个关键的问题是要选择一个基准。例如,对固液体系常用质量作为基准；对流动体系，常用单位时间作为基准；对气体,如环境条件不变，可用体积作为基准。对于物理变化过程，物料计算比较简单。可以对某一组分分别进行衡算。但对化学变化过程，则计算比较复杂，最基本的是用化学方程式直接进行计算。.热量衡算根据能量守恒定律，在稳定的过程中，进入体系的能量必须等于排出系统的能量。在聚酯生产中的能量计算往往都是热量的计算。在热量计算中，基准温度的选择是非常重要的。许多场合的基准温度选为298K(25U)或293K(20口)。二、酯化过程的计算.酯化率e反应后产物中已由竣基反应生成的酯基两(EN)在原料PTA的总竣基中所占的比例称为酯化率，即ENSN-AN,AN.反应程度pp=1.8383+0.7097^-903.93・(1—cf)SN-[式中。可有下式近似计算cf=l.leg+0.415deg其中EG和DEG分别为产物中EG和DEG的重量分率。三、缩聚过程的计算.聚合物的特性粘度[内与平均分子量Mn聚合物的特性粘度[内与平均分子量Mn之间的相互关系为：[〃]=aMnab这就是著名的马克方程。其中的常数a和b分别为a=7.55^10-4,b=0.6858该式适用于分子量为3000~30000之间的PETo由式可得：府=36119.5Wr46.不同生产负荷下的进料量在物料衡算中，为了选择一个计算的基准，引入一个“PET平均摩尔数”，其值为相当于结合到产品中PTA的摩尔数。在实际的稳定生产中，可以认为PTA在整个反应过程中没有损失，全部转化成产品PET（事实上会有部分PTA升华或部分齐聚物汽化被抽吸到真空系统中），即PTA为计算时的关键组分。相反,EG在整个反应过程中是在不断变化的。因此，求得Neg对计算不同负荷或产量下的进料量和产品的消耗具有重要的意义。在理想的情况下，产品中设有DEG及TiO2,最大的链节摩尔数（PET平均摩尔数）neQmex或由下式给出；Neqmex=1299.-5.2037Ztw//tPETMET这时，原料PTA消耗量Wpta为%=Neegmax-/0=5.2037x166.13=864.49KG〃产品如果生产负荷为200t/d,则PTA的进料量为：WpTA=864249x200/24=7.20t/h这就是200t/d负荷时理论上PTA的进料量。.缩聚过程中小分子EG的排