酯交换法生产PET工艺流程设计

=30.750m3；反应液的总体积为：VT=VR/0.6=51.251m3；关于此反应可选用60m3不锈钢聚合釜，此釜的直径为650mm，筒体切线长度为975mm，长径比为1.5，釜重1016.6kg。此釜封头高度依照国标h=0.25D=162mm，封头直边高度为100mm。反应釜的壳套厚度选取100mm。5.2其他设备的选型其它的设备要紧是泵的选择。工业生产中有进料泵、回流泵、塔底泵、循环泵、产品泵等，石油化工泵的选择应该满足流量，扬程、压力、温度、气蚀余量等工艺参数的要求，满足介质特性的要求和现场安装的要求。在选泵时：首先要综合考虑泵的流量。一方面，应按设计要求达到的能力确定泵的流量，并使之与其他设备能力协调平衡；另一方面，也要依照生产需要确定泵的流量。在确定泵的流量时应综合考虑装置的富裕能力及装置内各设备能力的协调平衡。其次依照生产要求确定泵的扬程。选泵时，由于工艺过程设计中管道系统压力降计算比较复杂，因此泵的扬程要留有适当的余量，一般为正常需要扬程的1.05～1.1倍。最后依照流体输送设备的特性曲线确定蚌型选泵时，确定哪一种设备，应在生产上所需要的流量和扬程后进行。5.2.1搅拌器的选型搅拌叶与搅拌轴之间的夹角不同，对流体产生的搅拌效果不同，按此原则可将搅拌桨大致分为三类。平叶桨：搅拌桨叶与搅拌轴平行，以剪切作用为主，流淌类型为径向流淌，如平桨、直叶或弯叶涡轮桨、锚式桨、框式桨等。折叶桨：搅拌桨叶与搅拌轴有一定的角度，以循环流淌为主，流淌类型为轴向流淌，如斜桨、开启式折叶涡轮桨和圆盘式折叶涡轮桨等。螺旋叶面桨：搅拌桨叶绕搅拌轴螺旋上升，如推进式桨、螺杆式桨、螺带式桨等。一个好的选型方法最好具备两个条件，一是选择结构合理，一是选择方法简便，而这两点却往往难以同时具备。由于液体的黏度对搅拌状态有专门大阻碍。因此依照搅拌介质黏度大小来选型是一种差不多的方法。关于高黏度体系，由于黏度较大，不能有太大的剪切速率，否则易造成摩擦生热，另外还会使搅拌轴承受较大的扭矩，搅拌功率大，能量消耗大，因此高黏体系需在专门低的转速下搅拌。在低搅拌转速条件下，物料处于层流状态，单靠流淌是不能满足混合需要的，因此需要有较大的推动面积及搅拌直径。随着黏度增高的各种搅拌器使用顺序为推进式、涡轮式、桨式、锚式和螺带式等。依照搅拌过程的目的与搅拌器造成的流淌状态，本设计的搅拌器采纳圆盘式斜叶涡轮桨和圆盘式直叶涡轮桨，搅拌级不为7-10级。依照《聚合物合成工艺设计》表6-4知圆盘式涡轮桨的Z=4~8，d/D=1/4~1/2，b/d=1/8~1/5，C/D=1，ut=2~10m/s，d:L:b=20:5:4，因此取d/D=1/3，则d=0.33×2600=867mmL=0.25d=0.25×867=217mmb=0.2d=0.2×867=173mm5.2.2换热器的选型在釜体外侧安装各种形状的钢结构，使其与釜体表面形成密闭的空间，在此空间内通入传热介质，这种结构称为夹套，搅拌釜一般都采纳夹套这种传热装置。PET合成中有气体蒸出，且易夹带低聚物，因此夹套方式采纳全包式，以便使低聚物遇到热的上封头时熔融，流回到反应液中，防止物料挂壁。当需要的传热面积较大，单靠夹套面积不能满足需求时，可采纳内置传热装置的方法增加传热面积。内置传热器的要紧型式有蛇管（盘管）式、列管式、直管式、传热环等多种型式。因为反应前期反应体系的黏度不大，因此本设计采纳列管式换热器。5.2.3EG进料管道的选型由《化工原理》查得，20℃时,ρ＝1113kg/m3，μＥＧ＝23mPa·s，属于高黏度液体，查《聚合物合成工艺设计》，取u＝0.5m/s.则VS＝WS/ρ＝9124.39kg·h-1÷1113kg·m3÷3600s＝0.002277m3/sd＝(4VS/πu)1/2＝[4×0.002277÷(3.14×0.5)]1/2＝0.07617m＝76.17mm式中WS——EG的质量流量；VS——EG的体积流量。依照《化工设备机械基础》附录7，采纳Ф80×3mm的热轧无缝钢管。第六章聚酯生产的三废处理6.1聚酯生产的三废处理国内聚酯生产初期,由于生产不稳定,废水排放失控,废水处理装置故障多,废水处理处于瘫痪状态.随着生产的稳定,废水排放的严格操纵,设备和工艺的整改,废水处理实现了达标排放.废渣的处理也要做好,否则会造成二次污染.因安全技术缘故,目前未能进行废气燃烧处理.PET生产中废水的来源要紧是：热媒真空喷射水、锅炉排放水、缩聚真空喷射水、酯化废水汽提排放、EG和TEG回收废水等。废水处理要紧有定期排放、经废水处理塔和废水处理站进行处理。从历史上看，假如生产稳定、质量稳定，则废水状况明显好转，因此在主工艺上，力求稳定生产，减少排放，减少开停车，减少一切意外事故的发生，只有在生产稳定的基础上，落地浆料，过滤器的清洗次数，各种不正常的大量排放才能得到有效的操纵，与聚酯生产废水比较，废渣的量较少，但随着生产的接着，废渣不断增多，处理不行，容易造成二次污染，废渣量的多少，和生产量有直接关系，正常生产，各类过滤器清洗极少，工艺管道差不多不用拆清，因而工艺排放极少，则落地PTA、浆料等排放物极少。依照生产情况，废渣要紧有三个来源，相应有三种处理方法。废水中固体废弃物：废水中的固体物质要紧是清洗水中夹带的PTA、低聚物，地板清洗水中的二氧化钛粉，切片粉末等，可静置分层后处理。乙二醇中的固体废弃物：日常生产，会有较多的工艺清洗。如浆料管线的清洗，酯化过滤器的清洗，预缩釜、终缩釜的清洗等等。用水清洗之前，必须排放工艺物质，排放物大多为EG和PTA的低聚物，利用建筑分离池来处理废弃物，减少了工人的劳动强度，也有利于EG的回收，还减少二次污染。废料、废块：要紧有聚酯废块和终缩釜、预缩釜固液分离器中分离的低聚物，可直接袋装处理。废气处理：酯化废水经汽提塔汽提后，汽提塔顶部排出大量废气，要紧成分是乙醛等小分子有机物。按设计此部分废气应送到热媒炉内进行焚烧，但因技术及安全缘故，从汽提塔投用至今，汽提尾气燃烧一直未实现。燃烧废气：第一加强公司炉工的技术水平，减少不正常的燃烧；二是把好重油质量关，采纳低硫重油。聚酯三废处理工程实际上是一个系统工程，需要从多方面多层次入手，需要从思想认识，措施重视各方面进行加强。首先，必须稳定生产量，减少三废数量，假如生产不正常，不管是废水、废渣依旧废气都大大增多，从而无法全部处理三废；其次，三废处理是个综合问题，必须全盘考虑，综合治理，任何生产装置都有一定的生产能力，污水处理装置也不例外。因此，必须对三废产生的所有环节进行操纵。一切受控，三废均能处理，任何环节的失控，都会阻碍全局。良好的三废处理，既产生良好的社会效益，还产生经济效益。如海南兴业对缩聚真空喷射泵水系统进行水质处理后，增加了该水系统水的循环利用率，水消耗大大降低，由1997年前的每月消耗的6万吨水降到以后的每月3万吨，既节约水资源，还每月节约水费上万元。污水的达标排放，改善了周围的环境，排污费也从每月上万元降到几百元。6.2聚酯废料的回收聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET或简称聚酯）要紧用语生产纤维、聚酯瓶、薄膜等。废聚酯的来源要紧有两部分，一部分是生产加工过程中产生的废料、边角料；第二部分则是废气的聚酯包装，如聚酯瓶、聚酯薄膜等。第一种废聚酯较洁净，可直接再利用；第二种废料往往带有污染物，必须通过分离先除去污染物和附加物才能进行回收利用。废聚酯的化学回收方法要紧有以下几种：甲醇醇解法、水解法、醣酵解法和乙二醇解法。（1）甲醇醇解法的原理是利用废聚酯与甲醇反应，得到对苯二甲酸二甲酯和乙二醇。对苯二甲酸二甲酯可转化为对苯二甲酸或直接用作聚酯原料。甲醇醇解法的化学反应是对苯二甲酸二甲酯与乙二醇发生酯交换反应生成聚酯的逆反应。传统的甲醇醇解工艺尽管解聚反应比较简单，但产品的提纯却专门复杂。假如用于解聚的聚酯质量低，就必须对甲醇、乙二醇和对苯二甲酸二甲酯的混合物进行分离。假如聚酯片中还有共聚单体，分离的难度就相应增加。有一些工艺将醇解后的产物以蒸汽的形式而不是液体的形式从反应器中取出。（2）水解法的原理是聚酯同水反应，将聚酯降解为对苯二甲酸和乙二醇。当温度高于100℃时，聚酯会发生水解，水解速度随温度的上升而加快。但要聚酯深度水解得到高纯度对苯二甲酸和乙二醇，其水解须在酸碱催化或高温高压条件下进行。（3）醣酵解法的原理是利用聚酯与乙二醇醛缩二乙醇反应生成多羟基化合物。该法以醋酸锌作催化剂，将聚酯废料、乙醇醛缩二乙醇、催化剂放入一个装有搅拌器、回流浓缩器的四颈树脂反应瓶中，并插入温度计，然后导入氮气，在150℃左右进行反应，反应进行一小时。在该温度下聚酯被溶解。将温度接着升高至190℃，并保持该温度直至反应完成，反应产物经冷却得到多羟基化合物。参考文献[1]肖长发等.化学纤维概论[M].中国纺织出版社，2008.[2]张洋.高聚物合成工艺设计基础[M].北京:化学工业出版社，2005.[3]陈声宗主编.化工设计[M].北京：化学工业出版社，2001.[4]谭天恩等.化工原理[M].北京:化学工业出版社，2008.[5]赵军，张有枕编.化工设备机械基础（第二版）[M].北京：化学工业出版社，2007.[6]赵德仁，张慰盛主编.高聚物合成工艺学[M].北京：化学工业出版社，1997.[7]陈昀主编.聚合物合成工艺设计[M].北京：化学工业出版社，2004.[8]李克友，张菊华，向福如.高分子合成原理及工艺学[M].北京：科学出版社，1999.[9]侯文顺.高聚物生产技术[M].北京：化学工业出版社，2003.[10]陈乐怡，张从容等.常用合成树脂的性能和应用手册[M].北京：化学工业出版社，2000.[11]许周钦.阻碍聚酯切片产品质量的因素[J].山西化工，2003。[12]王凯，孙建中.工业聚合反应装置[M].北京：中国石化出版社，1997.[13]姚玉英，黄凤廉主编.化工原理（上）[M].天津：天津科学技术出版社，1990.[14]周菊兴主编.合成树脂与塑料工艺[M].北京：化学工业出版社，2000致谢本设计历时一个多月的时刻，完成了设计讲明书及物料流程示意图纸。以查阅相关资料为基础，罗老师的悉心指导和同学间的热心关心与合作，才使这次设计得以圆满完成。在设计