【《聚对苯二甲酸乙二醇酯PET生产工艺流程分析》2900字】

[7]工艺总反应时间工艺条件产品质量原料消耗设备五釜流程6-10h低温低压较好较低三釜流程设备和机械搅拌较少，工艺路线简单，有利于装置长期稳定运行三釜流程3.5-4h高EG和PTA的摩尔比DEG含量较高较高由表2-2可知，尽管这两种不同的工艺都有各自的特点，但三釜流程具有流程短、设备简单稳定、反应时间短等突出优势，因此本设计选用三釜流程。1.3直接酯化工艺过程1.3.1反应过程PTA法生产PET分为两个阶段：酯化阶段：PTA与EG之间在酯化釜进行一次酯化反应，生成BHET；缩聚阶段：BHET在催化剂的作用下被缩聚成PET，该反应于缩聚釜中进行。酯化反应PTA和EG进行酯化反应。在该反应中，EG与PTA的摩尔比是2:1，反应温度控制在约260oC。因为该反应是可逆的，所以必须除去反应过程中生成的水。该反应方程式如图2-5所示：图2-5PTA与EG的酯化反应在加热加压的条件下，PTA可以分解为酸根和氢离子，如图2-6所示：图2-6PTA的分解反应系统中氢离子键的存在会引起一种酸催化反应。首先，PTA的分子被用来进行质子化，然后与EG分子反应就会产生一个非常不稳定的中间体，反应如图2-7所示：图2-7酸催化反应又由于中间体的不稳定，会发生如图2-8所示反应：图2-8不稳定中间体的分解反应由于酯化后的反应本身一定是平衡的和可逆的，所以上述各个反应机理也一定是平衡可逆的，PTA分子的其他羧基也同样可以通过上述步骤，最终酯化生成对苯二甲酸乙二酯（BHET）产物。缩聚反应在BHET的缩聚反应中，每次通过两个BHET分子之间的酯交换缩聚反应而直接形成新的醚键时，就一定会有一个乙二醇分子向溶液中释放出来。具体反应过程如图2-9所示：图2-9缩聚反应该化学反应也是平衡和可逆的。1.3.2反应条件催化剂缩聚反应中使用较多的催化剂是三氧化二锑（Sb2O3）和醋酸锑。由于Sb2O3在EG中的低溶解度会导致产生不溶性杂质，在严重的情况下，使用过程中管道会堵塞，以及醋酸锑在使用过程中会产生较大的气味等缺点，一些公司研发出了新的催化剂，乙二醇锑。它是一种没有毒的白色结晶状颗粒或粉末，气味清淡，相较于Sb2O3和醋酸锑，其在EG溶液中具有高溶解性、含锑量高、活性高、杂质少等优点，能使聚酯产品质量更好。消光剂具有亮眼的光泽是聚酯产品的一个特点，所以会在产品中添加消光剂来柔化产品的光泽。二氧化钛（TiO2）消光剂是聚酯材料生产和加工过程中常用的一种无机物消光剂，它通常是一种没有毒的白色固体或粉末的两性氧化物，不透明度高，光泽好。其他有时，为了能够获得更多颜色比较均匀的有色PET纤维，常常会将各种色料随着缩聚原料一起放入反应釜中进行反应。因为缩聚时的反应温度相对较高，所以需要耐热的着色剂，如炭黑等。1.4工艺流程图2-10直接酯化法工艺流程图PTA法的工艺流程如图2-10所示，该流程主要分为：PTA浆料的配制系统、酯化体系、缩聚体系、真空系统和切片输送打包系统。PTA浆料配制系统通过测量和称量，将日常料仓中的PTA连续地添加至浆料配制罐中，并且EG的添加量由PTA的添加量进行控制，将其设置成具有恒定摩尔比（PTA/EG），然后与催化剂一起加入，搅拌合格后送入酯化釜。本设计采用PTA:EG摩尔比为1:1.95。酯化系统图2-11酯化系统酯化系统如图2-11所示。将这些搅拌好后的浆料输送进酯化釜中即可进行酯化反应，在此化学反应中，除了酯化和缩聚两种形式为主的反应，还有一些包括生成二甘醇（DEG）和乙醛的副反应存在。如果DEG在系统中含量太多，会严重影响产品质量，因此需要使用连续流动的全混式反应器，以便尽可能降低酯化反应器的EG含量。该系统中酯化塔的作用是除去产生的水和分离出来的EG，再使分离的EG直接进入酯化EG罐中被反复利用。缩聚系统图2-12缩聚系统缩聚系统如图2-12所示，该系统分为预缩聚和终缩聚。在向预聚釜输送酯化反应生成物时，在俩釜之间会加进二氧化钛、催化剂、稳定的EG等添加剂。熔体是从下而上进入预聚釜的，反应后再通过液位差被送入终聚釜，完成最终反应。真空系统该系统将真空用于EG蒸汽喷射泵。与水蒸气喷射方式相比，其优点在于它使用较少的能量来回收和再利用蒸汽冷凝物EG。切片输送打包系统熔体在恒定压力和高温下聚酯后，将获得的合格产品经切粒机切成片，用水进行预隔热、干燥，通过振动筛过滤后，检查并储存最终产品，最后打包运输到工厂。酯化过程和缩聚过程的