聚酯（PET）包装材料项目工艺流程

聚酯（PET）包装材料项目生产工艺流程作者：玖月琼兮聚酯（PET）包装材料项目生产工艺流程编号：LZH/JYQX-HP01b-2020作者：玖月琼兮2020年8月

1建设项目概况1.1建设项目名称、项目性质、建设地点及投资总额建设项目名称：XX有限公司年产15万吨功能性聚酯（PET）包装材料项目；项目性质：新建；行业类别：轻工；建设地点：XX经济开发区康源路；投资总额：项目总投资20000万元，环保投资1260万元，占项目投资的6.3%；投产日期：2016年12月。1.2占地面积、工作时数及职工人数占地面积：175840m2（约263亩）；职工人数：项目定员120人；工作制度：年工作360天，每天24小时，四班三运转；绿化：本项目绿化面积为43960m2，占厂区总面积的25%。2主体工程及产品方案本项目产品方案为年产15万吨功能性聚酯（PET）包装材料项目。产品方案及生产规模见表4.2-1。表4.2-1产品方案及规模表车间名称生产能力（t/a）年运行时数（h）备注聚合车间（单线日产450吨聚酯生产线1条）聚酯熔体(有光)1509608640中间体（熔体直接输送至生产瓶级聚酯切片）有光聚酯切片切片生产及包装线1509608640中间体固相增粘车间增粘PET片材1500008640中间体PET片材车间功能性聚酯（PET）包装材料1500008640产品建设项目产品上下游关系见图4.2-1。PTA、EG等原材料PTA、EG等原材料聚合装置聚合装置有光熔体有光熔体进入固体废物有光聚酯切片边角废料功能性聚酯（PET）包装材料（外售）PET片材装置PET片材（外售）——固相增粘装置进入固体废物有光聚酯切片边角废料功能性聚酯（PET）包装材料（外售）PET片材装置PET片材（外售）——固相增粘装置2.2厂区总平面布置根据该项目建设需要及工艺流程设计，本项目拟新建聚合车间、固相增粘工艺生产车间、PTA仓库、综合动力给水站、污水预处理站、综合办公楼等，建筑面积共计45566.08m2。表4.2-4新建构筑物明细表序号建筑物名称建筑面积(m2)占地面积(m2)建筑结构1聚合车间6725.961656.49框架结构、4楼含综合维修间2固相增粘车间4093.44682.24框架结构3PET片材车间40004000框架结构4PTA仓库6759.896759.89框架结构5PTA卸料1468.391468.39框架结构6切片包装、成品库30803080框架结构7EG罐区17501750框架结构8综合动力给水站11101110框架结构9备品备件库22082208框架结构10污水预处理站12001200框架结构11综合办公楼3722.221141.97框架结构12专家楼2340.51170.25砖混结构13食堂1104.4552.2砖混结构14宿舍楼9936.282484.04砖混结构15门卫6767砖混结构合计49566.0829330.47本项目平面布置图见图4.2-2。3公辅工程设置3.1公用及辅助工程建设现状建设项目公用及辅助工程见表4.3-1。表4.3-1公用及辅助工程类别建设名称设计能力备注公用工程给水新鲜水补充量144420m3/a由园区供水管网统一供给循环冷却水站3000m3/h——除盐水站15m3h——排水废水量45820.490m3/a雨污分流，清污分流供电2558万kwh/a经济开发区电网提供供热热媒站天然气加热炉1台30t/h，消耗天然气700万m3/a依托西气东输天然气管网生物质加热炉1台，消耗生物质燃料3200t/a外购生物质燃料，备用蒸汽2.3t/h（平均负荷）由热媒炉余热通过蒸汽发生器自行提供液相热媒130t首次填充量。改性三联苯，平均分子量252。用于热煤站热媒炉气相热媒49t首次填充量。73.5%联苯醚，26.5%联苯。用于热煤站热媒炉制冷工艺制冷系统2*1977kW2台（1用1备）制冷量为1977kW的螺杆式冷水机组，采用环保冷媒R410A和溴化锂制冷机组空压0.35MPa系统76Nm3/min空压机采用水冷方式（利用循环冷却水，冷却水排放并入了循环冷却水系统）0.8MPa系统3*32Nm3/min1.2MPa系统40Nm3/min氮气2*250Nm3/hPSA制氮机，1座30m3液氮贮罐和1个600m3/h空温式气化器循环冷却水站3000m3/h由冷却塔、水循环系统及旁滤水处理系统等部分组成贮运工程仓库PTA库6759.89m2一座，框架结构成品库3080m2一座，框架结构储罐罐区1750m2设置1座3000m3EG储罐运输运进：178722.54t/a运出：150000t/a汽车运输环保工程废气处理1套气提设备废水处理160t/d污水预处理系统噪声处理—选低噪声设备，隔声固废暂存场所140m2固废临时堆场事故应急1000m3事故池

3.2公用及辅助工程依托的可行性与可靠性分析（1）给水建设项目生产、生活及消防用水水源为自来水，年用量为144420t，来自园区自来水管网，水源由XX自来水厂供给，并设置循环冷却水站和除盐水站各一座。开发区自来水管网能够满足本项目的需求。循环冷却水站处理规模为3000m3/h，由冷却塔、水循环系统等部分组成，补水采用自来水；冷却塔采用钢结构框架逆流机力通风玻璃钢冷却塔，设置6台单台处理能力为350m3/h的冷却塔，2台单台处理能力为150m3/h的冷却塔。除盐水站内设除盐水制备设备1套，设计规模为15m3/h，采用两级反渗透的处理工艺。外供外供生产水石英砂过滤器活性炭过滤器反渗透脱碳塔除盐水箱树脂捕捉器混床中间水箱阻垢剂混床再生系统图4.3-1除盐水制备的工艺流程图除盐水制备工艺流程简述：1）原水预处理系统因原水中含有多种杂质，如悬浮物、胶体、有机物和无机盐等，为保证本系统中反渗透部分的正常运转，则必须先去除水中的悬浮物、胶体、有机物等，使反渗透的进水达到要求，故本系统设置原水预处理系统。原水预处理系统包括石英砂过滤器、活性炭过滤器等。①石英砂过滤器石英砂过滤器是为去除水中的悬浮物而设置的，同时为了去除水中更细小的胶体物，在此之前投加高效絮凝剂，破坏胶体的稳定性，使悬浮物和胶体有效去除，使其出水的污染指数SDI稳定在5以下，本系统配置2台石英砂过滤器，1用1备。②活性炭过滤器活性炭过滤器是为了截留生水中有机物、氧化剂等杂质，以保证后续反渗透进水要求，本系统配置2台活性炭过滤器，1用l备。2）反渗透系统反渗透系统包括阻垢剂添加系统、反渗透装置、脱碳塔、中间水箱，浓水箱；反渗透装置产水进入脱碳塔，脱除水中的二氧化碳后进入中间水箱。①阻垢剂添加系统为防止反渗透膜的结垢，运行时在反渗透前投加阻垢剂，阻垢剂投加量约为1~2ppm，阻垢剂在防止难溶盐在反渗透膜上析出是非常有效的，它们通过延缓晶体成长来推迟沉淀的过程，促使晶体不会形成一定大小和足够的浓度而沉降下来，它们还有一些分散剂的作用，防止颗粒聚集成足以沉积下来的大颗粒。这样阻止碳酸盐或硫酸盐在反渗透膜上的沉积，使得系统水的回收率和除盐率不会下降，同时延长反渗透膜的使用寿命。②反渗透装置反渗透技术是近二十几年来新兴的高新技术，它利用反渗透原理，借助于选择透过（半透过）性膜的功能，以压力差为推动力的膜分离技术，当系统中所加的压力大于溶液渗透压时，水分子不断地透过膜，经过产水流道流入中心管，然后在出水端流出，进水中的杂质，主要去除水中溶解盐类，同时去除一些大分子和前阶段未去除的小颗粒等，其功能是对经过预处理的水进行脱盐。如：离子、有机物、细菌、病毒等被截留在膜的进水侧，然后在浓水出水端流出，从而达到淡化净化目的。经过预处理后合格的原水进入置于压力容器内的膜组件，水分子和极少量的小分子有机物通过膜层，经收集管道集中后，通往产水管再注入中间水箱。系统的进水、产水和浓水管道上都装有一系列的控制阀门、监控仪表及程控操作系统，它们将保证设备能长期保质、保量的系统化运行。在反渗透装置前投加阻垢剂，防止反渗透浓水中碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙等难溶盐浓缩后析出结垢，堵塞反渗透膜，从而损坏膜元件的应用特性。预处理后的水通过反渗透膜的分离，使水中约98%的盐分被分离出来，随浓水排出。反渗透装置脱盐后的淡水进入除二氧化碳塔、中间水箱。③脱碳塔由于反渗透膜对气体状态的CO2截留率几乎为零，故本装置呈设置有一套除碳器，通过鼓风脱气方式除去反渗透产水中游离的CO2，减轻后续混床系统的负担，有利于混床除硅，提供混床的周期制水量和出水水质，减少再生药剂用量。3）混床系统混床系统包括混床、再生系统及其辅助系统。①混床混合离子交换器的作用是将反渗透产水中留存的离子进一步去除。经过反渗透系统预脱盐后的原水，虽已将水中绝大部分的盐类离子去除，但是水质还不能确保达到锅炉补给水需要的水质要求，还需经过混床进行进一步除盐。混床通过交换器内均匀混合的阳、阴树脂，与水中的阳、阴离子同时进行交换，从而控制产水水质电导率在0.2μs/cm以内。②混床再生系统及其辅助系统混床系统设置再生装置及辅助系统，再生系统包含酸、碱计量箱，喷射器，再生水泵酸雾吸收器等。当混床内树脂失效后，用以对混床系统进行再生处理。再生方式采用体内同步再生方式，再生用水采用脱盐水，反洗水采用反渗透产水。混床再生时的废碱和废酸经地沟排至中和池，经酸碱中和，达到排放指标再排放至厂方指定的排水系统。混合床离子交换器再生时，由酸喷射器将一定量的盐酸与再生泵出口除盐水混合后，控制出口的稀盐酸浓度为3%，供混合床离子交换器再生用。稀碱溶液的配置与上述过程相似，控制出口的稀碱液浓度为4%。混合床离子交换器再生后的废酸、废碱水均排至中和池。在中和池用非净化压缩空气或泵回流强制搅拌中和，根据中和的情况加入少量酸或碱，使废水的pH值达6~9的环保排放标准，达标后排出至废水系统，酸碱废水的产生量约144m3/a。树脂定期更换，年产生废树脂量约0.5t/3a。（2）排水1）废水本项目酯化汽提废水、过滤器清洗废水、地面拖地废水、初期雨水经厂内污水处理站处理达污水处理厂设计进水水质要求后，排入XX第二污水处理厂集中处理；生活污水经化粪池生化处理后同除盐水制备系统废水接管至XX第二污水处理厂处理，尾水排至宝射河。本项目新建160m3/d规模的污水处理站，项目进厂区污水处理站的废水量为152m3/d，且本项目废水的水质简单，故污水处理站能够满足废水处理的要求。2）雨水雨水系统主要接纳全厂雨水，由厂区地下排水管线排出厂外，排入园区城市雨水管道（3）供电本项目年用电量约2558万kwh/a，由国家电网XX供电公司提供，区内现有220kV变电站1座、110kV变电站3座，可对本项目生产经营提供双回路供电，保证项目的正常生产。（4）蒸汽本项目所需蒸汽由厂内热媒站余热锅炉产生，经分配缸分配给各用户。取蒸汽平均负荷2.3t/h，按装置年运行8640小时计算，低压蒸汽消耗总量为19872t/a。（5）热媒=1\*GB3①热媒站设置方案及运行方式本方案按年产15万吨规模设计，设置1台天然气锅炉，1台生物质锅炉，2台锅炉一用一备，为聚酯装置输送系统工艺生产提供所需的热负荷。热媒站的运行方式采用1用1备，备用的生物质热媒炉处于热备用状态，当运行中的天然气热媒炉发生故障，备用炉可以立即投入运行。为保证热媒系统的正常运行，设有热媒储罐、热媒排放槽、热媒高位膨胀槽和热媒循环泵等辅助设备。热媒炉简易炉棚布置，热媒储罐和热媒地下低点排放罐布置在室外围堤内。从热媒炉出来的高温液相热媒送到用户再返回热媒站，是一个密闭的压力循环系统，由热媒循环泵来保证热媒介质的正常循环，由高位的热媒膨胀槽来维持系统恒定的压力和吸收热媒因温度变化而引起的膨胀量。热媒储罐的热媒用热媒充料泵往系统里补充热媒，热媒由外运至热媒站时，由热媒桶泵将热媒打进热媒储罐。为了事故时热媒的紧急排放和一些设备、管道停用时的排空，热媒站设有低点的热媒排放槽，以利于热媒的排放。为防止热媒高温下被氧化变质，热媒低点排放槽中设有氮气保护。=2\*GB3②热媒站设置的合理性分析本项目对热源的需求较高，用热主要分为热媒系统供热和蒸汽供热。本项目聚酯生产线需要用热媒系统进行供热，生产线各环节的供热温度要求见表4.3-2。另外，聚酯生产线管线及反应器保温需要用蒸汽进行保温，蒸汽要求为常压蒸汽（0.8MPa，温度为180℃左右）。表4.3-2生产线各环节的供热温度要求热媒系统供热温度为320℃-325℃，园区无法提供该要求的热源，因此必须另行建设热媒炉。本项目采用天然气/生物质热媒炉，以减少大气污染物排放量。（6）制冷本项目拟在厂区设置制冷站一座，设计一套制冷系统，一是供工艺使用的常年运行制冷系统，另一是供空调使用的季节运行制冷系统，系统为闭式循环。设备配台：2台（1用1备）制冷量为1977kW的螺杆式冷水机组，采用环保冷媒R410A和溴化锂制冷机组。本项目采用溴化锂余热制冷机技术和环保冷媒R410A，对臭氧层的损耗潜值ODP=0。使臭氧层免遭破坏，保护人类生态环境。（7）空压本项目拟在厂区设置空压站一座，设计三个压缩空气系统，分别是0.35MPa、0.85MPa和1.2MPa压缩空气系统。本项目空压机配置情况见表4.3-3。表4.3-3本项目空压机配置情况位置系统规格数量压缩空气需求量厂内空压站0.35MPa63.2Nm3/min13792Nm3/h0.85MPa29.02Nm3/min35224Nm3/h1.2MPa40m3/min12400Nm3/h（8）氮气本项目氮气需用量为500m3/h，在厂区设置制氮站一座，设2台产气量为250Nm3/h的PSA制氮机。氮气主要用于PTA输送系统保护介质，生产设备氮封及事故等用。（9）贮运=1\*GB3①外部运输本项目原辅料和产品采用汽车运输，年运输量约328722.54吨，其中运进178722.54吨/年，运出150000吨/年。=2\*GB3②内部贮存设置PTA库、成品库各一座，建筑面积分别为6759.89m2、3080m2，另设罐区1750m2，设置1台3000m3EG立式浮顶储罐。（10）事故池项目设计1000m3废水事故池。4生产工艺流程及产污环节4.1聚合车间生产工艺本项目采用意大利诺伊自主开发的成熟工艺技术，以精对苯二甲酸和乙二醇为主要原料，以乙二醇锑为催化剂，采用直接酯化、连续缩聚的工艺流程技术（2道缩聚）生产聚酯熔体。（1）主反应:乙二醇锑a.酯化反应乙二醇锑2HOCH2CH2OH+-COOHCOOH-2HOCH2CH2OH+-COOHCOOH-PTAEGPTAEG-COOCH2CH2OH+2H2-COOCH2CH2OH+2H2OHOCH2CH2OOC-BHETBHET水第一酯化反应器中酯化率可以达到91.0%，第二次酯化总酯化率达到96.5％。在缩聚阶段，酯化继续进行，最终酯化率达到99.8％。nHOCH2nHOCH2CH2OOC--COOCH2CH2OHBHETHO〔CH2CH2OOC--COO〕nCH2CH2OH+(n-1)HOCH2CH2OHPETEG（2）副反应HOCH2CH2OHCH3CHO +H2OEG乙醛水2HOCH2CH2OHHOCH2CH2OCH2CH2OH+H2OEG二甘醇（DEG） 水新鲜EG有光熔体乙二醇新鲜EG有光熔体乙二醇锑新鲜EGPTA新鲜EG浆液调配槽第一酯化反应器第二酯化反应器预缩聚反应器终缩聚反应器终缩聚过滤器EG分离塔制冷机喷淋冷凝器喷淋冷凝器催化剂配制EG蒸汽喷射真空系统废气G1-2废水Ｗ1-1废气G1-3低聚物废渣S1-1杂质废渣S1-2废气G1-1低聚物废渣S1-1新鲜EG汽提废气酯化废水直接蒸汽去污水预处理废气汽提废气酯化废水直接蒸汽去污水预处理废气G1-2至G1-3酯化废水W1-1去热媒炉焚烧图4.4-2聚合车间工艺流程及产污环节汽提塔工艺说明如下：（1）浆液调配在催化剂调配罐中加入定量的新鲜EG（乙二醇），搅拌加入定量的乙二醇锑，温控在30~35℃充分溶解后由泵送入浆料调配釜。PTA（精对苯二甲酸）经输送装置送入料仓，将一定配比的PTA、催化剂调配液及回用的乙二醇送入浆料调配釜，充分混合形成浓度均匀的悬浮浆料。在PTA输送过程中，在PTA投料车间有少量PTA粉尘G1-1经除尘器处理后无组织排放。（2）酯化设第一酯化、第二酯化反应器。PTA、EG在加热状态下进行酯化反应生成低分子产物BHET（对苯二甲酸乙二醇酯）。乙二醇和酯化反应产生的水的混和蒸汽进入乙二醇分离塔进行分离，分离后的乙二醇返回浆料调配系统。分离塔的塔顶蒸汽进入制冷机，推动制冷机做功后，冷凝成液体，部分冷凝液回返回塔顶控制分离塔温度，多余冷凝液作为废水W1-1排放，分离塔塔顶有尾气G1-2产生。（3）缩聚预缩聚反应器与终缩聚反应器共用一套真空喷射系统；此阶段为负压反应，反应生成的熔体输送到缩聚反应器。终缩聚反应生成的熔体经熔体泵、熔体过滤器、熔体分配阀输送到PET切片装置。本项目采用乙二醇蒸汽喷射方式产生真空，它和采用水蒸汽喷射方式相比较，首先可降低装置能量消耗，其次减少蒸汽凝液中水含量，并经分离即可在装置中循环使用。在缩聚反应器和它的真空设备之间设置喷淋冷凝器（冷凝温度18℃），由反应器引出的气相物质由喷淋冷凝器横筒远离立筒处进入，冷却后凝聚物沉积在开口附近及横筒壁上，然后随时由装在横简内旋转的刮板刮掉，产生低聚物废渣S1-1。气体进入立置的喷淋塔后，流经装在塔内的伞板，被下淋的EG冷却，落入横筒，然后通过堰板由下面的开口排出，未冷凝气体被下游真空泵由冷凝器顶抽走，蒸汽喷射真空系统有废气G1-3产生。预缩聚反应器的汽相凝液中含水量较高，送到乙二醇分离塔脱除水份后，连同终缩聚反应器的汽相凝液和乙二醇蒸汽喷射泵的凝液直接加入浆料调配槽。终缩聚聚物过滤器有杂质废渣S1-2产生。（4）汽提塔酯化废水处理工艺流程如图4.4-3所示。预缩及终缩系统液环真空泵的工艺尾气以及工艺塔排放尾气通过总管收集，由蒸气喷射泵提供动力将它引入汽提塔。酯化废水重力流至汽提塔供料罐，废水温度大约是48℃。从汽提塔供料罐出来的水流到进料预热器，通过与汽提塔塔釜出料进行换热，温度上升到96℃，然后从汽提塔顶端填料上部液体分布器进入汽提塔。废水从汽提塔顶部侧面进入，经过充分接触后，尾气从塔顶排出。尾气排出前，在塔的最上部先通过除雾器除去水分，再通过蒸汽盘管加热以保证排出气体的温度，输送到热媒炉燃烧室热力燃烧处理。汽提塔尾气焚烧条件如下：热媒炉燃烧稳定；热煤炉运行残氧量>4%；停车信号停止烧废气；有火焰报警信号停止烧废气。图4.4-3聚酯装置废气、废水处理流程图（5）过滤器清洗XX有限公司熔体过滤器清洗设计为在线水解+在线氧化+高温蒸汽反吹。其过程如下：滤芯由过热蒸汽冲刷，在蒸汽和温度的联合作用下，高分子被断裂，熔体过滤器内的残留熔体降解为小颗粒及废气等被带出系统，这些气体将与蒸气一起离开腔体。水解过程中保证无氧的水解作用以避免产生粘胶和炭化残渣。氧化过程是用加热过的高温空气吹刷滤芯腔，并且氧化剩余的熔体残渣。进行这一步的时候，滤芯内残渣的量必须很少时，因为其氧化的时候容易发生过热，烧毁滤芯后清洗阶段。滤芯后处理操作步骤如下：蒸汽反冲：滤芯彻底清洗后，用蒸汽反吹。清洗：用清水冲洗滤芯。超声波清洗：用超声波清洗，以清除那些仍存留在过滤芯间隙的固体杂质。干燥：使用超声波清洗之后，应再次利用清水冲洗一次，然后进行干燥(干燥温度120℃，时间24h)。4.2固相增粘工艺（1）生产本项目采用国内自主开发的成熟工艺技术，利用固相增粘生产工艺将PET原料进行加工，其后再进行切片包装。其反应方程式如下：固相增粘反应：主反应：1．酯交换： PET-COO-CH2-CH2-OH+HO-CH2-CH2-OOC-PET→ (1) K1 PET-COO-CH2-CH2-OOC-PET+HO-CH2-CH2-OH↑2．酯化： PET-COOH+HO-CH2-CH2-OOC-PET→ (2) K2 PET-COO-CH2-CH2-OOC-PET+H2O↑固相增粘工艺是通过把固体切片相似的聚合物加热到聚合物的剥离转换温度以上，但熔点以下完成的。典型的固