聚酯（PET）包装材料生产线原材料、设备设施及工艺流程

聚酯（PET）包装材料生产线设备设施和工艺流程编号：LZH/JYQX-HP01b-2020作者：玖月琼兮2020年8月1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1。表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生产工艺流程及产污环节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聚酯（PET）包装材料生产线设备设施和工艺流程说明作者：玖月琼兮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）过滤器清洗宝生聚酯江苏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)。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。典型的固相增粘工艺是在惰性气体如氮气环境中进行，以免聚合物在高温下产生降解，聚酯的分子量通过缩聚而增加。PET是一线性聚合物，分子量的增加（链条串起来）可以通过缩聚和酯化反应。酯交换反应（1）和酯化反应（2）都是可逆反应，为了使平衡向正反应方向移动，必须及时排除挥发性的小分子产物。（2）工艺流程图图4.4-5生产工艺流程图固相增粘氮气净化工艺在固相增粘工艺中氮气带走反应产生的挥发性物质，包括乙醛、乙二醇、水、粉尘等。氮气离开反应器时温度大约210℃。氮气通过氮气净化塔净化后回用。氮气净化塔主要通过10℃左右的乙二醇喷淋，通过喷淋将氮气中的乙二醇和乙醛冷凝随着喷淋的乙二醇回用于聚合车间生产工艺。乙二醇喷淋预加热器乙二醇喷淋预加热器纯净氮气纯净氮气氮气净化塔氮气净化塔 乙醛、乙二醇固相增粘反应器乙醛、乙二醇固相增粘反应器回收EG 回收EG新鲜氮气新鲜氮气聚合配制浆料 聚合配制浆料乙醛、乙二醇乙醛、乙二醇汽提塔PET聚合汽提塔PET聚合热媒炉热媒炉焚烧固相增粘工序聚