【正文】 1 華北科技 學(xué)院 《 課程設(shè)計 》 報告 項目名稱： 年產(chǎn) 7 萬噸聚對苯二甲酸乙二醇酯的工藝初步設(shè)計 學(xué)生姓名： 樊立新 學(xué) 號： 202001064122 專業(yè)班級： 材科 B101 指導(dǎo)老師： 任學(xué)軍 同組人： 吳優(yōu) 萬宗華 陳諾 教師評語： 成 績 2 目錄 第一部分 ............................................ 3 總論 ............................................. 3 PET 簡介 .......................................... 3 PET 的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 ............................ 3 第一章 設(shè)計依據(jù) ................................... 4 第二章 產(chǎn)品方案 ................................... 6 第三章生產(chǎn)方法與工藝流程 ........................... 8 第四章 工藝計算 .................................. 14 第五章 設(shè)備的選型 ................................ 18 第二部分 ........................................... 20 心得體會 ........................................ 20 參考文獻 ........................................ 23 致謝 ............................................ 24 3 第一部分 總論 PET 是乳白色或淺黃色、高度結(jié)晶的聚合物，表面平滑有光澤。在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機械性能，長期使用溫度可達(dá) 120℃ ，電絕緣性優(yōu)良，甚至在高溫 高頻下，其電性能仍較好，但耐電暈性較差，抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都很好。PET 有酯鍵，在強酸、強堿和水蒸汽作用下會發(fā)生分解，耐有機溶劑、耐候性好。缺點是結(jié)晶 速率慢，成型加工困難，模塑溫度高，生產(chǎn)周期長，沖擊性能差。一般通過 增強、填充、共混等方法改進其加工性和物性，以玻璃纖維增強效果明顯，提高樹脂剛性、耐熱性、耐藥品性、電氣性能和耐候性。但仍需改進結(jié)晶速度慢的弊病， 可以采取添加成核劑和結(jié)晶促進劑等手段。加阻燃劑和防燃滴落劑可改進 PET阻燃性和自熄性。 它優(yōu)良的綜合性及較好的服用性，在保持其固有特點同時，在接近天然化如穿著舒適性、染色性、抗靜電性、吸濕性及外表美觀等方面更接近于天然纖維，因此使其更具 發(fā)展優(yōu)勢。 PET 簡介 PET 的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 聚對苯二甲酸乙二醇酯（ PET）是 1941 年英國的 和 采用乙二醇與對苯二甲酸直接酯化縮聚制得，最初是作為合成纖維的原料而開發(fā)的。 PET 是飽和聚酯中最早商品化的。 1946 年英國 ICI公司首先將 PET 工業(yè)化，美國的杜邦于 1948年開始生產(chǎn)，主要由于纖維和薄膜類制品，直到 1966 年日本帝人公司開發(fā)出玻璃纖維增強制品后，才開始用于工程塑料領(lǐng)域。 前期對苯二甲酸的精 制工藝尚未工業(yè)化，首先工業(yè)化的是對苯二甲酚二甲酯（ DMT）生產(chǎn)工藝，因此直到 20 世紀(jì) 60年代中期， DMT 一直是 PET 生產(chǎn)的主要原料。隨著高純度對苯二甲酸（ PTA）工藝的不斷發(fā)展，尤其是 Amoco 公司在這方面做出很多工作，使得對苯二甲酸 PTA開始用于 PET 生產(chǎn)而且還逐漸替代了 DMT 成為 PET 生產(chǎn)廠家的首選。采用高純度的 PTA 不需要回收，也不用回收甲醇，而且還有一個優(yōu)點就是預(yù)聚化物的酯化過程比酯交換反應(yīng)快得多，酯交換反應(yīng)是由 DMT 作原料生產(chǎn) PET 的第一步反應(yīng)。 聚酯在 20 世紀(jì) 70 年代以前一直保持高速發(fā)展，其生產(chǎn) 增長率為 :1960 年 200%、 1965 4 年 50%、 1970 年 60%，此后增速減緩并呈周期性發(fā)展趨勢， 1975年增速為 30%、 1982年為10%、 1987 年為 %、 1992 年為 6%、 1999 年為 %、 2020 年為 %。 20 世紀(jì) 90 年代，聚酯工業(yè)的發(fā)展重心開始轉(zhuǎn)向亞洲。前半期，世界聚酯工業(yè)發(fā)展非常迅速。一方面，由于 80年代末 90 年代初亞太地區(qū)經(jīng)濟高速增長，帶動全球經(jīng)濟增長，因而聚酯需求也隨之出現(xiàn)較大的增長，聚酯市場出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象，到 1995 年供不應(yīng)求的矛盾發(fā)展到頂峰。 90年代后期，由于生產(chǎn)能力 增長過快產(chǎn)能擴充過多和亞洲金融危機的影響，除中國外世界聚酯產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)供過于求的局面。 到 1999 年，聚酯工業(yè)又迎來新的發(fā)展階段，主要由于瓶用和膜用、復(fù)合等非纖用聚酯的用量增加，衣用滌綸需求也達(dá)到高峰。從 1999～ 2020年，聚酯產(chǎn)能年均增長率為 ～ 8%。從 2020 年開始，世界聚酯工業(yè)又進入新一輪的快速發(fā)展期。 PET 聚酯曾以二位數(shù)速率增長，效益高于大多數(shù)其他塑料樹脂。前 10 年內(nèi)，其占全球塑料需求份額翻了一番，達(dá)到占 6%。 在聚酯產(chǎn)品上，非纖聚酯的發(fā)展速度很快。 1996 年，世界聚酯包裝樹脂和薄膜產(chǎn)量分別為 萬噸和 萬噸，占世界聚酯總產(chǎn)量的 %和 %， 1998 年則分別為 萬噸和 萬噸，占世界聚酯總產(chǎn)量的 %和 %。 2020 年分別達(dá)到 萬噸，年均增長率分別為 %和 %，各占世界聚酯總產(chǎn)量的 %和 %。 我國聚酯的生產(chǎn)起步較晚， 70 年代開始形成上海、天津、遼陽等生產(chǎn)基地， 80 年代國產(chǎn)間歇式、半連續(xù)的小聚酯生產(chǎn)裝置建設(shè)較多，據(jù)統(tǒng)計已有 110 家以上。 全國 93 家較大聚酯生產(chǎn)廠總聚酯生產(chǎn)能力已由 1997 年 334 萬噸 /年增 加到 2020 年 676萬噸 /年， 2020 年底約達(dá)到 730 萬噸 /年。 2020 年我國聚酯生產(chǎn)能力同比增加 200 萬噸 /年以上，一舉突破 1000 萬噸 /年大關(guān)，達(dá)到 1100 萬噸 /年，占世界聚酯總生產(chǎn)能力的 1/4 以上，居世界聚酯生產(chǎn)的首位。 第一章 設(shè)計依據(jù) 一、設(shè)計題目 PET合成工藝設(shè)計 二、基本資料 生產(chǎn)數(shù)據(jù)資料： ①生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)量 7萬噸 /年； ②生產(chǎn)時間：年工作日 336天 /年； ③相關(guān)技術(shù)指標(biāo)： 5 工藝配方： 催化劑用量： c = %（質(zhì)量） PTA 消光劑用量： d = %（質(zhì)量） PTA（ 配制成 20%EG混合漿液） 投料配比： EG： PTA = （摩爾比） 切粒、包裝工序物料損失率： e = % 各反應(yīng)器工藝控制參數(shù)及相關(guān)的氣液平衡數(shù)據(jù)表 反應(yīng)器位號 R101 R102 R201 R202 R203 酯化率 1 1 縮聚反應(yīng)程度 EG： PTA（摩爾比） 平均聚合度 抽出低聚物 /%（質(zhì)量） 0 0 0 水汽化 /%（質(zhì)量） 97 90 氣相 EG/%（摩爾） 工藝方案設(shè)計 （ 1）路線的選擇 要考慮 生產(chǎn)現(xiàn)狀、生產(chǎn)方法分析比較（原料來源，催化劑性能，安全、環(huán)保分析，經(jīng)濟性分析） 。 （ 2） 工業(yè)合成方法： 酯交換法（ DMT 法）、直接酯化法（ PTA法）和環(huán)氧乙烷法（ EO法）。這三種方法只是起始原料不同，中間過程和縮聚反應(yīng)基本相同，都要經(jīng)過一個相同的中間體 — 生成對苯二甲酸雙一β羥乙酯 (BHET)，然后由 BHET 作為合成單體在 催化劑作用下縮聚成 PET。 一般都會選擇 PTA發(fā)。 （ 3）選擇 PTA 的原因： PTA 法較 DMT 法優(yōu)點更多： ， EG 回收系統(tǒng)較小，不副產(chǎn)甲醇，生產(chǎn)較安全，流程短，工程投資低，公用工程消耗及生產(chǎn)成本較低，反應(yīng)速度平緩，生產(chǎn)控制比較穩(wěn)定等，目前世界 PET 總生產(chǎn)能力中大多采用 PTA 法。 6 ：產(chǎn)量大、質(zhì)量好、可直接紡絲、產(chǎn)品成本低，目前已成為PET 生產(chǎn)的主流。 三、 設(shè)計內(nèi)容 根據(jù)所給的工藝要求和其它數(shù)據(jù)資料，進行 PET合成工藝設(shè)計，具體內(nèi)容包括： (1)確定 PTA直接酯化縮聚連續(xù)操作的工藝流程； (2)對連續(xù)聚合反應(yīng)過程進行物料衡算； 四、設(shè)計成果 編寫說明書一份； 繪制直接酯化縮聚連續(xù)操作工藝流程圖，物料流程圖； 繪制關(guān)鍵設(shè)備布置圖。 第二章 產(chǎn)品方案 一、產(chǎn)品基本性能 (1) 名稱： PET 是由對苯二甲酸和乙二醇經(jīng)酯化和縮聚而成的高聚物，是熱塑性聚酯之 一 。 (2