【正文】 02.2 錯誤 !未指定書簽。 一些物質的參數(shù)如 下表 31 表 31 名稱 TPA EG 水 甲醇 BHET DMT 相對分子質量 166 62 18 32 254 194 假設 PET 的聚合度為 103，鏈節(jié)為 162，相對分子質量為 20200。 第 三章 物料衡算 錯誤 !未指定書簽。其中第一縮聚釜反應溫度控制在 230235℃ ,在 4550KPa下反應 1h；第二縮聚釜反應溫度控制在 270275℃ ,在 下反應 ；第三縮聚釜反應溫度控制在 275280℃ ,在 下反應 56h；最后由縮聚釜出來的熔體 PET 進行后處理得到產品。經(jīng)過冷凝器冷凝，回收甲醇。 圖 1 PET 工 藝流程方塊圖 生產工藝流程說明 EG 和 DMT 以一定的摩爾比 [(2.～ :1)配制好的漿料經(jīng)預熱后進入三個串聯(lián)的階梯式酯化釜的第一級 .CoCa 催化劑（ %）也在此加入 .第一級酯化釜溫度控制在 180190℃ , 反應大約 3h,一級常壓酯交換率為 69%70%。 縮聚反應時間 縮聚反應時間也是影響產品質量指標 —— 黏度的重要因素。 在低真空 階段，反應物較稀，分子鏈小，真空度上升的速度要均衡，否則會使物料大量帶出造成泛液，一般低真空階段控制在 30min~40min；在高真空階段，反應物料較為粘稠，分子鏈長，分子之間縮合出 EG也越來越少，因此，要從較粘稠的物料中抽出少的 EG，必須使真空度提高。 熔點下降，色值增大。在實際生產中，酯化分餾柱溫度及柱頂溫度超出正常工藝范圍值，會導致大量 EG 蒸出，進一步導致 EG/DMT 摩爾比下調，最終導致產品質量下降。EG/PTA 投料比減小，將導致酯化不完全。從反應機理中可知，反應生成的 BHET 可代替 EG 參加酯化反應，同時在縮聚反應中又生成 EG，因而理論上 EG/PTA 投料比是 2。預縮聚階段端羧基含量高的主要原因與酯化反應的酯化率有很大關系。 （ 2）在不同反應階段，各項影響因素對最終產品各項指標的影響力度不同，應找出最主要的影響因素加以調整。 （ 3）著色劑 有時可把色料和縮聚原料一起加入反應釜中反應，可得到顏色較為均勻的有色PET樹脂，這種方法稱為原液著色。 生成的苯酚易于逸出，有利于大分子鏈增長。臥式熔融縮聚釜具有橫臥式的中心軸，軸上安裝有多層螺旋片，可推動物料前進；另有數(shù)層網(wǎng)片（插在螺旋片間），可增加 EG蒸發(fā)表面。在同樣反應條件下，攪拌速率越快，獲得的 PET 分子量越高。可知在 285℃ 下反應時，壓力越 低，可在較短的反應時間內獲得較高的 [η] 值 特性黏度 40Pa 270Pa 670Pa 2670Pa 特性黏度 283℃ 272℃ 293℃ 2 4 6 8 10 12 時間， h 錯誤 !未指定書簽。在生產中必須根據(jù)具體的工藝條件和要求的黏度值來確定最合適的縮聚溫度與反應時間。 從圖中可看到每一個反應溫度下， [η] 值都出現(xiàn)一個高峰。但是穩(wěn)定劑可使縮聚反應的速度下降，在同樣的反應時間下所得 PET 的分子量較低，即對縮聚反應有遲緩作用，工業(yè)生產中必須考慮這個副作用。工業(yè)上最常用的是磷酸三甲酯（ TMP）和亞磷酸三苯酯和磷酸三苯酯。在縮聚反應的后期， PET分子量上升，羥基濃度下降，使得 Sb2O3的催化活性更為有效。對催化劑的要求應為：有較強的催化作用；不催化副反應及 PET 的熱降解反應；能很好地溶解于 PET 中，且不使 PET 著色。 間歇縮聚 間歇縮聚的工藝流程比較簡單，只有一臺縮聚釜。防止物料滯留、局部過熱降解，影響產品質量。 連續(xù)縮聚 一般可分為三段：第一段是除去酯化或酯交換反應中多余或產生的乙二醇；第二段是低聚合度物料縮聚，這時物料黏度較低，設備可以用釜式、塔式（容量板塔）和臥式反應器，設備容量較大，要求物料接觸充分，加熱均勻，不堵塞、不返料，采用二級蒸汽噴射泵抽真空，一般稱這一階段為預縮聚。連續(xù)式所得產品質量穩(wěn)定，適合大批量生產。但因 EO 易于開環(huán)生成聚醚，反應熱大（約 100kJ/mol）， EO易熱分解，又EO在常溫下為氣體，運輸及貯存都較困難，故此法尚未大規(guī)模采用。當甲醇餾出量為理論的 85％～ 95％時，就可認為酯交換反應完畢，時間約為 3～ 6 小時。 在生產中，先將乙二醇加入溶解釜中，然后加入 DMT， EG： DMT=1： （ mol），溶解溫度為 150～ 160℃ ， EG 過量可促使酯交換反應進行完全。因而將純度不高的 PTA 先與甲醇反應生成對苯二甲酸二甲酯（ DMT），后者較易提純。要將這種漿狀物混合均勻并加熱反應很困難的，且在高溫下 PTA 易升華，不但反應速度緩慢，還易產生醚化反應。 （ 1）直縮法 PTA 與 EG 直接酯化生成對苯二甲酸二乙二醇酯（或稱對苯二甲酸雙羥乙酯，簡稱 BHET），再由 BHET 經(jīng)縮聚反應得 PET，其反應如下： 此法是先直接酯化再縮聚，故稱直縮法。 由于酯交換法中 其原料對苯二甲酸二甲酯（ DMT）可用較容易的蒸餾和重結晶方法精制，連續(xù)生產較易 ，所以 酯交換法應用最廣。 聚酯的另一大非纖維應用是生產聚酯薄膜，聚酯薄膜具有良好的熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性、防潮性、耐化學性、阻隔性和較高的透明度及硬度，且易于運輸，因此聚酯薄膜可用作包裝、印刷、磁記錄、感光、絕緣材料等，其中尤以食品包裝用途最為廣泛。 聚酯的非纖維應用包括薄膜、容器和工程塑料。 故，為防止 這類副反應，必須在無氧及惰性氣體保護下進行縮聚反應。 （ 3）聚合物的副反應 a 大分子鏈端基的裂解與環(huán)狀齊聚物的形成 HO(CH2)2O(CH2)OH→ CH2＝ CHO(CH2)OH + H2O CH2=CHO(CH2)2OH→2CH 3CHO 由于大分子鏈中酯鍵的裂解作用，或分子內、分子外的酯交換作用，使縮聚過程中生成環(huán)狀齊聚物。 a. 單體乙二醇形成二氧六環(huán) 溫度越高，反應越明顯。往往生成通式為 COCOO ( C H 2 ) 2 OnCOCOO ( C H 2 ) 2 O 錯誤 !未指定書簽。溫度高有利于提高反應速率和低分子副產物的排除。 縮聚反應過程總是通過一定的方法實現(xiàn)的。 3 相對黏度（在 20℃ ， 1％間甲苯酸中測得） ≤ 4 熔點 ℃ 260 5 TiO2含量（相對于消光劑 ％） ％ 177。由于分子中 C－ C 鍵的內旋轉， PET分子中可有兩種構象，即有順式（無 定形）和反式（結晶態(tài)）兩種。具有較強的吸濕性，有醇味但不能飲用。 （ 3） 對二甲苯分段氧化法（ HerculesWitten 法） 整個工藝過程為二步氧化和二步酯化，又稱四步法，反應式如下： C H 3C H 3O 2C O O HC O O HC H 3 O HC O O C H 3C H 3O 2C O O C H 3C O O HC H 3 O HC O O C H 3C O O C H 3H O O C 對苯二甲酸二甲酯的結構式為： 對苯二甲酸二甲酯是芳香族的一種，在常溫下，外觀為白色晶體粉末，無毒、易燃，其蒸 汽或粉塵與空氣混合至一定比例，能發(fā)生爆炸。 （ 2） 對二甲苯低溫氧化法（ Mobil 法， KodakEastman 法和東麗法） 為了進一步改革對二甲苯高溫氧化法，采用氧化促進劑進行氧化，以醋酸為溶劑，醋酸鈷作催化劑，在 100～ 150 ℃ 下進行氧化 ，不用鈦材，但工藝流程較復雜，設備臺數(shù)多。物性常數(shù)如下： 相對 分子質量 相對密度 錯誤 !未指定書簽。 近幾十年來，由于聚酯在纖維和非纖維領域的發(fā)展都較快，需求日益擴大，因此在世界范圍內，尤其是亞洲地區(qū)的聚酯生產飛速發(fā)展，同時也促進和帶動聚酯上下游產業(yè)的成長。采用高純度的 PTA 不需回收，也不用回收甲醇，而且還有一個優(yōu)點就是預聚合物的酯化過程比酯交換反應快得多，酯交換反應是由 DMT 作原料生產 PET 的第一步反應。聚對苯二甲酸 乙二醇酯，英文名 polyethylene terephthalate (簡稱 PET)， 1941 年由英國的 和 采用乙二醇與對苯二甲酸直接酯化縮聚而得。 能量衡算概述 ................................................ 23 能量衡算遵循的原則 ......................................... 24 主要反應條件 ............................................... 24 主要計算過程 ............................................... 25 各應器能量平衡 .............................................. 27 第五章 聚合釜及各設備選型 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 Auto CAD III 目 錄 第一章緒論 .......................................................... 1 PET 簡介 ..................................................... 1 PET 結構及性能 ......................................... 3 合成 PET 的副反應 ....................................... 4 聚酯的應用 ................................................... 6 第二章 工藝流程和方案的說明及論證 ................................... 6 工藝路線的選擇 ............................. 錯誤 !未定義書簽。利用 Auto CAD軟件繪制主要設備圖，工藝流程圖以及車間布置圖。 酯交換法生產 PET 工藝流程設計 院 、 部： 學生姓名： 指導教師： 職稱 專 業(yè)： 班 級： 完成時間： I 摘 要 本設計是年產八萬噸聚對苯二甲酸二乙醇脂（ PET）合成的工藝設計。在確定 PET 生產工藝的基礎上進行了物料衡算， 熱量衡算，主要設備選型，工藝管路設計。 PET。 酯交換階段 .................................................. 16 第一酯交換器 R101 物料衡算 ............................. 16 第二酯交換器 R102 物料衡算 ............................. 17 第三酯交換器 R103 物料衡算 ............................. 18 BHET 儲槽物料衡算 ..................................... 19 縮聚階段 .................................................... 20 第一縮聚釜 R301 物料衡算 ............................... 21 第二縮聚釜 R501 物料衡算 ............................... 22 第三縮聚釜 R502 物料衡算 ............................... 22 切粒包裝 .................................................... 23 第四章 熱量衡算 .................................... 錯誤 !未定義書簽。其中PET是開發(fā)最早、產量最大、應用最廣的聚酯。 隨著高純度對苯二甲酸（ PTA）工藝的不斷發(fā)展，它逐漸替代了 DMT 成為生產 PET 的原料。近幾年來，隨著人們生活水平的不斷改善，和消費水平的日益提高，對塑料包 裝的高性能、多功能性及環(huán)境保護性的要求也越來越高。稍溶于水，不溶于氯仿、乙醚、醋酸，能溶于堿。但溴化物及醋酸對設備腐蝕嚴重，需用鈦材或襯鈦。東麗法用三聚乙醛做氧化催進劑，壓力 28～ 35kg/cm2，收率為 95％。 乙二醇的結構式為： HO－ CH