【正文】 02.2 錯誤 !未指定書簽。 一些物質(zhì)的參數(shù)如 下表 31 表 31 名稱 TPA EG 水 甲醇 BHET DMT 相對分子質(zhì)量 166 62 18 32 254 194 假設(shè) PET 的聚合度為 103，鏈節(jié)為 162，相對分子質(zhì)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(yīng)溫度控制在 230235℃ ,在 4550KPa下反應(yīng) 1h；第二縮聚釜反應(yīng)溫度控制在 270275℃ ,在 下反應(yīng) ；第三縮聚釜反應(yīng)溫度控制在 275280℃ ,在 下反應(yīng) 56h；最后由縮聚釜出來的熔體 PET 進行后處理得到產(chǎn)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(chǎn)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(yù)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(yīng)大約 3h,一級常壓酯交換率為 69%70%。 縮聚反應(yīng)時間 縮聚反應(yīng)時間也是影響產(chǎn)品質(zhì)量指標 —— 黏度的重要因素。 在低真空 階段，反應(yīng)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(yīng)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(chǎn)中，酯化分餾柱溫度及柱頂溫度超出正常工藝范圍值，會導(dǎo)致大量 EG 蒸出，進一步導(dǎo)致 EG/DMT 摩爾比下調(diào)，最終導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降。EG/PTA 投料比減小，將導(dǎo)致酯化不完全。從反應(yīng)機理中可知，反應(yīng)生成的 BHET 可代替 EG 參加酯化反應(yīng)，同時在縮聚反應(yīng)中又生成 EG，因而理論上 EG/PTA 投料比是 2。預(yù)縮聚階段端羧基含量高的主要原因與酯化反應(yīng)的酯化率有很大關(guān)系。 （ 2）在不同反應(yīng)階段，各項影響因素對最終產(chǎn)品各項指標的影響力度不同，應(yīng)找出最主要的影響因素加以調(diào)整。 （ 3）著色劑 有時可把色料和縮聚原料一起加入反應(yīng)釜中反應(yīng)，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(yīng)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(yīng)時，壓力越 低，可在較短的反應(yīng)時間內(nèi)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(chǎn)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(yīng)時間。 從圖中可看到每一個反應(yīng)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(yīng)的速度下降，在同樣的反應(yīng)時間下所得 PET 的分子量較低，即對縮聚反應(yīng)有遲緩作用，工業(yè)生產(chǎn)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(yīng)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(yīng)為：有較強的催化作用；不催化副反應(yīng)及 PET 的熱降解反應(yīng)；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(chǎn)品質(zhì)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(yīng)中多余或產(chǎn)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(shè)備可以用釜式、塔式（容量板塔）和臥式反應(yīng)器，設(shè)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(yù)縮聚。連續(xù)式所得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，適合大批量生產(chǎn)。但因 EO 易于開環(huán)生成聚醚，反應(yīng)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(yīng)完畢，時間約為 3～ 6 小時。 在生產(chǎn)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(yīng)進行完全。因而將純度不高的 PTA 先與甲醇反應(yīng)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(yīng)很困難的，且在高溫下 PTA 易升華，不但反應(yīng)速度緩慢，還易產(chǎn)生醚化反應(yīng)。 （ 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(yīng)得 PET，其反應(yīng)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(jié)晶方法精制，連續(xù)生產(chǎn)較易 ，所以 酯交換法應(yīng)用最廣。 聚酯的另一大非纖維應(yīng)用是生產(chǎn)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(xué)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(yīng)用包括薄膜、容器和工程塑料。 故，為防止 這類副反應(yīng)，必須在無氧及惰性氣體保護下進行縮聚反應(yīng)。 （ 3）聚合物的副反應(yīng) 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(nèi)、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(yīng)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(yīng)速率和低分子副產(chǎn)物的排除。 縮聚反應(yīng)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(nèi)旋轉(zhuǎn)， PET分子中可有兩種構(gòu)象，即有順式（無 定形）和反式（結(jié)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(fù)雜，設(shè)備臺數(shù)多。物性常數(shù)如下： 相對 分子質(zhì)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(lǐng)域的發(fā)展都較快，需求日益擴大，因此在世界范圍內(nèi)，尤其是亞洲地區(qū)的聚酯生產(chǎn)飛速發(fā)展，同時也促進和帶動聚酯上下游產(chǎn)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(yù)聚合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(yīng)條件 ............................................... 24 主要計算過程 ............................................... 25 各應(yīng)器能量平衡 .............................................. 27 第五章 聚合釜及各設(shè)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(jié)構(gòu)及性能 ......................................... 3 合成 PET 的副反應(yīng) ....................................... 4 聚酯的應(yīng)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(shè)備圖，工藝流程圖以及車間布置圖。 酯交換法生產(chǎn) PET 工藝流程設(shè)計 院 、 部： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 專 業(yè)： 班 級： 完成時間： I 摘 要 本設(shè)計是年產(chǎn)八萬噸聚對苯二甲酸二乙醇脂（ PET）合成的工藝設(shè)計。在確定 PET 生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上進行了物料衡算， 熱量衡算，主要設(shè)備選型，工藝管路設(shè)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(chǎn)量最大、應(yīng)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(chǎn) 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(shè)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(jié)構(gòu)式為： HO－ CH