【正文】 .................................... 21 致謝 .............................................................................................................................. 22 1 聚對苯二甲酸乙二醇酯（ＰＥＴ）的概述 聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)為聚對苯二甲酸和乙二醇直接酯化法或聚對苯二甲酸二甲酯與乙二醇 酯交換法制成的聚合物，俗稱滌綸，英文名稱 Polyethyleerephthalate，簡稱 PET 或 PETP。 PET 是英國 ICI 公司于 1946 年首先工業(yè)化的，美國杜 邦于 1948 年生產(chǎn)，開始主要用于纖維和薄膜類制品，直到 1966 年日本帶人公司開發(fā)出玻璃纖維增強制品后，才開始用于工程塑料領(lǐng)域。目前世界前 30 家聚酯生產(chǎn)廠家的平均產(chǎn)能達(dá)到 36 萬噸 /年，規(guī)模最大的杜邦公司已達(dá) 140 萬噸 /年。 PTA 法連續(xù)工藝主要有德國吉瑪 (Zimmer)公司、美國杜邦公司、瑞士伊文達(dá) (Inventa)公司和日本鐘紡 (Konebo)公司等幾家技術(shù)。目前世界大型聚酯公司都采用集散型 (DCS)控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)控制和管理，并對全流程或單釜流程進(jìn)行仿真計算。然后在低于常壓和較高溫度下，藉第 3 臺串級反應(yīng)器預(yù)聚合，縮聚程度大于 20，經(jīng)第 4 臺 DISCAGE 精制器后，使最終縮聚物的特性粘度 (.)提高到 。 用于聚酯生產(chǎn)縮聚反應(yīng)的催化劑種類繁多，主要有銻系 、鍺系、鈦系、錫系等。 目前我國主要聚酯生產(chǎn)企業(yè)集中在中國石化和中國石油兩大集團 公司。儀征化纖公司是目前我國聚酯生產(chǎn)能力和產(chǎn)量最大的企業(yè)， 20xx 年聚酯產(chǎn)量達(dá)到 萬噸，占全國總產(chǎn)量的 %；其次是遼陽石化公司， 20xx 年產(chǎn)量 萬噸，占 %；上海石化公司居第三位， 20xx 年產(chǎn)量為 萬噸， 占 %。除儀征化纖外，我國聚3 酯大型企業(yè)還有遼陽石油化纖公司、上海石化股份有限公司、天津石油化工公司、翔鷺滌綸紡纖 (廈門 )有限公司。 近年我國聚酯生產(chǎn)能力大幅度增長，產(chǎn)量也同步上升，自 1985 年以來，聚酯產(chǎn)量一直以兩位數(shù)的速度增長，中國聚酯產(chǎn)量已由 1995 年 萬噸增加到20xx 年 萬噸， 20xx 年聚酯產(chǎn)量已達(dá)到 萬噸， 20xx 年國內(nèi)聚酯生產(chǎn)能力達(dá)到 850 萬噸，產(chǎn) 量和增長幅度己遠(yuǎn)超過美國，居世界首位。 產(chǎn)品構(gòu)成 在產(chǎn)品品種方面，目前我國聚酯生產(chǎn)仍以纖用聚酯為主，占總年產(chǎn)能力的88%；國內(nèi)非纖用聚酯切片年產(chǎn)能力約 100 萬噸，其中聚酯瓶片發(fā)展特別迅速，僅 20xx 年就新增 50 多萬噸年產(chǎn)能力。 20xx年表觀消費量增長到 萬噸， 20xx 年達(dá)到 萬噸， 20xx 年達(dá)到 萬噸。 1990 年產(chǎn)量突破 100 萬噸，達(dá)到 萬噸。 在聚酯產(chǎn)品上，非纖聚酯的發(fā)展速度很快。 4 中國聚酯工業(yè)及與國外先進(jìn)水平的差距 PET 的國外生產(chǎn)商有 :美國杜邦公司、英國 ICI 公司、 日本帝人公司、三菱人造絲公司、東洋紡織公司、鐘淵化學(xué)公司等。根據(jù)中國防治學(xué)會統(tǒng)計，１９９７年我國生產(chǎn)的ＰＥＴ切片樹脂１７４萬噸，其中高黏度包裝用（飲料瓶和包裝片材等）切片樹脂生產(chǎn)能力為２２．４萬噸，所以生產(chǎn)ＰＥＴ工程塑料級的樹脂來源充足。 (2)上下游生產(chǎn)能力不配套。裝置規(guī)模小，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，缺乏競爭力。目前生產(chǎn)能力在 6 萬噸 /年以下和采用間歇法工藝路線的小型聚酯裝置的生產(chǎn)能力約占我國聚酯總生產(chǎn)能力的 50%，造成裝置平均生產(chǎn)能力很低，難以發(fā)揮規(guī)模效益。大多數(shù)企業(yè)只能生產(chǎn)常規(guī)普通產(chǎn)品，許多高科技、多功能和高附加值產(chǎn)品仍需進(jìn)口5 解決。雖然近年我國瓶用聚酯產(chǎn)能發(fā)展很快，但工程用聚酯生產(chǎn)仍是空白。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。 PET 的分子為高度對稱芳環(huán)的線性聚合物，易于取向和結(jié)晶，具有較高的強度和良好的成纖性及成膜 性，結(jié)晶度為 40%～ 60%，結(jié)晶速度慢。cm) 耐電弧 /s 78 50 115 4 10 85 ～ 30 1018 63～ 190 ～ 3 80 R120 1016 一般性能 PET 樹脂為乳白色半透明或無色透明體，相對密度 ，折射率為 ，透光率為 90%； PET 屬于中等阻隔性材料，對 O2 的透過系數(shù)為 50～7 90cm3 ?mm/(m2 ?d?MPa)，對 CO2 的透過系數(shù)為 180 cm3 ?mm/(m2 ?d?MPa)； PET 的吸水率為 %，吸水性較大。 熱學(xué)性能 純 PET 的耐熱性能不高，但增強處理后大幅度提高，在 180℃ 時的機械性能比 PF 層壓板好，是增強的熱塑性工程塑料中耐熱較好的品種； PET 的耐熱老化性好，脆化溫度為 70℃ ，在 30℃ 時仍具有一定韌性； PET 不易燃燒，火焰呈黃色，有落滴。 PET 對有機溶劑如丙酮、苯、甲苯、三氯乙烷、四氯化碳和油類穩(wěn)定，對一些氧化劑如過氧化氫、次氯酸鈉及重鉻酸鉀等也 有較高的抵抗性。 應(yīng)用 PET 主要用于纖維，少量用于薄膜和工程塑料。ＰＥＴ薄膜也應(yīng)用于真空鍍鋁制成金屬化薄膜，如金銀線、微型電容器 薄膜等。目前 PET 工程塑料的總消耗量還不大，僅占 PET 總量的 %。 具體包裝產(chǎn)品有啤酒、白酒、碳酸飲料、食用油、食品、調(diào)味品、藥品、化妝品及保健食品等。 ③ 機械零件，齒輪、凸輪、泵殼體、皮帶輪、電動機架框及鐘表零件等。 增強改性主要改善 PET 在高負(fù)荷下的耐熱性、高溫下的力學(xué) 性能和尺寸穩(wěn)定性，具體性能參見上表 所示。 此外還有 PET/PE、 PET/EPDM 和 PET/SBS 等，目的是為了改善沖擊性能。 PET 吸水性大，加工前必須干燥處理；干燥條件為溫度 130～ 150℃，時間 3～4h。后處理的條件為 :溫度 130～ 140℃，時間為 1～ 2h。為改善其制品力學(xué)性能和光學(xué)性能，常進(jìn)行雙向拉伸處理。吹方法成型， 以保證拉伸改性效果。 酯交換縮聚法 1963 年以前工業(yè)上全用此法生產(chǎn) PET,現(xiàn)在仍為世界各國大量應(yīng)用。第二步為生成的 BHET或雙羥丁酯，在前縮聚釜及后縮聚釜中進(jìn)行縮聚反應(yīng) (圖 2)，前縮聚釜中的反應(yīng)溫度為 270℃，后縮聚釜中反應(yīng)溫度為 270～ 280℃，加入少量穩(wěn)定劑以提高熔體的熱穩(wěn)定性。該法的關(guān)鍵是解決 TPA 與乙二醇或1,4丁二醇的均勻混合，提高反應(yīng)速度和制止醚化反應(yīng)。其 優(yōu)點是可省掉環(huán)氧乙烷合成乙二醇的生產(chǎn)工序，設(shè)備利用率高，輔助設(shè)備少，產(chǎn)品也易于精制。 因此本工藝亦采取連續(xù)酯交換法生產(chǎn) PET。 一些物質(zhì)的參數(shù)如下表 41 表 41 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 20xx0。 所以又生成 BHET質(zhì)量為 ： MBHET3=n 254= 生成又甲醇的質(zhì)量為： M 甲醇 3= n 2 32=剩余 DMT 質(zhì)量為： M 剩 DMT3= = R103 103.2 104 104.1 16 剩余 EG 質(zhì)量為： M 剩 EG3=（ ）62=故儲槽中總的物料質(zhì)量為： = kg/h BHET 的質(zhì)量為： += kg/h 縮聚階段 本工藝采取三級反應(yīng)釜縮聚，具體參數(shù)如表 42： 表 42 R201 R202 R203 x 1 1 P Mr Xn 103 損失 % 1% 0 假設(shè)在聚合之前進(jìn)行的脫 EG 工藝損失物料 %，切粒包裝階段損失物料 1%。反應(yīng)釜的殼套厚度選取 100mm。一方面，應(yīng)按設(shè)計要求達(dá)到的能力確定泵的流量，并使之與其他設(shè)備能力協(xié)調(diào)平衡；另一方面，也要根據(jù)生產(chǎn)需要確定泵的流量。 最后根據(jù)流體輸送設(shè)備的特性曲線確定蚌型選泵時，確定哪一種設(shè)備，應(yīng)在生產(chǎn)上所需要的流量和揚程后進(jìn)行。 4 控制室和配電室應(yīng)布置在生產(chǎn)區(qū)域的中心部位，并在危險區(qū)外。 9 設(shè)備安全通道、人流、物流方向應(yīng)錯開。即要符合流程、20 滿足生產(chǎn)、便于管理、便于運輸、利于設(shè)備安裝和維修。但這些一定要最有效的利用車間的建筑面積（包括空間）和土地（設(shè)備裝置能露天布置的盡量露天布置，建筑物能合并的應(yīng)盡量合并）。例如制堿車間的碳化塔，根據(jù)工藝要求須放在廠房內(nèi)，但塔有比較高，且操作崗位安排在塔的中部以便觀察塔內(nèi)情況，這樣就需要設(shè)計多層廠房；另一種情況是：設(shè)備大部分露天布置，廠房內(nèi)只需要安置泵或風(fēng)機，這種情況可設(shè)計成單層廠房。 車間設(shè)備立面布置 化工廠廠房可根據(jù)工藝流程的需要設(shè)計成單層、多層或單層與多層相結(jié)合的形式。 21 7. 公用工程 供水 化工生產(chǎn)中的大量用水，主要用于工藝用水和冷卻用水兩類。通常在車間附近或在車間內(nèi)部設(shè)置變電室，將電壓降低后分配給各用電設(shè)備使用。 參考文獻(xiàn) [1]肖長發(fā) 等 .化學(xué)纖維概論 [M].中國紡織出版社 ， 20xx. [2]張洋 .高聚物合成工藝設(shè)計基礎(chǔ) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx. 22 [3]趙德仁等 .高聚物合成工藝學(xué) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx. [4]譚天恩等 .化工原理 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx. [5]倪進(jìn)方等 .化工設(shè)計 [M].華東理工大學(xué)出版社 . 致謝 首先，感謝我們 于 老師對我的指導(dǎo)。再次向 于 老師表示深深的敬意和感謝！ 同時也感謝班級其他 同學(xué)，他們在日常的工作和學(xué)習(xí)中都給予我很多的幫助和關(guān)心，謝謝！