【正文】 .................................... 21 致謝 .............................................................................................................................. 22 1 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（ＰＥＴ）的概述 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 (PET)為聚對(duì)苯二甲酸和乙二醇直接酯化法或聚對(duì)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(jiǎn)稱 PET 或 PETP。 PET 是英國(guó) ICI 公司于 1946 年首先工業(yè)化的，美國(guó)杜 邦于 1948 年生產(chǎn)，開(kāi)始主要用于纖維和薄膜類制品，直到 1966 年日本帶人公司開(kāi)發(fā)出玻璃纖維增強(qiáng)制品后，才開(kāi)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(wàn)噸 /年，規(guī)模最大的杜邦公司已達(dá) 140 萬(wàn)噸 /年。 PTA 法連續(xù)工藝主要有德國(guó)吉瑪 (Zimmer)公司、美國(guó)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(duì)全流程或單釜流程進(jìn)行仿真計(jì)算。然后在低于常壓和較高溫度下，藉第 3 臺(tái)串級(jí)反應(yīng)器預(yù)聚合，縮聚程度大于 20，經(jīng)第 4 臺(tái) 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(guó)主要聚酯生產(chǎn)企業(yè)集中在中國(guó)石化和中國(guó)石油兩大集團(tuán) 公司。儀征化纖公司是目前我國(guó)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(wàn)噸，占全國(guó)總產(chǎn)量的 %；其次是遼陽(yáng)石化公司， 20xx 年產(chǎn)量 萬(wàn)噸，占 %；上海石化公司居第三位， 20xx 年產(chǎn)量為 萬(wàn)噸， 占 %。除儀征化纖外，我國(guó)聚3 酯大型企業(yè)還有遼陽(yáng)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(guó)聚酯生產(chǎn)能力大幅度增長(zhǎng)，產(chǎn)量也同步上升，自 1985 年以來(lái)，聚酯產(chǎn)量一直以兩位數(shù)的速度增長(zhǎng)，中國(guó)聚酯產(chǎn)量已由 1995 年 萬(wàn)噸增加到20xx 年 萬(wàn)噸， 20xx 年聚酯產(chǎn)量已達(dá)到 萬(wàn)噸， 20xx 年國(guó)內(nèi)聚酯生產(chǎn)能力達(dá)到 850 萬(wàn)噸，產(chǎn) 量和增長(zhǎng)幅度己遠(yuǎn)超過(guò)美國(guó)，居世界首位。 產(chǎn)品構(gòu)成 在產(chǎn)品品種方面，目前我國(guó)聚酯生產(chǎn)仍以纖用聚酯為主，占總年產(chǎn)能力的88%；國(guó)內(nèi)非纖用聚酯切片年產(chǎn)能力約 100 萬(wàn)噸，其中聚酯瓶片發(fā)展特別迅速，僅 20xx 年就新增 50 多萬(wàn)噸年產(chǎn)能力。 20xx年表觀消費(fèi)量增長(zhǎng)到 萬(wàn)噸， 20xx 年達(dá)到 萬(wàn)噸， 20xx 年達(dá)到 萬(wàn)噸。 1990 年產(chǎn)量突破 100 萬(wàn)噸，達(dá)到 萬(wàn)噸。 在聚酯產(chǎn)品上，非纖聚酯的發(fā)展速度很快。 4 中國(guó)聚酯工業(yè)及與國(guó)外先進(jìn)水平的差距 PET 的國(guó)外生產(chǎn)商有 :美國(guó)杜邦公司、英國(guó) 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(guó)防治學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì)，１９９７年我國(guó)生產(chǎn)的ＰＥＴ切片樹(shù)脂１７４萬(wàn)噸，其中高黏度包裝用（飲料瓶和包裝片材等）切片樹(shù)脂生產(chǎn)能力為２２．４萬(wàn)噸，所以生產(chǎn)ＰＥＴ工程塑料級(jí)的樹(shù)脂來(lái)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(jìng)爭(zhēng)力。目前生產(chǎn)能力在 6 萬(wàn)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(guó)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(guó)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(diǎn)是結(jié)晶速率慢，成型加工困難，模塑溫度高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，沖擊性能差。 PET 的分子為高度對(duì)稱芳環(huán)的線性聚合物，易于取向和結(jié)晶，具有較高的強(qiáng)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(shù)脂為乳白色半透明或無(wú)色透明體，相對(duì)密度 ，折射率為 ，透光率為 90%； PET 屬于中等阻隔性材料，對(duì) O2 的透過(guò)系數(shù)為 50～7 90cm3 ?mm/(m2 ?d?MPa)，對(duì) CO2 的透過(guò)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(qiáng)處理后大幅度提高，在 180℃ 時(shí)的機(jī)械性能比 PF 層壓板好，是增強(qiáng)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(shí)仍具有一定韌性； PET 不易燃燒，火焰呈黃色，有落滴。 PET 對(duì)有機(jī)溶劑如丙酮、苯、甲苯、三氯乙烷、四氯化碳和油類穩(wěn)定，對(duì)一些氧化劑如過(guò)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(jī)械零件，齒輪、凸輪、泵殼體、皮帶輪、電動(dòng)機(jī)架框及鐘表零件等。 增強(qiáng)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(jiàn)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(shí)間 3～4h。后處理的條件為 :溫度 130～ 140℃，時(shí)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(guó)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(diǎn)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(duì)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(duì)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(chǔ)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(jí)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(jì)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(shí)，確定哪一種設(shè)備，應(yīng)在生產(chǎn)上所需要的流量和揚(yáng)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(xiǎn)區(qū)外。 9 設(shè)備安全通道、人流、物流方向應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。即要符合流程、20 滿足生產(chǎn)、便于管理、便于運(yùn)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?jī)?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(jì)多層廠房；另一種情況是：設(shè)備大部分露天布置，廠房?jī)?nèi)只需要安置泵或風(fēng)機(jī)，這種情況可設(shè)計(jì)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(jì)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(zhǎng)發(fā) 等 .化學(xué)纖維概論 [M].中國(guó)紡織出版社 ， 20xx. [2]張洋 .高聚物合成工藝設(shè)計(jì)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(jì) [M].華東理工大學(xué)出版社 . 致謝 首先，感謝我們 于 老師對(duì)我的指導(dǎo)。再次向 于 老師表示深深的敬意和感謝！ 同時(shí)也感謝班級(jí)其他 同學(xué)，他們?cè)谌粘５墓ぷ骱蛯W(xué)習(xí)中都給予我很多的幫助和關(guān)心，謝謝！