【正文】 23 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 ， 2020. [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， 2020. [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， 2020. [4]譚天恩等 .化工原理 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [5]倪進(jìn)方等 .化工設(shè)計(jì) [M].華東理工大學(xué)出版社 . 24 致謝 首先，感謝我們 于 老師對(duì)我的指導(dǎo)。 22 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。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(jì)多層廠房；另一21 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(jī)，這種情況可設(shè)計(jì)成單層廠房。即要符合流程、滿足生產(chǎn)、便于管理、便于運(yùn)輸 、利于設(shè)備安裝和維修。 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。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。則進(jìn)入聚合釜 R201 的物料分別變?yōu)椋? 104 104.1 17 BHET： M1=*%= kg/h； n= M1/254=； 催化劑： M2=*%= kg/h； 穩(wěn)定劑： M3=*%= kg/h； 消光劑： M4=*%= kg/h； 第一聚合釜 R201 物料衡算 合計(jì)： M1+ M2+ M3+ M4= kg/h； 由于抽真空會(huì)有部分聚合物被夾帶出，同時(shí)也夾帶出少量的助劑，故 n1=n*=； 催化劑變?yōu)椋?M2*=； 穩(wěn)定劑變?yōu)椋?M3*%= kg/h； 消光劑變?yōu)椋?M4*%=； 聚合反應(yīng)生成 EG 的質(zhì)量： MEG1= n1*P*62= kg/h； 生成聚合物的質(zhì)量： MPET1= n1*P*254 MEG1= kg/h； 剩余 BHET 質(zhì)量為： MBHET1= n1*(1P)*254= kg/h； 故 201. 2 為： +*= kg/h； 為： ++++= kg/h； R103 物料平衡驗(yàn)算： 總進(jìn)料量 = kg/h 總出料量 = +=； 第二聚合釜 R202 物料衡算 進(jìn)料為 = kg/h； 此階段物料損失為 1%，則： n2=*=； 催化劑變?yōu)椋? *=； 穩(wěn)定劑變?yōu)椋? *= ； 消光劑變?yōu)椋? *=； 聚合反應(yīng)生成 EG 的質(zhì)量： MEG2= n2*P*62= kg/h； 生成聚合物的質(zhì)量： MPET2= n2*P*254 MEG2= kg/h； 剩余 BHET 質(zhì)量為： MBHET2= n2*(1P)*254= ； 故 202. 2 為： +*= kg/h； R201 201.2 R202 202.2 18 為： +++MPET 總 += kg/h； R203 物料平衡驗(yàn)算： 總進(jìn)料量 = kg/h 總出料量 = +=； 第二聚合釜 R203 物料衡算 進(jìn)料為 =； 在此階段沒有物料損失，則： n3= /254=； 助劑總量為 同上一階段，共計(jì) 聚合反應(yīng)生成 EG 的質(zhì)量： MEG3= n3*P*62= kg/h； 生成聚合物的質(zhì)量： MPET3= n3*P*254 MEG3= kg/h； 剩余 BHET 質(zhì)量為： MBHET3= n3*(1P)*254= ； 故 203. 2 為： kg/h； 為： MPET 總 +M 助劑 +=； R203 物料平衡驗(yàn)算： 總進(jìn)料量 = kg/h 總出料量 = +=； 切粒包裝 此階段物料損失 1%，則 純 PET 質(zhì)量為： MPET 總 ==*=。 采用順流程的計(jì)算順序進(jìn)行物料衡算， 該 工藝為年產(chǎn) 8 萬噸 PET，開工 300天，每天生產(chǎn) 24 小時(shí)，總損耗為 5%。但該法對(duì)原料 TPA的純度要求較高， TPA 提純精制費(fèi)用大。生成對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯 (BHET)或雙羥丁酯，常用的催化劑為鋅、鈷、錳的醋酸鹽，或它們與三氧化二銻的混合物 ,其用量為 DMT質(zhì)量的 ％～ ％。 (3)吹塑 用于生產(chǎn) PET 瓶體，常用注173。 PET 的結(jié)晶速度慢，為促進(jìn)結(jié)晶，常采用高模溫，一般為 100～ 130℃。 ② PET 與 PC 共混， 改善 PET 的沖擊強(qiáng)度， 具體有 PET/PC 中加入少量馬來酸酑接枝 PE， 或 PET/PC/ABS 三元共混并加入滑石粉為成核劑。 ① 電子電器，如連接器、線圈繞線管、集成電路外殼、電容器外殼、變壓器外殼、電視機(jī)配件、調(diào)諧器、開關(guān)、計(jì)時(shí)器外殼及繼電器等。 玻璃纖維增強(qiáng)ＰＥＴ適用于電子電氣和汽車行業(yè)，用于各種線圈骨架、變壓器、電視機(jī)、錄音機(jī)零部件和外殼、汽車燈座、燈罩、白熱燈座、繼電器、硒整流器等。 PET 樹脂的玻璃化溫度高，結(jié)晶速度慢，模塑周期長，成型周期長，成型收縮率大，尺寸穩(wěn)定差，結(jié)晶化的成型呈脆性，耐熱性低等。增強(qiáng) PET 的蠕變性小、耐疲勞極好 (好于增強(qiáng) PC 和 PA)、耐磨性和耐摩擦性良好。但仍需改進(jìn)結(jié)晶速度慢的弊病，可以采取添加成核劑和結(jié)晶促進(jìn)劑等手段。新產(chǎn)品開發(fā)能力弱 ，化纖差別化率僅 6～ 20%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的 40～ 50%。在整廠規(guī)模上，除儀化、上化、遼化及翔鷺具備 20 萬噸 /年以上能力外，大部分在 6 萬噸 /年左右和以下，而目前世界聚酯經(jīng)濟(jì)規(guī)模單廠產(chǎn)能一般在 20 萬噸 /年以上。 中國聚酯工業(yè)及國外先進(jìn)水平的差距主要表現(xiàn)在一下幾點(diǎn)： (1)聚酯產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力較弱，企業(yè)贏利性不強(qiáng)。2020 年分別達(dá)到 萬噸和 萬噸，年均增長率分別為 %和 %，各4 占世界聚酯總產(chǎn)量的 %和 %。滌綸纖維是我國合成纖維中增長最快的品種， 1965 年滌綸纖維產(chǎn)量只有 100 噸，僅占我國合成纖維總產(chǎn)量約%，位于錦綸、維綸和腈綸之后而居第四位。 2020 年聚酯表觀消費(fèi)量已達(dá) 萬噸。 2020 年我國共有 100 多家聚酯生產(chǎn)企業(yè)，其中小聚酯 (指采用間隙法生產(chǎn)工藝的裝置 )企業(yè)有近 70 家，為大聚酯企業(yè)總數(shù)的 2 倍多，而產(chǎn)能約占全國總生產(chǎn)能力的 32%。此外，用于酯交換反應(yīng)的錳、鋅、鈣、鈷、鉛等金屬的醋酸鹽對(duì)縮聚反應(yīng)也有一定的催化作用 。該工藝從 PTA 或 DMT 與乙二醇 (EG)反應(yīng)生產(chǎn)樹脂級(jí)或紡織級(jí)聚酯。 PTA 法具有原料消耗低、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，自 80 年代起己成為聚酯的主要工藝和首選技術(shù)路線。他是對(duì)苯二甲酸與乙二醇的縮聚物，與ＰＢＴ一起統(tǒng)稱為熱塑性聚酯，或飽和聚酯。I 年產(chǎn) 8 萬噸 PET 生產(chǎn)車間的工藝設(shè)計(jì) 摘要 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 8 萬噸 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 （ P ET）車間合成工段初步設(shè)計(jì)。 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(qiáng)制品后，才開始用于工程塑料 領(lǐng)域。大規(guī)模生產(chǎn)線的為連續(xù)生產(chǎn)工藝，半連續(xù)及間歇生產(chǎn)工藝則適合中、小型多種生產(chǎn)裝置。采用 4 釜 (4R)工藝，由 PTA 和 EG 或熔融 DMT 和 EG 組成的漿液，進(jìn)入第一酯化/酯交換反應(yīng)器，反應(yīng)在較高壓力和溫度 (200～ 270℃ )下進(jìn)行，生成的低聚物進(jìn)入第二串級(jí)攪拌式反應(yīng)器，在較低壓力和較高溫度下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率大于97%。 中國生產(chǎn)消費(fèi)現(xiàn)狀 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(jì)已有 110 家以上。我國現(xiàn)在最大的聚酯生產(chǎn)企業(yè)是中石化儀征化纖股份公司，總年產(chǎn)3 能力達(dá)到 120 萬噸，已成為世界十大聚酯生產(chǎn)企業(yè)之 一。因近年國內(nèi)聚酯樹脂和滌綸產(chǎn)品需求量較大，每年進(jìn)口總量均在 100 萬噸以上。 1976 年滌綸纖維產(chǎn)量 上升到 萬噸，超過上述三種纖維而躍居首位，占合成纖維總產(chǎn)量的 %。預(yù)計(jì)到 2020 年，非纖聚酯產(chǎn)量約占聚酯總產(chǎn)量的 1/3。國內(nèi)每噸產(chǎn)品加工成本高于韓國和臺(tái)灣企業(yè) 30 美元左右，直接原料成本的平均水平每噸高出 100 美元以上。 直紡滌綸短纖維的整廠規(guī)模僅儀化、遼化、上化、翔鷺大于 10 萬噸 /年，其余也均較小。我國非纖維產(chǎn)品產(chǎn)量占聚酯產(chǎn)品總產(chǎn)量的比重大大低于世界平均水平。加阻燃劑和防燃滴落劑可改進(jìn) PET 阻燃性和自熄性。 PET 的力學(xué)性能受溫度影響較小。 通過成核濟(jì)以及結(jié)晶濟(jì)和玻璃纖維增強(qiáng)的改進(jìn)，ＰＥＴ除了具有ＰＢＴ的特性外，還有以下的特點(diǎn)： 熱變形溫度和長期使用溫度是熱塑性通用工程塑料中最高的； 因?yàn)槟蜔岣?，增?qiáng) PET 在 250℃ 的焊錫浴中浸漬 10ｓ，幾乎不變性也不變色，特別適合制備錫焊的電子、電器零件； 彎曲強(qiáng)度 200MPa，彈性模量達(dá) 4000 MPa，耐蠕變 及疲勞性也很好，表面硬度高，機(jī)械性能與熱固性塑料相近； 由于生產(chǎn) PET 所用乙二醇比生產(chǎn) PBT 所用丁二醇的價(jià)格幾乎便宜一半，所以 PET 樹脂和增強(qiáng) PET 是工程塑料中價(jià)格最低的，具有很高的價(jià)格比。 PET 工程塑料目前幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的耗用比例為：電器電子 23%，汽車22%，機(jī)械 19%，用具 10%，消費(fèi)品 10%，其他為 13%。 ② 汽車配件，配電盤罩、閥門、排氣零件、分電器蓋及小型電動(dòng)機(jī)殼等。 ③ PET/PA 共混，改善沖擊性和尺寸穩(wěn)定性，常在 PET/PA 共混體系中加入 PP MAH 相容劑。 PET 的成型收縮率較大，增強(qiáng)改性后可大大降低，但生產(chǎn)高精度制品是要進(jìn)行后處理。拉173。反應(yīng)過程中不斷排出副產(chǎn)物甲醇。 直接酯化縮聚法流程圖 環(huán)氧乙烷法 該法直接用環(huán)氧乙烷與 TPA 反應(yīng)生成對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯，再進(jìn)行縮聚反應(yīng)。 三級(jí)酯交換率分別為 70%、 92%和 98%。