【正文】 ???????????? 21 縮聚反應(yīng)溫度 ???????????????????????????? 21 縮聚反應(yīng)時(shí)間 ???????????????????????????? 21 凝聚粒子 ?????????????????????????????? 224 物料衡算 ?????????????????????????? 23 物料平衡關(guān)系 ??????????????????????? 23 物料發(fā)生的化學(xué)與物理化學(xué)變化 ??????????????? 23 化學(xué)變化 ?????????????????????????????? 23 物理化學(xué)變化（相變化） ??????????????????????? 24 其它數(shù)據(jù) ?????????????????????????? 24 計(jì)算過(guò)程 ?????????????????????????? 26 物料平衡結(jié)果總匯 ?????????????????????? 315 能量衡算 ?????????????????????????? 34 主要反應(yīng)條件 ???????????????????????? 346 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的計(jì)算及定型設(shè)備的選型 ?????????????? 35 聚酯反應(yīng)器的選型原理 ??????????????????? 36 第一酯化反應(yīng)器 ?????????????????????? 37 反應(yīng)器體積 ????????????????????????????? 37 攪拌裝置的設(shè)計(jì) ??????????????????????????? 397 工藝管道的計(jì)算 ??????????????????????? 39 EG 進(jìn)料管的選型 ?????????????????????? 39 水蒸氣排放管的選型 ???????????????????? 408 聚酯生產(chǎn)的三廢處理及廢料回收 ???????????????? 40 聚酯生產(chǎn)的三廢處理 ???????????????????? 40 聚酯廢料的回收 ?????????????????????? 41 傳統(tǒng)的化學(xué)回收技術(shù) ????????????????????????? 42 聚酯回收技術(shù)進(jìn)展 ?????????????????????????? 42 聚酯回收市場(chǎng)及工業(yè)前景分析 ????????????????????? 449 聚酯生產(chǎn)中的節(jié)能措施與安全防范 ??????????????? 45 六種節(jié)能技術(shù)在聚酯生產(chǎn)中的應(yīng)用 ?????????????? 45 冷凝液回用 ????????????????????????????? 45 使用氧氣尾氣輸送對(duì)苯二甲酸 ????????????????????? 46 優(yōu)化工藝降低反應(yīng)水中乙二醇（EG）含量 ??????????????? 47 EG 回用 ?????????????????????????????? 47 熱媒爐“油”改“氣” ??????????????????????? 47 聚酯裝置堿洗技術(shù) ????????????????????????? 48 安全防范 ????????????????????????? 48 防火防爆 ?????????????????????????????? 48 防毒 ??????????????????????????????? 49 防燙傷 ?????????????????????????????? 49 防輻射 ?????????????????????????????? 4910 技術(shù)經(jīng)濟(jì)初步分析核算 ???????????????????? 5011 計(jì)算機(jī)模擬過(guò)程 ??????????????????????? 52 ???????????????????????? 52 ????????????????????????? 52 ????????????????????????? 52 ??????????????????? 53 ????????????????????? 53 ???????????????????????? 54 ????????????????????? 54 ??????????????????????? 54 ?????????????????????? 55 ?????????????????????? 55 ???????????????????? 56 ??????????????? 56 計(jì)算結(jié)果 ????????????????????????? 57參考文獻(xiàn) ??????????????????????????? 58致 謝 ???????????????????????????? 59前 言 聚酯是熱塑性飽和聚酯的總稱，它包括 PET、 PEN、PCT 及其共聚物等。聚酯的用途可分為纖維和非纖維兩大類。有聚酯樹脂，聚酯纖維和聚酯橡膠等。常用的合成纖維有尼龍、滌綸、丙綸、維尼綸等。實(shí)質(zhì)是官能團(tuán)之間的多次重復(fù)的縮合反應(yīng)，并在縮聚物中保留官能團(tuán)的特征，如酯鍵、醚鍵等。 國(guó)內(nèi)外聚酯生產(chǎn)現(xiàn)狀據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，2022 年 1～11 月全國(guó)累計(jì)生產(chǎn)聚酯切片及熔體 萬(wàn)噸. 我國(guó)聚酯的生產(chǎn)起步較晚，20 世紀(jì) 70 年代開始形成上海、天津、遼陽(yáng)等生產(chǎn)基地，20 世紀(jì) 80 年代國(guó)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。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)，2022 年聚酯產(chǎn)量達(dá)到 萬(wàn) t，占全國(guó)總產(chǎn)量的 ％，已成為世界十大聚酯生產(chǎn)企業(yè)之一；其次是遼陽(yáng)石化公司，2022 年產(chǎn)量 萬(wàn) t，占％；上海石化公司居第三位，2022 年產(chǎn)量為 萬(wàn) t，占 ％。占世界總產(chǎn)量比例將從 1995 年 9 %、2022 年 25 %提高到 2022 年 27 %。目前，日本已經(jīng)很少生產(chǎn)普通品種的化學(xué)纖維產(chǎn)品，他們?cè)谥袊?guó)大陸和印年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設(shè)計(jì)尼、泰國(guó)等發(fā)展中國(guó)家建立獨(dú)資或合資企業(yè)生產(chǎn)大宗產(chǎn)品，而在本土開發(fā)和生產(chǎn)高技術(shù)含量、高附加價(jià)值的差別化、功能性化學(xué)纖維產(chǎn)品，這些高品質(zhì)、 高價(jià)值產(chǎn)品的研究和開發(fā)為日本化學(xué)纖維工業(yè)注入了活力，并已經(jīng)成為韓國(guó)和臺(tái)灣等地化學(xué)纖維業(yè)者競(jìng)相效仿的對(duì)手而緊緊追趕。 　PET 是一種熱塑性工程材料，曾經(jīng)以較高的生產(chǎn)利潤(rùn)成為石油化工業(yè)的寵兒?！　【埘サ姆抢w維應(yīng)用包括薄膜、容器和工程塑料。包裝已成為 PET 的第二大應(yīng)用領(lǐng)域，僅次于合成纖維。187。225。175。163。204。（3） 對(duì)二甲苯分段氧化法（HerculesWitten 法）整個(gè)工藝過(guò)程為二步氧化和二步酯化，又稱四步法，反應(yīng)式如下： CH3CH3O2COHCOH3COH3CH32COH3COH3COH3COH3C對(duì)苯二甲酸二甲酯的結(jié)構(gòu)式為： COH3H3CO對(duì)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(wú)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。HOCH2C2OHCH2O其中直接酯化聚酯法對(duì)對(duì)苯二甲酸和乙二醇的質(zhì)量要求如（表 1） 。m5～10181。熔融縮聚生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，由于不需要溶劑，減少了溶劑蒸發(fā)的損失和省去回收溶劑的工序，減少污染，有利于降低成本。而二元羧酸單體，在反應(yīng)溫度較高時(shí)也會(huì)發(fā)生脫羧反應(yīng)。（1）直縮法PTA 與 EG 直接酯化生成對(duì)苯二甲酸二乙二醇酯（或稱對(duì)苯二甲酸雙羥年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設(shè)計(jì)乙酯，簡(jiǎn)稱 BHET） ，再由 BHET 經(jīng)縮聚反應(yīng)得 PET，其反應(yīng)如下：2HOC2OH+CCOHHOC2OCCOH2CO+2 nBHET190。170。為使?jié){狀物混合良好，往往加入過(guò)量的乙二醇，這樣又會(huì)加速醚化反應(yīng)，結(jié)果使所得聚合物質(zhì)量低劣。BHET+2CH3O （DMT） （EG）BHET203。加料完畢后升溫到 180～190℃，甲醇在 170℃左右開始蒸出。201。PTA EG DMT（液體）DMT（固體）PTA 料倉(cāng) EG 單批 DMT 槽 料倉(cāng)年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設(shè)計(jì)圖 1 酯交換和直接酯化聚酯法工藝路線的生產(chǎn)Figure 1 The ester exchange and direct esterification polyester method of production process route酯交換聚酯路線是傳統(tǒng)的方法，因工藝技術(shù)成熟，所以至今在工業(yè)生產(chǎn)中仍占有相當(dāng)?shù)牡匚?。也有人研究并開發(fā)了半連續(xù)法，即在酯化和縮聚兩個(gè)過(guò)程之間設(shè)一個(gè)中間貯存糟，酯化后得到的 BHET 可存放于此槽中，定時(shí)定量的送入間歇縮聚反應(yīng)器中進(jìn)行縮聚。物料用泵強(qiáng)制輸送，采用四、五級(jí)蒸汽噴射泵抽真空。在 PTA 與 EG 直接酯化中所用催化劑，如醋酸鈷、鈣、鋅等化合物雖然對(duì)BHET 的縮聚反應(yīng)也有催化作用，但他們?cè)诟邷叵聟s能使 PET 加速熱降解，自身又能被產(chǎn)生的羧基抑制而“中毒” 失去催化效用。尤其是后者效果更佳，因?yàn)樗€具有抗氧化作用。反應(yīng)開始時(shí)，由低聚物縮聚成較大分子的反應(yīng)為主，待 PET 分子增大后，裂解反應(yīng)起主要作用。工業(yè)上常用五級(jí)蒸汽噴射泵或乙二醇噴射泵來(lái)達(dá)到這個(gè)要求?？傊瑹o(wú)論采用哪種攪拌形式，其作用是增加 EG 的蒸發(fā)擴(kuò)散的表面積，或減少擴(kuò)散液層的厚度，以加速縮聚反應(yīng)。 總結(jié)（1）影響聚酯反應(yīng)的主要因素有：反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、物料停留時(shí)間、PTA 濃度、EG 濃度、催化劑濃度等。 影響聚酯反應(yīng)的因素 [5] EG/PTA 投料比 EG/PTA 投料比指 EG/PTA 實(shí)際投入打漿釜的摩爾比。大量 EG 在次溫度下蒸發(fā)（EG 沸點(diǎn)為 197℃） 。 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(huì)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(zhǎng)，分子之間縮合出 EG 也越來(lái)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。PTA/EG 漿料，由漿料泵連續(xù)定量地送入第一酯化反應(yīng)器中，在攪拌器的作用下與反應(yīng)器中原有的酯化物完全混合。塔頂蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后進(jìn)入回流罐。而物料經(jīng)一定時(shí)間停留后進(jìn)入最終縮聚反應(yīng)器中，通過(guò)調(diào)整溫度、真空度和停留時(shí)間來(lái)進(jìn)一步控制、調(diào)節(jié)聚合物的最終粘度。 圖 4 PTA 直接酯化縮聚連續(xù)操作主反應(yīng)器物料平衡關(guān)系示意圖Figure 4 PTA direct esterification condensation Lord reactor continuous operation mass balance relationship schemes—漿料；，—酯化產(chǎn)物；，—預(yù)縮聚物；—PET 熔體；，—上升蒸汽；，—回流 EG；—消光劑R101 R203R102 R201 年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設(shè)計(jì) 物料發(fā)生的化學(xué)與物理化學(xué)變化 化學(xué)變化 在 PET 合成過(guò)程中每一個(gè)反應(yīng)器中都發(fā)生著同樣的化學(xué)反應(yīng)，只是各反應(yīng)器中各化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度不同。各縮聚釜中生成的 EG 大部分被蒸出，是Ｍ rＭ r0，但由于氣液平衡關(guān)系的存在，反應(yīng)液中仍有少量的 EG。 各縮聚釜蒸出 EG 數(shù)量＝Ｎ T0Ｍ T180。166＝ kmol/h 物料衡算計(jì)算過(guò)程①Ｒ101 物料衡算101.　 PTA： kg/h EG：Ｎ T0Ｍ r0Ｍ EG＝ 62＝ kg/h 催化劑：Ｗ T0％＝％　　　　　　　　　　　 ＝ kg/h 合計(jì)：＋＋＝ kg/hH2O：2Ｎ T0ΔxＭ W＝２18 ＝（酯化反應(yīng)生成的水有 97％被汽化） EG：[（1－）] 62/18＝ kg/h（氣相中 EG的摩爾分率為 ） Ｒ101圖 11 Ｒ101 物料平衡示意圖Figure 11 R101 material balance schemes年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設(shè)計(jì) 合計(jì)：＋＝ kg/h 　 EG ： kg/h（蒸出的乙二醇經(jīng)分離后全部返回到反應(yīng)器 R101 中，且無(wú)其他組分） 催化劑： kg/h H2O： （1－97％）247。（Ｍ r－2x＋p） Ｍ EG ?。?（－2 ＋）62 ＝ kg/h 聚合物：Ｎ T039。＝Ｎ T039。ΔＭ rＭ EG ＝ （－）62 ＝ 合計(jì)：＋＋＋＝ kg/h 圖 14 R202 物料衡算示意圖Figure14 R202 material balance年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設(shè)計(jì)Ｒ202 物料平衡驗(yàn)算：總進(jìn)料量＝ kg/h 總出料量＝＋＝⑤Ｒ203 物料衡算 消光劑： kg/h 催化劑： kg/h EG：Ｎ T039。 （見表 6） 。而能量衡算可為提高能量的利用率，降低能耗提供主要依據(jù)。 能量衡算步驟熱量衡算的基本步驟為：1)建立以單位時(shí)間為基準(zhǔn)的物料流程圖，確定熱量衡算的范圍；2)在物料流程圖上標(biāo)明已知溫度、壓力、相態(tài)、物流量及組成等已知條件；3)選定計(jì)算的基準(zhǔn)溫度。用于連續(xù)操作時(shí)，反應(yīng)器操作過(guò)程穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量均一，且多釜串聯(lián)連續(xù)操作產(chǎn)量大，因此，攪拌釜反應(yīng)器在聚合物