【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 乙二醇酯（PET）的生產(chǎn)量在近幾年迅速地趕超了腈綸跟錦綸，一下子成為了合成纖維的產(chǎn)量的第一位，占化纖行業(yè)市場(chǎng)比例為60%以上。 本裝置采用三釜工藝，以PTA、EG、二氧化鈦、乙二醇銻、A型添加劑等為原輔料參加反應(yīng)。主要經(jīng)過下料、漿料輸送、漿料入罐混合、酯化反應(yīng)、預(yù)聚反應(yīng)、終聚反應(yīng)6個(gè)主要生產(chǎn)步驟?？刂普扯?、溫度、壓力等主要參數(shù)來達(dá)到生產(chǎn)目的[24]。慢慢形成滿足紡絲車間需求的熔體和生產(chǎn)出合格的聚酯切片。為了更加明晰地分析問題，現(xiàn)將聚酯裝置的工藝流程劃分為主工藝流程和包含工藝廢水廢氣排放的輔助工藝流程，其工藝流程如圖 。（PET）的主工藝流程 PTA投料當(dāng)精對(duì)苯二甲酸(PTA）由物流人員運(yùn)送進(jìn)來時(shí)，將貨車停在指定位置，由現(xiàn)場(chǎng)人員通知物檢化驗(yàn)部人員前來取樣化驗(yàn)。待化驗(yàn)結(jié)果出來顯示本批產(chǎn)品均為合格品后，入庫備用。生產(chǎn)時(shí)，由叉車工將精對(duì)苯二甲酸(PTA)叉到電動(dòng)葫蘆下面整齊擺好，有下料工將精對(duì)苯二甲酸(PTA)包裝袋吊裝到兩個(gè)下料口上面，固定好。此時(shí)啟動(dòng)振動(dòng)篩、橫鏈管、斜鏈管。下料工打開精對(duì)苯二甲酸(PTA)包裝袋的下封口，精對(duì)苯二甲酸(PTA)由下料口落到振動(dòng)篩上，經(jīng)過振動(dòng)篩來回震蕩初步篩選過濾，將結(jié)塊的精對(duì)苯二甲酸(PTA)以及包裝袋、扎頭等廢物隔離出來及時(shí)清理。通過振動(dòng)篩的精對(duì)苯二甲酸(PTA)經(jīng)橫鏈管和斜鏈管運(yùn)輸?shù)絇TA料倉暫時(shí)存儲(chǔ)。生產(chǎn)時(shí)，打開旋轉(zhuǎn)喂料閥，使精對(duì)苯二甲酸(PTA)滑落到漿料混合罐。同時(shí)向漿料混合罐注入乙二醇（EG），攪拌，使之混合均勻。經(jīng)管線到漿料過濾器，進(jìn)一步除去精對(duì)苯二甲酸(PTA)與乙二醇（EG）中所攜帶的廢物如：扎頭、廢帶子及一些不溶雜質(zhì)。經(jīng)漿料輸送泵傳輸?shù)綕{料喂入罐中。漿料喂入罐此時(shí)同時(shí)接受漿料以及由添加劑入口注入而來的A型添加劑，充分?jǐn)嚢杈鶆蚪?jīng)漿料喂入泵注入到漿料噴嘴中。酯化反應(yīng)原理：在原料精對(duì)苯二甲酸(PTA）羧基解離的的氫離子（H+）自催化作用下，精對(duì)苯二甲酸(PTA）和乙二醇（EG）迅速地進(jìn)行酯化反應(yīng)。酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，為了向正反應(yīng)方向進(jìn)行，必須及時(shí)除去生成的水，另外乙二醇（EG）和精對(duì)苯二甲酸(PTA）的配比也有一定的影響，當(dāng)乙二醇（EG）過量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致乙二醇（EG）之間的醚化反應(yīng)，在酯化反應(yīng)過程中，也有縮聚反應(yīng)、水解反應(yīng)（酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)）、醇解反應(yīng)、生成醚的副反應(yīng)等[5]。 （左）與酯化釜（右）流程圖 如圖所示：當(dāng)精對(duì)苯二甲酸(PTA）漿料進(jìn)入酯化裝置時(shí)，首先經(jīng)過酯化加熱器，此裝置為酯化反應(yīng)提供最適宜的溫度。當(dāng)經(jīng)過的漿料被加熱到適宜攝氏度時(shí)，在酯化釜內(nèi)的精對(duì)苯二甲酸與乙二醇發(fā)生了酯化反應(yīng)從而生成了對(duì)苯二甲酸雙羥乙酯和H2O。此時(shí)，為了防止裝置內(nèi)發(fā)生逆反應(yīng)在酯化釜上方安裝有乙二醇（EG）/水（H2O）分離塔。利用乙二醇（EG）和TiO2的不同沸點(diǎn)，水成為蒸汽從上部蒸發(fā)出去，在管道中冷卻進(jìn)入到酯化廢水罐再經(jīng)回流水泵打入到酯化裝置中噴淋，而乙二醇（EG）則一部分回到本裝置繼續(xù)循環(huán)，一部分經(jīng)管線運(yùn)輸?shù)綕{料混合罐和漿料喂入罐中重新循環(huán)。在酯化反應(yīng)期間,原料對(duì)苯二甲酸以固體形式進(jìn)入反應(yīng)器中,酯化釜內(nèi)的漿料對(duì)精對(duì)苯二甲酸(PTA）有一定溶解性,唯有當(dāng)此反應(yīng)達(dá)到某種程度后,此時(shí)固體的對(duì)苯二甲酸才會(huì)全部溶解,也就是所說的清晰點(diǎn)。 在此階段中,我們首要目的是完成酯化反應(yīng),要求酯化率在92%～97%之間,同時(shí)應(yīng)控制二甘醇（DEG）此時(shí)的生成量。特別是在酯化釜反應(yīng)中,二甘醇（DEG）的生成量在生成總數(shù)的80%左右,只有控制了酯化反應(yīng)中二甘醇（DEG）的生成量,才可以確保最終產(chǎn)品二甘醇（DEG）含量達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。酯化率和二甘醇（DEG）含量是酯化階段的兩個(gè)主要指標(biāo)1　 預(yù)縮聚反應(yīng)：當(dāng)漿料在酯化裝置中經(jīng)過初步反應(yīng)，完成達(dá)到90%以上，為了進(jìn)一步達(dá)到指標(biāo)，將漿料輸送到預(yù)聚釜使其進(jìn)一步縮聚。 預(yù)聚反應(yīng)器2　 終縮聚反應(yīng)：本次反應(yīng)是聚酯生產(chǎn)中至關(guān)重要的一次反應(yīng)，他對(duì)于溫度、壓力等參數(shù)的控制要求十分嚴(yán)格，也直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。（EG）溫度對(duì)漿料密度的影響 精對(duì)苯二甲酸(PTA)在乙二醇（EG）中幾乎是不溶解的，二者的混合主要通過強(qiáng)制攪拌來進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)漿料的成漿性。乙二醇（EG）溫度對(duì)漿料的影響非常大，若溫度過高，易造成精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇（EG）分層，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)漿料的密度不穩(wěn)定。若溫度過低，則漿料的流動(dòng)性低，攪拌和輸送泵的耗能、損傷大。此時(shí)精對(duì)苯二甲酸(PTA)在漿料中的分布會(huì)受到影響，亦會(huì)造成漿料密度的波動(dòng)。在正常情況下，乙二醇（EG）溫度若低，精對(duì)苯二甲酸(PTA)漿料的密度在一定程度上應(yīng)上漲；反之，乙二醇（EG）溫度上漲，精對(duì)苯二甲酸(PTA)漿料的密度降低。 漿料是一種固體物質(zhì)在液體中溶脹的一般膠體性質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)，為固體物質(zhì)在液體工溶脹。于在常溫時(shí)，精對(duì)苯二甲酸(PTA)在乙二醇（EG）中幾乎不溶解，在溫度、漿料攪拌功率、漿料罐液位及精對(duì)苯二甲酸(PTA)粒徑一定的情況下，當(dāng)乙二醇（EG）含量增加時(shí)，乙二醇（EG）與精對(duì)苯二甲酸(PTA)顆粒接觸的幾率大，此時(shí)漿料的漿化性較好[11]。但當(dāng)EG的含量突然加大時(shí)，此時(shí)，漿料罐的攪拌對(duì)漿料的攪拌作用就會(huì)減小，漿料的漿化性降低。 漿料密度對(duì)酯化的反應(yīng)影響： 在生產(chǎn)中，對(duì)漿料密度影響較大的主要有兩個(gè)因素：摩爾比和漿料溫度。 摩爾比：若摩爾比較大，此時(shí)漿料的密度偏小，進(jìn)入酯化反應(yīng)釜后，酯化反應(yīng)變好，而且DEG含量亦會(huì)增加。漿料溫度：當(dāng)漿料的溫度上升時(shí)，漿料的密度下降，此時(shí)漿料中精對(duì)苯二甲酸(PTA)顆粒與乙二醇（EG）在中的擴(kuò)散作用就越大，乙二醇（EG）與精對(duì)苯二甲酸(PTA)接觸就與充分，乙二醇（EG）滲透進(jìn)入精對(duì)苯二甲酸(PTA)顆粒就越充分，漿料的漿化性就越好，從而有利于酯化反應(yīng)的加強(qiáng)。 1　 精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇（EG）的摩爾比的影響： 反應(yīng)過程和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）產(chǎn)品的聚合度與精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇（EG）的摩爾比有著重要的影響，只有精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇（EG）在一定的配比條件下反應(yīng)，才會(huì)獲得到高聚合度的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。在生產(chǎn)合適的情況，滿足各種條件下，可以盡量的降低精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇（EG）的摩爾比，不過精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇（EG）的摩爾比也不能太低，因?yàn)樘偷脑捝傻孽セa(chǎn)物中的羧基含量會(huì)變多。如果精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇（EG）的摩爾比上升則酯化反應(yīng)的速度會(huì)提高，而且反應(yīng)的時(shí)間也會(huì)減少，不過與此同時(shí)反應(yīng)中添加的二甘醇（DEG）也要增加，所以精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇（EG）的摩爾比上升的話，產(chǎn)品中的二甘醇（DEG）含量也會(huì)增加[13]。2　 溫度的影響：在精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇（EG）摩爾比一定的條件下，提高反應(yīng)溫度則反應(yīng)速度也隨之增加，若要得到特性粘度較高的聚酯，酯化溫度要高于240℃，不然的話酯化和縮聚的時(shí)間都會(huì)變長(zhǎng)，而且反應(yīng)生成的產(chǎn)品熔點(diǎn)較低，表面顏色不理想。但提高反應(yīng)溫度，同時(shí)副反應(yīng)速度也隨之增快。3　 壓力的影響：為維持適當(dāng)?shù)木珜?duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇（EG）的摩爾比，酯化反應(yīng)一般都在加壓的情況下進(jìn)行，因?yàn)閴毫μ岣吆?，酯化反?yīng)的速度會(huì)加快，不過這樣的情況下生成物中的副產(chǎn)物二甘醇（DEG）生成的量也會(huì)變多。在酯化反應(yīng)的過程中，可以將乙二醇（EG）水的分壓之和看成反應(yīng)體系中的氣相壓力，如果壓力低，說明反應(yīng)過程中水含量也少，乙二醇（EG）含量高，這樣的話酯化度就很高，但是這樣就會(huì)使游離狀態(tài)的乙二醇（EG）濃變少，所以最終就會(huì)使酯化率變少；壓力高意味著水含量高，不利于酯化反應(yīng)。4　 停留時(shí)間：酯化反應(yīng)在釜內(nèi)停留的時(shí)間直接的影響了酯化率，間接的影響了聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）的質(zhì)量。如果酯化反應(yīng)過程中在釜內(nèi)停留的時(shí)間過短，酯化就不完全，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)次品；如果酯化反應(yīng)在釜內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)，則導(dǎo)致聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）中二甘醇（DEG）