【正文】 ）247。3600＝ 247。247。3600 ＝ KW 各個反應器熱量平衡表設備進出熱交換R101 MJ/hR102 MJ/hR103 MJ/h MJ/hR301 MJ/h MJ/h MJ/hR501 MJ/h MJ/h MJ/hR502 MJ/h第五章 聚合釜及各設備選型反應器的結構主要有釜體、攪拌裝置、傳熱裝置、工藝接管等組成。這里只對第一酯化釜的釜體進行相關設計計算。本工藝采用酯交換法生產PET，可采用如下方法計算釜的體積。Wd=80000103/（30024）=；，t=3h；，；故反應液的體積為：VR=3/1084=；反應液的總體積為：VT= VR/= m3；對于此反應可選用60m3不銹鋼聚合釜，此釜的直徑為650mm，筒體切線長度為975mm。此釜封頭高度根據國標h==162mm，封頭直邊高度為100mm。反應釜的殼套厚度選取100mm。 其他設備的選型其它的設備主要是泵的選擇。工業(yè)生產中有進料泵、回流泵、塔底泵、循環(huán)泵、產品泵等，石油化工泵的選擇應該滿足流量，揚程、壓力、溫度、氣蝕余量等工藝參數的要求，滿足介質特性的要求和現場安裝的要求。在選泵時：首先要綜合考慮泵的流量。一方面，應按設計要求達到的能力確定泵的流量，并使之與其他設備能力協調平衡；另一方面，也要根據生產需要確定泵的流量。在確定泵的流量時應綜合考慮裝置的富裕能力及裝置內各設備能力的協調平衡。 其次根據生產要求確定泵的揚程。選泵時，由于工藝過程設計中管道系統(tǒng)壓力降計算比較復雜，因此泵的揚程要留有適當的余量，～。最后根據流體輸送設備的特性曲線確定蚌型選泵時，確定哪一種設備，應在生產上所需要的流量和揚程后進行。攪拌葉與攪拌軸之間的夾角不同，對流體產生的攪拌效果不同，按此原則可將攪拌槳大致分為三類。 平葉槳：攪拌槳葉與攪拌軸平行，以剪切作用為主，流動類型為徑向流動，如平槳、直葉或彎葉渦輪槳、錨式槳、框式槳等。 折葉槳：攪拌槳葉與攪拌軸有一定的角度，以循環(huán)流動為主，流動類型為軸向流動，如斜槳、開啟式折葉渦輪槳和圓盤式折葉渦輪槳等。 螺旋葉面槳：攪拌槳葉繞攪拌軸螺旋上升，如推進式槳、螺桿式槳、螺帶式槳等。 一個好的選型方法最好具備兩個條件，一是選擇結構合理，一是選擇方法簡便，而這兩點卻往往難以同時具備。由于液體的黏度對攪拌狀態(tài)有很大影響。所以根據攪拌介質黏度大小來選型是一種基本的方法。 對于高黏度體系，由于黏度較大，不能有太大的剪切速率，否則易造成摩擦生熱，另外還會使攪拌軸承受較大的扭矩，攪拌功率大，能量消耗大，因此高黏體系需在很低的轉速下攪拌。在低攪拌轉速條件下，物料處于層流狀態(tài)，單靠流動是不能滿足混合需要的，所以需要有較大的推動面積及攪拌直徑。隨著黏度增高的各種攪拌器使用順序為推進式、渦輪式、槳式、錨式和螺帶式等。 根據攪拌過程的目的與攪拌器造成的流動狀態(tài)，本設計的攪拌器采用圓盤式斜葉渦輪槳和圓盤式直葉渦輪槳，攪拌級別為710級。根據《聚合物合成工藝設計》表64知圓盤式渦輪槳的Z=4~8，d/D=1/4~1/2，b/d=1/8~1/5，C/D=1， ut=2~10m/s，d:L:b=20:5:4，因此取d/D=1/3，則 d=2600=867mm L==867=217mm b==867=173mm在釜體外側安裝各種形狀的鋼結構，使其與釜體表面形成密閉的空間，在此空間內通入傳熱介質，這種結構稱為夾套，攪拌釜一般都采用夾套這種傳熱裝置。PET合成中有氣體蒸出，且易夾帶低聚物，所以夾套方式采用全包式，以便使低聚物遇到熱的上封頭時熔融，流回到反應液中，防止物料掛壁。 當需要的傳熱面積較大，單靠夾套面積不能滿足需求時，可采用內置傳熱裝置的方法增加傳熱面積。內置傳熱器的主要型式有蛇管（盤管）式、列管式、直管式、傳熱環(huán)等多種型式。因為反應前期反應體系的黏度不大，因此本設計采用列管式換熱器。 EG進料管道的選型由《化工原理》查得，20℃時,ρ＝1113 kg/m3，μＥＧ＝23 mPas，屬于高黏度液體， 查《聚合物合成工藝設計》，取u＝ m/ VS＝WS/ρ＝ kgh1247。1113kgm3247。3600s＝ m3/s d＝(4VS/πu)1/2＝[4247。()]1/2＝ m＝ mm 式中 WS ——EG的質量流量； VS——EG的體積流量。 根據《化工設備機械基礎》附錄7，采用Ф803mm的熱軋無縫鋼管。第六章聚酯生產的三廢處理 聚酯生產的三廢處理國內聚酯生產初期,由于生產不穩(wěn)定,廢水排放失控,廢水處理裝置故障多,廢水排放的嚴格控制,設備和工藝的整改,目前未能進行廢氣燃燒處理.PET生產中廢水的來源主要是：熱媒真空噴射水、鍋爐排放水、縮聚真空噴射水、酯化廢水汽提排放、EG和TEG回收廢水等。廢水處理主要有定期排放、經廢水處理塔和廢水處理站進行處理。從歷史上看，如果生產穩(wěn)定、質量穩(wěn)定，則廢水狀況明顯好轉，因此在主工藝上，力求穩(wěn)定生產，減少排放，減少開停車，減少一切意外事故的發(fā)生，只有在生產穩(wěn)定的基礎上，落地漿料，過濾器的清洗次數，各種不正常的大量排放才能得到有效的控制，與聚酯生產廢水比較，廢渣的量較少，但隨著生產的繼續(xù)，廢渣不斷增多，處理不好，容易造成二次污染，廢渣量的多少，和生產量有直接關系，正常生產，各類過濾器清洗極少，工藝管道基本不用拆清，因而工藝排放極少，則落地PTA、漿料等排放物極少。根據生產情況，廢渣主要有三個來源，相應有三種處理方法。廢水中固體廢棄物：廢水中的固體物質主要是清洗水中夾帶的PTA、低聚物，地板清洗水中的二氧化鈦粉，切片粉末等，可靜置分層后處理。乙二醇中的固體廢棄物：日常生產，會有較多的工藝清洗。如漿料管線的清洗，酯化過濾器的清洗，預縮釜、終縮釜的清洗等等。用水清洗之前，必須排放工藝物質，排放物大多為EG和PTA的低聚物，利用建造分離池來處理廢棄物，減少了工人的勞動強度，也有利于EG的回收，還減少二次污染。廢料、廢塊：主要有聚酯廢塊和終縮釜、預縮釜固液分離器中分離的低聚物，可直接袋裝處理。廢氣處理：酯化廢水經汽提塔汽提后，汽提塔頂部排出大量廢氣，主要成分是乙醛等小分子有機物。按設計此部分廢氣應送到熱媒爐內進行焚燒，但因技術及安全原因，從汽提塔投用至今，汽提尾氣燃燒一直未實現。燃燒廢氣：第一加強公司爐工的技術水平，減少不正常的燃燒；二是把好重油質量關，采用低硫重油。聚酯三廢處理工程實際上是一個系統(tǒng)工程，需要從多方面多層次入手，需要從思想認識，措施重視各方面進行加強。首先，必須穩(wěn)定生產量，減少三廢數量，如果生產不正常，無論是廢水、廢渣還是廢氣都大大增多，從而無法全部處理三廢；其次，三廢處理是個綜合問題，必須全盤考慮，綜合治理，任何生產裝置都有一定的生產能力，污水處理裝置也不例外。因此，必須對三廢產生的所有環(huán)節(jié)進行控制。一切受控，三廢均能處理，任何環(huán)節(jié)的失控，都會影響全局。良好的三廢處理，既產生良好的社會效益，還產生經濟效益。如海南興業(yè)對縮聚真空噴射泵水系統(tǒng)進行水質處理后，增加了該水系統(tǒng)水的循環(huán)利用率，水消耗大大降低，由1997年前的每月消耗的6萬噸水降到以后的每月3萬噸，既節(jié)約水資源，還每月節(jié)約水費上萬元。污水的達標排放，改善了周圍的環(huán)境，排污費也從每月上萬元降到幾百元。 聚酯廢料的回收 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET或簡稱聚酯）主要用語生產纖維、聚酯瓶、薄膜等。廢聚酯的來源主要有兩部分，一部分是生產加工過程中產生的廢料、邊角料；第二部分則是廢氣的聚酯包裝，如聚酯瓶、聚酯薄膜等。第一種廢聚酯較干凈，可直接再利用；第二種廢料往往帶有污染物，必須經過分離先除去污染物和附加物才能進行回收利用。 廢聚酯的化學回收方法主要有以下幾種：甲醇醇解法、水解法、醣酵解法和乙二醇解法。 （1）甲醇醇解法的原理是利用廢聚酯與甲醇反應，得到對苯二甲酸二甲酯和乙二醇。對苯二甲酸二甲酯可轉化為對苯二甲酸或直接用作聚酯原料。甲醇醇解法的化學反應是對苯二甲酸二甲酯與乙二醇發(fā)生酯交換反應生成聚酯的逆反應。傳統(tǒng)的甲醇醇解工藝盡管解聚反應比較簡單，但產品的提純卻很復雜。如果用于解聚的聚酯質量低，就必須對甲醇、乙二醇和對苯二甲酸二甲酯的混合物進行分離。如果聚酯片中還有共聚單體，分離的難度就相應增加。有一些工藝將醇解后的產物以蒸汽的形式而不是液體的形式從反應器中取出。（2）水解法的原理是聚酯同水反應，將聚酯降解為對苯二甲酸和乙二醇。當溫度高于100℃時，聚酯會發(fā)生水解，水解速度隨溫度的上升而加快。但要聚酯深度水解得到高純度對苯二甲酸和乙二醇，其水解須在酸堿催化或高溫高壓條件下進行。（3）醣酵解法的原理是利用聚酯與乙二醇醛縮二乙醇反應生成多羥基化合物。該法以醋酸鋅作催化劑，將聚酯廢料、乙醇醛縮二乙醇、催化劑放入一個裝有攪拌器、回流濃縮器的四頸樹脂反應瓶中，并插入溫度計，然后導入氮氣，在150℃左右進行反應，反應進行一小時。在該溫度下聚酯被溶解。將溫度繼續(xù)升高至190℃，并保持該溫度直至反應完成，反應產物經冷卻得到多羥基化合物。參考文獻 [1][M].中國紡織出版社，2008.[2][M].北京:化學工業(yè)出版社，2005.[3] [M].北京：化學工業(yè)出版社，2001.[4][M].北京:化學工業(yè)出版社，2008.[5] 趙軍，（第二版）[M] .北京：化學工業(yè)出版社，2007.[6] 趙德仁，[M].北京：化學工業(yè)出版社，1997.[7] [M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.[8] 李克友，張菊華，[M].北京：科學出版社，1999.[9] [M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.[10] 陳樂怡，[M].北京：化學工業(yè)出版社，2000.[11] [J].山西化工，2003。[12] 王凱，[M].北京：中國石化出版社，1997.[13] 姚玉英，（上）[M].天津：天津科學技術出版社，1990.[14] [M].北京：化學工業(yè)出版社，2000 致 謝本設計歷時一個多月的時間，完成了設計說明書及物料流程示意圖紙。以查閱相關資料為基礎，羅老師的悉心指導和同學間的熱心幫助與合作，才使這次設計得以圓滿完成。在設計過程中我的指導老師羅老師循循善誘的教導和開拓創(chuàng)新的思路給了我無盡的啟迪。他嚴謹細致的治學態(tài)度，一絲不茍、精益求精的工作作風一直是我工作、學習中的好榜樣，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠，在此對他表示誠摯的謝意 ！此外，在進行設計時還得到同組設計人員的很多幫助，在和他們互相探討，互相學習的過程中，我感受到集體團隊的力量和同學之間的友誼，在此一并向他們表示感謝！ 由于水平有限，設計經驗不足，設計中難免有出現疏漏和不妥之處，敬請各位老師指正。