【正文】 kg/h 該生 產(chǎn)裝置年產(chǎn)量 10 萬噸，年開工 300 天，連續(xù)生產(chǎn)，切粒、包裝工序物料損失率 ％。/（ 101166）＋ T180。Ｍ T180。Ｍ EG 表 5 各反應(yīng)器工藝控制參數(shù)及相關(guān)的氣液平衡數(shù)據(jù) Table 5 The reactor process control parameters and related gas to liquid balance data 反應(yīng)器位號 R101 R102 R201 R202 R300 x 1 1 P Mr 平均聚合度 抽出低聚物 /％（質(zhì)量） 0 0 （ a） （ b） 0 H2O 汽化 /％（質(zhì)量） 97 90 汽相 EG/％（摩爾） 計算基準(zhǔn)： 因為是連續(xù)操作過程，所以計算基準(zhǔn)選時間，計算單位為 kg/h。 添加劑的作用和要求 在實際生產(chǎn)中，常常需要加入各種添加劑，其作用和要求（見表 4）。設(shè)計任務(wù)書中規(guī)定年產(chǎn)量（生產(chǎn)能力）： 10 萬噸 /年。為了保持酯化反應(yīng)的原料配比，蒸出的 EG 經(jīng)分離后全部返回到反應(yīng)器中，所以各酯化反應(yīng)器中Ｍ r＝Ｍ r0。 在酯化反應(yīng)釜中，以酯化反應(yīng)與酯化縮聚反應(yīng)為主；在縮聚釜中，以酯化縮聚與縮聚反應(yīng)為主，在此不考慮副反應(yīng)，也不對副反應(yīng)進(jìn)行物料衡算。 從熔體輸送泵送來的 PET 熔體，進(jìn)入鑄帶頭，在鑄帶頭中熔體被分配到一排鑄帶噴絲孔中，從噴絲孔出來的 PET 熔體鑄帶，靠重力自動流入水下切粒機(jī)的導(dǎo)流板，并完全浸沒在約 25℃ 的脫鹽水中。最終聚合物熔體從反應(yīng)器的底部出料，經(jīng)熔體輸送泵、過濾器、熔體 分配管分別送往切片生產(chǎn)、直接紡長絲車間。三臺縮 聚反應(yīng)器的反應(yīng)溫度逐步提高，而反應(yīng)器的壓力逐步降低，即在最終的縮聚反應(yīng)器中，達(dá)到最高反應(yīng)溫度和最高真空度。 酯化物在第一縮聚反應(yīng)器中反應(yīng)，同時定量的加入已配制好的消光劑。酯化反應(yīng)生成水和一部分 EG蒸汽從反應(yīng)器頂部蒸出，在工藝塔中分餾。酯化反應(yīng)生產(chǎn)的水，以蒸汽的形式從反應(yīng)器的頂部排出。生產(chǎn)中，應(yīng)按工藝要求控制縮聚反應(yīng)時間。 縮聚反應(yīng)溫度 縮聚反應(yīng)本身是一個放熱反應(yīng)，但由于反應(yīng)初期有大量的 EG 生成，為了使其蒸發(fā) ，需要大量的蒸發(fā)熱，因反應(yīng)放出的熱量不足使大量生成的乙二醇（ EG）蒸發(fā)，故反應(yīng)初期必須對其加熱。因而反應(yīng)時間必須按實際設(shè)計的工藝要求控制。當(dāng)反應(yīng)溫度高時，反應(yīng)速度加快，導(dǎo)致釜內(nèi)生成的水不能及時蒸出，副反應(yīng)增多，產(chǎn)品熔點降低，影響后加工染色性能，使色度增加，影響產(chǎn)品外觀。未參加反應(yīng)的 PTA 物料導(dǎo)入縮聚釜后，由于大分子鏈端基部分大部分為羧基，形成了鏈終止劑，從而不能生成工藝要求所需的大分子 PET。但實際生產(chǎn)控制在 ～ 為宜。因此，酯化反應(yīng)的優(yōu)化非常重要。 （ 3）對于最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素，應(yīng)綜合不同反應(yīng)階段一起調(diào)整。 年產(chǎn) 8 萬噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設(shè)計 23 （ 3）著色劑 有時可把色料和縮聚原料一起加入反應(yīng)釜中反應(yīng)，可得到顏色較為均勻的有色 PET 樹脂，這種方法稱為原液著色。 COO C H 2 C H 2 O H + O C C OO O+ H O C H 2 C H 2 O COC O C H 2 C H 2 O C C O C H 2 C H 2 O C + 2O H 生成的苯酚易于逸出，有利于大分子鏈增長。臥式熔融縮聚釜具有橫臥式的中心軸，軸上安裝有多層螺旋片，可推動物料前進(jìn)；另有數(shù)層網(wǎng)片（插在螺旋片間），可增加 EG 蒸發(fā)表面。在同樣反應(yīng)條件下，攪拌速率越快，獲得的 PET 分子量越高?？芍?285℃ 下反應(yīng)時，壓力越低，可在較短的反應(yīng)時間內(nèi)獲得較高的 [η]值。在生產(chǎn)中必須根據(jù)具體的工藝條件和要求的黏度值來確定最合適的縮聚溫度與反應(yīng)時間。 272℃ 特性黏度 283℃ 293℃ 年產(chǎn) 8 萬噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設(shè)計 21 0 時間， h 圖 2 PET的 [η] 與縮聚反應(yīng)溫度及時間的關(guān)系 Figure 2 PET [η] and polycondensation reaction temperature and time of the relationship 從圖中可看到每一個反應(yīng)溫度下， [η]值都出現(xiàn)一個高峰。 穩(wěn)定劑用量越高，即 PET 中含磷 量越高，其熱穩(wěn)定性也越好。 穩(wěn)定劑 為了防止 PET 在合成過程中和后加工熔融紡絲時發(fā)生熱降解（包括熱氧降解）常加入一些穩(wěn)定劑。由動力學(xué)研究測知， Sb2O3的催化活性與反應(yīng)中羥基的濃度成反比。 PET 生產(chǎn)工藝條件 [4] 催化劑 為了加速 BHET 的縮聚反應(yīng)，常須加入催化劑。酯交換結(jié)束后的物料（ BHET）用氮氣壓入縮聚釜，在低真空下（ 40mmHg）進(jìn)行前縮聚，然后在高真空下進(jìn)行后縮聚。防止物料滯留、局部過熱降解，影響產(chǎn)品質(zhì)量。 連續(xù)縮聚 一般可分為三段：第一段是除去酯化或酯交換反應(yīng)中多余或產(chǎn)生的乙二醇；第二段是低聚 合度物料縮聚，這時物料黏度較低，設(shè)備可以用釜式、塔式（容紡絲長絲加工 成型 中黏度切片料倉 高黏度切片料倉 成型 紡絲拉伸 短纖維 織物和工業(yè) 用絲 薄膜片基 瓶子 容器 塑料 高強(qiáng)度紗線 年產(chǎn) 8 萬噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設(shè)計 19 量板塔）和臥式反應(yīng)器，設(shè)備容量較大，要求物料接觸充分，加熱均勻，不堵塞、不返料，采用二級蒸汽噴射泵抽真空，一般稱這一階段為預(yù)縮聚。連續(xù)式所得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，適合大批量生產(chǎn)。目前國內(nèi)引進(jìn)的聚酯裝置多以后者為主，其生產(chǎn)能力 1997 年就已達(dá)到 。但因 EO 易于開環(huán)生成聚醚，反應(yīng)熱大（約 100kJ/mol）， EO 易熱分解，又 EO 在常溫下為氣體，運輸及貯存都較困難，故此法尚未大規(guī)模采用。當(dāng)甲醇餾出量為理論的 85％～ 95％時，就可認(rèn)為酯交換反應(yīng)完畢，時間約為 3～ 6 小時。 在生產(chǎn)中，先將乙二醇加入溶解釜中，然后加入 DMT， EG： DMT=1： （ mol），溶解溫度為 150～ 160℃ ， EG 過量可促使酯交換反應(yīng) 進(jìn)行完全。 （ 2）酯交換法 早期生產(chǎn)的單體 PTA 純度不高，又不易提純，不能由直接法制得質(zhì)量合格的 PET。 對苯二甲酸與乙二醇的混合物不象對苯二甲酸二甲酯與乙二醇的混合物，后者為一均勻溶液，前者為漿狀物。工業(yè)生產(chǎn)中，按其合成路線可分三種。這種酯鍵的熱裂解反應(yīng)是一種親電子的異裂反應(yīng)，羧基上的氧原子 向位于酯鍵 β 位的氫原子進(jìn)攻，形成羧基和烯烴，這種熱裂解反應(yīng)可在任意位置的酯鍵上發(fā)生。 此外，乙二醇還可進(jìn)行二聚反應(yīng)。當(dāng)溫度有 210℃ 升到 340℃ 時，其含量由 1％增加到 5％。此法一般 用于室溫下反應(yīng)速率很小的可逆縮聚反應(yīng)。目前工業(yè)上廣泛采用的有熔融縮聚、溶液縮聚和界面縮聚等方法。5 6 端羧基（－ COOH） mval/kg ≤28 7 二甘醇（ DEG） wt％ ≤ 色相（用 DUPONT 法測定） L ≥82 Lb ≤+ 9 水含量（切片） wt％ ≤ `10 11 12 灰分（不含 TiO2） 凝聚粒子 10181。由于分子中 C－ C 鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，PET 分子中可有兩種構(gòu)象，即有順式（無 定形）和反式（結(jié)晶態(tài)）兩種。其物性常數(shù)如下： 相對分子 質(zhì)量 熔點 － 13℃ 沸點 ℃ 閃點 (開口 ) 116℃ 年產(chǎn) 8 萬噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設(shè)計 10 相對密度 黏度 (20oC) 折射率 膨脹系數(shù) 介電常數(shù) 乙二醇主要由環(huán)氧乙烷水合制得。物性常數(shù)如下： 相對分子質(zhì)量 相對密度 熔點 ℃ 沸點 288℃ 純度 ％ 對苯二甲酸二甲酯由對苯二甲酸與甲醇酯化，然后經(jīng)重結(jié)晶或真空蒸餾制得。 Mobil 法使用的氧化促進(jìn)劑為甲乙酮，壓力 為 15atm，時間為 2h，收率為 年產(chǎn) 8 萬噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設(shè)計 9 98％。物性常數(shù)如下： 相對分子質(zhì)量 相對密度 熔點 384～ 421℃ 升華點 402 ℃ 自然點 680℃ 升華熱 燃燒熱 生產(chǎn)二甲酸的方法較多，就是現(xiàn)在使用的方法也還在不斷改進(jìn)，主要的方法有下面三種 [2]。 近幾十年來，由于聚酯在纖維和非纖維領(lǐng)域的發(fā)展都較快、需求日益擴(kuò)大，因此在世界范圍內(nèi)，尤其是在亞洲地區(qū)的聚酯生產(chǎn)飛速發(fā)展，同時也促進(jìn)和帶動聚酯上下游產(chǎn)業(yè)的成長。另外，根據(jù)對產(chǎn)品性能的要求， 通過復(fù)合等措施，聚酯薄膜的性能還能有進(jìn)一步的改進(jìn)。聚酯非纖維應(yīng)用的主要領(lǐng)域 是制造充裝飲料、食品等的包裝容器。 聚酯的應(yīng)用 [2] 自從聚酯及其產(chǎn)品被開發(fā)出來以后，由于它具有多種優(yōu)良特性，倍受人們的親睞。每年以兩位數(shù)的速率快速增長，在過去的十年中它的增長速度超過了其他任何塑料產(chǎn)品，在全球塑料市場需求的份額也由 3%增長到 6％。各個化學(xué)纖維企業(yè)均利用高科技手段開發(fā)新型化學(xué)纖維，他們的發(fā)展方向是 “新原料、新紗線、新布料 ”，這一策略確立了臺灣在亞洲化學(xué)纖維的地位。 韓國為了保持韓國化學(xué)纖維產(chǎn)品的競爭力，韓國政府組織學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界共同制定了改善化學(xué)纖維結(jié)構(gòu)的計劃。 目前亞洲已成為世界聚酯生產(chǎn)中心，并主要集中在日本、韓國和臺灣等地。預(yù)計到 2020 年在世界十大聚酯生產(chǎn)商中，中國將至少占有2～ 3 家。 2020 年聚酯表觀消費量已達(dá) 萬 t。 2020 年上海石化公司產(chǎn)量達(dá)到 42 萬 t，遼陽石油化纖公司達(dá) 40 萬 t，洛陽石化公司達(dá) 22 萬 t，天津石化公司達(dá) 21 萬 t， 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％。中國石化年產(chǎn) 8 萬噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設(shè)計 5 2020 年聚酯產(chǎn)量達(dá)到 萬 t，占全國總產(chǎn)量的 %。資料表明，全國 93 家較大聚酯生產(chǎn)廠總聚酯生產(chǎn)能力已由 1997 年 334 萬 t/a 增加到 2020 年 676 萬 t/a， 2020 年底約達(dá)到 730 萬 t/a。 聚酯產(chǎn)品規(guī)格 PET 樹脂分為標(biāo)準(zhǔn)級與工程級兩類。所以，大部分縮聚物是雜鍵高聚物。如尼龍、滌綸即可以作工程塑料，這完全取決于加工過程。 橡膠（ rubber）：彈性模數(shù)?。s 105～ 106N/m2）；室溫下，在很小外力作用下，能產(chǎn)生很大形變（可達(dá) 1000％），即彈性高；除去外力后，能迅速恢復(fù)原狀。這種共聚酯通常是由一個飽和二元羧酸或其酸酐，一個不飽和二元羧酸或其酸酐和一個或多個二元醇生產(chǎn)的。 按所用酸不同，又可分為飽和聚酯和不飽和聚酯。 近幾十年來，由于聚酯在纖維和非纖維領(lǐng)域的發(fā)展都較快，需求日益擴(kuò)大，因此在世界范圍內(nèi)，尤其是亞洲地區(qū)的聚酯生產(chǎn)飛速發(fā)展，同時也促進(jìn)和帶動聚酯上下游產(chǎn)業(yè)的成長。聚酯開發(fā)初期主要用于制造合成纖維（占PET 消耗量的 70％左右），以聚酯為原料生產(chǎn)的聚酯纖維因其極佳的紡用性能，能很好地替代天然纖維中的棉花、羊毛、真絲、麻類纖維等，其用量很快超過尼龍纖維，成為合成纖維的主導(dǎo)產(chǎn)品。 然而當(dāng)時對苯二甲酸的精制工藝尚未工業(yè)化，首先工業(yè)化的是對苯二甲酚二甲酯