【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 各反應器工藝控制參數(shù)及相關的氣液平衡數(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： 因為是連續(xù)操作過程，所以計算基準選時間，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）。設計任務書中規(guī)定年產(chǎn)量（生產(chǎn)能力）： 10 萬噸 /年。為了保持酯化反應的原料配比，蒸出的 EG 經(jīng)分離后全部返回到反應器中，所以各酯化反應器中Ｍ r＝Ｍ r0。 在酯化反應釜中，以酯化反應與酯化縮聚反應為主；在縮聚釜中，以酯化縮聚與縮聚反應為主，在此不考慮副反應，也不對副反應進行物料衡算。 從熔體輸送泵送來的 PET 熔體，進入鑄帶頭，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的導流板，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 聚反應器的反應溫度逐步提高，而反應器的壓力逐步降低，即在最終的縮聚反應器中，達到最高反應溫度和最高真空度。 酯化物在第一縮聚反應器中反應，同時定量的加入已配制好的消光劑。酯化反應生成水和一部分 EG蒸汽從反應器頂部蒸出，在工藝塔中分餾。酯化反應生產(chǎn)的水，以蒸汽的形式從反應器的頂部排出。生產(chǎn)中，應按工藝要求控制縮聚反應時間。 縮聚反應溫度 縮聚反應本身是一個放熱反應，但由于反應初期有大量的 EG 生成，為了使其蒸發(fā) ，需要大量的蒸發(fā)熱，因反應放出的熱量不足使大量生成的乙二醇（ EG）蒸發(fā)，故反應初期必須對其加熱。因而反應時間必須按實際設計的工藝要求控制。當反應溫度高時，反應速度加快，導致釜內(nèi)生成的水不能及時蒸出，副反應增多，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。未參加反應的 PTA 物料導入縮聚釜后，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，應綜合不同反應階段一起調(diào)整。 年產(chǎn) 8 萬噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設計 23 （ 3）著色劑 有時可把色料和縮聚原料一起加入反應釜中反應，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；另有數(shù)層網(wǎng)片（插在螺旋片間），可增加 EG 蒸發(fā)表面。在同樣反應條件下，攪拌速率越快，獲得的 PET 分子量越高?？芍?285℃ 下反應時，壓力越低，可在較短的反應時間內(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計 21 0 時間， h 圖 2 PET 的 [η] 與縮聚反應溫度及時間的關系 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。由動力學研究測知， Sb2O3 的催化活性與反應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，常須加入催化劑。酯交換結束后的物料（ BHET）用氮氣壓入縮聚釜，在低真空下（ 40mmHg）進行前縮聚，然后在高真空下進行后縮聚。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 高強度紗線 年產(chǎn) 8 萬噸的聚乙烯醇聚合工段的工藝設計 19 量板塔）和臥式反應器，設備容量較大，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)引進的聚酯裝置多以后者為主，其生產(chǎn)能力 1997 年就已達到 。但因 EO 易于開環(huán)生成聚醚，反應熱大（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。當甲醇餾出量為理論的 85％～ 95％時，就可認為酯交換反應完畢，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 進行完全。 （ 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是一種親電子的異裂反應，羧基上的氧原子 向位于酯鍵 β 位的氫原子進攻，形成羧基和烯烴，這種熱裂解反應可在任意位置的酯鍵上發(fā)生。 此外，乙二醇還可進行二聚反應。當溫度有 210℃ 升到 340℃ 時，其含量由 1％增加到 5％。此法一般 用于室溫下反應速率很小的可逆縮聚反應。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，PET 分子中可有兩種構象，即有順式（無 定形）和反式（結晶態(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)重結晶或真空蒸餾制得。 Mobil 法使用的氧化促進劑為甲乙酮，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，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域的發(fā)展都較快、需求日益擴大，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， 通過復合等措施，聚酯薄膜的性能還能有進一步的改進。聚酯非纖維應用的主要領域 是制造充裝飲料、食品等的包裝容器。 聚酯的應用 [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％。各個化學纖維企業(yè)均利用高科技手段開發(fā)新型化學纖維，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纖維的地位。 韓國為了保持韓國化學纖維產(chǎn)品的競爭力，韓國政府組織學術界和產(chǎn)業(yè)界共同制定了改善化學纖維結構的計劃。 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 萬 t。 2020 年上海石化公司產(chǎn)量達到 42 萬 t，遼陽石油化纖公司達 40 萬 t，洛陽石化公司達 22 萬 t，天津石化公司達 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計 5 2020 年聚酯產(chǎn)量達到 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 年底約達到 730 萬 t/a。 聚酯產(chǎn)品規(guī)格 PET 樹脂分為標準級與工程級兩類。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)小（約 105～ 106N/m2）；室溫下，在很小外力作用下，能產(chǎn)生很大形變（可達 1000％），即彈性高；除去外力后，能迅速恢復原狀。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域的發(fā)展都較快，需求日益擴大，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產(chǎn)品。 然而當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（ DMT