項(xiàng)目名稱二：年產(chǎn)1000噸PET的生產(chǎn)技術(shù)

1、項(xiàng)目名稱：1000噸/年 PET的生產(chǎn)技術(shù)任務(wù)點(diǎn)01 PET生產(chǎn)工藝路線選擇生產(chǎn)現(xiàn)狀、生產(chǎn)方法分析比較（原料來源，催化劑性能，安全、環(huán)保分析，經(jīng)濟(jì)性分析）；目前，世界各國(guó)PET生產(chǎn)采用的技術(shù)路線主要有3種。（）、DMT法 采用對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）與乙二醇（EG）進(jìn)行酯交換反應(yīng)，然后縮聚成為PET。（2 ）、PTA法采用高純度的對(duì)苯二甲酸（PTA）或中純度對(duì)苯二甲酸（MTA）與乙二醇（EG）直接酯化，連續(xù)縮聚成聚酯。 （）、EO法用PTA與環(huán)氧乙烷（EO）直接商化，連續(xù)縮聚成PET。日本過去曾用此法進(jìn)行過生產(chǎn)，但由于此法具有易爆，易燃、有毒等缺點(diǎn)，目前已淘汰。我們采取PTA法合成聚酯，采用

2、間歇生產(chǎn)工藝，原因如下：（1）PTA法較DMT法優(yōu)點(diǎn)更多：原料消耗低，EG回收系統(tǒng)較小，不副產(chǎn)甲醇，生產(chǎn)較安全，流程短，工程投資低，公用工程消耗及生產(chǎn)成本較低，反應(yīng)速度平緩，生產(chǎn)控制比較穩(wěn)定等，目前世界PET總生產(chǎn)能力中大多采用PTA法。 （2）因?yàn)轫?xiàng)目是1000噸/年 PET的生產(chǎn)技術(shù)，所以用間歇生產(chǎn)就足夠了。我們選用間歇生產(chǎn)。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)為乳白色或純黃色的聚合物，其密度為1. 301. 36g/cm3，熔點(diǎn)為225-260 C。具有下列特性：耐熱性好，長(zhǎng)期使用溫度達(dá)120，在較寬的溫度范圍內(nèi)保持優(yōu)良的物理力學(xué)性能；硬度高，為熱塑性中硬度最高的一個(gè)品種；耐摩擦，耐磨損；耐蠕

3、變性能，剛性等勝過多種工程塑料；絕緣性能好，受環(huán)境的影響小，但耐電暈件較差；無毒，耐氣候性好，耐化學(xué)藥品穩(wěn)定性好，吸水率低，耐弱酸和有機(jī)溶劑，但不耐熱水浸泡，不耐堿。反應(yīng)原理酯化反應(yīng)：該反應(yīng)為微放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)很小，可以忽略不計(jì)?？s聚反應(yīng)：英文解釋primary esterification column初級(jí)酯化塔secondary esterification column二次酯化塔primary esterification reactor初級(jí)酯化反應(yīng)器secondary esterification reactor二次酯化反應(yīng)器spray condenser and vacuum sys

4、tem噴霧式冷凝器和真空系統(tǒng)steam蒸汽low polymerizer低聚合intermediate polymerizer中間聚合high polymerizer高聚合glycol乙二醇recycle EG回收乙二醇solid TPA固體對(duì)苯二甲酸catalyst additives催化劑添加劑tank 罐PTA法合成聚酯過程包括酯化和縮聚兩個(gè)階段, 采用五釜流程裝置。五釜流程, 即第一酯化釜、第二酯化釜、第一預(yù)縮聚釜、第二預(yù)縮聚釜和終縮聚釜。五釜流程采用較低酯化溫度和較低操作壓力，總反應(yīng)時(shí)間約為610h。整個(gè)生產(chǎn)過程中, 各階段溫度是逐漸提高的, 由酯交換階段的230左右升到后縮聚釜的2

5、87左右; 各階段壓強(qiáng)是逐漸降低的。另外, 除主生產(chǎn)線外, 還有再生及催化劑、輔藥配制裝置。 PTA和EG及添加劑一起加入混合缸中進(jìn)行混合, 漿料配制為間隙式, 每隔幾小時(shí)配一批料。開始反應(yīng)時(shí)，顆粒懸浮于之中，酯化反應(yīng)為多相反應(yīng)，反應(yīng)速率取決于顆粒在反應(yīng)物中的溶解速度，酯化反應(yīng)速率較低。的溶解速度是隨著酯化產(chǎn)物(即對(duì)苯二甲酸乙二醇酯及其低聚體)含量的增加而增加，當(dāng)達(dá)到清晰點(diǎn)之后，完全被溶解于體系中，反應(yīng)呈均相反應(yīng)，反應(yīng)速率取決于與的反應(yīng)速率，且與反應(yīng)物中的與濃度有關(guān)，反應(yīng)速率較高。酯化反應(yīng)速率在清晰點(diǎn)處達(dá)到最大值，而在清晰點(diǎn)之前與之后，都下降很快。第一臺(tái)酯化反應(yīng)器的出口酯化率已達(dá)92%左右，完

6、成了酯化工作的絕大部分。因此，它是酯化工作段的主要反應(yīng)器。 酯化段的剩余工作，只有用另一臺(tái)反應(yīng)器來完成，如前所述，其對(duì)應(yīng)的酯化反應(yīng)速率將很低，從而導(dǎo)致反應(yīng)器體積增加。 聚酯的縮聚反應(yīng)，一般分為預(yù)縮聚和兩段，由于聚酯的縮聚反應(yīng)是一平衡可逆反應(yīng)，而且反應(yīng)平衡常數(shù)較小(平均約為4.90)，因此，在反應(yīng)過程中必須盡快地去除在反應(yīng)過程中生成的，否則，將會(huì)影響縮聚反應(yīng)速率和聚合度，這與酯化反應(yīng)中要求迅速去除反應(yīng)生成的水是相同的。但是，隨著縮聚反應(yīng)的深化進(jìn)行，反應(yīng)物的粘度不斷提高，要想去除反應(yīng)生成的難度也會(huì)越來越大。特別是在終縮聚階段，由于反應(yīng)物粘度已很高，的脫除愈加困難，必須采用特殊手段。 另外，為了保證

7、得到聚合度均勻的產(chǎn)物，必須盡量減少反應(yīng)物流的返混，并盡量改善其停留時(shí)間分布。所以，在縮聚段，特別是縮聚的后階段，應(yīng)當(dāng)使反應(yīng)器的設(shè)計(jì)盡量滿足使反應(yīng)物處于平推流的要求。在特性粘度小于0. 3/的縮聚反應(yīng)前段，當(dāng)特性粘度小于0.1/時(shí)，由于此時(shí)酯化反應(yīng)仍占一定比例，且處于此種粘度時(shí)縮聚生成的完全可借助攪拌作用提供其蒸發(fā)機(jī)會(huì)。再者，此時(shí)反應(yīng)物之聚合度尚小，分子鏈不長(zhǎng)，所以停留時(shí)間的分布要求尚不很嚴(yán)格。特性粘度在0. 10. 3/時(shí)，為過渡階段，此時(shí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與脫除(傳質(zhì))的作用均重要。而且在本階段反應(yīng)物之聚合度已較高，分子鏈已較長(zhǎng)，故對(duì)時(shí)間分布要求嚴(yán)格，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量為物流提供近似活塞流的可能，采

8、用裝有臥室密圈(小螺距)螺帶式攪拌器的反應(yīng)器。因此，反應(yīng)生成的熔體經(jīng)終縮出料泵打入注帶頭進(jìn)行注帶、切粒、干燥、脈沖輸送到料倉(cāng)、打包出廠。任務(wù)點(diǎn)02 生產(chǎn)工藝條件影響因素分析溫度、壓力、配比、空速對(duì)生產(chǎn)收率、產(chǎn)量、濃度的影響；催化劑目前世界絕大數(shù)PET聚酯生產(chǎn)裝置仍采用銻類的催化劑，銻催化劑用量約占90%，其它還有鍺和鈦類催化劑，盡管這些銻類催化劑的催化效果很好，但隨著人們認(rèn)識(shí)的提高，銻的毒性問題越來越受到人們的關(guān)注。因此近年來PET非銻催化劑研究非?；钴S。杜邦、東洋紡、吉瑪、Acordis、Synetix等公司紛紛推出無銻無重金屬環(huán)保型催化劑。PET非銻催化劑開發(fā)引人注目的有以下一些公司：AC

9、ORDIS公司的C-94催化劑、吉瑪公司Ecocat的催化劑、東洋紡公司新聚酯催化劑等。 隨著人類對(duì)環(huán)保的認(rèn)識(shí)和要求的提高，這類催化劑開發(fā)將有廣闊的前景生產(chǎn)PET最簡(jiǎn)單的過程，就是對(duì)苯二甲酸與乙二醇反應(yīng)形成單體（酯化），然后縮聚成長(zhǎng)鏈聚合物PET。聚合度隨溫度和壓力而變化。 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、濃度、濃度、催化劑濃度等。條件（單元）酯化預(yù)縮聚終縮聚生產(chǎn)溫度/265275295反應(yīng)壓力/pa1800003000150停留時(shí)間/min36070150聚合度620100性能·反應(yīng)釜第一酯化釜第二酯化釜第一預(yù)縮聚釜第一預(yù)縮聚釜終縮聚釜。溫度

10、/260260275280286壓力/pa2450001020066660267133COOH/(mmol/kg)105723153.822.223.0OH/(mmol/kg)1620173057416580.2乙烯基含量/(mmol/kg)0.000.020.220.922.2IV/(dl/g)0.0490.0570.140.380.61EG含量/%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))0.3490.4520.5000.5150.522Pn4.85.8175699Mn/(g/mol)920111032661072119026工段工藝參數(shù)設(shè)計(jì)漿料摩爾比 (EG/ PTA)1 . 0 7催化劑添加量 (ppm PTA)

11、Sb2 O3 ,40 5穩(wěn)定劑添加量 (ppm PTA)(CH3 ) 3 PO4,46 主要原料消耗指標(biāo)(單位:噸/天PET)：PTA237EG95催化劑 0.40Ti O23.0任務(wù)點(diǎn)03 典型設(shè)備的選擇從物料性質(zhì)、工藝條件說明反應(yīng)器、其他典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)；主要設(shè)備：反應(yīng)釜（酯化釜、縮聚釜）輔助設(shè)備：往復(fù)式壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、離心分離器、風(fēng)干機(jī)、冷凝器、造粒機(jī)、齒輪泵（比較精確）任務(wù)點(diǎn)04 PET生產(chǎn)中安全、環(huán)保、節(jié)能措施從物料MSDS數(shù)據(jù)，分析生產(chǎn)中可能存在的燃燒爆炸、中毒危險(xiǎn)，從而提出相應(yīng)工藝措施；從工藝角度提出可能解決環(huán)保的措施；序號(hào)危險(xiǎn)物品名稱熔點(diǎn)（）沸點(diǎn)（）閃點(diǎn)（）爆炸極限（%）引

12、燃溫度（）飽和蒸汽壓（KPa）相對(duì)密度（水=1）相對(duì)密度（空氣=1）外觀與性狀危險(xiǎn)特性健康危害LD501聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（）約2581.38遇明火、高熱可燃。與氧化劑可發(fā)生反應(yīng)。容易產(chǎn)生和積聚靜電。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險(xiǎn)。30600 mg/kg (大鼠經(jīng)口)；25000 mg/kg (兔經(jīng)皮)2對(duì)苯二甲酸（TPA）若在密閉容器中加熱，可于425熔化。常溫下難溶于水。固體在常溫下是白色粉末狀晶體，無毒易燃，若與空氣混合在一定限度內(nèi)遇火即燃燒。3乙二醇（EG）197.85111.16.21kPa/201.1155(20）無色、無臭、有甜味、粘稠液體無色無臭、有甜味液體，對(duì)動(dòng)物

13、有毒性，人類致死劑量約為1.6 g/kg。三廢的處理在聚酯生產(chǎn)中，三廢的主要來源有四個(gè)方面，即生產(chǎn)過程排放的工業(yè)廢水，由于化學(xué)反應(yīng)或副反應(yīng)產(chǎn)生的副 產(chǎn)物，工廠廢氣和設(shè)備及管道的泄漏物等，對(duì)環(huán)境污染卻相當(dāng)嚴(yán)重。所以，三廢處理的指導(dǎo)思想是消除污染、保護(hù)環(huán)境、綜合利用、化害為利。表示廢水水質(zhì)污染情況的重要指標(biāo)一般有四個(gè)：即物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)、生物指標(biāo)和生理指標(biāo)等。物理指標(biāo)主要包括廢水的濁度、色度、溫度、蒸發(fā)殘留物、懸浮物、電導(dǎo)率、放射性等?；瘜W(xué)指標(biāo)主要有ph值、有機(jī)物濃度和無機(jī)物濃度。廢水的生物指標(biāo)主要有大腸桿菌、細(xì)菌總數(shù)、病原菌及病毒等。生理指標(biāo)是指嗅、味、外觀、透明度等。廢水的處理方法：廢水的處

14、理采取一級(jí)處理（廢水預(yù)處理）在各廠內(nèi)進(jìn)行，二級(jí)以上處理則集中在給排水廠進(jìn)行。預(yù)處理的主要手段是酸堿中和，使廢水PH值達(dá)到6580；冷卻廢水，使送到給排水廠的水溫在40以下；在廢水集中池中沉降除去較大顆粒狀的固體物質(zhì)。三廢主要組成及原因數(shù)量預(yù)防方案處理方案廢液EG滴漏酯化水中EG較多酯化釜采用高效蒸餾塔回收EGEG毒性小，進(jìn)公共污水處理站處理固廢PTA揚(yáng)塵少量采用機(jī)械輸送設(shè)備收集后，送鍋爐焚燒回收乙二醇 為了降低EG消耗，乙二醇應(yīng)回收。從回收的工藝上來分析有直接回收（也稱直接回用）和間接回收。其中直接回收又逐漸代替間接回收的趨勢(shì)。直接回收法就是將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污EG依靠生產(chǎn)裝置自身的特殊處理后

15、直接用于聚酯生產(chǎn)。直接回收法是聚酯生產(chǎn)改進(jìn)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，它克服了間接回收法中的一些缺點(diǎn)，是降低產(chǎn)品消耗的一條重要途徑。所以，國(guó)內(nèi)許多聚酯生產(chǎn)聚酯生產(chǎn)廠家都在向這一方向進(jìn)行改進(jìn)。直接法EG回收工藝直接法回收EG只是分離除去其中的水分，對(duì)于二甘醇及少量的低聚物雜質(zhì)則全部進(jìn)入到反應(yīng)體系中。將污EG直接送酯化系統(tǒng)，水分由工藝塔分離除去，EG供原料配制使用，分以以下幾步進(jìn)行：1 無污水EG直接送酯化釜后縮真空系統(tǒng)的EG蒸發(fā)器置換液，含有少量低聚物，但是不含有水分，不需進(jìn)行水分離，可直接通第一酯化釜。其中少量的低聚物在酯化釜中可加速酯化反應(yīng)。但是，有與外界EG進(jìn)入酯化系統(tǒng)，原回流EG也應(yīng)適當(dāng)減少。2 含

16、水量較低的污EG直接送配制后縮真空系統(tǒng)的置換液如10Q08上的置換液，含水量與回收EG含水量基本相近，可直接送配制系統(tǒng)使用，不必進(jìn)行回收處理。3 含水量較高的污EG送工藝塔分離水分可以先送90罐區(qū)貯罐，然后返回到工藝塔中分離除去水分后再送回另一貯罐，供EG配制使用。聚酯廢料的回收和利用 合理的利用廢料具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，應(yīng)重視聚酯生產(chǎn)中廢料的回收和利用，采用化學(xué)回收法，無論是好的廢聚物還是差的廢聚物，都可得到合理的回收。方法是將聚酯廢料除去機(jī)械雜質(zhì)后粉碎成粒徑在3以下的顆?；蚍勰?，少量并連續(xù)加入聚酯生產(chǎn)裝置的漿料配制或者第一酯化釜中。在酯化過程中，這些聚酯廢料基本上不參加反應(yīng)，相反，

17、在酯化反應(yīng)溫度下部分受到醇解降解，或者部分溶解于酯化物體系中。但到了預(yù)聚反應(yīng)階段，這部分聚酯廢料完全熔化，參加縮聚反應(yīng)，然后與正常生產(chǎn)的物料一起經(jīng)后縮聚供切片或紡絲。其中少量的雜質(zhì)可由熔體過濾器除去。任務(wù)點(diǎn)05 PET生產(chǎn)工藝流程組織從原料及預(yù)處理、反應(yīng)、后處理組織生產(chǎn)工藝流程；用文字加以說明；控制縮聚釜真空度0. 1 MPa，控制真空度和增加螺桿轉(zhuǎn)速可以有效地降低PET分子鏈的斷裂?？刂茰囟仍?80，使縮聚反應(yīng)不至于太慢。1、酯化EG/PTA按1. 8加入打漿罐，同時(shí)加入催化劑醋酸銻和回收的精制EG。打漿完后用螺桿泵連續(xù)計(jì)量送入酯化釜，酯化反應(yīng)得BHET。該酯化反應(yīng)是微放熱反應(yīng)，因此在反應(yīng)時(shí)

18、需外加熱源。酯化反應(yīng)一般255左右，酯化率到97%后，送入縮聚釜。 固體PTA的融化溫度很高，接近分解溫度，在反應(yīng)條件下只能部分溶于EG,在反應(yīng)過程前期體系是固一液非均相，但酯化反應(yīng)必需在均相體系中進(jìn)行，因此反應(yīng)過程是一個(gè)邊溶解邊反應(yīng)的過程。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行后生成一定量的BHET, PTA在EG-BHET中溶解速度大于酯化反應(yīng)速度，故過程受反應(yīng)控制，雖然加壓有利于反應(yīng)進(jìn)行。但本工藝仍采用常壓酯化工藝的，它的特點(diǎn)是以PTA和EG酯化產(chǎn)物作為酯化介質(zhì)，反應(yīng)在常壓和介質(zhì)沸點(diǎn)溫度下進(jìn)行。PTA和乙二醇(Ethylene Glycol, EG)的比例在實(shí)際生產(chǎn)中，不同的廠家由于采用不同的工藝差別較大，大致為:

19、EG/PTA=1. 11. 8 2、縮聚反應(yīng) 在單體BHET中加入的0.020.04% (mol/mol)的催化劑?？s聚溫度從250-260左右開始，逐漸提高到290左右縮聚到終點(diǎn)(聚合度達(dá)到100以上)。隨著PET的生成，體系的粘度會(huì)急劇升高，要不停的移去產(chǎn)生的EG，該反應(yīng)必需在高真空中進(jìn)行，一般真空度也由常壓提高到20100Pa左右(機(jī)械真空泵的極限真空度)?？s聚初期采用水循環(huán)泵抽真空，縮聚后期采用蒸汽噴射泵抽真空。3、切粒PET熔體鑄條、冷卻、切粒，再由風(fēng)機(jī)送至料倉(cāng)，進(jìn)行篩分、包裝。任務(wù)點(diǎn)06 能夠制定PET生產(chǎn)操作要點(diǎn)寫出反應(yīng)工段及一個(gè)其他典型工段的溫度、壓力等工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)措施；一.

20、對(duì)供熱的要求1. 當(dāng)加熱溫度超過180時(shí)，水蒸汽的壓力將超過0.8MPa，采用導(dǎo)熱油（道生油）及熔鹽可大大降低操作壓力，提高系統(tǒng)和設(shè)備安全性。降低操作費(fèi)用。2. 導(dǎo)熱油有良好的熱穩(wěn)定性，可在低于385溫度下長(zhǎng)期使用，其最高使用溫度可達(dá)400。3. 1、油品的性質(zhì) 4. 2、選購(gòu)導(dǎo)熱油注意點(diǎn)：（1）考察產(chǎn)品最高使用溫度的真實(shí)性。 （2）考察產(chǎn)品的蒸發(fā)性和安全性。 （3）考察產(chǎn)品的精制深度。 （4）考察產(chǎn)品的低溫流動(dòng)性。 （5）考察產(chǎn)品的傳熱性能-具有較低的粘度、較大的密度、較高的比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)。二.主要分為以下幾個(gè)部分：(1)注油系統(tǒng)：儲(chǔ)油槽中的導(dǎo)熱油通過注油泵打入高位槽，如油量過多，多余的導(dǎo)熱油則通過溢流管自動(dòng)排入儲(chǔ)油槽。(2)主循環(huán)系統(tǒng)：循環(huán)泵將導(dǎo)熱油送入熱油爐加熱后送入用熱設(shè)備，用熱設(shè)備回來的導(dǎo)熱油，經(jīng)過油氣分離器、過濾器，最后由循環(huán)泵再打入熱油爐加熱。(3)自循環(huán)系統(tǒng)：當(dāng)用熱設(shè)備停止用熱時(shí)，可打開旁路閥門，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱油的自循環(huán)(此系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需要而定)。(4)排氣系統(tǒng)：通過油氣分離器、高位槽、放空管將加熱后系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的氣體排出，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。(5)冷油置換