PET合成工藝課設資料

1、Word 文檔目錄 TOC o 1-5 h z 第一章總論3.PET簡介3.PET的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀3 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第一節(jié)設計依據(jù)4. HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第二節(jié)產(chǎn)品方案6 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第二章生產(chǎn)方法與工藝流程8 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第三章 工藝計算第. HYPERLINK l bookmark12 o Current Documen

2、t 第一節(jié) 物料衡算 15.第二節(jié) 能量衡算 20.第三節(jié) 設備選型 23.第四章小結(jié)24.PET的發(fā)展前景24.心得體會25. HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 參考文獻26.第一章總論聚對苯二甲酸乙二醇酯 化學式為-OCH2-CH2OCOC6H4CO-英文名：polyethylene terephthalate ,簡稱PET,為高聚合物，別名滌綸樹脂或聚酯樹脂，俗 稱滌綸。由對苯二甲酸乙二醇酯發(fā)生脫水縮合反應而來。對苯二甲酸乙二醇酯是由 對苯二甲酸和乙二醇發(fā)生酯化反應所得。由于它的原料純對苯二甲酸和乙二醇及合成 樹脂技術成熟，其發(fā)展速度使任

3、何一種纖維都難以比擬。PET是乳白色或淺黃色、高度結(jié)晶的聚合物，表面平滑有光澤。在較寬的溫度圍具有優(yōu)良的物理機械性能，長期使用溫度可達120 C,電絕緣性優(yōu)良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好，但耐電暈性較差，抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、 尺寸穩(wěn)定性都很好。PET有酯鍵，在強酸、強堿和水蒸汽作用下會發(fā)生分解，耐有機溶 劑、耐候性好。缺點是結(jié)晶速率慢，成型加工困難，模塑溫度高，生產(chǎn)周期長，沖擊性 能差。一般通過增強、填充、共混等方法改進其加工性和物性，以玻璃纖維增強效果明 顯，提高樹脂剛性、耐熱性、耐藥品性、電氣性能和耐候性。但仍需改進結(jié)晶速度慢的 弊病，可以采取添加成核劑和結(jié)晶促進劑等手段。

4、加阻燃劑和防燃滴落劑可改進PET阻燃性和自熄性。PET的用途不主要局限于纖維，而是進一步拓展到各類容器、包裝材料、薄膜、膠 片、工程塑料等領域，目前，PET正在越來越多地取代鋁、玻璃、瓷、紙、木材、鋼鐵 和其他合成材料，聚酯的家庭也在持續(xù)擴大。它優(yōu)良的綜合性及較好的服用性，在保持其固有特點同時，在接近天然化如穿著舒適性、染色 性、抗靜電性、吸濕性及外表美觀等方面更接近于天然纖維，因此使其更具發(fā)展優(yōu)勢。而且近年來隨著人們生活水平的提高，我國乃至全球?qū)埘サ男枨笤絹碓酱?，更為我國聚酯行業(yè)的發(fā)展帶來巨大的商機，我們應該抓住這難得的機會，不斷完善和提高聚酯的生產(chǎn)技術，并研究開發(fā)新型聚酯產(chǎn)品，以增強我國

5、聚酯行業(yè)的競爭能力。PET簡介1.1 PET的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀第一節(jié)設計依據(jù)一、設計題目PET合成工藝設計二、基本資料1、生產(chǎn)數(shù)據(jù)資料：生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)量 11萬噸/年；生產(chǎn)時間：年工作日300天/年；相關技術指標：工藝配方：催化劑用量：c = 0.05% （質(zhì)量）PTA消光劑用量：d = 0.5% （質(zhì)量）PTA （配制成20%EG昆合漿液）投料配比：EG: PTA = 1.12 （摩爾比）切粒、包裝工序物料損失率：e = 0.5%各反應器工藝控制參數(shù)及相關的氣液平衡數(shù)據(jù)表反應器位號R101R102R201R202R203酯化率0.890.970.9911縮聚反應程度0.750.870.960.

6、9840.9901EG: PTA （摩爾比）1.121.121.051.0261.0099平均聚合度4.07.692325.062.5101.0抽出低聚物/% （質(zhì)量）000.10.050水汽化/% （質(zhì)量）9790氣相EG/% （摩爾）36.7539.372、工藝流程PET是生產(chǎn)滌綸纖維的原料，是合成纖維中產(chǎn)量最大的品種。 要求采用PTA直接 酯化縮聚連續(xù)操作工藝，采用高純度對苯二甲酸（PTA）與乙二醇（EG）為原料，經(jīng) 過酯化反應階段和縮聚反應階段生成聚對苯二甲酸乙二醇（PETT。PET的生產(chǎn)過程主要由漿料配制工序、聚合工序、切粒包裝工序、回收工序。聚合工序采用二級酯化釜、三級縮聚釜。三、

7、設計容根據(jù)所給的工藝要求和其它數(shù)據(jù)資料，進行 PET合成工藝設計，具體容包括：確定PTA直接酯化縮聚連續(xù)操作的工藝流程；對連續(xù)聚合反應過程進行物料衡算；關鍵設備的選型；四、設計成果編寫設計說明書一份；繪制PTA直接酯化縮聚連續(xù)操作工藝流程圖，物料流程圖；繪制攪拌反應器、精儲塔結(jié)構示意圖；4、繪制關鍵設備布置圖第二節(jié)產(chǎn)品方案1、 PET的性質(zhì)2、PET的性能與用途PET的主要性能第二章生產(chǎn)方法與工藝流程1、PET的主要生產(chǎn)方法聚酯（PET就可由對苯二甲酸二甲酯（DMT）與乙二醇（EG反應制得，也可由對苯二甲酸 （PTA內(nèi)乙二醇反應制得。目前，世界各國 PET生產(chǎn)采用的技術路線主要就是這兩種，稱

8、為DMT法（也稱酯交換法）和PTA法（直接酯化法）。（1）酯交換法 DMT法是采用對苯二甲酸二甲酯（DMT）與乙二醇（EG世行酯交換反 應，然后縮聚成為PET早期生成的單體PTA純度不高，又不易提純，不能由直縮法制 得質(zhì)量合格的PET,因而將純度不高的TPA先與甲醇反應生成對苯二甲酸二甲酯（DMT）, 后者易于提純。再由高純度的 DMT （由9.9%）與EG進行酯交換反應生成BHET,隨后 縮聚成PET,其反應如下：BHET*PETCH3。酯交換 BHET+2CH3OH（2）直接法 PTA法采用高純度的對苯二甲酸（PTA或中純度對苯二甲酸（MTA）與乙二醇（EG瘴接酯化，縮聚成聚酯。這種直接酯

9、化法是自 1965年阿莫科公司對粗對苯二甲酸精制獲得成功后發(fā)展起來，此后發(fā)展迅速，PET生產(chǎn)也隨之得到了很快的發(fā)展。采用PTA為原料，PET聚酯聚合物的生產(chǎn)主要有以下兩步反應： 第一步是PTA與EG進行酯化反應，生成對苯二甲酸乙二酯（或稱對苯二甲酸雙羥乙酯，簡稱BHET）；第二步是BHET在催化劑作用下發(fā)生縮聚反應生成 PET。其反應如下：2HOCH 2CH2OH+HOOC一 OCH 2CH2OHCOOHiHOCH2cH 2O +2H2OnBHETOIIH-OCH2CH2OCOIIC-OCH2CH2OH+(n-1)HOCh!CH20H由于PTA法比DMT法優(yōu)點更多（原料消耗低，EG回收系統(tǒng)較小

10、，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)能力多采用PTA法。（3）環(huán)氧乙烷加成法 因為乙二醇是由環(huán)氧乙烷制成的，若由環(huán)氧乙烷（ EO）與HOOC(PTA)PTA直接加成得到BHET,再縮聚成PET這個方法稱為環(huán)氧乙烷法，反應步驟如下:加成縮聚COOH+2H2CCH2 BHET PETO(EO)此法可省去由EO制取乙二醇這一步驟，故成本低，且反應又快，優(yōu)于直縮法。但因EO易于開環(huán)生成聚醴，反應熱大（約 100kJ/mol）, EO在常溫下為氣體且易熱分解，運輸及儲存都比較困難，所以此法尚未大規(guī)模采用。2

11、、合成樹脂的主要原料PTA：對苯二甲酸（terphthalic acid 或 1,4-benzenedicar boxylicacid ,即 TA）,而PTA則是純對苯二甲酸（purified terephthalic acid ）的簡稱，分子式為 C8H6。4,結(jié)構 式為HOOCC6H4COOH ,相對分子量為166.133。生產(chǎn)對苯二甲酸的經(jīng)典方法包括 Witten法（既合并氧化、酯化法）、亨格爾法亨格爾（Henkel）法和硝酸氧化法。目前全 球PTA的年產(chǎn)量已達3000萬噸，其絕大部分用于生產(chǎn)聚對苯二甲酸乙二酯（PET）,并 進一步用來生產(chǎn)纖維、瓶片和薄膜等。PET聚酯生產(chǎn)所需的原料都必

12、須高純，尤其是生產(chǎn)相對分子質(zhì)量大的聚合物對原料的純度要求更高。一般要求PTA的純度達到99.96%（質(zhì)量分數(shù)）以上。PTA的主要性能要求見表1。表1精對苯二甲酸的主要指標性能單位指標純度% （質(zhì)量）99.96酸值mg KOH/g675對甲苯甲酸含量山/L60 1004-竣基苯甲醛含量山/L510濕度% （質(zhì)量）0.1金屬含量山/L67離子含量山/L1210灰分EG:纖維級的乙二醇，最低純度為 99.7% （質(zhì)量），二酊醇最大含量為0.1%（質(zhì)量），這種規(guī)格也適用于生產(chǎn)相對分子質(zhì)量更大的包裝用樹脂。工業(yè)上合成乙二醇的方法有四種：氯乙醇水解法、二氯乙烷水解法、環(huán)氧乙烷水和法和甲醇-一氧化碳合成法。

13、表2為纖維級乙二醇的商品規(guī)格。表2纖維級乙二醇的商品規(guī)格性能單位規(guī)格乙二醇含量% （質(zhì)量）99.7二酊醇含量% （質(zhì)量）92276nm90220nm60含水量% （質(zhì)量）0.3鐵離子含量山/L1.0乙酸含量% （質(zhì)量）0.005醛含量山/L30外觀純凈透明的液體（3）添加劑：在BHET縮聚需加入各種添加劑，其作用及要求見表 3表3各種添加劑的作用和要求名稱作用和要求代表催化劑1促進反應，要求活性高三氧化二睇2對聚合物的熱穩(wěn)定性影響下0.03% ( DMT)3可溶于反應混合物醋酸睇4在酯交換或縮聚前加入0.01%0.05% (DMT)穩(wěn)定劑1防止聚合物受熱分解亞磷酸，磷酸二甲酯，磷酸2酯交換后期

14、或縮聚前加入二苯酯 0.03% ( DMT)消光齊調(diào)節(jié)纖維的光澤，要求粒度細，二氧化鈦分散性好，縮聚或紡絲加口入0.3%1 % (DMT) 催化劑 為了加速BHET的縮聚反應，常須加入催化劑。對催化劑的要求應力為： 有較強的催化作用；不催化副反應及 PET的熱降解反應；能很好地溶解于 PET中，且不 使PET著色。在PTA與EG直接酯化或酯交換中所用催化劑，如醋酸鉆、鈣、鋅等化合物雖然對BHET 的縮聚反應也有催化作用，但他們在高溫下卻能使PET加速熱降解，自身又能被產(chǎn)生的竣基抑制而 中毒”失去催化效用。經(jīng)過大量的篩選和研究，至今找到的最合適的BHET縮聚催化劑是Sb2O3。由動力學研究測知，

15、Sb2O3的催化活性與反應中羥基的濃度成反比。 在縮聚反應的后期，PET分子量上升，羥基濃度下降，使得 Sb2O3的催化活性更為有效。 S8O3的用量一般為PTA質(zhì)量的0.05%,或DMT質(zhì)量的0.03%0.05%。因Sb2O3溶解性稍差，近年來有采用溶解性好的醋酸睇，或熱降解作用小的錯化合物，也有用鈦化合物的穩(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。工業(yè)上最常用的是磷酸三甲酯（TMP）、亞磷酸三苯酯和磷酸三苯酯（TPP）。尤其是后者效果更佳，因為它還具有抗氧化作用。對穩(wěn)定劑的作用有兩種觀點；一種認為是封鎖端基的作用，防止PET降解；另一

16、種認為是穩(wěn)定劑能與直接酯化過程中的催化劑金屬醋酸鹽相互結(jié)合，抑制了醋酸鹽對PET熱降解反應的催化作用。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。但是穩(wěn)定劑可使縮聚反應的速度下降，在同樣的反應時間下所得PET的分子量較低，即對縮聚反應有遲緩作用，工業(yè)生產(chǎn)中必須考慮這個副作用。穩(wěn)定劑用量一般為PTA的1.25% （質(zhì)量），或DMT的1.5%3% （質(zhì)量）。消光劑 常為TiO2 （平均粒度0.5叩）。它可使全反射光變?yōu)闊o規(guī)則的漫射光，由此可以改進反光色調(diào)，并具有增白作用。其用量常為 PET的0.5%。4、 年產(chǎn)11萬噸PET的工藝流程合成路線的選擇PET的生產(chǎn)方法主要有DMT法和PTA

17、法，工藝流程又分間歇式和連續(xù)式兩種。由于PTA法較DMT法有原料消耗低，反應時間短，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，反應速度平緩，生 產(chǎn)控制比較穩(wěn)定，等優(yōu)點；而大規(guī)模生產(chǎn)線適合用連續(xù)生產(chǎn)工藝，半連續(xù)及間歇生產(chǎn)工 藝適合中、小型多種生產(chǎn)裝置。因而本設計選用PTA法的連續(xù)生產(chǎn)工藝。具體流程如下(1)原料的貯運外購的一噸袋裝PTA運至原料倉庫貯存。加料時，將 PTA包裝袋外部清理干凈，由 提升裝置將PTA大包提升裝入卸料斗，后經(jīng)PTA振動篩進入加料斗。加料斗底部裝一流 化元件，進入氮氣使物料變?yōu)榱骰瘧B(tài)，同時除去物料帶入的空氣，氣體通過過濾器

18、排至 大氣。流化的PTA進入輸送裝置，由氮氣壓縮機出來的氮氣將 PTA密相輸送至聚酯裝置的 PTA日料倉，供漿料配制用。(2)催化劑、穩(wěn)定劑的制備將一定量的乙二醇(EG)和稱量后的催化劑S6O3加入到催化劑配制槽中。催化劑 配制槽配有攪拌器，加速催化劑的溶解。當催化劑溶液達到一定量時，在配制槽的夾套 通入11bar絕壓蒸汽，達到反應溫度160 c后保持三個小時，后停蒸汽打開冷卻水冷卻 至50C。經(jīng)化驗合格后排至催化劑貯槽，再連續(xù)定量地加入到漿料混合槽中。在穩(wěn)定劑配制槽中定量的加入EG,再以人工的方式將固體的穩(wěn)定劑定量的加入槽中，經(jīng)攪拌將其配制成均勻的穩(wěn)定劑溶液，1小時后取樣分析合格后送入穩(wěn)定劑

19、貯槽， 再用穩(wěn)定劑輸送泵經(jīng)過濾器將穩(wěn)定劑溶液連續(xù)定量地送往第二酯化反應釜中。(3)消光劑的配制經(jīng)人工稱量的消光劑TiO2經(jīng)過加料臺和加料器進入消光劑配制槽中，再在配制槽中 加入定量的EG, TiO2經(jīng)攪拌器的作用均勻的分散在 EG中。通過TiO2喂料泵將分散液送 入TiO2研磨機中，進一步研磨分散后進入 TiO2貯槽，經(jīng)過攪拌后進入TiO2稀釋槽，同時 定量的加入EG,經(jīng)攪拌、稀釋配制成稀濃度的TiO2分散液。再通過離心機喂料泵把分散 液送入TiO2離心機，在離心機的作用下，大顆粒的 TiO2粒子被EG沖洗下來回到配制槽 中。合格的分散液進入帶有攪拌器的 TiO2中間槽中，并在槽中再次加入EG

20、。經(jīng)攪拌制得 符合工藝要求的TiO2懸浮液，再送入懸浮槽中，攪拌后用 TiO2計量泵，經(jīng)過濾器定量地 送入第二酯化反應器中。(4)漿料混合進入PTA日料倉的PTA物料，從日料倉底部進入PTA計量稱稱量后連續(xù)地投入漿料 的混合槽。同時從EG貯槽送來的EG和從催化劑輸送泵送來的催化劑溶液，也連續(xù)定量 地進入混合槽。在混合槽攪拌器的作用下混合調(diào)制成均勻的漿料。酯化酯化工序有兩臺串聯(lián)的酯化反應器，每臺反應器均設有攪拌器及熱媒加熱夾套，在 其頂部分別設有工藝塔。PTA/EG漿料，由漿料泵連續(xù)定量地送入第一酯化反應器中,在攪拌器的作用下與反應器中原有的酯化物完全混合。PTA/EG漿料在反應器中進行酯化反應

21、。酯化反應生產(chǎn)的 水，以蒸汽的形式從反應器的頂部排出。 同時攜帶部分的蒸汽，水蒸氣和EG蒸汽在工藝 塔中得到的儲分，分儲出來的EG返回到反應器。水蒸氣從塔頂儲出，一部分蒸汽去真空 系統(tǒng)做工作蒸汽，另一部分經(jīng)過冷凝器冷凝，變成液體進入回流罐，其中一部分作為工 藝塔塔頂回流液，另一部分液體排入污水管。在第二酯化反應器中，酯化反應繼續(xù)進行。同時定量的加入已配制好的消光劑和穩(wěn) 定劑，酯化反應生成水和一部分EG蒸汽從反應器頂部蒸出，在工藝塔中分儲。分儲出來 的EG送至EG混合罐中。塔頂蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后進入回流罐。從第二酯化反應器底部排出的酯化物，由輸送泵經(jīng)過過濾器送往第一縮聚反應器。(6)縮聚縮聚區(qū)設

22、有三臺縮聚反應器，分別在不同的真空狀態(tài)下操作。每臺反應器均設有熱 媒加熱裝置和EG噴淋系統(tǒng)。酯化物進入縮聚反應器后在真空的條件下進一步分離出 EG,并在較高的反應器溫度 下逐步進入縮聚反應。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。在第一縮聚反應器中，大部分的EG從反應器的頂部蒸出，在噴淋的冷凝器中被循環(huán) 的EG噴淋冷凝而進入EG冷凝液收集器中，在此EG繼續(xù)蒸出，被噴淋冷凝器收集。而 物料經(jīng)一定時間停留后進入最終縮聚反應器中，通過調(diào)整溫度、真空度和停留時間來進 一步控制、調(diào)節(jié)聚合物的最終粘度。三臺縮聚反應器均設有液位控制，

23、分別保證物料在反應器中的停留時間，有利于產(chǎn) 品質(zhì)量的穩(wěn)定。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)、直接紡長絲車問。三臺縮聚反應器共用一套真空裝置及噴淋冷凝系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括水處理裝置、噴淋 水輸送泵、噴林水過濾器、冷卻塔、真空密封管、冷卻塔密封水加料泵。噴射機組的工 作蒸汽來自酯化過程產(chǎn)生的工藝蒸汽，這樣既可以節(jié)約熱能，降低冷卻水用量并能減少 污水量。(7)切片生產(chǎn)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 c的脫鹽水中在水中鑄帶

24、的表面逐漸冷卻凝固，鑄帶被送至水下切粒機,切成一定規(guī)格的切片。5、物料發(fā)生的物理與化學變化寫出主、副反應方程式：化學變化。在PET合成過程中每一個反應器中都發(fā)生著同樣的化學反應，只是各 反應器中各化學反應進行的程度不同。主要反應方程式:酯化反應(esterification )COOH + HOCH2CH2OHCOOH2CH2OH + H2O酯化縮聚反應(polycondensation by esterification )縮聚反應(polycondensation )2COCH2CH2OH+HOCH2CH2OHCOCH2cH200c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，

25、以酯化縮聚與縮聚 反應為主，在此不考慮副反應，業(yè)不對副反應進行物料衡算。為了描述各反應進行的程 度特做如下定義:酯化率：x =參加反應PTA (mol) /PTA初始(mol)=PTA 初始(mol) PTA 殘留(mol) /PTA 初始(mol)=（Nto Nt）/N to縮聚反應程度：p=生成PET鏈節(jié)（mol） /PAT初始（mol） =Np/Nto乙二醇與PTA摩爾比：Mr=Np/NTo平均聚合度：Xn=1/（1 -p） 物理化學變化（相變化）。在各酯化釜中，由于反應溫度高，高于水和EG的沸點， 酯化生成的水被蒸出反應體系。由于氣液平衡關系，所以反應液中仍含有少量的水。水 在蒸出的同

26、時，按氣液平衡關系夾帶出一定比例的EG。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 Mr=M0。在縮聚反應釜中，為了使縮聚反應向生成聚合物的方向移動，需盡量降低反應液中EG 的含量，所以縮聚階段特別是在反應后期，需在高真空的條件下進行。各縮聚釜中生成 的EG大部分被蒸出，使Mr0.85905= 13190.33kg/hPTA 投料摩爾流量：N to= 13190.33 勺66= 79.4598kmol/h5、順流程逐個設備的計算R101物料衡算101.1PTA: 13190.33kg/hEG: N to M ro M eg= N ToX1.1262=5

27、517.69kg/h催化劑：W to 0.05險 13190.33 005% = 6.60kg/h合計：13190.33+5517.69 + 6.60= 18714.62kg/h101.2101.2101.31.010101.1R101H 2O :2N to X 女 M w 0.97 =2 N to X 0.89 X 18 X 0.97 = 2469.52kg/h (酯化反應生成的水有97 %被汽化)EG : 2469.520.367562 4942.29kg/h (氣相中 EG摩爾分率為 0.3675)1 0.3675 18合計：2469.52+ 4942.29= 7411.81kg/h10

28、1.3EG: 4942.29 kg/h (蒸出的乙二醇經(jīng)分離后全部返回到反應器R101中，且無其他組分)101.1催化劑：6.60 kg/hH 20:2469.52 0.03 +0.97 =76.38kg/hEG: N toX(M r-2x+ p)M eg = N to (1.122X0.89+0.75)62 = 443.39 kg/h聚合物：N toM t +( 2x - p ) M eg - 2 x M w =N to 166 + ( 2 0.89-0.75 ) 62-2 0.89 X18 = 15718.74 kg/h合計:6.60+ 76.38 + 443.39 + 15718.74

29、= 16245.11kg/hR101 物料衡算驗算：總進料量=18746.62 +4942.29= 23656.91kg/h總出料量=16245.11 +7411.81 = 23656.92 kg/hR102物料衡算102.2H 2。： (2 NtoX 女 X18+76.38 )0.9=2 N toX(0.970.89 ) X18+76.38 0.9= 274.70kg/h(R102中生成水加上R101中殘留水的90%被蒸出)EG : 274.700.3937621 0.3937 18614.41kg/h合計：274.70+614.41 =889.11 kg/h102.3 EG: 614.41

30、kg/h102.1催化劑：6.60 kg/hH 2O： 274.70X0.1 田.9= 30.52kg/hEG: N tqX( M r -2x+ p)M eg= N tq0.97+0.87)62=246.33kg/h聚合物：N tqM t +2x p )M eg 2x M w=N tqX166 + (2 0.97 0.87) 62-2 0.97X18 = 15686.95 kg/h合計：6.60+30.52+246.33+15686.95= 15970.40 kg/hR201物料衡算在R201中加入消光劑EG溶液（ 003.1）。由于抽真空會有少量聚合物被夾帶出，使201.1中的N tq減少為

31、N tq,同時夾帶出極少量的消光劑及催化劑。003.1 (20%肖光劑EG混合漿液)消光劑：W t0005=65.95 kg/hEG: 65.950.8 田.2 =263.80kg/h合計：65.95+263.80=329.75 kg/h201.1 N T0 =0.999 N T0 =79.3803 kmol/h(由于抽真空帶出低聚物引起)消光劑：65.95X0.999=65.88 kg/h催化劑：6.600999=6.59 kg/hEG: N T0 ( M r2x+p)M eg=N t0 ( 1.05 2X0.99 + 0.96 )62=147.65 kg/h聚合物：N to Mt+(2xp

32、)M el 2xM w =N to 4166 + (2 0.99 0.96)62-2 0.99 18=15368.03kg/h合計：65.88+ 147.65+15368.03+6.59=15588.15 kg/h201.2消光劑：65.95 0.001=0.07kg/h催化劑：6.60.001=0.01 kg/hH 2。： 2 N toX女X18 +30.52=2 N to(0.990.97)M8+30.52 = 87.73 kg/h(R201中生成的水加上R102中殘留的水全部被蒸出)EG: NtoXWI rM eg+ 263.80=N to X(1.12- 1.05) 62 + 263.

33、80=608.66kg/h(隨消光劑帶入的乙二醇全部被蒸出)聚合物：15368.03 M.001田.999=15.38kg/h (抽真空帶出低聚物的數(shù)量)合計：0.07+ 0.01 + 87.73+608.66+ 15.38=711.85 kg/hR201 物料平衡驗算：總進料量=15970.40 + 329.75=16300.15 kg/h總出料量=15588.15+711.85=16300.00 kg/hR202物料衡算在R202中由于抽空氣會有少量聚合物被夾帶出，使 201.1中的N T0減少為N北 同時夾帶出極少量的消光劑及催化劑。202.1 N T0=0.9995 N To=79.3

34、406kg/h (由于抽真空帶出低聚物引起)消光劑：65.88 0.9995=65.85 kg/h催化劑：6.59M.9995=6.59kg/hEG: Nt0”X M r2x+p)M eg=N T0”-1.0262+0.984) 62=49.19 kg/h聚合物：N to Mt+(2xp)M eg 2xM w =N to” X166 +(20.984)622X18=15312.10 kg/h合計：65.85 + 6.59+ 49.19+15312.10=15433.73 kg/h m201.11202.1202.2,QQ2 r消光劑:65.88 0.0005=0.03 kg/h催化劑：6.59

35、.0005=0.00 kg/hH 2O: 2 N to X ?x 18=2 N to M eg=N toX1.05-1.026)62=118.12 kg/h合計：0.03+28.58+7.66+118.12=154.39 kg/hR202物料平衡驗算：總進料量=15588.15kg/h總出料量=15433.73+ 154.39=15588.12kg/hR203物料衡算203.1 消光劑：65.85kg/h催化劑：6.59 kg/hEG: N to X M r-2x+p)M EG=0 kg/h川*一-J0031 聚合物：N to Mt+(2x p)M EG 2xM W =N to”X166 +

36、(2 0.9901) N2 2 M8=15282.09 kg/h合計：65.85+6.59+ 15282.09=15354.53 kg/h203.2 EG: =N to X M r62=N to(1.O26 - 1.0099)62=79.20 kg/hR203物料平衡驗算：總進料量=15433.73 kg/h總出料量=15354.53+ 79.20=15433.73kg/h計算出的203.1的數(shù)量與開始計算時求出的PET熔體的流量相同，說明物料衡算的整個過程是正確的。76、物料平衡表 見表5。表5 PAT直接酯化縮聚連續(xù)操作物料平衡表單位：kg/h物流代 PTA EG W 催化劑 消光劑 聚合

37、物 合計號101.013190.335517.696.6018714.62101.1443.3976.386.6015718.7416245.11101.24942.292469.527411.81101.34942.294942.29102.1246.3330.526.6015686.9515970.40102.2614.41274.70889.11102.3614.41614.41201.1147.656.5965.8815368.0315588.15201.2608.6687.730.010.0715.38711.85003.1263.8065.95329.75202.149.196.5

38、965.8515312.1015433.73202.2118.1228.580.037.66154.39203.16.5965.8515282.0915354.53203.279.2079.20第二節(jié)能量衡算(1)主要物性參數(shù)，由相關資料查得以下數(shù)據(jù):H 9eg (25 C) = 454.92KJ/molH9pta (25C) = 781.906KJ/molH9pet (25C) = 209.2KJ/molH9水(25C) = 241.818KJ/molCp (水)=33.577 J/molCp (PET) =261.1J/molCp (EG) =3.7KJ/mol反應熱：酯化：32.89KJ

39、/mol縮聚：-8.36KJ/molEG 汽化潛熱：740.22KJ/Kg(2)基本公式E2Q = E2H 出一E2H進Q = WCp atAH = H2Hi = Cp /汽化熱 H 7T 沸=88 J/mol 8(3)主要反應條件見表11。表6 PET生產(chǎn)主要反應條件名稱混合釜酯化一釜酯化二釜前縮聚釜中縮聚釜后縮聚釜T(C)30 40250260255260265275275280280285t (h)0.75 11.5 2.01.751 1.50.8 11 1.3P(105Pa)15 2.00.5 0.80.05 0.080.01 0.02(4)主要計算過程根據(jù)物料平衡關系示意圖，忽略催化

40、劑、消光劑的影響。將 EG投入漿料罐時，取室溫為25C。參考表17的工藝條件參數(shù)。101.0進料EG帶入的能量：Heg (25 C) = H9eg(25C) Nto (EG) = 454.92KJ/mol X5517.69kg/h kg/kmol=40485605.40 KJ/h式中 Nto (EG) EG的進料摩爾流量進料PTA帶入的能量：Hpta (25C) = H9pta (25 C) XNto (PTA) = 781.906KJ/mol X79.4598Kmol/h=62130094.38 KJ/h式中 Nto (PTA) PTA的進料摩爾流量。合計：40485605.40 62130

41、094.38= 102615699.78KJ/h101.2取第一酯化反應釜的溫度為250C,上升水蒸汽的質(zhì)量流量為2469.52KJ/h,上升EG蒸汽的質(zhì)量流量為4942.29KJ/h,則c .。一-3 .3H 水(250 C) = (H +Cp AT) N = -241.818+33.577 X10 (250-25) 2469.52 X10 勺8=32139866.44kJ/hH 汽(水)=88X10-3x (273+100) 2469.52X103勺8= 4503306.92 KJ/h反應熱：酯化=13190.33X000/166 0.89M2.89=2325955.78 KJ/h縮聚=1

42、3190.33X000/166 0.75X ( 8.36) = 498213.07KJ/h合計：一32139866.44 + 4503306.92+ 2325955.78 498213.07= 25808816.81KJ/hWord 文檔102.2Word 文檔取第二酯化釜的溫度為260 C,上升水蒸汽的質(zhì)量流量為274.70 Kg/h,上升EG蒸 汽的質(zhì)量流量為614.41KJ/h,則H 水(260 C) = (H9+Cpb)N = 241.818 + 33.577M0-3(260 25) 274.70X103勺8 = 3569992.12 KJ/h 33H 汽(水)=88X0 X (273

43、+100) 274.70X10 勺8= 500930.71KJ/h反應熱：酯化=13190.33X000/166 X (0.97 0.89) C2.89=209074.68 KJ/h縮聚=13190.33 M000/166 X (0.87 0.75) X( 8.36) = -79714.09KJ/h合計： 3569992.12+ 500930.71 + 209074.6879714.09= 2939700.82KJ/h 201.2取前縮聚反應器的溫度為270C,上升水蒸汽的質(zhì)量流量為87.73 Kg/h ,上升EG蒸 汽的質(zhì)量流量為608.66KJ/h,則 c .。一-3.3H 水(270C) = (H +CpAT) N = 241.818 + 33.577X10 (270 25) X87.73X10 勺8 = 1138499.67 KJ/h-33H 汽(水)=88X10 X (273+100) 87.73X10/18 = 159980.53 KJ/hHeg (270 C) =NOXT= 608.66X(270-260) M.7=22520