聚酯生產(chǎn)工藝過程計(jì)算

聚酯生產(chǎn)工藝過程計(jì)算一、工藝過程計(jì)算的基礎(chǔ).工藝過程的測(cè)試分析為了進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的工藝計(jì)算，必須對(duì)生產(chǎn)過程的一些參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和分析。酯化過程的測(cè)試分析項(xiàng)目主要有以下幾個(gè)：(1)酸值(AN)酸值一般是聚酯原料PTA或中間產(chǎn)品中竣基含量的測(cè)定項(xiàng)目。所以調(diào)酸值是指中和1克樣品所需的氫氧化鉀的毫克數(shù)，用mgKOH/g樣品來表示。理論上可以計(jì)算出PTA的酸值為675.5mgKOH/gPTA實(shí)際上工業(yè)用的聚合及PTA酸值不可能達(dá)到這一值。聚酯生產(chǎn)中，原料PTA的酸值也是衡量該P(yáng)TA純度的一個(gè)重要指標(biāo)。工業(yè)用PTA要求酸值在671?674mgKOH/gPTA,這時(shí)的純度在99.3?99.8%之間。酯化物的酸值表示了酯化產(chǎn)品中未參加反應(yīng)的竣酸的量。10R01出口酯化物的酸值為39?455gKOH/g樣品左右。(2)皂化值(SN)皂化1克酯化物所需的氫氧化鉀毫克數(shù)稱為該酯化物的皂化值。它表示產(chǎn)物中酯基和游離PTA的竣酸以及產(chǎn)物分子中的端竣基的總和。單位為mgKOH/g樣品。10R01出口酯化物的皂化值為520?540mgKOH/g樣品。(3)游離EG含量游離EG是指未參加反應(yīng)的那一部份EG,它以單個(gè)分子的形式存在于反應(yīng)釜中。10R01出口酯化物中游離EG在1.9?2.3%(mt)左右。同樣，縮聚過程所必須測(cè)定的項(xiàng)目除皂化值外，還有特性粘度?。?。端竣基和二甘醇含量PET等。其中特性粘度PET的分子量大小的綜合反映，可用毛細(xì)管粘度計(jì)來測(cè)定。而DEG含量則一般是指PET大分子鏈上形成酸鍵結(jié)構(gòu)的部分“二甘醇”和游離二甘醇的總和。端竣基含量實(shí)際上就是酸值，但習(xí)慣上將PET聚合物中，測(cè)到的酸值稱為端竣基，因其含量較少，而用mol/1()6g樣品來表示。AN=0.0561COOH式中，AN為酸值，mgKOH/g樣品，COOH為端竣基mol/106g樣品。.物料計(jì)算物料計(jì)算的依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。物料計(jì)算雖可以由進(jìn)出反應(yīng)釜的物料量和化學(xué)反應(yīng)方程式等進(jìn)行計(jì)算，但還有一個(gè)關(guān)鍵的問題是要選擇一個(gè)基準(zhǔn)。例如,對(duì)固液體系常用質(zhì)量作為基準(zhǔn)；對(duì)流動(dòng)體系，常用單位時(shí)間作為基準(zhǔn)；對(duì)氣體,如環(huán)境條件不變，可用體積作為基準(zhǔn)。對(duì)于物理變化過程，物料計(jì)算比較簡(jiǎn)單?？梢詫?duì)某一組分分別進(jìn)行衡算。但對(duì)化學(xué)變化過程，則計(jì)算比較復(fù)雜，最基本的是用化學(xué)方程式直接進(jìn)行計(jì)算。.熱量衡算根據(jù)能量守恒定律，在穩(wěn)定的過程中，進(jìn)入體系的能量必須等于排出系統(tǒng)的能量。在聚酯生產(chǎn)中的能量計(jì)算往往都是熱量的計(jì)算。在熱量計(jì)算中，基準(zhǔn)溫度的選擇是非常重要的。許多場(chǎng)合的基準(zhǔn)溫度選為298K(25U)或293K(20口)。二、酯化過程的計(jì)算.酯化率e反應(yīng)后產(chǎn)物中已由竣基反應(yīng)生成的酯基兩(EN)在原料PTA的總竣基中所占的比例稱為酯化率，即ENSN-AN,AN.反應(yīng)程度pp=1.8383+0.7097^-903.93?(1—cf)SN-[式中。可有下式近似計(jì)算cf=l.leg+0.415deg其中EG和DEG分別為產(chǎn)物中EG和DEG的重量分率。三、縮聚過程的計(jì)算.聚合物的特性粘度[內(nèi)與平均分子量Mn聚合物的特性粘度[內(nèi)與平均分子量Mn之間的相互關(guān)系為：[〃]=aMnab這就是著名的馬克方程。其中的常數(shù)a和b分別為a=7.55^10-4,b=0.6858該式適用于分子量為3000~30000之間的PETo由式可得：府=36119.5Wr46.不同生產(chǎn)負(fù)荷下的進(jìn)料量在物料衡算中，為了選擇一個(gè)計(jì)算的基準(zhǔn)，引入一個(gè)“PET平均摩爾數(shù)”，其值為相當(dāng)于結(jié)合到產(chǎn)品中PTA的摩爾數(shù)。在實(shí)際的穩(wěn)定生產(chǎn)中，可以認(rèn)為PTA在整個(gè)反應(yīng)過程中沒有損失，全部轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品PET（事實(shí)上會(huì)有部分PTA升華或部分齊聚物汽化被抽吸到真空系統(tǒng)中），即PTA為計(jì)算時(shí)的關(guān)鍵組分。相反,EG在整個(gè)反應(yīng)過程中是在不斷變化的。因此，求得Neg對(duì)計(jì)算不同負(fù)荷或產(chǎn)量下的進(jìn)料量和產(chǎn)品的消耗具有重要的意義。在理想的情況下，產(chǎn)品中設(shè)有DEG及TiO2,最大的鏈節(jié)摩爾數(shù)（PET平均摩爾數(shù)）neQmex或由下式給出；Neqmex=1299.-5.2037Ztw//tPETMET這時(shí)，原料PTA消耗量Wpta為%=Neegmax-/0=5.2037x166.13=864.49KG〃產(chǎn)品如果生產(chǎn)負(fù)荷為200t/d,則PTA的進(jìn)料量為：WpTA=864249x200/24=7.20t/h這就是200t/d負(fù)荷時(shí)理論上PTA的進(jìn)料量。.縮聚過程中小分子EG的排