PET物料衡算Word格式.doc
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酯化反应（esterification）:
酯化缩聚反应（polycondensationbyesterification）:
缩聚反应（polycondensation）
在酯化反应釜中，以酯化反应与酯化缩聚反应为主;
在缩聚釜中，以酯化缩聚与缩聚反应为主，在此不考虑副反应，业不对副反应进行物料衡算。
为了描述各反应进行的程度特做如下定义：
酯化率：
缩聚反应程度:
：
乙二醇与PTA摩尔比：
平均聚合度：
（2）物理化学变化（相变化）
在各酯化釜中，由于反应温度高于水和EG的沸点,酯化生成的水被蒸出反应体系。
根据气液平衡关系，反应液中仍含有少量的水,水蒸出时夹带出一定比例的EG，蒸出的EG经分离后全部返回到反应器中，因此各酯化反应器中原料配比不变，即Mr＝Mr0。
在缩聚反应釜中，为了使缩聚反应向生成聚合物的方向移动，需尽量降低反应液中EG的含量，因此,缩聚阶段特别是反应后期，需在高真空的条件下进行,各缩聚釜中生成的EG大部分被蒸出，使Mr<
Mr0。
3收集数据资料
生产规模：
设计任务书中规定的年产量为25万吨
生产时间：
年工作日：
300d/a（24h/d）
相关技术指标
工艺配方：
酯化反应温度：
230～270℃
缩聚反应温度：
270℃，缩聚反应压力：
15KPa
投料比：
Mr=nEG:
nPTA=1.3:
1
催化剂用量：
c=0.05％PTA
消光剂用量：
d＝0.5％PTA（配制成20％EG混合浆液）
切粒、包装工序物料损失率：
e=0.5％
化学变化及物理化学变化的变化关系
表1
化合物名称
对苯二甲酸
乙二醇
水
PET链节
聚合物
相对分子质量符号
相对分子质量
166
62
18
162
19454
因各反应器中发生的主要化学反应相同,反应的进行程度（x、p）不同,因此,各反应器中物料组成变化的计量关系是相同的。
各反应器反应液中聚合物数量为:
各反应器反应液中乙二醇数量为:
酯化反应生成水数量为:
各酯化釜中水、EG的汽化量和反应液中残留量参考表2计算
表2各酯化釜中水、EG的汽化量和反应液中残留量
反应器位号
R101
R102
R201
R202
R300
抽出低聚物%（质量）
H2O汽化%（质量）
汽相%（质量）
0.89
0.75
1.12
4.0
97
36.75
0.97
0.87
7.6923
90
39.37
0.99
0.96
1.05
25.0
0.1（a）
0.984
1.026
62.5
0.01（b）
0.9901
1.0099
101.0
各缩聚釜蒸出EG数量为:
选择计算基准与计算单位
连续操作过程，可选择时间为计算基准，计算单位为
确定计算顺序
虽然整个工艺过程比较复杂，但可以得到产品产量与主要原料（PTA）投料量之间的比例关系，所以采用顺流程的计算顺序
4计算主要原料（PTA）投料流量
PET熔体流量与PTA理论投料WT′的关系为:
该生产装置年产量为25万吨,年开工300d,连续生产,切粒、包装工序物料损失率为0.5%,因此PET熔体流量为
PET熔体流量＝250000×
100/[300×
24×
（1－0.005）]
＝34896.71kg/h
PTA投料质量流量：
ＷT0＝34896.71×
0.85905
＝29978.02kg/h
PTA投料摩尔流量：
ＮT0＝29978.02/166
＝180.59kmol/h
5顺流程逐个设备展开计算
（1）R101物料衡算
101.
101.1
Ｒ101
图2Ｒ101物料平衡示意图
PTA：
29978.02kg/h
EG：
ＮT0×
Ｍr0×
ＭEG＝180.59×
1.12×
＝12540.17kg/h
催化剂：
ＷT0×
0.05％＝29978.02×
0.05％
＝14.99kg/h
合计：
29978.02＋12540.17＋14.99＝42533.18kg/h
H2O：
2NT0×
△x×
ＭW×
0.97＝2×
180.59×
0.89×
18×
＝5612.52kg/h（酯化反应生成的水有97％被汽化）
5612.52×
[0.3675/（1－0.3675）]×
（62/18）＝11217.94kg/h（气相中EG的摩尔分率为0.3675）
5612.52＋11217.94＝16830.46kg/h
EG：
11217.94kg/h（蒸出的乙二醇经分离后全部返回到反应器R101中，且无其他组分）
14.99kg/h
H2O：
（1－97％）÷
0.97＝173.58kg/h（反应液中水的残留量是生成水量的3％）
EG：
ＮT0（Ｍr－2x＋p）ＭEG＝180.59×
（1.12－2×
0.89＋0.75）×
＝1007.69kg/h
聚合物：
ＮT0[ＭT＋（2x－p）ＭEG－2xＭW]
＝180.59×
[166＋（2×
0.89－0.75）×
62－2×
18]
＝35724.31kg/h
14.99＋173.58＋1007.69+35724.31＝36920.57kg/h
R101物料平衡验算：
总进料量＝42533.18＋5612.52＝48145.70kg/h
总出料量＝36920.57＋11217.94＝48138.51kg/h
（2）R102物料衡算
102.1
Ｒ102
图3Ｒ102物料平衡示意图
H2O：
（2ＮT0×
Δx×
18＋52.08）×
0.9
＝[2×
（0.97－0.89）×
18＋62.49]×
＝524.33kg/h（Ｒ102中生成水加上Ｒ101中残留水的90％被蒸出）
524.33×
[0.3937/（1－0.3937）]×
62/18＝1172.40kg/h
（气相中EG摩尔分率为0.3937）
524.33＋1172.40＝1696.73kg／h
1172.40kg/h
14.99kg/h
0.1÷
0.9＝58.26kg/h
ＮT0（Ｍr－2x＋p）ＭEG
＝180.59×
0.97＋0.87）×
62
＝559.83kg/h
＝180.59×
0.97－0.87）×
0.97×
＝35652.08kg/h
14.99＋58.26＋559.83＋35652.08＝36284.41kg/h
R102物料平衡验算：
总进料量＝36920.57＋1172.40＝38092.97kg/h
总出料量＝36284.41＋1696.73＝37981.14kg/h
（3）R201物料衡算
201R
201.1
图4R201物料平衡示意图
在R201中加入消光剂二氧化钛溶液（003.1）。
由于抽真空会有少量聚合物被夹带出，使201.1中的
ＮT0减少为ＮT0'
，同时夹带出极少量的消光剂及催化剂。
003.1（20％消光剂—EG混合浆液）
消光剂：
0.5％＝29978.02×
0.005＝149.89kg/h
149.89×
0.8÷
0.2＝599.56kg/h
149.89＋599.56＝749.45kg/h
ＮT0'
＝0.999×
ＮT0＝0.999×
180.59
＝180.41kmol/h
（由于抽真空带出低聚物引起）
0.999＝149.74kg/h
14.99×
0.999＝14.98kg/h
EG：
ＮT0'
（Ｍr－2x＋p）×
ＭEG
＝180.41×
（1.05－2×
0.99＋0.96）×
＝335.56kg/h
聚合物：
[ＭT＋（2x－p）ＭEG－2xＭW]
＝180.41×
0.99－0.96）×
0.99×
＝34927.38kg/h
149.74＋14.98＋335.56＋34927.38＝35427.66kg/h
0.001＝0.15kg/h
14.98×
0.001＝0.001kg/h
2ＮT0×
18＋20.81
＝2×
（0.99－0.97）×
18＋58.26
＝188.28kg/h
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