聚酯聚合培训.docx

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聚酯聚合培训

新员工培训教材

第一章公司简介

浙江红剑集团有限公司位于长江三角洲最具经济活力的地区——杭州市，公司的前身为1993年成立的萧山红山化纤实验厂，1999年进行股份改制，成立了杭州红山化纤有限公司。

杭州红山化纤有限公司成立之初，只有4条纺丝生产线，12台加弹机，产能2万吨/年。

2000年公司开始了第一个战略投资计划，新增了4条纺丝生产线，17台33H型加弹机。

面对不断扩大的市竞争，公司将第二个战略投资计划提前实施，于2001年至2002年再次扩产，新增纺丝生产线4条，20台33H加弹机。

至此，在短短的3年里，公司规模和效益增加了4倍，实现的跳跃式的发展，提前了二年完成了五年发展计划。

2002年，公司领导决策引进聚酯熔体直纺生产装置，应对未来更激烈的市场竞争，使企业立于不败之地，2002年6月，公司正式与中国纺织工业设计院签订了合同，引进年产20万吨的聚酯熔体生产装置。

2008年，公司先后又向树酯新材料和大功率LED节能灯领域进军。

至此，公司产业已涉及化工、纺织、新材料、房地产和高科技等领域。

第二章聚酯合成知识

聚酯工业是石油化工的重要组成部份，在合成纤维工业中占有很大的比重，产量居第一位。

1、聚酯生产的特点：

（聚酯生产按其生产特点应归于石油化工）

1）、高温：

从酯化反应到缩聚反应温度从260℃一直提高到280℃。

2）、高压、高真空操作：

酯化反应为微正压，缩聚反应为高真空；此外，熔体在管道中的压力最高可达200公斤。

3）、原、辅材料易燃易爆：

聚酯生产的主原料PTA（精对苯二甲酸）为白色粉末，当在空气中达到一定量时，易发生爆炸、燃烧；EG（乙二醇）蒸汽、热媒等都是容易发生爆燃爆炸的危险品，故生产区内严禁烟火。

4）、全自动化生产，采用先进的DCS系统控制，对操作人员的素质要求高。

5）、单线的生产能力大，我公司的聚酯生产线设计日生产能力为600吨/天，为目前国内产能最大，因而操作的责任巨大，如有操作失误，损失巨大。

6）、测试仪表多，种类繁多，并使用放射性元素做检测源。

7）、管道复杂。

2、聚酯工业合成的路线

涤纶聚酯的化学名为：

聚对苯二甲酸乙二醇酯，分子式为：

H[OCH2CH2OOCC6H4CO]nOCH2CH2OH

在工业上聚酯的合成主要有：

以PTA和EG为原料的直接酯化法，及以DMT和EG为原料的酯交换法。

PTA、EG法：

（酯化）

HOOC—苯—COOH+2HOCH2CH2OH

HOCH2CH2OOC—苯—COOCH2CH2OH+2H2O

DMT、EG法：

CH3OOC—苯—COOCH3﹢2HOCH2CH2OH＝HOCH2CH2OOC—苯—COOCH2CH2OH﹢2CH3OH

然后：

（缩聚）

nHOCH2CH2OOC—苯—COOCH2CH2OH

H[OCH2CH2OOC—苯—CO]nOCH2CH2OH+（n-1）HOCH2CH2OH由上式可知，PTA、EG法和DMT、EG法的区别主要在于BHET的生成。

聚酯于1941年在英国首先以对苯二甲酸和乙二醇为原料合成。

但最早实现工业化生产的是DMT、EG法；一直到60年代，解决了PTA的精制问题，才开始PTA、EG直接酯化大规模工业生产涤纶。

PTA、EG法和DMT、EG法比较有以下优点：

1）、PTA比DMT便宜，且生产的单耗少。

2）、PTA法生产中无甲醇的回收，流程减短，并节省投资，由于不存在甲醇，可降低消防等级。

3）、PTA法中，浆料配比EG含量较DMT法少，并能精减EG的回收工序，减少投资；并且回收的EG可直接回用，节省EG的单耗。

所以，在新建的聚酯工程中已全面采用PTA、EG法，DMT、EG法工艺路线已被淘汰。

3、直接酯化聚酯合成的原理：

1）、主反应

酯化：

HOOC—苯—COOH+2HOCH2CH2OH

HOCH2CH2OOC—苯—COOCH2CH2OH+2H2O

缩聚：

nHOCH2CH2OOC—苯—COOCH2CH2OH

H[OCH2CH2OOC—苯—CO]nOCH2CH2OH+（n-1）HOCH2CH2OH

2）、副反应：

（1）、醚键DEG的形成：

主要在酯化阶段，占总量的70%～80%，分为羟基醚化，EG的自醚化，BHET的自醚化；酯和醇的交换，形成的小分子醚化物。

（2）、环聚体的形成：

低分子量的环聚体影响PET的加工和制品的性能，主要是在缩聚反应后的高温高真空中形成，其结构为含醚键的二聚体、三聚体、四聚体。

（3）、降解：

分为热降解和热氧降解，两者均导致熔体粘度[η]的下降，端羧基增高，色相变黄，B值升高。

3）、酯化、缩聚的化学平衡

酯化反应为吸热反应，升高温度，会使反应向逆反应方向进行；但升高温度可加速反应速度；根据平衡反应理论，将生成物不断从反应体系中排除可促进正反应，升高温度有利于生成物水的蒸发，加速从反应体系中排除，从而可进一步促进正反应。

缩聚反应为吸热反应，提高反应温度既可促进正反应的进行，还可加快反应速度；降低压力，有利于小分子的逸出促进反应的进行。

4、聚酯生产的方式及选择

聚酯生产的方式分为：

间歇式、半连续式和连续式生产。

间歇式生产具有生产灵活、生产品种多、品种变换容易、设备简单、操作方便等优点，但质量不够稳定，批与批之间存在质量差异且生产单耗较高。

半连续式介于二者之间。

连续式生产，生产能力大，产品质量稳定，设备的生产效率高，原料消耗低；在生产中，反应器连续进出料，理论上其中的任何一点的状态都不随时间变化；但对设备的可靠性要求高，某一点出问题都会影响产品质量，故出现故障要及时处理，对管理要求高，品种变化比较困难。

5、连续式生产的不同流程的特点

我国自80年代起，自世界各国引进了多条聚酯生产线，获得大规模推广的有美国杜邦、瑞士伊文达、德国吉玛三家公司的工艺技术。

在90年代末，中纺院在消化吸收吉玛技术的基础上推出了我国自己的聚酯生产技术，这些生产技术均为PTA、EG法。

杜邦技术特点：

采用高温快速酯化的三釜流程，产品反应的停留时间短。

伊文达、吉玛、中纺院：

较低温度和酯化的五釜流程，产品反应的停留时间较长。

现在这三家公司都在大力推广最新开发的四釜流程。

本聚酯工程即采用了中纺院开发的四釜流程工艺路线，具有如下特点；

1）、采用四釜流程：

两端酯化、两端缩聚、单线生产能力大；有较大的生产弹性，在50%～120%生产范围内调整不影响产品质量。

2）、物料在反应釜中的停留时间长，反应温度较低、反应温和、操作稳定，产品的DEG含量较低、质量较好。

3）、采用乙二醇全部回收，循环使用，降低原料单耗。

4）、采用sb（AC）3（醋酸锑）作催化剂，可减少DEG的生成，并不用添加稳定剂，减少了杂质。

5）、工艺塔为特殊的浮阀塔，结构简单，EG为精馏效果好、效率高。

6）、真空系统，预缩和终缩共用一套，减少占地，减少投资；采用刮板冷凝器，解决真空易堵问题；使用EG蒸汽做真空系统的喷射动力，EG可循环使用，减少EG精制工作量，并减少了污水排放量。

7）、使用DCS控制系统实现全自动化的生产调节，控制精度高；生产稳定，产品质量好。

第三章中纺院四釜流程的工艺概述

1、聚酯装置的概述

1）、聚酯装置的组成

生产装置：

浆料制备，第一、二酯化，预缩聚，终缩聚，切片生产，输送、包装，尾汽淋洗，催化剂制备，消光剂制备等。

辅助装置：

热媒炉，过滤器清洗，化验室，公用工程。

2）、生产能力、品种及质量指标

产能：

600吨/天20万吨/年

品种：

半消光剂纤维级聚酯熔体和切片。

质量指标：

特性粘度：

0.62～0.66M1=±0.005dl/gM1一般为0.64

端羧基：

≤27mol/t

二甘醇：

≤M2±0.005wt%M2一般为1.0～1.2

熔点：

≥260℃

凝聚粒子：

5～10um≤0.4N/mg

≥10um：

0N/mg

色值：

L值≥88APHA

B值：

4±2APHA

二氧化钛：

M3±0.05wt%M3一般为0.1～0.5%

灰分（不含二氧化钛）：

≤0.07wt%

Fe含量：

≤3.0ppm

水含量：

≤0.4wt%

3）、装置特点：

（1）、一头二尾，酯化为一套，自缩聚开始分为二套，可确保设计达标，减少生产风险。

（2）、直接纺丝，可省去多道工序，节约生产成本，且熔体不与外界接触，保证无杂质。

（3）、连续化大生产，这要求：

设备可靠性好，对故障的处理要及时，加强专业管理，及较高的操作素质。

（4）、自动化程度高。

（5）、操作弹性大：

可在50%～120%间调整产能，而不影响质量。

（6）、节能：

乙二醇蒸汽作真空喷射动力，减少了乙二醇的回收工作。

（7）、三废少。

2、工艺流程说明

1）、催化剂配制

催化剂配制为间歇操作，每天配制两批，满足24小时加入量，供聚酯生产线使用，每次必须把满桶料投尽，以防开包后的催化剂在空气中水解。

配制时，按配制浓度2.0%设定EG的用量，在催化剂配制槽（21—TA01）中，先通过流量计计量加入一定量的乙二醇，启动搅拌器（21—A01），再加入催化剂。

用0.3Mpa蒸汽加热，在60℃温度下混合搅拌0.5～1小时，使三醋酸锑充分溶解乙二醇中，配制成浓度为2.0Wt%的催化剂溶液。

然后经过滤器（21—F01）滤去可能带进的固体杂质。

借重力自流到催化剂供料槽（21—T02），再由催化剂供料泵（21—P01A/B）供经反应系统使用。

2）、消光剂配制

消光剂二氧化钛（TiO2）自仓库用叉车运来，贮存在聚酯装置内的（TiO2）制备间。

二氧化钛一般为25kg袋装或桶装，当袋装时，贮存堆放不宜过高，以免二氧化钛粉末被压实，经配制时的分散造成困难。

二氧化钛配制为间歇操作，每批配制过程平均需15小时。

每两天可配制三批，供聚酯生产线使用。

人工将袋装二氧化钛放在喂入装置（22—M01）的平台上，剪去封口，把二氧化钛缓慢、均匀地加入到二氧化钛配制槽（22—TA01）中。

配制时，先按配制浓度50%计算，向二氧化钛配制槽（22—TA01）中计量加入新鲜乙二醇，启动搅拌器（22—A01），加入二氧化钛，搅拌混合1小时，配制成浓度为50%wt的二氧化钛悬浮液，然后再用二氧化钛研磨机（22—M02），经二氧化钛循环槽（22—TA02）进行2次循环研磨，每次约需4小时。

由于在研磨过程中发热量较大，采用夹套通7℃冷冻水进行冷却降温。

为了安全运行，研磨机有联锁装置，只有在通入冷冻水的情况下，研磨才能启动。

经过二次研磨后的二氧化钛悬浮液加入到二氧化钛稀释槽（22—TA03）中，计量补加新鲜乙二醇，搅拌稀释成10%wt的二氧化钛悬浮液。

再用悬浮液输送泵（22—P01）经TiO2离心机（22—G01）除掉未分散的二氧化钛大颗粒后，打入到中间槽（22—TA04）中，在此静置2小时。

以消除配制过程中产生的静电，取样化验合格后，用氮气将悬浮液经过滤器（22—F01）压送至二氧化钛悬浮液供料槽（22—TA05）中，由TiO2计量泵（22—P02.1/2）供生产线使用。

在二氧化钛中切忌混入电解质及其它杂质。

3）、浆料配制

精对苯二甲酸（PTA）自PTA贮存库，用车运至聚酯装置内，用电梯和电动葫芦吊运到PTA日料仓上方，人工拆袋将PTA加入到PTA日料仓中。

PTA自日料仓（11—H01.1/2）落入PTA称量装置（11—M01），通过离心称量盘来连续称量，称量计依靠螺杆进料器和星形给料器进料，通过离心称量盘出料所需力的大小来计量PTA的加入量。

使PTA粉末连续、均匀地加入浆料配制槽（11—TA01）中。

同时，已经配制好的催化剂溶液和循环使用的回用EG分别按一定的比例一同喷淋加入到11—TA01中，在搅拌器11—A01的搅拌下，使PTA和EG充分混合均匀，摩尔比为EG/PTA=1.08，此过程为连续进行的。

浆料在配制槽中的停留时间约为2～３小时。