项目名称二年产1000吨PET的生产技术.docx
《项目名称二年产1000吨PET的生产技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《项目名称二年产1000吨PET的生产技术.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
项目名称二年产1000吨PET的生产技术
项目名称：
1000吨/年PET的生产技术
任务点01PET生产工艺路线选择――――生产现状、生产方法分析比较（原料来源，催化剂性能，安全、环保分析，经济性分析）；
目前，世界各国PET生产采用的技术路线主要有3种。
（１）、DMT法
采用对苯二甲酸二甲酯（DMT）与乙二醇（EG）进行酯交换反应，然后缩聚成为PET。
（2）、PTA法
采用高纯度的对苯二甲酸（PTA）或中纯度对苯二甲酸（MTA）与乙二醇（EG）直接酯化，连续缩聚成聚酯。
（３）、EO法
用PTA与环氧乙烷（EO）直接商化，连续缩聚成PET。
日本过去曾用此法进行过生产，但由于此法具有易爆，易燃、有毒等缺点，目前已淘汰。
我们采取PTA法合成聚酯，采用间歇生产工艺，原因如下：
（1）PTA法较DMT法优点更多：
原料消耗低，EG回收系统较小，不副产甲醇，生产较安全，流程短，工程投资低，公用工程消耗及生产成本较低，反应速度平缓，生产控制比较稳定等，目前世界PET总生产能力中大多采用PTA法。
（2）因为项目是1000吨/年PET的生产技术，所以用间歇生产就足够了。
我们选用间歇生产。
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为乳白色或纯黄色的聚合物，其密度为1.30~1.36g/cm3，熔点为225-260C。
具有下列特性：
耐热性好，长期使用温度达120℃，
在较宽的温度范围内保持优良的物理力学性能；硬度高，为热塑性中硬度最高的一个品种；耐摩擦，耐磨损；耐蠕变性能，刚性等胜过多种工程塑料；绝缘性能好，受环境的影响小，但耐电晕件较差；无毒，耐气候性好，耐化学药品稳定性好，吸水率低，耐弱酸和有机溶剂，但不耐热水浸泡，不耐碱。
反应原理
酯化反应：
该反应为微放热反应，热效应很小，可以忽略不计。
缩聚反应：
英文解释
primaryesterificationcolumn初级酯化塔secondaryesterificationcolumn二次酯化塔
primaryesterificationreactor初级酯化反应器secondaryesterificationreactor二次酯化反应器spraycondenserandvacuumsystem喷雾式冷凝器和真空系统
steam蒸汽lowpolymerizer低聚合intermediatepolymerizer中间聚合
highpolymerizer高聚合glycol乙二醇recycleEG回收乙二醇
solidTPA固体对苯二甲酸catalystadditives催化剂添加剂tank罐
PTA法合成聚酯过程包括酯化和缩聚两个阶段,采用五釜流程装置。
五釜流程,即第一酯化釜、第二酯化釜、第一预缩聚釜、第二预缩聚釜和终缩聚釜。
五釜流程采用较低酯化温度和较低操作压力，总反应时间约为6～10h。
整个生产过程中,各阶段温度是逐渐提高的,由酯交换阶段的230℃左右升到后缩聚釜的287℃左右;各阶段压强是逐渐降低的。
另外,除主生产线外,还有ＥＧ再生及催化剂、辅药配制装置。
PTA和EG及添加剂一起加入混合缸中进行混合,浆料配制为间隙式,每隔几小时配一批料。
开始反应时，ＰＴＡ颗粒悬浮于ＥＧ之中，酯化反应为多相反应，反应速率取决于ＰＴＡ颗粒在反应物中的溶解速度，酯化反应速率较低。
ＰＴＡ的溶解速度是随着酯化产物（即对苯二甲酸乙二醇酯及其低聚体）含量的增加而增加，当达到清晰点之后，ＰＴＡ完全被溶解于体系中，反应呈均相反应，反应速率取决于ＰＴＡ与ＥＧ的反应速率，且与反应物中的ＰＴＡ与ＥＧ浓度有关，反应速率较高。
酯化反应速率在清晰点处达到最大值，而在清晰点之前与之后，都下降很快。
第一台酯化反应器的出口酯化率已达92%左右，完成了酯化工作的绝大部分。
因此，它是酯化工作段的主要反应器。
酯化段的剩余工作，只有用另一台反应器来完成，如前所述，其对应的酯化反应速率将很低，从而导致反应器体积增加。
聚酯的缩聚反应，一般分为预缩聚和两段，由于聚酯的缩聚反应是一平衡可逆反应，而且反应平衡常数较小（平均约为4.90），因此，在反应过程中必须尽快地去除在反应过程中生成的ＥＧ，否则，将会影响缩聚反应速率和聚合度，这与酯化反应中要求迅速去除反应生成的水是相同的。
但是，随着缩聚反应的深化进行，反应物的粘度不断提高，要想去除反应生成的ＥＧ难度也会越来越大。
特别是在终缩聚阶段，由于反应物粘度已很高，ＥＧ的脱除愈加困难，必须采用特殊手段。
另外，为了保证得到聚合度均匀的产物，必须尽量减少反应物流的返混，并尽量改善其停留时间分布。
所以，在缩聚段，特别是缩聚的后阶段，应当使反应器的设计尽量满足使反应物处于平推流的要求。
在特性粘度小于0.3ｄｌ/ｇ的缩聚反应前段，当特性粘度小于0.1ｄｌ/ｇ时，由于此时酯化反应仍占一定比例，且处于此种粘度时缩聚生成的ＥＧ完全可借助搅拌作用提供其蒸发机会。
再者，此时反应物之聚合度尚小，分子链不长，所以停留时间的分布要求尚不很严格。
特性粘度在0.1～0.3ｄｌ/ｇ时，为过渡阶段，此时反应动力学与脱除ＥＧ（传质）的作用均重要。
而且在本阶段反应物之聚合度已较高，分子链已较长，故对时间分布要求严格，反应器的设计应尽量为物流提供近似活塞流的可能，采用装有卧室密圈（小螺距）螺带式搅拌器的反应器。
因此，反应生成的熔体经终缩出料泵打入注带头进行注带、切粒、干燥、脉冲输送到料仓、打包出厂。
任务点02生产工艺条件影响因素分析――――温度、压力、配比、空速对生产收率、产量、浓度的影响；
催化剂
目前世界绝大数PET聚酯生产装置仍采用锑类的催化剂，锑催化剂用量约占90%，其它还有锗和钛类催化剂，尽管这些锑类催化剂的催化效果很好，但随着人们认识的提高，锑的毒性问题越来越受到人们的关注。
因此近年来PET非锑催化剂研究非常活跃。
杜邦、东洋纺、吉玛、Acordis、Synetix等公司纷纷推出无锑无重金属环保型催化剂。
PET非锑催化剂开发引人注目的有以下一些公司：
ACORDIS公司的C-94催化剂、吉玛公司Ecocat的催化剂、东洋纺公司新聚酯催化剂等。
随着人类对环保的认识和要求的提高，这类催化剂开发将有广阔的前景
生产PET最简单的过程，就是对苯二甲酸与乙二醇反应形成单体（酯化），然后缩聚成长链聚合物PET。
聚合度随温度和压力而变化。
影响聚酯反应的主要因素有:
反应温度、反应压力、物料停留时间、ＰＴＡ浓度、ＥＧ浓度、催化剂浓度等。
条件（单元）
酯化
预缩聚
终缩聚
生产温度/℃
265
275
295
反应压力/pa
180000
3000
150
停留时间/min
360
70
150
聚合度
6
20
100
性能·
反应釜
第一酯化釜
第二酯化釜
第一预缩聚釜
第一预缩聚釜
终缩聚釜。
温度/℃
260
260
275
280
286
压力/pa
245000
10200
66660
267
133
[COOH]/（mmol/kg）
1057
231
53.8
22.2
23.0
[OH]/（mmol/kg）
1620
1730
574
165
80.2
乙烯基含量/（mmol/kg）
0.00
0.02
0.22
0.92
2.2
IV/（dl/g）
0.049
0.057
0.14
0.38
0.61
EG含量/%（质量分数）
0.349
0.452
0.500
0.515
0.522
Pn
4.8
5.8
17
56
99
Mn/（g/mol）
920
1110
3266
10721
19026
工段
工艺参数
设计
浆料
摩尔比（EG/PTA）
1.07
催化剂
添加量（ppmPTA）
Sb2O3,405
稳定剂
添加量（ppmPTA）
（CH3）3PO4,46
主要原料消耗指标（单位:
吨/天PET）：
PTA
237
EG
95
催化剂
0.40
TiO2
3.0
任务点03典型设备的选择――――从物料性质、工艺条件说明反应器、其他典型设备的结构、材质；
主要设备：
反应釜（酯化釜、缩聚釜）
辅助设备：
往复式压缩机、蒸发器、离心分离器、风干机、冷凝器、造粒机、齿轮泵（比较精确）
任务点04PET生产中安全、环保、节能措施――――从物料MSDS数据，分析生产中可能存在的燃烧爆炸、中毒危险，从而提出相应工艺措施；从工艺角度提出可能解决环保的措施；
序号
危险物品名称
熔点（℃）
沸点（℃）
闪点（℃）
爆炸极限（%）
引燃温度（℃）
饱和蒸汽压（KPa）
相对密度（水=1）
相对密度（空气=1）
外观与性状
危险特性
健康危害LD50
1
聚对苯二甲酸乙二酯（）
约258
1.38
遇明火、高热可燃。
与氧化剂可发生反应。
容易产生和积聚静电。
若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。
30600mg/kg（大鼠经口）；25000mg/kg（兔经皮）
2
对苯二甲酸（TPA）
若在密闭容器中加热，可于425℃熔化。
常温下难溶于水。
固体
在常温下是白色粉末状晶体，无毒易燃，若与空气混合在一定限度内遇火即燃烧。
3
乙二醇（EG）
197.85℃
111.1℃
6.21kPa/20℃
1.1155（20℃）
无色、无臭、有甜味、粘稠液体
无色无臭、有甜味液体，对动物有毒性，人类致死剂量约为1.6g/kg。
三废的处理
在聚酯生产中，三废的主要来源有四个方面，即生产过程排放的工业废水，由于化学反应或副反应产生的副产物，工厂废气和设备及管道的泄漏物等，对环境污染却相当严重。
所以，三废处理的指导思想是消除污染、保护环境、综合利用、化害为利。
表示废水水质污染情况的重要指标一般有四个：
即物理指标、化学指标、生物指标和生理指标等。
物理指标主要包括废水的浊度、色度、温度、蒸发残留物、悬浮物、电导率、放射性等。
化学指标主要有ph值、有机物浓度和无机物浓度。
废水的生物指标主要有大肠杆菌、细菌总数、病原菌及病毒等。
生理指标是指嗅、味、外观、透明度等。
废水的处理方法：
废水的处理采取一级处理（废水预处理）在各厂内进行，二级以上处理则集中在给排水厂进行。
预处理的主要手段是酸碱中和，使废水PH值达到6．5～8．0；冷却废水，使送到给排水厂的水温在40℃以下；在废水集中池中沉降除去较大颗粒状的固体物质。
三废
主要组成及原因
数量
预防方案
处理方案
废液
EG滴漏
酯化水中EG
较多
酯化釜采用高效蒸馏塔回收EG
EG毒性小，进公共污水处理站处理
固废
PTA扬尘
少量
采用机械输送设备
收集后，送锅炉焚烧
回收乙二醇
为了降低EG消耗，乙二醇应回收。
从回收的工艺上来分析有直接回收（也称直接回用）和间接回收。
其中直接回收又逐渐代替间接回收的趋势。
直接回收法就是将生产过程中产生的污EG依靠生产装置自身的特殊处理后直接用于聚酯生产。
直接回收法是聚酯生产改进发展的一个趋势，它克服了间接回收法中的一些缺点，是降低产品消耗的一条重要途径。
所以，国内许多聚酯生产聚酯生产厂家都在向这一方向进行改进。
直接法EG回收工艺
直接法回收EG只是分离除去其中的水分，对于二甘醇及少量的低聚物杂质则全部进入到反应体系中。
将污EG直接送酯化系统，水分由工艺塔分离除去，EG供原料配制使用，分以以下几步进行：
1 无污水EG直接送酯化釜
后缩真空系统的EG蒸发器置换液，含有少量低聚物，但是不含有水分，不需进行水分离，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应。
但是，有与外界EG进入酯化系统，原回流EG也应适当减少。
2 含水量较低的污EG直接送配制
后缩真空系统的置换液如10Q08上的置换液，含水量与回收EG含水量基本相近，可直接送配制系统使用，不必进行回收处理。
3 含水量较高的污EG送工艺塔分离水分可以先送90罐区贮罐，然后返回到工艺塔中分离除去水分后再送回另一贮罐，供EG配制使用。
聚酯废料的回收和利用
合理的利用废料具有较高的经济效益和社会效益，应重视聚酯生产中废料的回收和利用，采用化学回收法，无论是好的废聚物还是差的废聚物，都可得到合理的回收。
方法是将聚酯废料除去机械杂质后粉碎成粒径在3㎜以下的颗粒或粉末，少量并连续加入聚酯生产装置的浆料配制或者第一酯化釜中。
在酯化过程中，这些聚酯废料基本上不参加反应，相反，在酯化反应温度下部分受到醇解降解，或者部分溶解于酯化物体系中。
但到了预聚反应阶段，这部分聚酯废料完全熔化，参加缩聚反应，然后与正常生产的物料一起经后缩聚供切片或纺丝。
其中少量的杂质可由熔体过滤器除去。
任务点05PET生产工艺流程组织――――从原料及预处理、反应、后处理组织生产工艺流程；用文字加以说明；
控制缩聚釜真空度0.1MPa，控制真空度和增加螺杆转速可以有效地降低PET分子链的断裂。
控制温度在280，使缩聚反应不至于太慢。
1、酯化
EG/PTA按1.8加入打浆罐，同时加入催化剂醋酸锑和回收的精制EG。
打浆完后用螺杆泵连续计量送入酯化釜，酯化反应得BHET。
该酯化反应是微放热反应，因此在反应时需外加热源。
酯化反应一般255℃左右，酯化率到97%后，送入缩聚釜。
固体PTA的融化温度很高，接近分解温度，在反应条件下只能部分溶于EG,在反应过程前期体系是固一液非均相，但酯化反应必需在均相体系中进行，因此反应过程是一个边溶解边反应的过程。
当反应进行后生成一定量的BHET,PTA在EG-BHET中溶解速度大于酯化反应速度，故过程受反应控制，虽然加压有利于反应进行。
但本工艺仍采用常压酯化工艺的，它的特点是以PTA和EG酯化产物作为酯化介质，反应在常压和介质沸点温度下进行。
PTA和乙二醇（EthyleneGlycol,EG）的比例在实际生产中，不同的厂家由于采用不同的工艺差别较大，大致为:
EG/PTA=1.1~1.8
2、缩聚反应
在单体BHET中加入的0.02~0.04%（mol/mol）的催化剂。
缩聚温度从250-260℃左右开始，逐渐提高到290℃左右缩聚到终点（聚合度达到100以上）。
随着PET的生成，体系的粘度会急剧升高，要不停的移去产生的EG，该反应必需在高真空中进行，一般真空度也由常压提高到20~100Pa左右（机械真空泵的极限真空度）。
缩聚初期采用水循环泵抽真空，缩聚后期采用蒸汽喷射泵抽真空。
3、切粒
PET熔体铸条、冷却、切粒，再由风机送至料仓，进行筛分、包装。
任务点06能够制定PET生产操作要点――――写出反应工段及一个其他典型工段的温度、压力等工艺参数的调节措施；
一.对供热的要求
1.当加热温度超过180℃时，水蒸汽的压力将超过0.8MPa，采用导热油（道生油）及熔盐可大大降低操作压力，提高系统和设备安全性。
降低操作费用。
2.导热油有良好的热稳定性，可在低于385℃温度下长期使用，其最高使用温度可达400℃。
3.1、油品的性质
4.2、选购导热油注意点：
（1）考察产品最高使用温度的真实性。
（2）考察产品的蒸发性和安全性。
（3）考察产品的精制深度。
（4）考察产品的低温流动性。
（5）考察产品的传热性能-具有较低的粘度、较大的密度、较高的比热容和导热系数。
二.主要分为以下几个部分：
（1）注油系统：
储油槽中的导热油通过注油泵打入高位槽，如油量过多，多余的导热油则通过溢流管自动排入储油槽。
（2）主循环系统：
循环泵将导热油送入热油炉加热后送入用热设备，用热设备回来的导热油，经过油气分离器、过滤器，最后由循环泵再打入热油炉加热。
（3）自循环系统：
当用热设备停止用热时，可打开旁路阀门，实现导热油的自循环（此系统可根据实际需要而定）。
（4）排气系统：
通过油气分离器、高位槽、放空管将加热后系统内产生的气体排出，保证整个系统的稳定运行。
（5）冷油置换系统：
紧急停炉时打开置换阀，将高位槽中的油靠静压力通过油气分离器及相应管线注入导热油炉，油炉内的高温导热油则通过置换阀排入储油槽。
（6）报警系统：
当操作不当引起导热油炉的出口油压过高时，安全阀自动开启泄压，并将导热油通过相应的管道排入低位槽。
三.对泵的要求
⏹一般采用离心泵。
⏹密封形式和叶轮有所不同，叶轮水泵空间更大一些，油泵较小。
⏹水泵用来打油尤其是黏度高，密封会产生渗漏，泵体发热较高，长时间运转可能会烧毁电机，如果油品粘度较大，泵头压力会大幅度降低。
⏹水泵采用普通型式，油泵采用防油形式，
⏹水泵和油泵采用的防爆要求不同，油泵的防爆要求要高。
四，关断程序
A．在循环泵继续运行情况下，彻底地关断燃烧器。
B．在制造商推荐的停炉温度下，关断循环泵。
C．关断时，一定注意应使系统内每一个回路都不会与主循环系统完全隔离，以免在回路中形成真空，损坏设备。
任务点07PET生产中可能故障分析及应对措施――――反应器、典型设备可能出现故障分析，提出措施；
反应釜温度过低：
增加导热油的流量。
物料未完全由酯化釜到缩聚釜：
继续用四级水循环泵把缩聚釜抽真空，把物料抽到缩聚釜中。
电气设备一律选用隔爆式电器设备；各设备均有接地线、跨接线等防静电设施及防雷设施；各岗位设有排风系统。
车间每个房间均备有灭火器
生产设备超压时应采取紧急排设备跑料、贮罐冒顶后应立即采取紧急措施，切断物料来源，控制现场，通知附近使空措施，必须有专人监护现场。
在生产装置检修敲打设备时，必须使用铜制工具或在铁制工具上涂上黄干油，以免引起火花。
事故电源时将电网中的电用蓄电池贮存起来，当电力系统故障时可自动向聚酯生产装置供电。
X
升级会员 