PET反應器的設計、操作與控制

1、PET反應器的設計、操作與控制第四組 產(chǎn)品的生產(chǎn)原理和工藝 反應器的材質 反應器的攪拌類型 反應器的密封裝置 反應器的傳熱結構及熱載體 反應器的進出料方式 反應生產(chǎn)的安全裝置和安全措施 反應生產(chǎn)操作PET簡介 聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)為聚對苯二甲酸和乙二醇直接酯 化法或聚對苯二甲酸二甲酯與乙二醇 酯交換法制成的聚合物，俗稱滌綸，英文名稱 Polyethyleneterephthalate，簡稱 PET或 PETP。 俗稱滌綸樹脂。他是對苯二甲酸與乙二醇的縮聚物，與一起統(tǒng)稱為熱塑性聚酯，或飽和聚酯。 PET 薄膜的突出性能有阻隔性、力學性能和韌性好， PET 玻璃纖維增強工程塑料的突出性

2、能為力學性能高且受溫度影響小、耐熱溫度高、沖擊強度高、耐摩擦、耐蠕變性好、 剛性大、硬度大及尺寸穩(wěn)定性好，增強 PET在力學性能、剛性、耐熱性方面都超過增強 PBT，但加工性不及 PBT。一、合成方法及工藝的確定直接酯化縮聚法 （PTA法） 該法用高純度對苯二甲酸 (TPA)與乙二醇或1,4-丁二醇直接酯化生成對苯二甲酸雙羥乙酯或丁酯,然后進行縮聚反應。該法的關鍵是解決TPA與乙二醇或1,4-丁二醇的均勻混合，提高反應速度和制止醚化反應。與酯交換縮聚法相比,該法可省掉DMT的制造、精制和甲醇回收等步驟，更易制得分子量大、熱穩(wěn)定性好的聚合物，可用于生產(chǎn)輪胎簾子線等較高質量的制品。但該法對原料TP

3、A的純度要求較高，TPA提純精制費用大?；瘜W反應原理酯化時主反應為:（）酯化反應（）酯化縮聚反應:（）縮聚反應(低聚合度):生產(chǎn)流程圖釜式反應器的工藝流程釜式反應器的工藝流程二、產(chǎn)品的應用 PET主要用于纖維，少量用于薄膜和工程塑料。纖維主要用于紡織工業(yè)。薄膜主要用于電器絕緣材料，如電容器、電纜絕緣、印刷電路布線基材，電極槽絕緣等。薄膜的另一個應用領域是片基和基帶，如電影膠片、光片、錄音磁帶、電子計算機磁帶等。 薄膜也應用于真空鍍鋁制成金屬化薄膜，如金銀線、微型電容器薄膜等。的另一個用途就是吹塑制品，用于包裝的聚酯拉伸瓶。玻璃纖維增強適用于電子電氣和汽車行業(yè)，用于各種線圈骨架、變壓器、電視機、

4、錄音機零部件和外殼、汽車燈座、燈罩、白熱燈座、繼電器、硒整流器等 PET除纖維之外主要用于薄膜和片材、瓶類及工程塑料三大類選用原因：（1）PTA法較DMT法優(yōu)點更多：由于酯交換法中其原料對苯二甲酸二甲酯（DMT）可用較容易的蒸餾和重結晶方法精制，連續(xù)生產(chǎn)較易，原料消耗低，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，目前世界PET總生產(chǎn)能力中大多采用PTA法。 （2）連續(xù)化工藝較間歇法工藝優(yōu)越：產(chǎn)量大、質量好、可直接紡絲、產(chǎn)品成本低，目前已成為PET生產(chǎn)的主流工藝條件及反應器 1、酯化 EG/PTA按1. 8加入打漿

5、罐，同時加入催化劑醋酸銻和回收的精制EG。打漿完后用螺桿泵連續(xù)計量送入酯化釜，酯化反應得BHET。該酯化反應是微放熱反應，因此在反應時需外加熱源。酯化反應一般255左右，酯化率到97%后，送入縮聚釜。 固體PTA的融化溫度很高，接近分解溫度，在反應條件下只能部分溶于EG,在反應過程前期體系是固一液非均相，但酯化反應必需在均相體系中進行，因此反應過程是一個邊溶解邊反應的過程。當反應進行后生成一定量的BHET, PTA在EG-BHET中溶解速度大于酯化反應速度，故過程受反應控制，雖然加壓有利于反應進行。但本工藝仍采用常壓酯化工藝的，它的特點是以PTA和EG酯化產(chǎn)物作為酯化介質，反應在常壓和介質沸點

6、溫度下進行。 PTA和乙二醇(Ethylene Glycol, EG)的比例在實際生產(chǎn)中，不同的廠家由于采用不同的工藝差別較大，大致為:EG/PTA=1. 11. 8 2、縮聚反應 在單體BHET中加入的0.020.04% (mol/mol)的催化劑。縮聚溫度從250-260左右開始，逐漸提高到290左右縮聚到終點(聚合度達到100以上)。 隨著PET的生成，體系的粘度會急劇升高，要不停的移去產(chǎn)生的EG，該反應必需在高真空中進行，一般真空度也由常壓提高到20100Pa左右(機械真空泵的極限真空度)。 縮聚初期采用水循環(huán)泵抽真空，縮聚后期采用蒸汽噴射泵抽真空。釜式反應器的殼體結構釜式反應器的殼體

7、結構材料選擇：項目原料酯化縮聚工作溫度常溫工作壓力常壓物料化學性質 PTA弱酸性、腐蝕性EG中性弱酸性、腐蝕性 黏度漸高黏度漸高 高真空，高溫內(nèi)襯搪瓷搪瓷材質鑄鐵鑄鐵不銹鋼攪拌器 （a）漿式攪拌器； （b）框式攪拌器； （c）錨式攪拌器； （d）旋槳式攪拌器； （e）渦輪式攪拌器； （f）螺帶式攪拌器攪拌型式1、打漿釜（槳式或框式） 對固體溶解，除了要有較大循環(huán)量外，還要有較強的剪切作用，以促進其溶解，因此開啟式渦輪攪拌最合適。但考慮造價、保養(yǎng)、使用等問題，對易溶的塊狀PTA則常用槳式或框式2、酯化釜（錨式攪拌或雙層槳式攪拌） 低粘度均相液體的混合。反應過程中物料黏度逐漸升高。攪拌操作以傳熱為

8、主?？刂埔蛩貫榭傮w循環(huán)流量和換熱面上的高速流動，故首選渦輪式。 但考慮造價、使用等問題，選用錨式。它尤其適合攪拌粘稠而且有腐蝕性的物料3、縮聚釜（錨式攪拌） 物料黏度逐漸升高。熱載體：導熱油 PET生產(chǎn)過程中，縮聚和酯化反應溫度均在200300之間。 導熱油具有沸點高蒸汽壓低等特點，化學穩(wěn)定性好，在以下可長久使用。加熱范圍廣，加熱均勻，調溫控溫準確。 導熱油粘度較小，傳熱效果好。危險危險物物料料狀態(tài)狀態(tài)沸點沸點閃點閃點爆炸極爆炸極限限危險性分析危險性分析工藝、設備安全對策工藝、設備安全對策PTAPTA固固可能產(chǎn)生易爆可能產(chǎn)生易爆固體粉塵固體粉塵輸送設備電機采用防爆輸送設備電機采用防爆型，惰性氣

9、體保護型，惰性氣體保護EGEG液液197.6197.6 116116開開口口丙類火災危險丙類火災危險防爆電機防爆電機BHETBHET液液易燃液體易燃液體防爆電機防爆電機物料物料主要毒害性主要毒害性侵入途徑侵入途徑工藝、設備安全對策工藝、設備安全對策PTA接觸會導致接觸會導致皮疹和支皮疹和支氣管炎氣管炎皮膚接觸，呼吸皮膚接觸，呼吸穿好防護服穿好防護服EG引起眼瞼引起眼瞼呼氣呼氣管道輸送管道輸送物料防護物料防護 1、物料的運輸與儲存安全、物料的運輸與儲存安全 (1)、對苯二甲酸、對苯二甲酸 袋裝產(chǎn)品時采用內(nèi)襯塑料薄膜的包裝袋，也可以使用不銹鋼槽罐車運輸。裝料前應該檢查槽罐車是否清潔干燥，裝料后進料

10、口應密封并施加鉛封。產(chǎn)品運輸中應防火，防潮，防靜電袋裝產(chǎn)品搬運時應輕裝輕放，防止包裝損壞；槽罐車裝卸時應注意防止靜電產(chǎn)生應存放在陰涼通風，干燥的倉庫內(nèi)，應該遠離火種和熱源，與氧化劑，酸堿類物品分開放，應防止日曬雨淋，不得露天堆放。 對苯二甲酸屬于低毒物，對皮膚和粘膜有一定刺激作用。對過敏性者接觸本品可引起皮疹和支氣管炎，空氣中最高允許濃度為0.1/m，操作人員應穿戴好防護服。 (2)、乙二醇、乙二醇 當不幸沾染上乙二醇時，應脫去污染衣著，用大量的流動清水沖洗；眼睛接觸時，提起眼臉，用流動的清水或者生理鹽水沖洗，必要時及時就醫(yī)；不幸吸入時應迅速脫離現(xiàn)場至空氣清新處，保持呼吸道通暢，必要時進行人工

11、呼吸并及時就醫(yī)；誤食時，要引用足量的溫水，催吐，洗胃，導瀉，就醫(yī)。 因為乙二醇遇到明火高熱或與氧化劑接觸有引起燃燒爆炸的危險，應避免高溫，高壓，明火。同時在生產(chǎn)操作中，應隨時穿戴好防護工具，若出現(xiàn)違歸者，應嚴懲不待。2 2、設備的安全問題、設備的安全問題 (1)、 因為在生產(chǎn)PET時會使用油系統(tǒng)加熱，所以油系統(tǒng)的安全問題很重要。我們從以下幾個方面進行分析：管道的安裝 選用能承受高壓的管道和附件，一般應超過工作壓力的2倍。 油系統(tǒng)管道應盡量減少用法蘭或管接頭連接。 油系統(tǒng)管道的法蘭連接，禁止使用橡膠或塑料膠片，以及其他不耐油，不耐高溫材料的墊片，應使用耐油和耐高溫在400500的橡膠石棉板作為墊

12、片。 油管道宜集中安裝，盡可能的遠離高溫管道或安裝在熱體下方。 油管道不允許安裝在有明顯震動的地方。 安裝好的油管道系統(tǒng)應該經(jīng)常經(jīng)過水壓或油壓試驗，試驗時的壓力應大于正常工作壓力的22.5倍，并仔細檢查有無裂紋和滲漏現(xiàn)象。 中溫中壓以上的機組，在高壓油調節(jié)系統(tǒng)中應設防火油門 (2)、其他相關安全及防火措施： 在人員操作單元和儲罐之間盡可能的保持安全距離，操作區(qū)應保持通風，健全危險區(qū)的標識，標語，加強安全管理。而在使用電器設備的操作區(qū)，應將電氣設備分室安裝，進行隔離，在隔離墻上采取封堵措施，以防止爆炸性混合物進入。電動機要隔墻傳動，燈泡見外照明或加隔離套，同 時所有電器設備要有較好的絕緣保護，防

13、止漏電，短路，安裝過流保護開關等相關措施。 防火方面，要配備完好的滅火器等相關器材，消防用水要保持暢通，要進行定期檢查，加強巡視。完善規(guī)章制度，講責任分配到每一個人身上，定期進行安全知識講座，強化安全意識。3、工藝安全 1、報警點 2、酯化釜 加壓反應 應防爆泄壓 安全閥 爆破膜u高溫反應 要求設計高溫報警裝置，最好是溫度自動控制裝置。溫度與導熱油供給量串級控制。u縮聚是高真空條件 要求設計真空報警裝置。u縮聚時要先抽氣，再蒸餾。因為系統(tǒng)內(nèi)若充滿空氣，加熱后部分溶液氣化，再抽氣時，大量氣體來不及冷凝和吸收，會直接進入真空裝置，損壞裝置改變真空度。先抽氣再加熱，就可以避免或減少此類情況。4、開停

14、車操作規(guī)程 一、備料 1備EG 開EG儲槽出口閥，選擇一個EG高位槽及其進料管路，開旋渦泵出口閥，啟動旋渦泵。開EG高位槽進口閥進料至一定液位。 檢查EG儲罐出口閥EG高位槽進料閥出料閥打漿釜的進料閥出料閥是否處于關閉狀態(tài)。 2備PTA 用磅秤稱好PTA，啟動電動葫蘆，掛好PTA料袋。起吊并將料袋移至打漿釜攪料，解開料袋口袋繩。 二、打漿 開啟EG計量槽的出口閥和打漿釜的進料閥，將EG放入打漿釜。當計量槽的液位達到設定目標后，關閉EG計量槽的出口閥，開啟打漿釜的攪拌，將計量好的PTA CAT 穩(wěn)定劑緩緩從投料口投入打漿釜，繼續(xù)攪拌15min，打漿結束，準備向酯化釜進料。 三、酯化 1、檢查酯化

15、釜分餾柱，酯化冷凝器冷卻水，回流閥，放空閥是否處于開啟狀態(tài)。選擇重力輸送管路。開打漿釜出料閥，開酯化釜進料閥進漿料。 2、打開水接收罐的進口閥，打開酯化釜上進料閥和釜上氣相出口閥，液相回流閥，控制釜內(nèi)溫達到255，開啟酯化釜進口閥，打漿釜出口閥。 3、調節(jié)導熱油的給出量，控制酯化釜內(nèi)溫在245-265之間，調節(jié)回流量，控制分餾柱頂溫在1022。 4、漿料進料結束后，關閉進料管路上所有閥門，觀察水接收量。達到工藝指標后，打開出口閥循環(huán)。四、縮聚1、檢查各個閥門狀態(tài)，縮聚冷凝器和真空冷凝器的冷卻水進口閥出口閥都處于開啟狀態(tài)。2、檢查過濾器是否安裝好濾芯。3、開啟酯化釜上氮氣閥，控制酯化釜內(nèi)壓力0.

16、05-0.1MPa。打開縮聚釜進料閥，再打開酯化釜導料閥向縮聚釜導料。當酯化釜內(nèi)壓力降為0時，即為導料結束。4、關閉酯化釜導料閥和縮聚釜進料閥，開縮聚釜減速機 循環(huán)油泵和軸封冷卻水閥。5、打開縮聚釜升溫閥，當溫度達到255以上，接通真空系統(tǒng)，緩慢降低壓力，反應35min之后，將壓力控制在0.1MPa以下，反應溫度不超過282。6、開鑄帶頭升溫閥，將鑄帶頭升溫到290以上，當縮聚釜的攪拌電機功率達到工藝值時，即為反應終點，準備出料。五、出料1、啟動水槽內(nèi)冷卻水泵。2、縮聚釜功率達到工藝值時，聽攪拌機，關閉縮聚釜上氣相出口閥，打開氮氣閥向縮聚釜加壓，待釜內(nèi)壓力達到0.3MPa，打開縮聚釜出料閥，開

17、切粒機。3、熔體由鑄帶頭擠出后，人工將其在水中牽引并送入切粒機切粒.4、切片經(jīng)風機送至料倉再經(jīng)過篩選后包裝。5、切粒完畢后，關閉縮聚釜出料閥，停切粒機 風機和振動篩。指標與控制 1、打漿 PTA投料時間 15min攪拌時間 15 min 2、酯化 PTA/ EG漿料進料時間35hr 酯化反應內(nèi)溫 2555 分流柱頂溫度 1032 水接收量 120 Kg 酯化反應周期 3.54 hr 3、縮聚 低真空起始溫度 255 低真空時間 35 min 降溫點 271 高真空余壓 70pa 反應終點溫度 2821 出料功率 縮聚反應周期 33.5hr 4、出料 氮氣壓力 0.30.4 Mpa 出料時間 3

18、5 min鄰苯二甲酸二異辛酯產(chǎn)品名稱：鄰苯二甲酸二辛酯 學名：鄰苯二甲酸-2-乙基己酯 別名：絕緣級二辛酯 英文簡稱：DOP 、分子量 分子式：43824OHC產(chǎn)品的理化性質 性狀：無色或微黃色非水溶性的油狀液體，能與乙醇、丙 酮等有機溶劑相混溶，不溶于水。 物理常數(shù) 沸點：370（1.0325105Pa,760mmHg） 折光率：1.4859（20） 閃點：218.33（開杯） 粘度：81.4CP（厘泊）（20） 相對密度：0.9861（20） 燃點：241 冰點：-55 熔點：-16 流動點：-41 體積電阻：11101（cm） 比熱：（50150）平均為0.57卡/克 蒸發(fā)熱：23.6千

19、卡/克分子 C O CH2 CH (CH2)3 CH3 O C2H5C2H5 C O CH2 CH (CH2)3 CH3O 3 溶解度：在水中小于0.1%（20） 揮發(fā)熱：（150）20mg/2cm小時產(chǎn)品的應用范圍 本產(chǎn)品是一種性能較好的主增塑劑，由于它具有較好的相溶性，較低的揮發(fā)性，較低的抽出性，較好的低溫柔軟性良好的電器性能及對熱和光的抵抗性。因此，除廣泛應用于聚氯乙烯薄板、薄膜、人造革、硝酸纖維素、合成橡膠工業(yè)外還應用于電纜粒子制造，醫(yī)療器械等方面。 反應原理 1酯化工序 此工序主要反應是酯化反應即苯酐和辛醇在催化劑和加熱的條件下生成鄰苯二甲酸二辛酯和水。反應分兩步進行。 第一步：苯酐

20、和辛酯反應生成苯二甲酸單辛酯，以下式表示： 此反應不需要在催化劑作用下即可進行，溫度在120130時反應可以基本完成。第二步：苯二甲酸單辛酯和辛醇反應生成苯二甲酸二辛酯和水以下式表示： 此步反應需要在Cat鈦酸四異丙酯作用下進行，反應液溫在225235可以基本完成。 酯化反應的總反應式為： 此反應為一可逆反應，為使反應盡快向形成酯的方向進行必須將反應過程中生成的水迅速從反應體系中移出（移除水比移除酯來的容易，且有利于提高原料苯酐利用率）。 2脫醇后處理工序（即間歇脫醇工序） 酯化打料閃蒸 閃蒸是一個醇、酯分離過程，采取酯化酸度合格后，利用酯化余熱，在真空條件下，將酯化反應過程中過量醇大部分脫出

21、，經(jīng)冷凝冷卻后收集到醇水收集罐中。 處理酸值與降色 此工序是為了中和未反應完全的單酯酸，使粗酯酸度合格，同時改善成品色澤、破壞催化劑的處理過程。此工序是一個化學過程。 主反應為碳酸鈉與未反應完全的單酯酸進行中和反應，其反應式為： 副反應為鄰苯二甲酸二辛酯的皂化反應，處理時，處理劑加入量過多，物料呈堿性，在操作溫度下會發(fā)生酯的皂化反應，其反應式為： 此反應嚴重降低了酯的收率，而且給后工序造成困難（成品混濁，不易過濾），降低堿水在物料中的停留時間可大大降低該反應速度。 脫醇 間歇脫醇也是一個醇、酯分離過程。酯化粗酯經(jīng)過閃蒸、處理后，利用水蒸氣蒸餾原理，從釜底蒸汽分配盤通入活蒸汽與酯化反應中過量醇形

22、成共沸物而蒸出，經(jīng)冷卻后將水分出；為使過量醇脫干凈，又在較低溫度下操作，保證成品質量，故采取減壓操作。 活蒸汽是脫醇的一個重要條件，通入量過小醇脫不干凈，但通入量過大會影響系統(tǒng)真空度及脫出醇中夾帶酯的含量，不利于酯化色澤。因此，通入量要適當，以保證脫醇需要的正常熱量及系統(tǒng)真空度。此工序不應有化學反應，但在系統(tǒng)真空度低、活氣量太大時會有酯的水解，增大成品酸度，降低酯的收率。 3過濾工序 此工序是二辛酯成品精制的最后一個過程，通過密閉網(wǎng)板式過濾機將后處理成品中的活性炭及其它機械雜質除去制得成品，以得入庫，此過程是一個物理凈化過程，沒有任何化學反應。 （一）工藝條件（包括物料配比、反應參數(shù)等） 1酯

23、化工序： （1）原料配比： 分子比：苯酐:辛醇=1:2.6 重量比：苯酐:辛醇=1:2.3 催化劑為總投料量的0.24 一次作業(yè)投料量（kg）注：開車第一鍋投料前釜內(nèi)適當升溫并通氮氣，辛醇用量為11800kg； 根據(jù)回收醇情況，可適當增減其用量； 回收醇中酯含量高于5%時，回收醇用量可用下式計算： 回收醇用量（kg）=3500/（100%-酯含量%） 投料時辛醇分四次加入。 一次加工業(yè)辛醇：8000kg 二次加回收醇： 1500kg 釜溫185 三次加回收醇： 1000kg 釜溫200 四次加回收醇： 1000kg 釜溫2152）工藝參數(shù) 投料時油溫：240250 投苯酐時液溫：110120

24、加催化劑時液溫：170180 酯化終點：液溫：225235 汽溫：195210 終點酸度：0.025%（以苯二甲酸計） 色澤：實測 密度：0.9550.9633cm/g2后處理工序后處理工序： （1）打料閃蒸工藝參數(shù)： 閃蒸系統(tǒng)真空度要求不低于-0.080MPa； 閃蒸后要求物料密度應為：0.9653cm/g0.9803 cm/g（20）。 （2）中和工藝參數(shù)： A處理劑配比：堿為物料重量的0.150.35； 水為物料重量的69.2 B工藝參數(shù)工藝參數(shù)： 加堿液時液溫：180200； 加入時間控制在：3分鐘以內(nèi)； 系統(tǒng)真空度：不低于-0.080MPa； 處理合格時酸度：0.01%（以苯二甲酸計

25、）； （3）脫醇工藝參數(shù)）脫醇工藝參數(shù)： 系統(tǒng)真空度：不低于-0.080MPa； 加處理劑溫度：180200 通入活蒸汽液溫：150190； 通入活蒸汽壓力：0.15MPa0.20MPa； 通入活蒸汽時間：通3040分鐘，干蒸10分鐘； 再通20分鐘，再干蒸20分鐘后取樣驗閃點。 脫醇合格時物料閃點：198； 脫醇合格時物料色度：60#（Pt-Co）； 脫醇合格時物料酸度：0.01%（以苯二甲酸計）； 此過程結束后，產(chǎn)品體電基本合格，若不合格，在系統(tǒng)真空度不低于-0.080MPa下，干蒸30分鐘至體電1.01011cm （4）降色工藝參數(shù) 當脫醇后粗酯色度60#（Pt-Co）時需進行降色操作。

26、 降色配水碳時物料配比： 炭為物料重量的0.389.2； 水為物料重量的15.3153。工藝參數(shù)： 加入水碳時釜內(nèi)液溫：8090 系統(tǒng)壓力：常壓 加熱蒸汽壓力：0.4MPa 處理后色度：40#（PtCo）3成品過濾： 要求無眼見雜質，透明。工藝流程1酯化工序： 鄰苯二甲酸酐和2-乙基己醇在催化劑鈦酸四異丙酯的作用下，經(jīng)過常壓加熱脫水得到鄰苯二甲酸二辛酯粗酯。 2后處理工序： 酯化合格后，打料過程中利用酯化反應余熱將酯化反應過量醇大部分脫出，液溫在180200時，在真空狀 16 態(tài)下用管道泵加入堿水降酸值，然后從釜底蒸汽分配盤通入活蒸汽，利用負壓下降低回收醇沸點，醇水共沸的原理，將過量醇從反應體系中移出，從而得