酯交換法生產(chǎn)PET工藝流程設(shè)計(jì)

=30.750m3；反應(yīng)液的總體積為：VT=VR/0.6=51.251m3；關(guān)于此反應(yīng)可選用60m3不銹鋼聚合釜，此釜的直徑為650mm，筒體切線長(zhǎng)度為975mm，長(zhǎng)徑比為1.5，釜重1016.6kg。此釜封頭高度依照國(guó)標(biāo)h=0.25D=162mm，封頭直邊高度為100mm。反應(yīng)釜的殼套厚度選取100mm。5.2其他設(shè)備的選型其它的設(shè)備要緊是泵的選擇。工業(yè)生產(chǎn)中有進(jìn)料泵、回流泵、塔底泵、循環(huán)泵、產(chǎn)品泵等，石油化工泵的選擇應(yīng)該滿足流量，揚(yáng)程、壓力、溫度、氣蝕余量等工藝參數(shù)的要求，滿足介質(zhì)特性的要求和現(xiàn)場(chǎng)安裝的要求。在選泵時(shí)：首先要綜合考慮泵的流量。一方面，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求達(dá)到的能力確定泵的流量，并使之與其他設(shè)備能力協(xié)調(diào)平衡；另一方面，也要依照生產(chǎn)需要確定泵的流量。在確定泵的流量時(shí)應(yīng)綜合考慮裝置的富裕能力及裝置內(nèi)各設(shè)備能力的協(xié)調(diào)平衡。其次依照生產(chǎn)要求確定泵的揚(yáng)程。選泵時(shí)，由于工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中管道系統(tǒng)壓力降計(jì)算比較復(fù)雜，因此泵的揚(yáng)程要留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚话銥檎Ｐ枰獡P(yáng)程的1.05～1.1倍。最后依照流體輸送設(shè)備的特性曲線確定蚌型選泵時(shí)，確定哪一種設(shè)備，應(yīng)在生產(chǎn)上所需要的流量和揚(yáng)程后進(jìn)行。5.2.1攪拌器的選型攪拌葉與攪拌軸之間的夾角不同，對(duì)流體產(chǎn)生的攪拌效果不同，按此原則可將攪拌槳大致分為三類。平葉槳：攪拌槳葉與攪拌軸平行，以剪切作用為主，流淌類型為徑向流淌，如平槳、直葉或彎葉渦輪槳、錨式槳、框式槳等。折葉槳：攪拌槳葉與攪拌軸有一定的角度，以循環(huán)流淌為主，流淌類型為軸向流淌，如斜槳、開(kāi)啟式折葉渦輪槳和圓盤式折葉渦輪槳等。螺旋葉面槳：攪拌槳葉繞攪拌軸螺旋上升，如推進(jìn)式槳、螺桿式槳、螺帶式槳等。一個(gè)好的選型方法最好具備兩個(gè)條件，一是選擇結(jié)構(gòu)合理，一是選擇方法簡(jiǎn)便，而這兩點(diǎn)卻往往難以同時(shí)具備。由于液體的黏度對(duì)攪拌狀態(tài)有專門大阻礙。因此依照攪拌介質(zhì)黏度大小來(lái)選型是一種差不多的方法。關(guān)于高黏度體系，由于黏度較大，不能有太大的剪切速率，否則易造成摩擦生熱，另外還會(huì)使攪拌軸承受較大的扭矩，攪拌功率大，能量消耗大，因此高黏體系需在專門低的轉(zhuǎn)速下攪拌。在低攪拌轉(zhuǎn)速條件下，物料處于層流狀態(tài)，單靠流淌是不能滿足混合需要的，因此需要有較大的推動(dòng)面積及攪拌直徑。隨著黏度增高的各種攪拌器使用順序?yàn)橥七M(jìn)式、渦輪式、槳式、錨式和螺帶式等。依照攪拌過(guò)程的目的與攪拌器造成的流淌狀態(tài)，本設(shè)計(jì)的攪拌器采納圓盤式斜葉渦輪槳和圓盤式直葉渦輪槳，攪拌級(jí)不為7-10級(jí)。依照《聚合物合成工藝設(shè)計(jì)》表6-4知圓盤式渦輪槳的Z=4~8，d/D=1/4~1/2，b/d=1/8~1/5，C/D=1，ut=2~10m/s，d:L:b=20:5:4，因此取d/D=1/3，則d=0.33×2600=867mmL=0.25d=0.25×867=217mmb=0.2d=0.2×867=173mm5.2.2換熱器的選型在釜體外側(cè)安裝各種形狀的鋼結(jié)構(gòu)，使其與釜體表面形成密閉的空間，在此空間內(nèi)通入傳熱介質(zhì)，這種結(jié)構(gòu)稱為夾套，攪拌釜一般都采納夾套這種傳熱裝置。PET合成中有氣體蒸出，且易夾帶低聚物，因此夾套方式采納全包式，以便使低聚物遇到熱的上封頭時(shí)熔融，流回到反應(yīng)液中，防止物料掛壁。當(dāng)需要的傳熱面積較大，單靠夾套面積不能滿足需求時(shí)，可采納內(nèi)置傳熱裝置的方法增加傳熱面積。內(nèi)置傳熱器的要緊型式有蛇管（盤管）式、列管式、直管式、傳熱環(huán)等多種型式。因?yàn)榉磻?yīng)前期反應(yīng)體系的黏度不大，因此本設(shè)計(jì)采納列管式換熱器。5.2.3EG進(jìn)料管道的選型由《化工原理》查得，20℃時(shí),ρ＝1113kg/m3，μＥＧ＝23mPa·s，屬于高黏度液體，查《聚合物合成工藝設(shè)計(jì)》，取u＝0.5m/s.則VS＝WS/ρ＝9124.39kg·h-1÷1113kg·m3÷3600s＝0.002277m3/sd＝(4VS/πu)1/2＝[4×0.002277÷(3.14×0.5)]1/2＝0.07617m＝76.17mm式中WS——EG的質(zhì)量流量；VS——EG的體積流量。依照《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》附錄7，采納Ф80×3mm的熱軋無(wú)縫鋼管。第六章聚酯生產(chǎn)的三廢處理6.1聚酯生產(chǎn)的三廢處理國(guó)內(nèi)聚酯生產(chǎn)初期,由于生產(chǎn)不穩(wěn)定,廢水排放失控,廢水處理裝置故障多,廢水處理處于癱瘓狀態(tài).隨著生產(chǎn)的穩(wěn)定,廢水排放的嚴(yán)格操縱,設(shè)備和工藝的整改,廢水處理實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放.廢渣的處理也要做好,否則會(huì)造成二次污染.因安全技術(shù)緣故,目前未能進(jìn)行廢氣燃燒處理.PET生產(chǎn)中廢水的來(lái)源要緊是：熱媒真空噴射水、鍋爐排放水、縮聚真空噴射水、酯化廢水汽提排放、EG和TEG回收廢水等。廢水處理要緊有定期排放、經(jīng)廢水處理塔和廢水處理站進(jìn)行處理。從歷史上看，假如生產(chǎn)穩(wěn)定、質(zhì)量穩(wěn)定，則廢水狀況明顯好轉(zhuǎn)，因此在主工藝上，力求穩(wěn)定生產(chǎn)，減少排放，減少開(kāi)停車，減少一切意外事故的發(fā)生，只有在生產(chǎn)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，落地漿料，過(guò)濾器的清洗次數(shù)，各種不正常的大量排放才能得到有效的操縱，與聚酯生產(chǎn)廢水比較，廢渣的量較少，但隨著生產(chǎn)的接著，廢渣不斷增多，處理不行，容易造成二次污染，廢渣量的多少，和生產(chǎn)量有直接關(guān)系，正常生產(chǎn)，各類過(guò)濾器清洗極少，工藝管道差不多不用拆清，因而工藝排放極少，則落地PTA、漿料等排放物極少。依照生產(chǎn)情況，廢渣要緊有三個(gè)來(lái)源，相應(yīng)有三種處理方法。廢水中固體廢棄物：廢水中的固體物質(zhì)要緊是清洗水中夾帶的PTA、低聚物，地板清洗水中的二氧化鈦粉，切片粉末等，可靜置分層后處理。乙二醇中的固體廢棄物：日常生產(chǎn)，會(huì)有較多的工藝清洗。如漿料管線的清洗，酯化過(guò)濾器的清洗，預(yù)縮釜、終縮釜的清洗等等。用水清洗之前，必須排放工藝物質(zhì)，排放物大多為EG和PTA的低聚物，利用建筑分離池來(lái)處理廢棄物，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也有利于EG的回收，還減少二次污染。廢料、廢塊：要緊有聚酯廢塊和終縮釜、預(yù)縮釜固液分離器中分離的低聚物，可直接袋裝處理。廢氣處理：酯化廢水經(jīng)汽提塔汽提后，汽提塔頂部排出大量廢氣，要緊成分是乙醛等小分子有機(jī)物。按設(shè)計(jì)此部分廢氣應(yīng)送到熱媒爐內(nèi)進(jìn)行焚燒，但因技術(shù)及安全緣故，從汽提塔投用至今，汽提尾氣燃燒一直未實(shí)現(xiàn)。燃燒廢氣：第一加強(qiáng)公司爐工的技術(shù)水平，減少不正常的燃燒；二是把好重油質(zhì)量關(guān)，采納低硫重油。聚酯三廢處理工程實(shí)際上是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要從多方面多層次入手，需要從思想認(rèn)識(shí)，措施重視各方面進(jìn)行加強(qiáng)。首先，必須穩(wěn)定生產(chǎn)量，減少三廢數(shù)量，假如生產(chǎn)不正常，不管是廢水、廢渣依舊廢氣都大大增多，從而無(wú)法全部處理三廢；其次，三廢處理是個(gè)綜合問(wèn)題，必須全盤考慮，綜合治理，任何生產(chǎn)裝置都有一定的生產(chǎn)能力，污水處理裝置也不例外。因此，必須對(duì)三廢產(chǎn)生的所有環(huán)節(jié)進(jìn)行操縱。一切受控，三廢均能處理，任何環(huán)節(jié)的失控，都會(huì)阻礙全局。良好的三廢處理，既產(chǎn)生良好的社會(huì)效益，還產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。如海南興業(yè)對(duì)縮聚真空噴射泵水系統(tǒng)進(jìn)行水質(zhì)處理后，增加了該水系統(tǒng)水的循環(huán)利用率，水消耗大大降低，由1997年前的每月消耗的6萬(wàn)噸水降到以后的每月3萬(wàn)噸，既節(jié)約水資源，還每月節(jié)約水費(fèi)上萬(wàn)元。污水的達(dá)標(biāo)排放，改善了周圍的環(huán)境，排污費(fèi)也從每月上萬(wàn)元降到幾百元。6.2聚酯廢料的回收聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET或簡(jiǎn)稱聚酯）要緊用語(yǔ)生產(chǎn)纖維、聚酯瓶、薄膜等。廢聚酯的來(lái)源要緊有兩部分，一部分是生產(chǎn)加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢料、邊角料；第二部分則是廢氣的聚酯包裝，如聚酯瓶、聚酯薄膜等。第一種廢聚酯較潔凈，可直接再利用；第二種廢料往往帶有污染物，必須通過(guò)分離先除去污染物和附加物才能進(jìn)行回收利用。廢聚酯的化學(xué)回收方法要緊有以下幾種：甲醇醇解法、水解法、醣酵解法和乙二醇解法。（1）甲醇醇解法的原理是利用廢聚酯與甲醇反應(yīng)，得到對(duì)苯二甲酸二甲酯和乙二醇。對(duì)苯二甲酸二甲酯可轉(zhuǎn)化為對(duì)苯二甲酸或直接用作聚酯原料。甲醇醇解法的化學(xué)反應(yīng)是對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙二醇發(fā)生酯交換反應(yīng)生成聚酯的逆反應(yīng)。傳統(tǒng)的甲醇醇解工藝盡管解聚反應(yīng)比較簡(jiǎn)單，但產(chǎn)品的提純卻專門復(fù)雜。假如用于解聚的聚酯質(zhì)量低，就必須對(duì)甲醇、乙二醇和對(duì)苯二甲酸二甲酯的混合物進(jìn)行分離。假如聚酯片中還有共聚單體，分離的難度就相應(yīng)增加。有一些工藝將醇解后的產(chǎn)物以蒸汽的形式而不是液體的形式從反應(yīng)器中取出。（2）水解法的原理是聚酯同水反應(yīng)，將聚酯降解為對(duì)苯二甲酸和乙二醇。當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，聚酯會(huì)發(fā)生水解，水解速度隨溫度的上升而加快。但要聚酯深度水解得到高純度對(duì)苯二甲酸和乙二醇，其水解須在酸堿催化或高溫高壓條件下進(jìn)行。（3）醣酵解法的原理是利用聚酯與乙二醇醛縮二乙醇反應(yīng)生成多羥基化合物。該法以醋酸鋅作催化劑，將聚酯廢料、乙醇醛縮二乙醇、催化劑放入一個(gè)裝有攪拌器、回流濃縮器的四頸樹(shù)脂反應(yīng)瓶中，并插入溫度計(jì)，然后導(dǎo)入氮?dú)?，?50℃左右進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行一小時(shí)。在該溫度下聚酯被溶解。將溫度接著升高至190℃，并保持該溫度直至反應(yīng)完成，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷卻得到多羥基化合物。參考文獻(xiàn)[1]肖長(zhǎng)發(fā)等.化學(xué)纖維概論[M].中國(guó)紡織出版社，2008.[2]張洋.高聚物合成工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.[3]陳聲宗主編.化工設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.[4]譚天恩等.化工原理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008.[5]趙軍，張有枕編.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.[6]趙德仁，張慰盛主編.高聚物合成工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.[7]陳昀主編.聚合物合成工藝設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.[8]李克友，張菊華，向福如.高分子合成原理及工藝學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1999.[9]侯文順.高聚物生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.[10]陳樂(lè)怡，張從容等.常用合成樹(shù)脂的性能和應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.[11]許周欽.阻礙聚酯切片產(chǎn)品質(zhì)量的因素[J].山西化工，2003。[12]王凱，孫建中.工業(yè)聚合反應(yīng)裝置[M].北京：中國(guó)石化出版社，1997.[13]姚玉英，黃鳳廉主編.化工原理（上）[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1990.[14]周菊興主編.合成樹(shù)脂與塑料工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000致謝本設(shè)計(jì)歷時(shí)一個(gè)多月的時(shí)刻，完成了設(shè)計(jì)講明書(shū)及物料流程示意圖紙。以查閱相關(guān)資料為基礎(chǔ)，羅老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)間的熱心關(guān)心與合作，才使這次設(shè)計(jì)得以圓滿完成。在設(shè)計(jì)