聚酯生产工艺设计

1、聚酯生产工艺设计（1）、生产流程PTA法合成聚酯过程包括酯化和缩聚两个阶段,每个阶段根据反应程度的不同,可以采用13个反应器；根据反应器数量的不同，可以将合成工艺分为三釜流程和五釜流程。杜邦技术采用三釜流程,即酯化釜、预缩聚釜和终缩聚釜;而吉玛、钟纺和伊文达技术均采用五釜流程,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。五釜流程每个阶段的反应较均匀,副产物少;三釜流程的反应均匀性稍逊色,但流程短,可减少设备和管道的数量。从发展上看,三釜流程更有前程。三釜流程与五釜流程的缩聚工艺条件基本相似,但酯化工艺条件差别较大。五釜流程采用较低酯化温度和较低操作压力;而三釜流程则采用较高

2、的EG/PTA摩尔比和较高的酯化温度,目的是强化反应条件,加快反应速度,缩短反应时间。五釜流程的总反应时间约为610h;而三釜流程为3.54.0h。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230C左右升到后缩聚釜的287C左右；各阶段压强是逐渐降低的,由酯交换阶段的常压到后缩聚釜的13332400Pa（绝压）进行操作。另外，除主生产线外，还有EG再生及催化剂、辅药配制装置。2）、生产设计设计单系列生产能力为300吨/天，采用PTA法五釜流程连续生产装置，如图1所示，以PTA装置的精对苯二甲酸和乙二醇为原料，经过浆料配制、酯化、预缩聚、终缩聚等工艺，生产熔体和聚酯切片。PTA和EG

3、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。Figu

4、re1.Processflowdiagramofatypicalfive-reactordirectesterificationPETprocess,includingthereactortrainandvaporrecoverysystem.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，一般分为预缩聚和终缩聚两段，所谓终缩聚，指反应物特性粘度高于0.3dl/g的部分。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

5、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

6、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0.10.3dl/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。通过我们的研究与分析,以采用装有卧室密圈（小螺距）螺带式搅拌器的反应器较为理想。当然,也可以将特性粘度小于0.1dlg段的搅拌釜与本粘度段的卧式螺带反应器组成L型结构，从而简化设备结构，减少安装空间与材料，因此，也就形成了四段反应器的总体格局。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。(3)、工艺参数的优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。在不同反应阶段，各项影响因素对最终产品各项指标的影响力度不同，应找出最主要的影响因素加以调整。对于最终产品质量的影响因素，应综合不同反应阶段一起调整。酯化反应主要受温度、压力、停留时间的影响，仅在后期受EG/PTA摩尔比的影响DEG的生成主要是在酯化阶段，控制DEG含量应主要从酯化阶段入手。预缩聚阶段