聚酯生产原料配制方法

聚酯生产原料配制方法第一节PTA的卸料、贮存和输送PTA作为聚酯生产原料来源于两个方面，即市售的袋装或槽车装PTA和配套工程直接生产后通过管道输送供应的PTA。不论哪种PTA，到达聚酯厂家时首先是卸料，然后是输送，在这一过程中还需要用料仓进行贮存，以保证生产过程的连续用料。仪化公司的PTA卸料站有六个槽车卸料位，可供六辆汽车同时卸料或进行袋装卸料，每个货位最大卸料速度为20t/h。PTA大料仓的贮料能力为3500m3/个，可存放2880tPTA，可供一条聚酯生产线使用15天左右（200t/d负荷），日料仓贮料能力为50m3，可存料50tPTA。PTA的输送PTA的输送属于气流输送，为了防止粉尘爆炸，输送介质大多选用氮气，气流输送按气源压力来分有负压式和正压式两种。负压输送又称吸送或真空输送，气源最大真空度约0.05MPa，输送距离为50~200m；正压输送又称压送，当气源压力小于0.1MPa时称为低压输送，而气源压力为0.2~0.7MPa时称为高压输送。正压输送距离可达1000m，由于PTA与空气中氧混合达到15％（体积）氧含量时就有爆炸的危险，所以一般采用正压式输送。仪化聚酯从大料仓向日料仓的设计输送能力为13t/h．气流输送的特点利用气体的流动来进行固体颗粒的输送称为气流输送。其特点如下：输送系统密闭，可以防止物料受潮，污染或混入杂质，从而保证被输送物料的质量。输送过程中，可对物料进行加热，冷却，干燥，吸附等处理。设备简单，维护较易，占地面积小，可充分利用空间，任意选择输送路线。操作方便，易于实现自动化。气流输送的缺点主要是：被输送物料的粒子，重度和粒径受到限制，输送距离不能太远。此外，动力消耗比机械输送大；被输送粒子之间，粒子与管路之间磨损大。对于粉状物料还需增高气固分离设施。⒉仪化PTA输送的工艺特点仪化PTA输送采用低压法，其工艺特点；输送气体量一定，输送能力由加料量调节。卸料和输送的压力均采用旁路调节，保证达到足够的压力。停止卸料或输送时，风机仍运动一段时间，吹净管路内物料以避免堵塞事故。对工艺及设备的安全运行作了充分考虑，设置了许多安全保护联锁装置。过程采用程序控制，自动化程度较高。二、影响PTA输送的因素气流速度在气流输送中，若垂直管道气流速度等于物料颗粒的沉降速度，则颗粒悬浮于气流之中；若，则颗粒被气流带走；若，则颗粒在气流中沉降下来。气体输送的基本条件是，输送气体的流速必须大于或等于最大颗粒物料的沉降速度。但是，实际的气流速度在输送管道中的分布是不均匀的，从而引起物料沿道截面气流中的分布也不均一。这样有可能导致颗粒的聚集和部分沉降。所以，设计时选用大于50～100倍的沉降速度的气速来进行输送。增加气速对输送是有利的，但气速过高时阻力也大，输送压力必须提高。物料粒度不同的PTA生产厂家所得PTA的粒度是不一样的，阿莫柯PTA平均粒径为91um，物子PTA则达110um。粒径愈大，沉降速度也就愈大，所需的输送气速也愈大。这种关系可用下式表示：式中，为沉降速度，m/s；ｇ为重力加速度，ｇ＝9.18㎏m/s2；ｄ为粒子直径，m；、分别为粒子和输送气体的密度，㎏m/s2；为雷诺准数，且，，为输送气体的粘度，㎏m/s。颗粒的沉降速度ut是输送的最小化速度，生产上将PTA的粒度及其分布作为PTA的质量指标之一，变化不会很大，所以，正常生产中粒度对输送的影响不大。实际生产中，固体PTA密度，氮气粘度，密度，当最大PTA粒径和最小PTA粒径时，分别可求得最小流化速度分别为1.072m/s和0.63m/s，两者相差较大，而卸料输送在管径Ｄ＝125㎜，输送氮气量为V＝898m3/h时，按下式可求得气速ｕ：ｕ＝V/S式中，S为流通面积，s＝（Ｄ/2）2，ｕ卸料＝20.3m/s，同样，，在大料仓到日料仓的输送中，管径Ｄ＝200㎜，输送氮气量为3220m3/h，实际气速为28.5m/s，可见实际输送气速大大高于最小流化速度。压力PTA输送的压力降主要由以下几部分组成：纯气体的压力降ΔP1。PTA加速段压力降ΔP2。稳定输送过程的压力降ΔP3。输送氮气的压力P必须大于ΔP1＋ΔP2＋ΔP3的总和，才能须利地完成输送任务。运动过程中，输送氮气压力突然升高，说明系统有物料堵塞或氮气过滤器等需要清洗。加料量仪化PTA输送采用输送气量恒定的方法，PTA的输送量仓中由加料量来调节。所以旋转加料转速的控制，直接关系到输送量的大小。但是，当物料在料仓中架桥时，PTA不能进入旋转加料器，或者下料量少，从而会引起输送能力下降。同样，当加料器转速降低时，也会引起输送能力下降。同样，当加料器转速降低时，也会引起输送能力的下降。加料量通常由输送压力决定，随着加料量的增加，输送压力将逐步升高，超过一定的加料量时，也会引起管路的阻塞。三、PTA卸料及输送的压力控制（仪化）槽车卸料的压力控制槽车卸料的压力采用槽车旁路压力控制方法。自风机压缩后的循环氮气，压力为0.20～0.23MPa，分两路进入卸料系统。其中一路进入槽车将PTA压出，高浓度PTA的氮气沿管道进入环行喷嘴。另一路氮气经旁路调节阀直接送往环行喷嘴。两路气体在环行喷嘴中混合使物料浓度降低并送往大料仓中，槽车中必须保持足够的压力，才能将PTA压出槽车，而环行喷嘴的旁路气量则根据管路本身的压力变化来自动调节。当环行喷嘴上PTA量较多，阻力大，压力升高时，旁路气量调节阀会自动增加开度，以便顺利地输送PTA。输送系统的压力控制输送压力是通过调整旋转加料器的转速及其旁路阀的开度来控制的一路氮气进入旋转加料器中将每个小室中PTA吹走，另一路氮气则在旋转加料的旁通路上，吹走旋转加料器送出的PTA，旁路氮气除输送PTA外，还可用来吹扫管线和检查管线堵塞情况。四、工艺操作要点系统氮气的置换为了防止粉尘爆炸等事故，系统中氮气内的氧含量需要严格控制。当正常生产中的出现氧含量高报时，应迅速查明原因。这主要是检查回气系统，日料仓中物料是否倒空，负压安全阀是否动作等。确认氮气中氧含量偏高时，就需对运行氮气进行置换。置换时打开卸料系统事故吹扫电磁阀往系统内充氮。必要时可打开日料仓顶部气阀，排至氧含量合格为止。在停车大修后系统内无氮气，必须充氮置换后才能投用。这时应按流程顺序打开所有的阀门充氮置换。卸料系统卸料时首先应选择卸料线和贮料仓。卸料线选择后可以将槽车等连接好，并检查风机的油位，润滑和机械等部分。然后启动风机，一切按程序进行，即40秒钟后压缩机油泵启动，再过5秒钟压缩机自动启动，自循环一分钟后槽车入口程序阀打开，5秒钟后压缩机循环阀关闭，槽车开始充压，卸料。槽车卸空PTA后，则系统程序按卸料启动相反的方向进行，直到风机停止。输送系统与卸料操作一样，输送系统也是先选线，选线按钮动作后，日料仓一部过滤器反吹氮气阀自动打开吹扫。输送风机出口阀自动关闭，回气风机自动启动。40秒钟后输送风机自动启动，气体自循环60秒钟后打开出口阀。旋转加料器气相平衡阀打开，输送风机停止气体自循环，确认管路阻力正常后，再过60秒钟料仓下料阀打开，输送工作开始，当日料仓位高报时，则贮料仓下料阀将自动关闭，吹扫加料器和输送管内残留物料5分钟后，逆着启动程序的步骤进行停车。第二节催化剂溶液的制备一、催化剂在EG中的溶解度三醋酸锑的一个较大的优点是易溶于EG中。一般说来，温度升高，有利于溶解，但温度超过60℃后，三醋酸锑会发生分解反应，为了防止催化剂分解失效，工艺上往往将溶解温度控制在60℃以下。同时，适当的搅拌可以加速催化剂的溶解。二、催化剂EG溶液的制备工艺仪化催化剂EG溶液的制备在200t/ｄ负荷时为八小时一批的间歇操作。配制时先配成浓催化剂溶液，后稀释成稀催化剂溶液，锑含量为390±30ppm．整个配制过程可采用计算机程序控制。工艺过程设有许多联锁机关，例如，在10V03液位处于高报时，10V02出料阀就打不开，防止两批深催化剂同时进入10V03中。为了使间歇配制操作与连续生产相适应，还需要一个中间罐存放催化剂EG溶液。三、催化剂制备操作要点及故障处理催化剂的贮存为在较长时间内贮存或运输催化剂年，而又不使其变质，必须采用下列手段：密封存放。防止空气进入桶内使三醋酸锑氧化变质，使原白色粉末催化剂变成黄色、灰色或红色、黑色粉末。恒温恒湿。贮存温度应控制在22±3℃，防止因高温导致三醋酸锑的分解或加速氧化变质。相对湿度控制在15～55％，湿度过低易加速三醋酸锑挥发，湿度过高会使催化剂受潮水解。运输防雨。尽可能避免雨天运输催化剂，防止受潮。运输过程应做防雨处理。催化剂配制事故处理发现催化剂变质时，应停止使用这一桶或这一批催化剂。催化剂EG溶液中锑含量不合格，应及时稀释或补加浓催化剂，当锑含量超过420ppm时，需要补加EG来稀释，补加EG的量Ｗ补为：式中，Sb为分析测试的锑含量，ppm；ＷEG为不合格溶液的总重量。当锑含量低于360ppm时，需要补加浓催化剂溶液，补加浓催化剂溶液的量为Ｗ2：式中，Sb1为稀释度EG中锑的含量，Sb1＜360ppm，Sb2位浓催化剂溶液中锑的含量。第三节PTA－EG浆料的配制一、PTA－EG摩尔配比对生产的影响在PET产品中可以看出，PTA－EG的摩尔配比是1：1。但是，工业上为了加快反应速度和防止EG在高温下蒸发损失，往往在配料时稍让EG过量。如仪化聚酯生存中的浆料配比按PTA：EG＝1：1.138摩尔比）配料。正是因为这样，生产工艺中都设置了酯化反应釜，使PTA与EG先生成BHET，然后进入缩聚反应，将不同官能团的两种单体之间的反应转化为同一官能团同一种单体内部的反应，从而较顺利地获得高聚合度的PET。PTA－EG的摩尔比是影响产物PET中二甘醇（DEG）含量的一个重要因素之一。一般说来，EG用量越多，DEG的生成量也越多。因为EG用量较多时，会使酯化是的PET全部消耗。这样，在以后的反应中只有羟乙酯基之间的反应，而几乎没有羟乙酯基与羧基之间反应的机会。羟乙酯基之间反应时除生成聚合物外，还生成副产物EG或者水，在生成水的时候，则由于大分子中形成了醚键结构，属于聚酯合成的副反应。另一方面，体系中多余的EG不但自身反应生成DEG，而且EG还会与羟乙酯基反应形成醚键。所以，EG过量时产品PET中的DEG含量会明显增加。二、浆料配制的操作要点及故障处理EG流量计（FQRC0034）EG流量计（FQRC0034）是控制浆料中的EG量的计量仪表。当流量计故障或计量不准时。将直接影响配料中PTA与EG的摩尔比。所以，在（FQRC0034）的投运过程中应注意下面几点：含有催化剂的EG溶液必须有足够的供应量，而且不能含有机械或其它一些固体杂质，防止流量计断料或损坏计量元件。流量计一般设有旁通阀，供流量计故障时使用，但正常情况下，旁通阀应该关闭，以免使仪表显示的流量大大低于实际流量。定期检查和校验流量计的精度，防止长期运行元件磨损而造成计量误差。流量计投用时应先打开进口阀，然后慢慢开启出口阀，防止高压或大流量EG冲坏计量元件。PTA称量系统PTA称量系统WFQR0039本身受到许多条件的制约，除与EG流量计有联锁关系外，还与下列因素有联锁：①PTA进料速度太慢或太快，称量工作将停止；②PTA出料速度太慢或太快，称量工作也会停止；③旋转给料器电机过载时，也会自动停止。所以，在生产中必须注意以下几点：⑴PTA粉末要干燥，否则供料时容易“架桥”或阻塞通道，供料速度太慢会引起停车。⑵PTA中机械杂质要少，如橡皮，螺丝，铑丝，包装口袋碎片等，会使旋转给料器卡死或缠结在旋转螺杆上，引起过载或出料速度太慢而联锁停车。⑶日料仓料位不能太低。当料位太低时大量的氮气将与PTA一起进入称量斗中，直接进入浆料制备槽放空。不但影响PTA输送，而且会造成称量系统的停运。从生产的实践来看，PTA中的杂质主要有包装编织袋的边角料，细铁丝等。它们极易堵塞在螺旋给料器的出口影响PTA的供料量或堵塞给料器，造成输送阻力大，损坏传动电机或给料器。所以，碰到称量系统故障时，必须检查进料和出料的情况，打开螺旋给料器检查清理杂物。但清理时必须与中央控制室密切配合，不许随便启动电机，以免发生给料器铰伤手的事故。另外，还应该定期检查清理震动筛上的杂物，防止堵塞事故。搅拌器和浆料结块事故PTA－EG浆料结块事故对工艺和设备都有很大的影响，浆料结块的原因大致有以下几种：PTA潮湿。潮湿的PTA粉末易粘结成块团，进入配制槽后不易被分散，最终导致形成大块。配制工艺设计不合理。PTA干粉直接加入配制槽中。虽有EG喷淋配合，但许多PTA粉末会漂浮在浆料表面或飞扬到器壁上。喷淋的EG不能在瞬时全部润湿PTA粉，在搅拌的作用下，这些漂浮物PTA很容易被附到器壁上，然后粘成块团顺壁下滑而形成大块状PTA。搅拌器形成及搅拌效果差。使用四层管臂浆式搅拌器，搅拌效果不是很好，一旦有块状PTA出现时，会使搅拌浆叶受到撞击，导致搅拌轴产生偏心旋转，浆叶容易滑落，轴也容易打弯。操作不当。在操作过程中，液位控制低于或高于搅拌器最上面一层浆叶时，漂浮在表面的PTA粉末不易很快的被分散，很容易造成结块。对PTA－EG浆料的结块事故严重时会导致全线停车或损坏搅拌器，有时会导致闷料或降负荷操作，而有时则只要用氮气鼓泡使结块的块团“粉碎”后就可恢复生产。但是，要从根本上消除结块的事故，那就使用捏合棍，将PTA和EG先进入合机使两者充分合成浆料后再进入浆料槽搅拌稳定成悬浮浆液。第四节二氧化钛悬浮液的配制在生产消光切片时，除准备PTA，EG和催化剂等聚酯生产原料外，还要配制二氧化钛悬浮液，即将固体TiO2粉末与EG充分混合，通过分散设备使其充分分散在EG溶液中，利用静置重力自然沉降或离心，过滤分离等方法除去不符合要求的大粒子，得到粒度较小，悬浮性较好的TiO2悬浮液，供聚酯生产使用。一、TiO2悬浮液的配制工艺目前，国内几个大型聚酯生产厂家的TiO2悬浮液配制工艺路线归纳如下：沉降法沉降法是利用自然沉降的方法，使粗大粒子沉降除去，得到合格粒子的TiO2悬浮液。它是一种比较原始的配制方法，周期长，悬浮液质量不太高。球磨法球磨法是利用细小玻璃（珠）在研磨空中的相对运动，使粒大的TiO2粒子得到粉碎变细，最后得到细粒子的TiO2悬浮液。它是目前比较理想的一种配制方法，但悬浮液的质量与研磨时间和玻璃珠的大小和硬度很有关系。离心分离法离心分离法是沉降法的一种改进，使粗粒子在离心作用下快速分离。但它对粗粒怎样变细则无能为力。混合法（组合法）取上述各种TiO2悬浮液的配制方法的优点，将其中的两种或多种混合使用，如离心分离＋研磨（上海金山一厂），沉降＋研磨（天津化纤厂），多次过滤＋多次研磨（辽化，仪化）。二、影响TiO2悬浮液质量的因素TiO2颗粒的沉降速度和沉降时间TiO2固体在EG中的沉降速度为；式中，为沉降速度，m/s；，分别为固体颗粒TiO2和EG溶液速度，㎏/m3；为斯托克斯直径，当粒子为球形，；为溶液的粘度，㎏/ms（pas）；ｇ＝9.81m/s2。如果颗粒直径为的TiO2在静止时沉降高度为h（米）时，所需的时间为t（秒）为：从式可以计算出工艺要求的粒径小于5um沉降所需的时间在48±2小时，这就是在分散沉降过滤法工艺中沉降时间设定的依据。所以，悬浮液中TiO2粒子直径越大，沉降速度越快，达到同样的沉降高度所需的时间越短。一般认为，当粒径小于0.5um时，便达到胶体状态，在宏观上已不再发生沉降现象。因此，采用球磨机击碎TiO2粒子，可将TiO2粒子研磨到尽可能接近其原生粒子的直径（约0．3um），经过滤后即可直接用于聚酯生产。研磨效果研磨效果好坏直接影响TiO2悬浮液的质量，决定研磨效果的主要有如下几个因素：研磨机进料量，研磨机的进料量决定了TiO2悬浮液在研磨机中的停留时间。所以进料量太大，由于研磨时间短，研磨效果就差；但进料量太小，研磨效果虽好，但生产能力太低。仪化研磨机的进料设计为150l/h。研磨压力。进料压力低，输入研磨室的物料与玻璃球间的作用力就小，研磨效果差；但进料压力太高，对研磨室的密封要求也苛刻，而且研磨室的耐压能力也是有限的。仪化球磨机的最大操作压力为0.20MMPa压。所以其进料压力设定为0.06～0.07MPa表压。研磨电流。研磨室中的玻璃球的相对运动是由电机带动搅拌来实现的。因此，研磨电流的大小可间接反映研磨效果的好坏。在其它条件固定后，研磨电流下降说明研磨室阻力减少，研磨效果变差，这是应补充玻璃球。仪化球磨机电流设定为32～34A。研磨次数。在同等条件下，研磨次数越多，其悬浮液质量就越好，对于聚酯生产，研磨2～3次就完全可以满足要求。三、TiO2悬乳液的质量控制TiO2悬浮液的质量指标主要有两个：即TiO2悬浮液的浓度和TiO2悬浮液中的颗粒直径。这两个指标都可以用测试分析的手段来判断，