聚酯物料平衡和热量计算

聚酯物料平衡和热量计算一物料平衡基础数据和计算依据日产负荷：960T/D,时产负荷40000Kg/h；基片特性粘度：n=0.6050dl/g；端羧基Av=27.5mol/t；终缩聚117-R01温度：284°C；预聚物115-R01出口：n=0.275dl/g；端羧基Av=72.5mol/t；115-R01温度：275C；113-R01出口齐聚物：酸值AN=21.5mg(KOH)/g；温度：267.5C；012-R01出口齐聚物：酸值AN=57mg(KOH)/g；温度：267.3C；酸值与端羧基换算公式：AN=0.056107XAv；聚合度计算公式Pn=187.96Xn1.46-0.32；PTA相对分子质量：166；EG相对分子质量62；PET大分子内单链相对分子质量：192；投料比例：EG:PTA=1.2摩尔比)；012-RO1酯化率为es=90%；1/213-R01酯化率为97%;酯化率计算公式：es=100-(OH%)n/Pn末端为羧基的齐聚物的相对分子质量：M(WCOOH)n=192.17X(Pn-1)+166.14末端为羟基的齐聚物的相对分子质量： M(WOH)n=192.17X(Pn-1)+254.24末端为羟基的齐聚物占总量的百分比：(OH%)=2X108102xMWCOOH)*XA%)n2X106+MWOH)nMWCOOH)n)XAvn)末端为羧基的齐聚物占总量的百分比：(COOH%)n=100-(0H%)n计算忽略内容：不考虑副反应；不考虑添加剂反应和质量；缩聚阶段不考虑雾沫夹带；全程物料无损失；反应中生成的水全部蒸发。化学反应方程式酯化反应：HOOCCH<OOH+2HOCHCHOHU2HO+HOCHCHOOCH<OOCHCHOH66222226622缩聚反应：nHOCHCHOOCHCOOCHCHOH^226622HO-[CHCHOOCHCOO]-CHCHOH+(n-1)HOCHCHOH2266n2222酯化和缩聚合并反应方程式：nHOOCCHCOOH+(n+1)HOCHCHOH^6622HO-[CHCHOOCHCOO]-CHCHOH+2nHO2266n222计算过程计算基础切片聚合度为90，根据PET分子式单链相对分子质量为192,计算出PET大分子的分子量约为Mn=17280。目前日产960T/D,计算终缩聚反应釜的出料负荷F=40000Kg/h,则进料PTA质量流量MPTA二EX90X166~34528Kg/h；进料PTA摩尔流量MQPTA=208Kmol/h。PTAMnQPTA根据EG:PTA=1.2摩尔比)计算EG进料质量流量为：Meg=1・2x208X60=15475.2Kg/h。3.1012-R01酯化反应釜物料平衡计算按照012-RO1酯化率eS]达到90%计算得：参加反应的PTA量为：皿戸丁人j^=MptaX0.9=31075.2Kg/h；M=MX0.1=3452.8Kg/h；PTA岀1PTA D，则反应生成水的质量：M产Mpta户166X18X2=6739.2Kg/h；水1 PTA反1参照现有几个酯化生成工艺，发现上升蒸汽中EG含量在50-63%（重量百分比），取50%计算得：MEG1=M1=6739.2Kg/h；EG蒸1水1为平衡反应釜液位，蒸岀的EG全部回流至反应釜中，即MEGEG回1=Meg蒸1=6739・2Kg/h；根据经验值一酯岀口齐聚物的聚合度一般为3-4，取4计算，根据酯化反应和缩聚反应合并的化学方程式得参加反应的EG:PTA=5:4（摩尔比），则：TOC\o"1-5"\h\zM LM二PTA反1X5X62=14508Kg/h；EG反1 166 4MEG1=MEG-MEG1=967.2Kg/h；EG岀1EG EG反1M=M+M-M=38844Kg/h；齐1EG反1PTA反1水1 &/012-R01的进料为：Meg+Mpta+Meg产56742.4Kg/h；EGPTAEG回1012-R01的出料为:Megj+Mpta“+M“+Meg“+M“=56742.4Kg/h；EG岀1 PTA岀1 齐1 EG蒸1 水13・2113-R01和213-R01的物料平衡计算按照113/213-RO1酯化率es2达到97%,以及二酯出料平均聚合度为5计算：参加反应的PTA质量：MPTA反2二MptaX（es2—eS］）=2416.96Kg/h；反应生成水的质量：M尸Mpta户166X18X2=524.16Kg/h；水2 P|A反2因二酯压力较低，取混合蒸汽中EG质量比为55%计算：M=M户0.45x0.55=640.64Kg/h;EG蒸2 水2为平衡反应釜液位，蒸出的EG全部回流至反应釜中，即MEGEG回2=MEG2=640.64Kg/h；2EG蒸2MPTA岀2=MPTA-MPTA反1-MPTA反2=1035'84Kg/h；根据二酯反应釜出料聚合度为5，以及反应方程式计算全部参与反应的EG与PTA的摩尔比为6:5,贝lj：TOC\o"1-5"\h\zM +M 厂M二 __pta反2x6X62=15010.944Kg/h;EG反2 166 5MEG2=MEG-MEG2=464.256Kg/h;EG岀2EGEG反2M=M+M+M-M-M=41239.744Kg/h；齐2EG反2 PTA反2 PTA反1 水2 水1 &/113/213-RO1的进料:Megj+Mpta“+M“+Meg2=43904.64Kg/h;EG岀1 PTA岀1 齐1 EG回2113/213-RO1的出料：Meg2+Mpta2+M2+Meg2+M2=43904.64EG岀2 PTA岀2 齐2 EG蒸2 水2Kg/h;3・3115-R01和215-R01的物料平衡计算根据齐聚物的分析数据以及计算公式计算得岀：115/215-R01的岀料平均聚合度：Pn=28；由酯化率es计算公式计算得：齐聚物的酯化率es3=99.3%；则在预缩聚反应釜中参加反应的PTA质量：MPTA反3=MptaX（es3—es2）=794-144Kg/h；MPTA岀3=MPTA岀2-MPTA反3=241-696Kg/h；贝生成的水量为：M水3=MPTA反3^166X18X2=172-224Kg/h；根据预缩聚反应釜岀料聚合度为28,以及反应方程式计算全部参与反应的EG与PTA的摩尔比为29:28，贝U：M 二Mpta反1+MpTA反2+MpTA反3X29X62=13263.07Kg/h;EG反3 166 28则在预缩聚反应釜中生成的EG量为：M=M-M=1747.874Kg/h;EG生3EG反2 EG反3 &/'由于预缩聚反应釜中为负压，生成的水和EG全部蒸发：Meg蒸3=Meg生3+Meg岀2=2212-13Kg/h；在预缩聚反应釜中生成的齐聚物的量为：M=M+M+M+M-M-M-M=40113.79齐3EG反3PTA反3PTA反2PTA反1水3水2水1Kg/h；115/215-R01的进料：Meg2+Mpta2+M2=42739.84Kg/h；EG岀2PTA岀2 齐2115/215-R01的出料:Mpta3+M3+Meg3+M3=42739.84Kg/h;PTA岀3齐3EG蒸3水3 '3.4117-R01和217-R01的物料平衡计算根据基础切片的分析数据以及计算公式计算得岀：117/217-R01的出料平均聚合度：Pn=90；终缩聚岀料酯化率按照100%计算，PTA全部反应，则在终缩聚反应的PTA质量为：Mpta反4=Mpta岀3=241・696Kg/h；依据化学反应方程式计算得：M =208X2!X62=13039.29Kg/h;EG反4 90终缩聚反应釜中蒸发的EG量：MEG蒸4=MEG生4=MEG反3-MEG反4=223・78Kg/h；则生成的水量为：M水4二Mpta反4一166X18X2=52.416Kg/h；终缩聚出齐聚物的量为：M=M +M +M+M +M -M-M-M-M齐4 EG反4 PTA反3 PTA反3PTA反2 PTA反1 水4 水3 水2=40079.29Kg/h；水1115/215-R01的进料：M^a+M=40355.486Kg/h;PTA出3 齐3115/215-R01的出料：M+M+M=40355.486Kg/h;齐4EG蒸4水4SSP物料衡算根据成品切片粘度0.8200计算，成品切片聚合度Pn=140；在固相增粘阶段只发生缩聚反应，则依据反应方程式计算：Meg5=208X141X62=12988.11Kg/h；EG反5 140则在反应中生成的EG为：M=M-M =51.18Kg/hSSP进料为MSSP=M4=40079.29Kg/h；SSP进齐4SSP出料为Mssp=M4-Meg5=40028.11Kg/h。SSP出齐4EG生5013-C01系统物料衡算按照热媒站汽提塔废水COD为30000mmg/l计算，且废水中有机物均为乙二醇：废水中乙二醇含量为30Kg/T。进料：012-R01工艺蒸汽量：Ml二M+M=13478.4Kg/hTOC\o"1-5"\h\zEG蒸1 水1113、213-R01工艺蒸汽量：M2二M +M=1164.8Kg/hEG蒸2 水2013-T02低点槽进液：M3=MEG3+M 3+MEG4+MEG蒸3 水3EG蒸4 水4=2660.55Kg/h013-T01凝液回流喷淋量（流量计读数）：M4=6450Kg/h出料：012-R01乙二醇回流：M1二Me「—=6739.2Kg/hEG蒸1113、213-R01乙二醇回流：M2二Me「2=640.64Kg/hEG蒸2塔顶蒸汽外送量（流量计读数）：M3=13450Kg/h，其中外排M=7000Kg/h;则随蒸汽外排的EG量为：M5=7X30=210Kg/h工艺塔进回用乙二醇槽：M4=MEG3+MEG4-M5=2225.91Kg/hEG蒸3 EG蒸43.7017-E05乙二醇蒸发器物料衡算进料：M=5000Kg/hEG出料：MEG=5000Kg/hEG蒸 —二热量计算1基础数据和计算依据酯化反应热：AH=62.97-0.1148Xt（°C）Kj/mol；酯缩聚反应热：AH=-8.36Kj/mol；缩热容表：物料名称齐聚物EG(L)水（L）EG(G)水（G）CPX4.18J/gC0.47--0.490.651.00.490.46PTA在267.5C时的焓，H267.5^450KJ/Kg；H20^0.174KJ/Kg；PTA的溶解热qsW43Kj/mol；在012-R01、113/213-R01中水的汽化热：AH =40.8Kj/mol；AH”水气 EG气=711Kj/Kg；在115/215-R01、117/217-R01中水的汽化热：△H=386X4.18j/g；AH”=159X4.18j/g；水气EG气计算忽略内容：反应釜中生成的水全部蒸发；齐聚物中不存在水分、游离态的EG等；酯化反应釜的搅拌热忽略。2计算过程2.1012-R01酯化反应釜热量计算酯化反应热：AH=62.97-0.1148Xt(°C)Kj/mol=32.28Kj/mol酯则酯化反应热Q=187.2Kmol/hXAH=6.043X106Kj/h；酯酯酯化生成的BHET全部缩聚为聚合度为4的齐聚物，则缩聚反应热Q=187.2Kmol/hXAH=-1.565X106Kj/h；缩缩反应热Q1=Q+Q=4.478X106Kj/h；酯缩假设只有反应部分的PTA溶解，qs取43Kj/mol，则PTA溶解热Q2=187.2Kmol/hXqs=8.05X106Kj/h；蒸发热：Q3=Q+Q=M XAH /62+M XAH/18=2.007X107Kj/h；水EG EG蒸1 EG气 水1水气设定PTA和浆料中的EG由常温升到267.3摄氏度，温升按245摄氏度计算；EG的沸点197度计算，回用EG进料温度160摄氏度,则回用EG液态温升37摄氏度，气态温升为70摄氏度，则温升需要的热量：Q4=Qpta+Qeg=MptaXAHpta+MegXAClXATl+Meg回XAClXATl+Meg回XACQXATQ=2.747X107Kj/h；则012-R01总的需热量Q=Q1+Q2+Q3+Q4=6.0068X107Kj/h；2・2113-R01和213-R01的热量计算酯化反应热：AH=62.97-0.1148Xt(°C)Kj/mol=32.26Kj/mol酯则酯化反应热Q=14.56Kmol/hXAH=2.775X10sKj/h；酯酯缩聚反应热忽略；反应热Q1=Q=2.775X105Kj/h；酯蒸发热：Q2=Q+Q=M XAH/62+MXAH/18=1.643X106Kj/h；水EGEG蒸2 EG气' 水2 水气' J齐聚物(含未反应的PTA)由267.3摄氏度升温到267.5摄氏度，温升按0.2摄氏度计算；EG的沸点197度计算，回用EG进料温度160摄氏度，则回用EG液态温升37摄氏度，气态温升为70摄氏度，则温升需要的热量：Q3=Q+QEG=MXAC+MEG2XACLXATL+MEGXACLXATL+MEG齐EG齐齐EG出2 LLEG回LLEG回XACQXATQ=1.727X105Kj/h；则113-R01和213-R01总的需热量Q=Q1+Q2+Q3=2.093X106Kj/h；2・3115-R01和215-R01的热量计算酯化反应热：AH=62.97-0.1148Xt(C)Kj/mol=31.4Kj/mol酯则酯化反应热Q=4.784Kmol/hXAH=1.502X105Kj/h；

酯酯由聚合度5缩聚为聚合度28的缩聚反应热：Q=208Kmol/hX(丄_丄)XAH=-2.857X105Kj/h；缩 5 28 缩反应热Q1=Q+Q=-1.355X105Kj/h；酯缩蒸发热：Q2=Q+Qc=M /△H”/62+M3XAH/18=1.748X106Kj/h；水EG EG蒸3 EG气 水3 水气' J齐聚物由267.5摄氏度升温到275摄氏度，齐聚物中的PTA等忽略，则温升需要的热量：Q3=Q=MXACXAT=6.297X10sKj/h；齐进 齐115-R01和215-R01总的需热量为：Q二Q1+Q2+Q3=2.242X106预Kj/h；2.4117-R01和217-R01的热量计算酯化反应热：AH=62.97-0.1148Xt(°C)Kj/mol=30.37Kj/mol酯则酯化反应热Q=1.456Kmol/hXAH=4.42X104Kj/h；酯酯由聚合度28缩聚为聚合度90的缩聚反应热：Q=208Kmol/hX(丄一丄)XAH=-4.28X104Kj/h；缩 28 90 缩反应热Q1=Q+Q=1.4X103Kj/h；酯缩蒸发热：Q2=Q+0,=M /62+M”XAH/18=2.333X105Kj/h；水EG EG蒸4 EG气 水4 水气 J齐聚物由275摄氏度升温到284摄氏度，齐聚物中的PTA等忽略,则温升需要的热量：Q3=Q=MXACXAT=7.135X105Kj/h；齐进 齐反应釜搅拌电机实测电流平均80A,功率因数取0.9，则单台实际输出功率为：P=V3Ulcos0=47KW,搅拌器共计四台，传动效率取0.8计算则实际作用到预聚物的功率为P=47X4X0.8=150KW,根据搅拌热计算公式：Q=-PX860kcal/kwhX4.18计算得搅拌热Q4=-5.39X105Kj/h；

117-R01和217-R01总的需热量为:Q二Q1+Q2+Q3+Q4=4.092X105终Kj/h；2.5SSP热量计算SSP整个流程主要用热是将切片温度由常温升到可以固相增粘的温度，即由20°C升至210°C，齐聚物热容即为切片热容，计算温升所需热量为：Q固二MpetX4CX4T=40000X0.47X4.18X190=1.493X107Kj/h；2.6013-C01热量计算工艺塔塔顶100C，塔底178C，凝液喷淋温度60C，酯化反应釜工艺蒸汽进塔温度按照265C计算，低点槽温度按照常温计算，取30C。进塔EG蒸汽需要的热量：q1=Qq+Q相+Ql=-(MeG蒸i+MeG蒸2)X0.49X4.18X68+-(MEG1+2)X0.49X4.18X68