聚酯聚合培训 .docx
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1、精品名师归纳总结新职工培训教材第一章公司简介浙江红剑集团位于长江三角洲最具经济活力的的区杭州市,公司的前身为 1993 年成立的萧山红山化纤试验厂, 1999 年进行股份改制,成立了杭州红山化纤。杭州红山化纤成立之初,只有4 条纺丝生产线, 12 台加弹机,产能 2 万吨/年。2000 年公司开头了第一个战略投资方案,新增了4 条纺丝生产线, 17 台 33H 型加弹机。面对不断扩大的市竞争,公司将其次个战略投资方案提前实施,于2001 年至 2002 年再次扩产,新增纺丝生产线 4 条,20 台 33H 加弹机。至此,在短短的 3 年里,公司规模和效益增加了 4 倍,实现的跳动式的进展,提前
2、了二年完成了五年进展方案。2002 年,公司领导决策引进聚酯熔体直纺生产装置,应对将来更猛烈的市场竞争,使企业立于不败之的, 2002 年 6 月,公司正式与中国纺织工业设计院签订了合同,引进年产20万吨的聚酯熔体生产装置。2021 年,公司先后又向树酯新材料和大功率LED 节能灯领域进军。 至此, 公司产业已涉及化工、纺织、新材料、房的产和高科技等领域。其次章聚酯合成学问聚酯工业是石油化工的重要组成部份,在合成纤维工业中占有很大的比重,产量居第一位。1、聚酯生产的特点:聚酯生产按其生产特点应归于石油化工1、高温:从酯化反应到缩聚反应温度从260 始终提高到 280 。2 、高压、高真空操作:
3、酯化反应为微正压,缩聚反应为高真空。此外,熔体在管道可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结中的压力最高可达 200 公斤。3、原、辅材料易燃易爆:聚酯生产的主原料PTA 精对苯二甲酸为白色粉末,当在空气中到达肯定量时,易发生爆炸、燃烧。EG乙二醇蒸汽、热媒等都是简洁发生爆燃爆炸的危急品,故生产区内严禁烟火。4、全自动化生产,采纳先进的 DCS 系统掌握,对操作人员的素养要求高。5、单线的生产才能大,我公司的聚酯生产线设计日生产才能为600 吨/天,为目前国内产能最大,因而操作的责任庞大,如有操作失误,缺失庞大。6、测试外表多,种类繁多,并使用放射性元素做检测源。7、管道复杂。2、聚酯
4、工业合成的路线涤纶聚酯的化学名为:聚对苯二甲酸乙二醇酯,分子式为:HOCH 2CH 2OOCC 6 H4CO nOCH 2CH 2OH在工业上聚酯的合成主要有:以PTA 和 EG 为原料的直接酯化法,及以 DMT 和 EG 为原料的酯交换法。PTA 、EG 法:酯化HOOC 苯 COOH + 2HOC2CHH2OHHOCH2CH2OOC苯 COOC2CHH2OH + 2H2ODMT、EG法:CH3 OOC苯 COOC3H 2HOC2HCH2OHHOC2HCH2OOC苯 COOC2CHH2OH 2CH3OH然后:缩聚nHOCH2 CH2 OOC 苯 COOCH2 CH2 OHHOCH2CH2OO
5、C苯 COn OCH2CH2 OH+ n-1HOCH2CH2OH由上式可知, PTA 、EG 法和 DMT 、EG 法的区分主要在于 BHET 的生成。聚酯于 1941年在英国第一以对苯二甲酸和乙二醇为原料合成。但最早实现工业化生产的是 DMT 、EG 法。始终到 60 岁月,解决了 PTA 的精制问题,才开头 PTA 、EG 直接酯化大规模工业生产涤纶。PTA、EG 法和 DMT 、EG 法比较有以下优点:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1、PTA 比 DMT 廉价,且生产的单耗少。2、PTA法生产中无甲醇的回收,流程减短,并节约投资,由于不存在甲醇,可降低消防等级。3、PT
6、A 法中,浆料配比 EG 含量较 DMT 法少,并能精减 EG 的回收工序,削减投资。并且回收的 EG 可直接回用,节约 EG 的单耗。所以,在新建的聚酯工程中已全面 采纳 PTA 、EG 法, DMT 、EG 法工艺路线已被剔除。3、直接酯化聚酯合成的原理:1、主反应酯化: HOOC苯 COOH + 2HOC2HCH2OHHOCH2CH2OOC苯 COOC2HCH2OH + 2H2O缩 聚 : n HOCH2 CH2 OOC 苯 COOCH2 CH2 O HHOCH2CH2OOC 苯 COnOCH2CH2OH+ n-1HOCH2CH2OH2、副反应:1、醚键 DEG 的形成:主要在酯化阶段,
7、占总量的70% 80% ,分为羟基醚化, EG的自醚化, BHET 的自醚化。酯和醇的交换,形成的小分子醚化物。2、环聚体的形成:低分子量的环聚体影响PET 的加工和制品的性能,主要是在缩聚反应后的高温高真空中形成,其结构为含醚键的二聚体、三聚体、四聚体。3、降解:分为热降解和热氧降解,两者均导致熔体粘度的下降,端羧基增高,色相变黄, B 值上升。3、酯化、缩聚的化学平稳酯化反应为吸热反应, 上升温度, 会使反应向逆反应方向进行。 但上升温度可加速反应速度。依据平稳反应理论, 将生成物不断从反应体系中排除可促进正反应, 上升温度有利于生成物水的蒸发,加速从反应体系中排除,从而可进一步促进正反应
8、。缩聚反应为吸热反应, 提高反应温度既可促进正反应的进行, 仍可加快反应速度。 降低压力,有利于小分子的逸出促进反应的进行。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4、聚酯生产的方式及挑选聚酯生产的方式分为:间歇式、半连续式和连续式生产。间歇式生产具有生产敏捷、生产品种多、品种变换简洁、设备简洁、操作便利等优点,但质量不够稳固,批与批之间存在质量差异且生产单耗较高。半连续式介于二者之间。连续式生产,生产才能大,产品质量稳固,设备的生产效率高,原料消耗低。在生产中,反应器连续进出料, 理论上其中的任何一点的状态都不随时间变化。 但对设备的牢靠性要求高, 某一点出问题都会影响产品质量, 故
9、显现故障要准时处理, 对治理要求高, 品种变化比较困难。5、连续式生产的不同流程的特点我国自 80 岁月起,自世界各国引进了多条聚酯生产线,获得大规模推广的有美国杜邦、瑞士伊文达、德国吉玛三家公司的工艺技术。在90 岁月末,中纺院在消化吸取吉玛技术的基础上推出了我国自己的聚酯生产技术,这些生产技术均为PTA 、EG 法。杜邦技术特点:采纳高温快速酯化的三釜流程,产品反应的停留时间短。伊文达、吉玛、中纺院:较低温度和酯化的五釜流程,产品反应的停留时间较长。现在这三家公司都在大力推广最新开发的四釜流程。本聚酯工程即采纳了中纺院开发的四釜流程工艺路线,具有如下特点。1、采纳四釜流程: 两端酯化、两端
10、缩聚、单线生产才能大。 有较大的生产弹性, 在 50% 120% 生产范畴内调整不影响产品质量。2、物料在反应釜中的停留时间长,反应温度较低、反应温顺、操作稳固,产品的DEG含量较低、质量较好。3、采纳乙二醇全部回收,循环使用,降低原料单耗。4、采纳 sbAC3醋酸锑作催化剂,可削减 DEG 的生成,并不用添加稳固剂,削减了杂质。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5、工艺塔为特殊的浮阀塔,结构简洁,EG 为精馏成效好、效率高。6 、真空系统,预缩和终缩共用一套,削减占的,削减投资。采纳刮板冷凝器,解决真空易堵问题。使用 EG 蒸汽做真空系统的喷射动力,EG 可循环使用,削减 EG
11、 精制工作量, 并削减了污水排放量。7、使用 DCS 掌握系统实现全自动化的生产调剂, 掌握精度高。 生产稳固, 产品质量好。第三章中纺院四釜流程的工艺概述1、聚酯装置的概述1、聚酯装置的组成生产装置:浆料制备,第一、二酯化,预缩聚,终缩聚,切片生产,输送、包装,尾汽淋洗, 催化剂制备,消光剂制备等。帮助装置:热媒炉,过滤器清洗,化验室,公用工程。2、生产才能、品种及质量指标产能: 600 吨/天20 万吨/年品种:半消光剂纤维级聚酯熔体和切片。质量指标:特性粘度: 0.62 0.66M 1=1端羧基:27mol/t二甘醇:M20.005wt%M2熔点:260 凝结粒子: 510um 可编辑资
12、料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结10um : 0 N/mg色值: L 值88APHAB 值: 42APHA二氧化钛: M3 0.05wt%M3 一般为 0.1 0.5%灰分不含二氧化钛:0.07wt%Fe 含量:水含量:0.4wt% 3、装置特点:1、一头二尾,酯化为一套,自缩聚开头分为二套,可确保设计达标,削减生产风险。2、直接纺丝,可省去多道工序,节约生产成本,且熔体不与外界接触,保证无杂质。3、连续化大生产,这要求:设备牢靠性好,对故障的处理要准时,加强专业治理, 及较高的操作素养。4、自动化程度高。5、操作弹性大:可在 50% 120% 间调整产能,而不影响质量。6、节能:乙二
13、醇蒸汽作真空喷射动力,削减了乙二醇的回收工作。7、三废少。2、工艺流程说明1、催化剂配制催化剂配制为间歇操作,每天配制两批,满意 24 小时加入量,供聚酯生产线使用,每次必需把满桶料投尽,以防开包后的催化剂在空气中水解。配制时,按配制浓度 2.0% 设定 EG 的用量,在催化剂配制槽 21TA01 中,先通过流量计计量加入肯定量的乙二醇,启动搅拌器 21 A01 ,再加入催化剂。用 0.3Mpa 蒸汽加热,在 60 温度下混合搅拌 0.5 1 小时,使三醋酸锑充分溶解乙二醇中,配制成浓度为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.0Wt% 的催化剂溶液。然后经过滤器 21 F01 滤
14、去可能带进的固体杂质。借重力自流到催化剂供料槽 21 T02 ,再由催化剂供料泵 21 P01A/B 供经反应系统使用。2、消光剂配制消光剂二氧化钛 TiO 2 自仓库用叉车运来,贮存在聚酯装置内的 TiO 2 制备间。二氧化钛一般为 25kg 袋装或桶装,当袋装时,贮存堆放不宜过高,以免二氧化钛粉末被压实,经配制时的分散造成困难。二氧化钛配制为间歇操作,每批配制过程平均需15 小时。每两天可配制三批,供聚酯生产线使用。人工将袋装二氧化钛放在喂入装置 22 M01 的平台上,剪去封口,把二氧化钛缓慢、匀称的加入到二氧化钛配制槽 22 TA01 中。配制时,先按配制浓度 50% 运算,向二氧化钛
15、配制槽 22TA01 中计量加入新奇乙二醇,启动搅拌器 22A01 ,加入二氧化钛,搅拌混合 1 小时,配制成浓度为 50%wt 的二氧化钛悬浮液,然后再用二氧化钛研磨机 22 M02 ,经二氧化钛循环槽 22TA02 进行 2 次循环研磨,每次约需 4 小时。由于在研磨过程中发热量较大,采纳夹套通7冷冻水进行冷却降温。为了安全运行,研磨机有联锁装置,只有在通入冷冻水的情形下,研磨才能启动。经过二次研磨后的二氧化钛悬浮液加入到二氧化钛稀释槽22 TA03 中,计量补加新奇乙二醇,搅拌稀释成10%wt的二氧化钛悬浮液。再用悬浮液输送泵22 P01 经 TiO 2 离心机 22 G01 除掉未分散
16、的二氧化钛大颗粒后,打入到中间槽22 TA04 中,在此静置 2 小时。以排除配制过程中产生的静电, 取样化验合格后, 用氮气将悬浮液经过滤器 22 F01 压送至二氧化钛悬浮液供料槽 22 TA05 中,由 TiO 2 计量泵 22P02.1/2 供生产线使用。在二氧化钛中切忌混入电解质及其它杂质。3、浆料配制可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结精对苯二甲酸 PTA 自 PTA 贮存库,用车运至聚酯装置内,用电梯和电动葫芦吊运到PTA 日料仓上方,人工拆袋将 PTA 加入到 PTA 日料仓中。PTA 自日料仓 11 H01.1/2 落入 PTA 称量装置 11 M01 ,通过离心
17、称量盘来连续称量,称量计依靠螺杆进料器和星形给料器进料,通过离心称量盘出料所需力的大小来计量 PTA 的加入量。使 PTA 粉末连续、匀称的加入浆料配制槽 11 TA01 中。同时,已经配制好的催化剂溶液和循环使用的回用 EG 分别按肯定的比例一同喷淋加入到 11 TA01 中,在搅拌器 11A01 的搅拌下,使 PTA 和 EG 充分混合匀称,摩尔比为 EG/PTA=1.08 ,此过程为连续进行的。浆料在配制槽中的停留时间约为 2小时。配制好的浆料用各开 50% 的浆料泵 11P01.1/2 送入第一酯化釜 12R01 ,泵的转速由 12R01 的液位和熔体出料磁 18/28 P01 的速度
18、掌握器进行自动调剂。在浆料输送管道上有一个质量流量计和密度计, 可连续记录和指示浆料的流量和密度, 来监控 EG/PTA 的摩尔比是否正确。4、酯化来自浆料配制槽 11 TA01 的 PTA 浆料由第一酯化反应器 12 R01 R 的顶部进入, 通过搅拌器 12 A01混合搅拌和热媒盘管进行循环加热器,在260 262 温度下进行酯化反应,停留时间约 200 分钟。反应由的物料由第一酯化反应器的底部靠自重及位差从侧面进入其次酯化反应器 13R01 的外室,依靠搅拌器 13 A01 搅拌和热媒盘管进行循环加热,物料由外室流入反应器内室,在263 温度下连续进行本化反应,反应时间为90 分钟。已配
19、制好的 10wt% 二氧化钛悬浮液通过计量泵 22P02.1/2 定量的从其次酯化反应器顶部加入到反应器中。其次酯化反应器底部出口作特殊设计,使反应器内物料不产生任何死角。 反应后的酯化产物由反应器底部排出分别送到预缩聚反应器15/25 R01 。第一酯化反应器内反应生成的水和蒸发的乙二醇通过压力掌握器PRC 12021 调剂一可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结定流量从反应器上部管道排出与其次酯化反应器反应生成的水及蒸发的乙二醇一起进入工艺塔13 C01 中,混合蒸汽压力为0.11Mpa 绝压。由于工艺塔内釜液的液面稍高于混合蒸汽入口,因此蒸汽中夹带的少量PTA、齐聚物等到被溶解
20、在塔釜液乙二醇中。混合蒸汽经 过 16 块塔板精馏,塔顶馏出物主要是水,占98.48% ,其它为乙二醇、乙醛等,经塔顶冷凝器13 E01 冷凝和顺流罐 13 T01 部分回流,回流比为 1:1.2。其余废水冷却至排放答应温度后,送污水处理场处理。冷凝器 13 E01 中未凝尾气去尾气淋洗塔 24 C01 进行吸取后排入污水系统。工艺塔第一块塔板下有一特殊喷嘴, 用循环乙二醇既可以冲洗第一块塔斯社板, 也可以喷淋冷却混合蒸汽,除去蒸汽中的夹带物。第3、8、11 块塔板上分别装有温度计,经运算器与回流的流量计联锁,掌握回流量以保护塔的正常操作温度。工艺塔塔釜液含乙二醇99.04% ,由塔斯社底出料
21、泵 13 P02.A/B ,一部分送回第一、二酯化反应器, 分别由流量计自动掌握, 使第一酯化反应器中的 EG/PTA 的摩尔比约为 1.65 。剩余部分送至乙二醇收集罐 17 T03 ,该项排出量由塔斯社底液面掌握器调剂。工艺塔、酯化反应器的加热盘管及酯化产物夹套均由二次回路的液相热媒加热, 由热媒蒸发器供应的蒸汽加热。 第一酯化反应器的部分热媒盘管装有阀门, 假如生产负荷降低时, 可以关掉几组热媒加热盘管。5、预缩聚来自其次酯化反应器13R01 的酯化产物凭借压力差进入预缩聚反应器 15/25 R01 上室, 通过热媒盘管进行加热, 然后再从上室流入反应器下室, 使酯化物料在 272 条件
22、下进行预缩聚反应,反应时间为 100 分钟。由于预缩聚反应器的反应是在真空条件下进行的,受压力差的影响, 物料进入反应器上室后呈沸腾状态。因此不需要搅拌,靠物料自身沸腾进行混合,从而使反应匀称进行。当物料进入反应器下室后,在搅拌器搅拌下连续进行反应,由于物料反应和EG 蒸汽需要加热,因此,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结预缩聚反应器上、下室均设有热媒盘管加热。反应器内酯化、 缩聚两种反应同进行, 汽化的乙二醇不断被真空系统抽走,管道中设有压力指示及高压报警装置,以保证反应在1kpa 绝压条件下进行。抽走的乙二醇蒸汽第一进入刮板冷凝器 15/25 E01 ,入口处有刮板式搅拌器,
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