年产50万吨PET工艺设计样本.docx

年产50万吨PET生产车间工艺设计摘要本设计是年产50万吨聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）车间合成工段初步设计。本文对PET研究，生产和应用进行了具体概述，叙述了其在化学工业中作用和地位。并介绍了PET制备方法和确定了PET生产工艺。在确定PET生产工艺基础上进行了物料衡算，设备选型和车间设计等过程。文中还对供电、供水、采暖等方案进行了简单叙述。关键词：聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET，酯交换法，反应釜选型目录摘要I1.概述11.1聚对苯二甲酸乙二醇酯（）概述11.2聚酯生产技术进展11.3中国生产消费现实状况21.4产品组成31.5中国聚酯工业及和国外优异水平差距42.聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）特征和应用62.1特征62.2应用82.3聚对苯二甲酸乙二醇酯改性品种82.3.1增强改性PET82.3.2共混改性PET92.3.3结晶改性PET92.4聚对苯二甲酸乙二醇酯成型加工92.4.1PET加工特征92.4.2 PET加工方法103.PET制备方法介绍和选择113.1酯交换缩聚法113.2直接酯化缩聚法113.3环氧乙烷法123.4 PET合成方法选择124.物料衡算144.1酯交换阶段144.1.1第一酯交换器R101物料衡算144.1.2第二酯交换器R102物料衡算154.1.3第三酯交换器R102物料衡算154.1.4 BHET储槽物料衡算164.2缩聚阶段164.2.1第一聚合釜R201物料衡算174.2.2第二聚合釜R202物料衡算174.2.3第二聚合釜R203物料衡算184.3切粒包装185关键设备选型195.1釜选型195.2 其它设备选型196.车间设备部署设计206.1车间设备部署标准206.1.1车间设备部署标准206.1.2 车间设备平面部署标准206.1.3 车间设置面部署标准206.2车间设备部署216.2.1车间设备平面部署216.2.2车间设备立面部署217. 公用工程227.1供水227.2供电227.3供暖227.4 通风22参考文件23致谢241.概述1.1聚对苯二甲酸乙二醇酯（）概述聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)为聚对苯二甲酸和乙二醇直接酯化法或聚对苯二甲酸二甲酯和乙二醇 酯交换法制成聚合物，俗称涤纶，英文名称Polyethyleneterephthalate，简称PET或PETP。俗称涤纶树脂。她是对苯二甲酸和乙二醇缩聚物，和一起统称为热塑性聚酯，或饱和聚酯。PET是英国ICI企业于1946年首先工业化，美国杜邦于1948年生产，开始关键用于纤维和薄膜类制品，直到1966年日本带人企业开发出玻璃纤维增强制品后，才开始用于工程塑料领域。现在，PET用于纤维和塑料制品基础各半；塑料制品关键用于透明瓶、薄膜和片材，用作工程塑料正在快速兴起，估计以后几年会快速增加，但现在用量很小；日本1997年PET总产量为139.5万t，其中用于塑料67.8万t，而工程塑料只占1.6万t；西欧1998年用于塑料PET为111.8万t，其中87%用于吹塑瓶、6.4%用于薄膜和片材，包含工程塑料等其它为6.6%；美国1998年用于塑料PET为72.2万t，而93.7%用于瓶类制品。PET薄膜突出性能有阻隔性、力学性能和韧性好， PET玻璃纤维增强工程塑料突出性能为力学性能高且受温度影响小、耐热温度高、冲击强度高、耐摩擦、耐蠕变性好、 刚性大、硬度大及尺寸稳定性好，增强PET在力学性能、刚性、耐热性方面全部超出增强PBT，但加工性不及PBT。1.2聚酯生产技术进展 世界聚酯装置正向更大经济规模方向发展。单系列生产能力已由20世纪80年代100吨/天、200吨/天提升到90年代300吨/天、400吨/天、480吨/天、600吨/天。现在世界前30家聚酯生产厂家平均产能达成36万吨/年，规模最大杜邦企业已达140万吨/年。聚酯工艺路线有直接酯化法(PTA法)和酯交换法(DMT法)。PTA法含有原料消耗低、反应时间短等优势，自80年代起己成为聚酯关键工艺和首选技术路线。大规模生产线为连续生产工艺，半连续及间歇生产工艺则适合中、小型多个生产装置。PTA法连续工艺关键有德国吉玛(Zimmer)企业、美国杜邦企业、瑞士伊文达(Inventa)企业和日本钟纺(Konebo)企业等几家技术。其中吉玛、伊文达、钟纺技术为5釜步骤，杜邦则开发了3釜步骤(现在正在开发2釜步骤)，二者缩聚工艺基础相同，区分在于酯化工艺。如5釜步骤采取较低温度及压力酯化，而3釜步骤则采取高乙二醇(EG)/PTA摩尔比和较高酯化温度，以强化反应条件，加紧反应速度，缩短反应时间。总反应时间为5釜步骤10小保?釜步骤3.5小时。现在世界大型聚酯企业全部采取集散型(DCS)控制系统进行生产控制和管理，并对全步骤或单釜步骤进行仿真计算。初，伊文达-费希尔(Inventa-Fisher)(I-F)企业公布了其聚酯生产步骤和能耗。该工艺从PTA或DMT和乙二醇(EG)反应生产树脂级或纺织级聚酯。采取4釜(4R)工艺，由PTA和EG或熔融DMT和EG组成浆液，进入第一酯化/酯交换反应器，反应在较高压力和温度(200270)下进行，生成低聚物进入第二串级搅拌式反应器，在较低压力和较高温度下进行反应，反应转化率大于97%。然后在低于常压和较高温度下，藉第3台串级反应器预聚合，缩聚程度大于20，经第4台DISCAGE精制器后，使最终缩聚物特征粘度(i.V.)提升到0.9。能耗为：电力55.0 kwh/t，燃料油61.0kg/t，氮气0.8m3/t，空气9.0m3/t。采取该工艺已建有50多套装置，其中13条生产线能力为100700吨/天。现已经有单系列700吨/天生产线投运。用于聚酯生产缩聚反应催化剂种类繁多，关键有锑系、锗系、钛系、锡系等。因为锑系催化剂在缩聚过程中能大大促进缩聚反应，而对热降解反应促进程度较小，所以现在聚酯工业普遍采取锑系催化剂，关键品种有三氧化二锑、醋酸锑和多年来开始受到广泛关注乙二醇锑。另外，用于酯交换反应锰、锌、钙、钴、铅等金属醋酸盐对缩聚反应也有一定催化作用。1.3中国生产消费现实状况中国聚酯生产起步较晚，70年代开始形成上海、天津、辽阳等生产基地，80年代国产间歇式、半连续小聚酯生产装置建设较多，据统计已经有110家以上。现在中国关键聚酯生产企业集中在中国石化和中国石油两大集团企业。中国石化聚酯产量达成202.97万吨，占全国总产量69.2%。中国石油产量为46.61万吨，占全国总产量15.9%。现在关键40多家聚酯生产企业，产量在1万吨以上企业有29家，在10万吨以上企业有9家，在30万吨以上企业有4家。仪征化纤企业是现在中国聚酯生产能力和产量最大企业，聚酯产量达成110.85万吨，占全国总产量37.8%；其次是辽阳石化企业，产量40.75万吨，占13.9%；上海石化企业居第三位，产量为38.35万吨，占13.1%。上海石化企业产量达成42万吨，辽阳石油化纤企业达40万吨，洛阳石化企业达22万吨，天津石化企业达21万吨。中国共有100多家聚酯生产企业，其中小聚酯(指采取间隙法生产工艺装置)企业有近70家，为大聚酯企业总数2倍多，而产能约占全国总生产能力32%。中国现在最大聚酯生产企业是中石化仪征化纤股份企业，总年产能力达成120万吨，已成为世界十大聚酯生产企业之一。除仪征化纤外，中国聚酯大型企业还有辽阳石油化纤企业、上海石化股份、天津石油化工企业、翔鹭涤纶纺纤(厦门)。上述5大企业生产能力约占全国总产能1/3。 多年仍有部分新厂在建，1999年至今，中国民营聚酯企业激增，聚酯生产能力急剧膨胀。到底，民营企业聚酯生产能力已占中国总生产能力40%左右，现在纤维级聚酯已出现生产能力相对过剩情况。多年中国聚酯生产能力大幅度增加，产量也同时上升，自1985年以来，聚酯产量一直以两位数速度增加，中国聚酯产量已由1995年179.1万吨增加到632.5万吨，聚酯产量已达成776.1万吨，中国聚酯生产能力达成850万吨，产量和增加幅度己远超出美国，居世界首位。中国现已成为世界第二大聚酯生产国。聚酯表观消费量已达786.9万吨。因多年中国聚酯树脂和涤纶产品需求量较大，每十二个月进口总量均在100万吨以上。1.4产品组成在产品品种方面，现在中国聚酯生产仍以纤用聚酯为主，占总年产能力88%；中国非纤用聚酯切片年产能力约100万吨，其中聚酯瓶片发展尤其快速，仅就新增50多万吨年产能力。但因为中国市场容量有限，所以聚酯瓶片装置开工率不足50%。80年代后，伴随合成纤维工业快速发展，中国聚酯消费量也快速增加。1990年合成纤维用聚酯表观消费量为105.4万吨，1995年增加到268.9万吨。表观消费量增加到616.8万吨，达成710.7万吨，达成859.7万吨。中国聚酯消费绝大部分用于生产涤纶纤维。涤纶纤维是中国合成纤维中增加最快品种，1965年涤纶纤维产量只有100吨，仅占中国合成纤维总产量约1.92%，在锦纶、维纶和腈纶以后而居第四位。1976年涤纶纤维产量上升到2.69万吨，超出上述三种纤维而跃居首位，占合成纤维总产量34.3%。1990年产量突破100万吨，达成104.2万吨。产量猛增到632.6万吨，更达成772.1万吨，创历史最高统计。1996间，中国涤纶纤维平均年递增82万吨，占世界年均增量二分之一以上，成为推进世界聚酯纤维增加关键国家。近期内，中国涤纶纤维产量仍将以10%年率增加，生产涤纶纤维消耗聚酯约占聚酯总消费量90%。在聚酯产品上，非纤聚酯发展速度很快。1996年，世界聚酯包装树脂和薄膜产量分别为451.9万吨和138.2万吨，占世界聚酯总产量20.7%和6.3%，1998年则分别为699.5万吨和163.1万吨，占世界聚酯总产量24.6%和5.7%。分别达成823.6万吨和176.9万吨，年均增加率分别为17.6%和6.2%，各占世界聚酯总产量26.0%和5.59%。估计到，非纤聚酯产量约占聚酯总产量1/3。1.5中国聚酯工业及和国外优异水平差距PET国外生产商有:美国杜邦企业、英国 ICI企业、 日本帝人企业、三菱人造丝企业、东洋纺织企业、钟渊化学企业等。中国生产厂有:北京燕山石化企业、辽阳化纤企业、上海石化企业、新疆独出于石化企业、上海涤纶厂、岳阳化工二仪征石化企业及广州黄埔化工厂等。中国生产规模远远落后于国外多个关键生产厂商。进入年代，中国逐步从国外引进万度几十万吨级优异树脂合成装置，质量和产量全部有了长足进展。依据中国防治学会统计，年中国生产切片树脂万吨，其中高黏度包装用（饮料瓶和包装片材等）切片树脂生产能力为万吨，所以生产工程塑料级树脂起源充足。因为制备多种混配改性塑料装置于其它聚合物混配改性用装置是通用，中国混配用挤出机等制造业形成一定规模，所以只要市场一旦开拓，中国塑料生产也会快速增加。 中国聚酯工业及国外优异水平差距关键表现在一下几点：(1)聚酯产品价格竞争力较弱，企业赢利性不强。中国每吨产品加工成本高于韩国和台湾企业30美元左右，直接原料成本平均水平每吨高出100美元以上。(2)上下游生产能力不配套。原料发展滞后于聚合，聚合又滞后于抽丝，而抽丝又不能满足纺织工业需要，关键原料进口依存度高达50%以上。聚酯关键原料PTA、EG供给不足，每十二个月有1/3原料需进口补充，这两种原料占产品成本7075%。 (3)生产集约化程度不高。装置规模小，生产效率低，生产成本高，缺乏竞争力。企业单线规模除仪化、龙涤、开平和翔鹭等含有单线300400吨/天能力外，绝大部分为100吨/天、200吨/天能力。在整厂规模上，除仪化、上化、辽化及翔鹭含有20万吨/年以上能力外，大部分在6万吨/年左右和以下，而现在世界聚酯经济规模单厂产能通常在20万吨/年以上。直纺涤纶短纤维整厂规模仅仪化、辽化、上化、翔鹭大于10万吨/年，其它也均较小。现在生产能力在6万吨/年以下和采取间歇法工艺路线小型聚酯装置生产能力约占中国聚酯总生产能力50%，造成装置平均生产能力很低，难以发挥规模效益。据测算，小型聚酯装置单位生产能力投资比大型聚酯装置约低20%，而运行能耗增加约30%，损耗多10%以上，而且产品质量较差。(4)聚酯产品结构和世界优异水平差距较大。品种结构和国际优异水平有较大差距，常规产品生产能力过剩，生产品种范围窄，非纤聚酯百分比显著偏低。大多数企业只能生产常规一般产品，很多高科技、多功效和高附加值产品仍需进口处理。以涤纶纤维为例，发达国家纤维差异化率是中国两倍。新产品开发能力弱，化纤差异化率仅620%，远低于发达国家4050%。中国非纤维产品产量占聚酯产品总产量比重大大低于世界平均水平。即使多年中国瓶用聚酯产能发展很快，但工程用聚酯生产仍是空白。2.聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）特征和应用 2.1特征 PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶聚合物，表面平滑有光泽。在较宽温度范围内含有优良物理机械性能，长久使用温度可达120，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍很好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲惫性，耐摩擦性、尺寸稳定性全部很好。PET 有酯键，在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解，耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差。通常经过增强、填充、共混等方法改善其加工性和物性，以玻璃纤维增强效果显著，提升树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。但仍需改善结晶速度慢弊病，能够采取添加成核剂和结晶促进剂等手段。加阻燃剂和防燃滴落剂可改善 PET阻燃性和自熄性。PET分子为高度对称芳环线性聚合物，易于取向和结晶，含有较高强度和良好成纤性及成膜 性，结晶度为40%60%，结晶速度慢。 纯PET耐磨耗、低摩擦、吸水性小、尺寸稳定性高，但力学性能、耐热性和冲击性能较差，经玻璃纤 维增强后PET力学性能和耐热性大幅度提升，可用于工程塑料。PET及增强PET具体性能以下表所表示。表2-1纯PET和玻璃纤维增强PET性能性能纯PET30%GFPET相对密度吸水率/%成型收缩率/%拉伸强度/MPa断裂伸长率/%弯曲强度/MPa缺口冲击强度/(kJ/m2)洛氏硬度热膨胀系数/(105K1)热变形温度(1.28MPa)/介电常数(60106Hz)介电强度/(kV/mm)体积电阻率/(cm)耐电弧/s1.380.261.87850115410852.983.16301018631901.690.050.20.9124.23195.580R1202.9215.53.619.610161、通常性能PET树脂为乳白色半透明或无色透明体，相对密度1.38，折射率为1.655，透光率为90%；PET属于中等阻隔性材料，对O2透过系数为5090cm3mm/(m2dMPa)，对CO2透过系数为180 cm3mm/(m2dMPa)；PET吸水率为0.6%，吸水性较大。2、力学性能PET膜拉伸强度很高，可和铝箔媳美，是HDPE膜9倍、是PC和PA膜3倍。增强PET蠕变性小、耐疲惫极好(好于增强PC和PA)、耐磨性和耐摩擦性良好。PET力学性能受温度影响较小。3、热学性能 纯PET耐热性能不高，但增强处理后大幅度提升，在180时机械性能比PF层压板好，是增强热塑性工程塑料中耐热很好品种；PET耐热老化性好，脆化温度为70，在30时仍含有一定韧性；PET不易燃烧，火焰呈黄色，有落滴。4、电学性能PET虽为极性聚合物，但电绝缘性优良，在高频下仍能很好保持。PET耐电晕性较差，不能用于高压绝缘；电绝缘性受温度和湿度影响，并以湿度影响较大。5、环境性能PET含有酯键，在高温和水蒸气条件下不耐水、酸及碱作用。PET对有机溶剂如丙酮、苯、甲苯、三氯乙烷、四氯化碳和油类稳定，对部分氧化剂如过氧化氢、次氯酸钠及重铬酸钾等也有较高抵御性。PET耐候性优良，可长久用于户外。PET树脂玻璃化温度高，结晶速度慢，模塑周期长，成型周期长，成型收缩率大，尺寸稳定差，结晶化成型呈脆性，耐热性低等。 经过成核济和结晶济和玻璃纤维增强改善，除了含有特征外，还有以下特点： 1、热变形温度和长久使用温度是热塑性通用工程塑料中最高； 2、因为耐热高，增强PET在250焊锡浴中浸渍10，几乎不变性也不变色，尤其适合制备锡焊电子、电器零件； 3、弯曲强度200MPa，弹性模量达4000 MPa，耐蠕变及疲惫性也很好，表面硬度高，机械性能和热固性塑料相近； 4、因为生产PET所用乙二醇比生产PBT所用丁二醇价格几乎廉价二分之一，所以PET树脂和增强PET是工程塑料中价格最低，含有很高价格比。 2.2应用PET关键用于纤维，少许用于薄膜和工程塑料。纤维关键用于纺织工业。薄膜关键用于电器绝缘材料，如电容器、电缆绝缘、印刷电路布线基材，电极槽绝缘等。薄膜另一个应用领域是片基和基带，如电影胶片、光片、录音磁带、电子计算机磁带等。薄膜也应用于真空镀铝制成金属化薄膜，如金银线、微型电容器薄膜等。另一个用途就是吹塑制品，用于包装聚酯拉伸瓶。 玻璃纤维增强适适用于电子电气和汽车行业，用于多种线圈骨架、变压器、电视机、录音机零部件和外壳、汽车灯座、灯罩、白热灯座、继电器、硒整流器等。PET工程塑料现在多个应用领域耗用百分比为：电器电子23%，汽车22%，机械19%，用具10%，消费品10%，其它为13%。现在PET工程塑料总消耗量还不大，仅占PET总量1.6%。PET除纤维之外关键用于薄膜和片材、瓶类及工程塑料三大类。1、薄膜和片材PET薄膜和片材关键用于包装材料如食品、药品及无毒 无菌卫生包装和纺织品、精密仪器、电子元件高级包装，录音、录像、摄影、电影、磁盘、光盘及磁卡等基材，电器绝缘材料如电容器膜、柔性印刷线路板及格薄膜开关等。2、瓶类PET瓶透明性高、阻隔性好，可用于保鲜包装材料。 具体包装产品有啤酒、白酒、碳酸饮料、食用油、食品、调味品、药品、化妆品及保健食品等。3、工程塑料 关键为PET增强品种，具体用于以下多个方面。 电子电器，如连接器、线圈绕线管、集成电路外壳、电容器外壳、变压器外壳、电视机配件、调谐器、开关、计时器外壳及继电器等。 汽车配件，配电盘罩、阀门、排气零件、分电器盖及小型电动机壳等。 机械零件，齿轮、凸轮、泵壳体、皮带轮、电动机架框及钟表零件等。 拉链材料，为继PA和POM以后第三代拉链材料，可用于宽窄两种类型。2.3聚对苯二甲酸乙二醇酯改性品种PET改性品种有增强、共混及结晶改性PET等。2.3.1增强改性PET关键用玻璃纤维，另外还有碳纤维、硅纤维、硼纤维等。 增强改性关键改善PET在高负荷下耐热性、高温下力学 性能和尺寸稳定性，具体性能参见上表 所表示。2.3.2共混改性PETPET和PBT共混，如PET和PBT共混并加入0.5%滑石粉为成核剂，共混物含有收缩率低、耐热、 冲击性优良等性能。 PET和PC共混， 改善PET冲击强度， 具体有 PET/PC中加入少许马来酸酑接枝PE， 或PET/PC/ABS三元共混并加入滑石粉为成核剂。 PET/PA共混，改善冲击性和尺寸稳定性，常在 PET/PA共混体系中加入PPMAH相容剂。 另外还有PET/PE、PET/EPDM和PET/SBS等，目标是为了改善冲击性能。2.3.3结晶改性PET结晶改性是为了加紧结晶速度，常加入乙烯甲基丙烯酸聚合物钠盐、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚 氧化乙烯、乙烯马来酸酑共聚物钠盐、缩水甘油甲基丙烯酸醋、乙酥醋酸钠及聚己二酸二丁醋等。2.4聚对苯二甲酸乙二醇酯成型加工2.4.1PET加工特征PET属极性聚合物，熔融温度和熔体粘度全部较大，具体加工特征以下。PET属非牛顿流体，粘度对温度敏感性小而对剪切速率敏感大。PET吸水性大，加工前必需干燥处理；干燥条件为温度130150，时间34h。PET加工温度范围较窄，通常为270290，靠近分解温度为300，加工中要注意温度不能太高。PET结晶速度慢，为促进结晶，常采取高模温，通常为100130。PET成型收缩率较大，增强改性后可大大降低，但生产高精度制品是要进行后处理。后处理条件为:温度130140，时间为12h。2.4.2 PET加工方法(1)注塑 透明制品常采取热流道，螺杆长径比要大。具体工艺条件为:料筒温度 270290，喷嘴温度240250，模具温度壁厚小时为5070、壁厚大时为140，注塑压力为40100MPa。(2)挤出 用于生产薄膜和片类制品。为改善其制品力学性能和光学性能，常进行双向拉伸处理。拉伸温度为8590，拉伸速率为1000%1500%，拉伸倍率为2.53。(3)吹塑 用于生产PET瓶体，常见注拉吹方法成型， 以确保拉伸改性效果。注塑型坯工艺条件同注塑，吹塑加热温度为100。吹塑压力2MPa。3.PET制备方法介绍和选择PET有三种方法，酯交换法、直接酯交换法和环氧乙烷法。3.1酯交换缩聚法 1963年以前工业上全用此法生产PET,现在仍为世界各国大量应用。该法关键包含两步:首先是对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇或1，4-丁二醇在催化剂存在下进行酯交换反应(图1)。生成对苯二甲酸双羟乙酯(BHET)或双羟丁酯，常见催化剂为锌、钴、锰醋酸盐，或它们和三氧化二锑混合物,其用量为DMT质量0.010.05。反应过程中不停排出副产物甲醇。第二步为生成BHET或双羟丁酯，在前缩聚釜及后缩聚釜中进行缩聚反应(图2)，前缩聚釜中反应温度为270，后缩聚釜中反应温度为270280，加入少许稳定剂以提升熔体热稳定性。缩聚反应在高真空(余压小于 266Pa)及强烈搅拌下进行，才能取得高分子量聚酯。纤维用PET分子量应不低于 0，薄膜用PET分子量约为25000，通常塑料用PET分子量约为030000。酯交换缩聚法工艺步骤图3.2直接酯化缩聚法该法用高纯度对苯二甲酸 (TPA)和乙二醇或1,4-丁二醇直接酯化生成对苯二甲酸双羟乙酯或丁酯,然后进行缩聚反应。该法关键是处理TPA和乙二醇或1,4-丁二醇均匀混合，提升反应速度和阻止醚化反应。和酯交换缩聚法相比,该法可省掉DMT制造、精制和甲醇回收等步骤，更易制得分子量大、热稳定性好聚合物，可用于生产轮胎帘子线等较高质量制品。但该法对原料TPA纯度要求较高，TPA提纯精制费用大。 直接酯化缩聚法步骤图3.3环氧乙烷法 该法直接用环氧乙烷和 TPA反应生成对苯二甲酸双羟乙酯，再进行缩聚反应。其优点是可省掉环氧乙烷合成乙二醇生产工序，设备利用率高，辅助设备少，产品也易于精制。缺点是环氧乙烷和 TPA加成反应需在23MPa压力下进行，对设备要求苛刻,所以影响该法广泛使用。3.4 PET合成方法选择因为酯交换法中其原料对苯二甲酸二甲酯（DMT）可用较轻易蒸馏和重结晶方法精制，连续生产较易，所以酯交换法应用最广。现在，世界上多数工厂仍以此法为主，后两种制法是多年来发展起来新合成方法。所以本工艺亦采取连续酯交换法生产PET。PET纤维生产工艺步骤以下：PET纤维生产工艺步骤4.物料衡算本工艺配方以下（以DMT质量为参考标准）：DMT 100 催化剂 0.04稳定剂 0.08 消光剂 0.4 物料配比：DMT：EG=1:2.15（摩尔比）。采取顺步骤计算次序进行物料衡算，该工艺为年产50万吨PET，开工300天，天天生产二十四小时，总损耗为5%。三级酯交换率分别为70%、92%和98%。部分物质参数以下表4-1表4-1名称TPAEG水甲醇BHETDMT相对分子质量166621832254194假设PET聚合度为103，链节为162，相对分子质量为0。具体物料衡算过程以下：PET熔体=50*107/（300*24*0.95）=73099.4 kg/h；故DMT投料摩尔量 n=73099.4/0*103=354.8kmol/h；DMT投料质量为M=n*194=68831.2 kg/h。4.1酯交换阶段101.24.1.1第一酯交换器R101物料衡算101.1101.0R101101.0 DMT：MDMT=68831.2 kg/hEG: MEG=2.15*n*62=47294.8 kg/h催化剂用量：M催化剂=0.04/100* MDMT=27.5 kg/h累计： 68831.2 +47294.8+27.5=116153.5 kg/h101.1 因为酯交换率为70%，所以生成BHET质量为 ：MBHET1=n*0.7*254=63083.4kg/h； 生成甲醇质量为：M甲醇1= n*0.7*2*32=15895.0kg/h；剩下DMT质量为：M剩DMT1=68831.2*0.3=20649.3kg/h；剩下EG质量为：M剩EG1=（354.8*2.15-2*354.8*0.7）*62=16498.2 kg/h；所以101.1为：M催化剂+ MBHET1 + M剩DMT1+ M剩EG1=17015.20 kg/h；101.2为：M甲醇1= n*0.7*2*32=100258.4kg/h；R101物料平衡验算：总进料量=68831.2 +47294.8+27.5=116153.5 kg/h总出料量= M催化剂+ MBHET + M剩DMT1+ M剩EG1+ M甲醇=116153.5 kg/h102.24.1.2第二酯交换器R102物料衡算102.1102.0R102102.0 催化剂：M催化剂=0.04/100* MDMT=27.5 kg/hBHET质量为 ：MBHET=n*0.7*254=63083.4 kg/h；DMT质量为：M剩DMT1=68831.2*0.3=20649.3kg/h；EG质量为：M剩EG1=16498.2 kg/h；累计：27.5+63083.4+20649.3+16498.2 =100258.4kg/h；102.1 此阶段酯交换率为92%，故又反应了22%。所以又生成BHET质量为 ：MBHET2=n*0.22*254=19826.2 kg/h； 生成又甲醇质量为：M甲醇2= n*0.22*2*32=4995.5 kg/h剩下DMT质量为：M剩DMT2=63083.4*0.08=5046.7kg/h；剩下EG质量为：M剩EG2=（354.8*2.15-2*354.8*0.92）*62=6819.3kg/h；所以102.1为：M催化剂+ MBHET1 + MBHET2 +M剩DMT2+ M剩EG2=94803.1/h；102.2为：M甲醇2= 848.04 kg/h；R102物料平衡验算：总进料量=27.5+63083.4+20649.3+16498.2 =99798.6kg/h；总出料量= 94803.1+4995.5=99798.6kg/h103.24.1.3第三酯交换器R102物料衡算103.1103.0R103103.0 催化剂：M催化剂=0.04/100* MDMT=27.5kg/hBHET质量为 ：MBHET=n*0.92*254=14074.54 kg/h；DMT质量为：M剩DMT=5046.7kg/h；EG质量为：M剩EG=6819.3kg/h；累计：14.67+4074.54 +934.83+1157.62=16171.66 kg/h；103.1 此阶段酯交换率为98%，故又反应了6%。所以又生成BHET质量为 ：MBHET3=n*0.06*254=917.90 kg/h； 生成又甲醇质量为：M甲醇3= n*0.06*2*32=231.28 kg/h剩下DMT质量为：M剩DMT3=11685.38*0.02= 233.71kg/h；剩下EG质量为：M剩EG3=（60.23*2.15-2*60.23*0.98）*62=709.51 kg/h；所以103.1为：M催化剂+ MBHET总 +M剩DMT3+ M剩EG3=15940.38kg/h；103.2为：M甲醇2=231.28kg/h；R103物料平衡验算：总进料量=14.67+4074.54 +934.83+1157.62=16171.66 kg/h；总出料量= 15940.38+231.28=16171.66kg/h104.14.1.4 BHET储槽物料衡算104.0104104.0 催化剂：M催化剂=0.04/100* MDMT=14.67 kg/hBHET质量为 ：MBHET=14992.44 kg/h；DMT质量为：M剩DMT=233.71kg/h；EG质量为：M剩EG=709.51 kg/h；此阶段加入稳定剂和消光剂，质量分别以下：M稳定剂=0.0002MDMT=2.34 kg/h；M消光剂=0.004MDMT=9.34 kg/h；累计：14.67+14992.44 +233.71+709.51+2.34+9.34=15952.01kg/h；假设此阶段酯交换率为99.5%，故又反应了1.5%。所以又生成BHET质量为 ：MBHET3=n*0.015*254=229.48kg/h； 生成又甲醇质量为：M甲醇3= n*0.015*2*32=57.82kg/h剩下DMT质量为：M剩DMT3=11685.38*0.05= 58.43kg/h；剩下EG质量为：M剩EG3=（60.23*2.15-2*60.23*0.995）*62=597.48kg/h；故储槽中总物料质量为：15952.01-57.82=15894.19 kg/h；BHET质量为：14992.44+229.48=15221.92 kg/h；4.2缩聚阶段本工艺采取三级反应釜缩聚，具体参数如表4-2：表4-2R201R202R203X0.9911P0.960.9840.9901Mr1.051.0261.0099Xn25.062.5103损失1.5%1%0假设在聚合之前进行脱EG工艺损失物料1.5%，切粒包装阶段损失物料1%。则进入聚合釜R201物料分别变为：BHET：M1=15221.92*98.5%=14993.59 kg/h；n= M1/254=59.03kmol/h；催化剂：M2=4.67*98.5%=4.60 kg/h；稳定剂：M3=2.34*98.5%=2.30 kg/h；消光剂：M4=9.34*98.5%=9.20 kg/h；201.24.2.1第一聚合釜R201物料衡算201.1201.0R201201.0 累计：M1+ M2+ M3+ M4=15009.69 kg/h；201.1 因为抽真空会有部分聚合物被夹带出，同时也夹带出少许助剂，故n1=n*0.985=58.14kmol/h；催化剂变为：M2*0.985=4.53kg/h；稳定剂变为：M3*98.5%=2.26 kg/h；消光剂变为：M4*98.5%=9.06kg/h；聚合反应生成EG质量：MEG1= n1*P*62=3640.76 kg/h；生成聚合物质量：MPET1= n1*P*254- MEG1=10537.07 kg/h；剩下BHET质量为：MBHET1= n1*(1-P)*254=590.70 kg/h；故201. 2为：3640.76+15009.69*0.015=2865.91 kg/h；201.1为：4.53+2.26+9.06+10537.07+590.70=11143.65 kg/h；R103物料平衡验算：总进料量=15009.69 kg/h总出料量= 2865.91+11143.65=15009.66kg/h；202.24.2.2第二聚合釜R202物料衡算202.1202.0R202202.0 进料为201.1=11143.62 kg/h；此阶段物料损失为1%，则：n2=590.70/254*0.99=2.30kmol/h；催化剂变为： 4.53*0.99=2.30kg/h；稳定剂变为： 2.26*0.99= 4.48kg/h；消光剂变为： 9.06*0.99=8.97kg/h；聚合反应生成EG质量：MEG2= n2*P*62=140.46 kg/h；生成聚合物质量：MPET2= n2*P*254- MEG2=435.10 kg/h；剩下BHET质量为：MBHET2= n2*(1-P)*254= 9.35kg/h；故202. 2为：140.46+11143.62*0.01=251.90 kg/h；202.1为：2.30+4.48+8.97+MPET总+9.35=10891.71 kg/h；R203物料平衡验算：总进料量=11143.62 kg/h总出料量= 251.90+10891.71=11143.61kg/h；203.24.2.3第二聚合釜R203物料衡算203.1203.0R203203.0 进料为202.1=10891.71kg/h；在此阶段没有物料损失，则：n3=9.35 /254=0.0368kmol/h；助剂总量为同上一阶段，累计15.69kg/h聚合反应生成EG质量：MEG3= n3*P*62=2.26 kg/h；生成聚合物质量：MPET3= n3*P*254- MEG3=6.99 kg/h；剩下BHET质量为：MBHET3= n3*