5000吨每年PET生产工艺流程设计

毕 业 设 计

系 别： 化学工程技术系 课题名称：5000t/aPET生产工艺流程设计 班 级： 学生姓名： 指导教师：

年月日

中 文 摘 要

论文题目：5000t/aPET生产工艺流程设计 摘 要

本设计为年产5000吨聚对苯二甲酸乙二醇酯的工艺初步设计，采用直接缩聚的生产方法。该工艺过包括酯化、预缩聚、终缩聚三个阶段，采用三釜流程的工艺。

在确定PET生产工艺的基础上进行了物料衡算，热量衡算，主要设备选型。利用Auto CAD软件绘制主要设备图，工艺流程图以及车间布置图。文中还对三废处理及废料回收、节能措施与安全防范、技术经济初步分析核算进行了简单的阐述。

关键词：聚对苯二甲酸二乙醇脂，PET，工艺计算

I

英 文 摘 要

Title:5000t/aPETProduction process design ABSTRACT

This design for the annual output of 5000 tons of polyethylene terephthalate process preliminary design, the direct polycondensation production methods. The process including esterification, condensation, condensation of three stages. Using three kettle process technology.

In determining the PET production technology is conducted on the basis of the material balance calculations, heat balance calculations, the main equipment selection. Use Auto CAD software draw the main equipment figure, process flow diagram and workshop layout figure. The paper also for waste treatment and recycling, energy saving measures and safety, preliminary analysis on technical and economic accounting simply explained.

Key words:Polyethylene terephthalate, PET,Craft processp rocess calculation

II

目 录

常州工程职业技术学院毕业设计开题报告

（2013届）

化学与材料工程技术 学院 专业 班 同学 题目：5000t/aPET生产工艺流程设计 指导教师：专业技术职务： 一、前言 1、 课题的背景、目的和意义 背景： PET于1941年首先由英国J．tt．Whinfield与J．T．Dickon研制成功。英国帝国化学公司(1．c．I) 于1946年以涤纶(Teleron)纤维投入生产，继而美国杜邦公司(Dupent)于1948年以“代春纶”(Dacron)纤维投入生产。初期PET几乎都用于合成纤维（我国俗称涤纶）。80年代以来，PET作为工程塑料有了突破性的进展，相续研制出成核剂和结晶促进剂，目前PET与PBT一起作为热塑性聚酯，成为五大工程塑料之一。 目的： （1）培养我们独立运用所学基本理论、技术基础和专业知识、综合分析和解决对生产技术问题的能力。 （2）掌握设计的基本方法和步骤、掌握查阅和使用国家手册规范等技术资料的方法、掌握处理生产实际数据的方法，完成技术人员在工艺设计方面所必须具备的运算与绘图的基础训练，为今后从事工艺改造、工艺生产等打下基础。 意义： 经过查阅各种资料选择合适的生产工艺路线，并根据选择的生产方法画出工艺流程图，再根据所学过得基础理论和专业知识进行综合分析，提高我们的综合学习能力，为以后的工作打下基础。

III

目 录

2、 课题的现状与发展趋势；课题欲解决哪一方面的问题 我国的PET生产规模远远落后于国外几个主要生产厂商。进入80年代，我国逐步从国外引进万吨~几十万吨级先进的PET树脂合成装置，质量和产量都有了长足的进展。根据中国纺织学会统计，1997年我国生产PET切片树脂174万吨，其中高粘度包装用切片树脂生产能力为22.4万吨，所以生产PET工程塑料级的树脂来源充足。在PET瓶行业中2012年，我国产值达到了217.38亿元，同比增长了17.3%。2013年，我国产值达到了237.54亿元，同比增长了9.3%。随着制造再生pet切片的技术发展，实现从原生pet材料制成的pet瓶产品，到回收废瓶制成再生pet瓶切片并用于pet瓶产品的闭环反馈式再循环、再利用的模式，并达到了国家相关标准，再生pet切片属于食品级标准，可以用于生产食品包装，从而开创了中国pet瓶循环再利用、同质化转换的先河，未来将成为投资机会前景广阔。 课题欲解决扩大生产规模、降低生产成本，提高PET的生产能力和5000t/aPET生产工艺流程设计 二、课题方案的确定 1、 方案的原理、特点与选择依据 目前，PET的生产采用技术路线主要有3种： ①酯交换缩聚法（DMT法） 采用对苯二甲酸二甲酯（DMT）与乙二醇（EG）进行酯交换反应，然后缩聚成为PET。 ②直接酯化缩聚法（PTA法） 用高纯度对苯二甲酸 (TPA)与乙二醇或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。 ③环氧乙烷法（EO法） 直接用环氧乙烷与 PTA反应生成对苯二甲酸双羟乙酯，再进行缩聚反应。

IV

目 录

现有生产方法评价： 经过比较，我们采取PTA法合成聚酯，采用间歇生产工艺，原因如下： （1）PTA法较DMT法优点更多：原料消耗低，EG回收系统较小，不副产甲醇，生产较安全，流程短，工程投资低，公用工程消耗及生产成本较低，反应速度平缓，生产控制比较稳定等，目前世界PET总生产能力中大多采用PTA法。 （2）间歇工艺其优点： ①可随时改变品种，适应市场需求。 ②切片易存储和远程运输。 ③开停车远比连续工艺小。 由于酯交换法的生产复杂，需要甲醇的回收装置，而且投资大，现在新建的装置基本上已经很少用酯交换的工艺路线，而以前的装置也慢慢的淘汰了。而PTA法较DMT和EO法优点更多(原料消耗低，EG回收系统较小，不副产甲醇，生产较安全，流程短，工程投资低，公用工程消耗及生产成本较低，反应速度平缓，生产控制比较稳定)等，目前世界PET总生产能力中大多采用PTA法。 反应原理： 第一步是PTA与EG进行酯化反应，生成对苯二甲酸乙二酯（或称对苯二甲酸双羟乙酯，简称BHET）为微放热反应；

V

目 录

第二步是BHET在催化剂作用下发生缩聚反应生成PET。 2、 课题完成步骤 ①查阅资料，做开题报告 ②收集数据，进行工艺计算 ③设备选型 ④设计图纸 ⑤完成毕业设计说明书 三、阶段性设计计划、设计目标与应用价值 第一阶段： 5天时间 1、准备手册、参考书、计算与绘图工具汇总 2、 收集设计资料、画出工艺流程草图 第二阶段： 15天时间 1、物料及热量衡算 2、反应器工艺设计 3、其它设备选型和设计 第三阶段：10天时间 1、生产工艺流程图 2、物料流程图 3、设备平面布置图

VI

目 录

第四阶段：5天时间 1、整理、抄写设计说明书并与图纸装订成册 第五阶段： 5天时间 1、设计答辩 2、修改上交 应用价值：明确目标，条理清晰，能够快速有效完成任务。 五、指导教师审阅意见 签名： 年月日

VII

目 录

目 录

1 总论 ...................................................................................................................................... 1 1.1 设计依据 ....................................................................................................................... 1 1.2 建设规模 ....................................................................................................................... 1 1.2.1 产品品种、规格、数量 ........................................................................................ 1 1.2.2 主要原料、产品的物理化学性质、规格、来源 ................................................ 2 1.3 产品方案 ....................................................................................................................... 3 1.3.1 产品的用途 ............................................................................................................ 3 1.3.2 工艺路线的确定 .................................................................................................... 4 1.3.3 工艺流程简述 ...................................................................................................... 10 2 工艺计算 .............................................................................................................................. 9 2.1 物料衡算 ....................................................................................................................... 9 2.1.1 基础数据 ................................................................................................................ 9 2.1.2 原料、产品的技术规格 ........................................................................................ 9 2.1.3 物料衡算 .............................................................................................................. 10 2.2 热量衡算 ..................................................................................................................... 11 2.2.1 基础数据 .............................................................................................................. 11 2.2.2 动力（水、电、汽、气）技术规格 .................................................................. 12 3 设备选型计算 .................................................................................................................. 133 3.1 反应设备的选型说明及计算 ..................................................................................... 13 4 设备布置 .......................................................................................................................... 177 4.1厂址选择的依据及原则 ............................................................ 错误！未定义书签。7 4.2 车间布置考虑的问题 ................................................................................................. 18 5 三废处理及环境保护 ...................................................................................................... 199 5.1 车间三废排量及组成 ............................................................................................... 199 5.2 三废处理措施及效果 ................................................................................................. 20

VIII

7节能措施

7.1节能

（1）采用低压直接聚合法合成PET，副反应少，收率高。

（2）合理进行设备布置，尽力按物料流向布置，减少物料往返输送次数。适当利用位差，靠重力输送物料，尽可能减少输送设备，以节约部分动力。

（3）为加强能源管理，合理用电、水、气打下良好基础。

（4）装置选定使用循环水系统作为生产用冷却水，从而大幅度降低了新鲜水用量。 7.2环境保护

该厂假设要考虑当地的风向，假设该地区的主导风向为西南、西北风，对市区居民的生活及附近的工农业生产均无太大影响。该厂的下游还有污水处理厂，能将工业，生活污水进行及时有效的处理，生产过程中产生的三废都能得以妥善处理，符合国家环保的要求。

为了美化环境和利于空气清新，降低噪声，尽可能在空地上植树，种草，修筑花坛，适度地种植柳树，杨树，常青树，增加绿化面积。 7.3工厂后续处理 7.3.1直接法EG回收工艺

直接法回收EG只是分离除去其中的水分，对于二甘醇及少量的低聚物杂质则全部进入到反应体系中。将污EG直接送酯化系统，水分由工艺塔分离除去，EG供原料配制使用，分以以下几步进行：

① 无污水EG直接送酯化釜。

② 后缩真空系统的EG蒸发器置换液，含有少量低聚物，但是不含有水分，不需进行水分离，可直接通第一酯化釜。其中少量的低聚物在酯化釜中可加速酯化反应。但是，有与外界EG进入酯化系统，原回流EG也应适当减少。含水量较低的污EG直接送配制。后缩真空系统的置换液，含水量与回收EG含水量基本相近，可直接送配制系统使用，不必进行回收处理。

③ 含水量较高的污EG送工艺塔分离水分可以先送罐区贮罐，然后返回到工艺塔中分离除去水分后再送回另一贮罐，供EG配制使用。

24

7.3.2聚酯废料的回收和利用

合理的利用废料具有较高的经济效益和社会效益，应重视聚酯生产中废料的回收和利用，采用化学回收法，无论是好的废聚物还是差的废聚物，都可得到合理的回收。方法是将聚酯废料除去机械杂质后粉碎成粒径在3㎜以下的颗粒或粉末，少量并连续加入聚酯生产装置的浆料配制或者第一酯化釜中。在酯化过程中，这些聚酯废料基本上不参加反应，相反，在酯化反应温度下部分受到醇解降解，或者部分溶解于酯化物体系中。但到了预聚反应阶段，这部分聚酯废料完全熔化，参加缩聚反应，然后与正常生产的物料一起经后缩聚供切片或纺丝。其中少量的杂质可由熔体过滤器除去。

25

致 谢

本人的毕业设计是在我的导师郭老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，郭老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向郭老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

在此，我还要感谢在一起愉快的度过大学生活的每个可爱的同学们和尊敬的老师们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。

在毕业设计即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!谢谢你们!

26

参考文献

【1】张洋 主编.高聚物合成工艺设计基础[M].北京：化学工业出版社，2005. 【2】谭亦武 主编.PET行业的发展现状与展望. 化学工业出版社，2010. 【3】张师明 主编. 聚酯的生产及应用.中国石化出版社.1997 【4】张师明 主编. 聚酯的生产及应用.中国石化出版社.1997

27

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5qd2.html