项目名称（二）：年产1000吨PET的生产技术

项目名称：1000吨/年 PET的生产技术

任务点01 PET生产工艺路线选择――――生产现状、生产方法分析比较（原料来源，催化剂性能，安全、环保分析，经济性分析）；

目前，世界各国PET生产采用的技术路线主要有3种。 （１）、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 ）、PTA法

采用高纯度的对苯二甲酸（PTA）或中纯度对苯二甲酸（MTA）与乙二醇（EG）直接酯化，连续缩聚成聚酯。 （３）、EO法

用PTA与环氧乙烷（EO）直接商化，连续缩聚成PET。日本过去曾用此法进行过生产，但由于此法具有易爆，易燃、有毒等缺点，目前已淘汰。

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）因为项目是1000吨/年 PET的生产技术，所以用间歇生产就足够了。我们选用间歇生产。

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聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为乳白色或纯黄色的聚合物，其密度为1. 30~1. 36g/cm，熔点为225-260 C。具有下列特性：耐热性好，长期使用温度达120℃，

在较宽的温度范围内保持优良的物理力学性能；硬度高，为热塑性中硬度最高的一个品种；耐摩擦，耐磨损；耐蠕变性能，刚性等胜过多种工程塑料；绝缘性能好，受环境的影响小，但耐电晕件较差；无毒，耐气候性好，耐化学药品稳定性好，吸水率低，耐弱酸和有机溶剂，但不耐热水浸泡，不耐碱。 反应原理 酯化反应：

该反应为微放热反应，热效应很小，可以忽略不计。

缩聚反应：

英文解释

primary esterification column初级酯化塔secondary esterification column二次酯化塔

primary esterification reactor初级酯化反应器secondary esterification reactor二次酯化反应器spray condenser and vacuum system喷雾式冷凝器和真空系统 steam蒸汽low polymerizer低聚合intermediate polymerizer中间聚合 high polymerizer高聚合glycol乙二醇recycle EG回收乙二醇 solid TPA固体对苯二甲酸catalyst additives催化剂添加剂tank 罐

PTA法合成聚酯过程包括酯化和缩聚两个阶段, 采用五釜流程装置。五釜流程, 即第一酯化釜、第二酯化釜、第一预缩聚釜、第二预缩聚釜和终缩聚釜。五釜流程采用较低酯化温度和较低操作压力，总反应时间约为6～10h。整个生产过程中, 各阶段温度是逐渐提高的, 由酯交换阶段的230℃左右升到后缩聚釜的287℃左右; 各阶段压强是逐渐降低的。另外, 除主生产线外, 还有ＥＧ再生及催化剂、辅药配制装置。

PTA和EG及添加剂一起加入混合缸中进行混合, 浆料配制为间隙式, 每隔几小时配一批料。开始反应时，ＰＴＡ颗粒悬浮于ＥＧ之中，酯化反应为多相反应，反应速率取决于ＰＴＡ颗粒在反应物中的溶解速度，酯化反应速率较低。ＰＴＡ的溶解速度是随着酯化产物(即对苯二甲酸乙二醇酯及其低聚体)含量的增加而增加，当达到清晰点之后，ＰＴＡ完全被溶解于体系中，反应呈均相反应，反应速率取决于ＰＴＡ与ＥＧ的反应速率，且与反应物中的ＰＴＡ与ＥＧ浓度有关，反应速率较高。酯化反应速率在清晰点处达到最大值，而在清晰点之前与之后，都下降很快。第一台酯化反应器的出口酯化率已达92%左右，完成了酯化工作的绝大部分。因此，它是酯化工作段的主要反应器。

酯化段的剩余工作，只有用另一台反应器来完成，如前所述，其对应的酯化反应速率将很低，从而导致反应器体积增加。

聚酯的缩聚反应，一般分为预缩聚和两段，由于聚酯的缩聚反应是一平衡可逆反应，而且反应平衡常数较小(平均约为4.90)，因此，在反应过程中必须尽快地去除在反应过程中生成的ＥＧ，否则，将会影响缩聚反应速率和聚合度，这与酯化反应中要求迅速去除反应生成的水是相同的。但是，随着缩聚反应的深化进行，反应物的粘度不断提高，要想去除反应生成的ＥＧ难度也会越来越大。特别是在终缩聚阶段，由于反应物粘度已很高，ＥＧ的脱除愈加困难，必须采用特殊手段。

另外，为了保证得到聚合度均匀的产物，必须尽量减少反应物流的返混，并尽量改善其停留时间分布。所以，在缩聚段，特别是缩聚的后阶段，应当使反应器的设计尽量满足使反应物处于平推流的要求。

在特性粘度小于0. 3ｄｌ/ｇ的缩聚反应前段，当特性粘度小于0.1ｄｌ/ｇ时，由于此

时酯化反应仍占一定比例，且处于此种粘度时缩聚生成的ＥＧ完全可借助搅拌作用提供其蒸发机会。再者，此时反应物之聚合度尚小，分子链不长，所以停留时间的分布要求尚不很严格。

特性粘度在0. 1～0. 3ｄｌ/ｇ时，为过渡阶段，此时反应动力学与脱除ＥＧ(传质)的作用均重要。而且在本阶段反应物之聚合度已较高，分子链已较长，故对时间分布要求严格，反应器的设计应尽量为物流提供近似活塞流的可能，采用装有卧室密圈(小螺距)螺带式搅拌器的反应器。因此，反应生成的熔体经终缩出料泵打入注带头进行注带、切粒、干燥、脉冲输送到料仓、打包出厂。

任务点02 生产工艺条件影响因素分析――――温度、压力、配比、空速对生产收率、产量、浓度的影响； 催化剂

目前世界绝大数PET聚酯生产装置仍采用锑类的催化剂，锑催化剂用量约占90%，其它还有锗和钛类催化剂，尽管这些锑类催化剂的催化效果很好，但随着人们认识的提高，锑的毒性问题越来越受到人们的关注。因此近年来PET非锑催化剂研究非常活跃。杜邦、东洋纺、吉玛、Acordis、Synetix等公司纷纷推出无锑无重金属环保型催化剂。PET非锑催化剂开发引人注目的有以下一些公司：ACORDIS公司的C-94催化剂、吉玛公司Ecocat的催化剂、东洋纺公司新聚酯催化剂等。

随着人类对环保的认识和要求的提高，这类催化剂开发将有广阔的前景 生产PET最简单的过程，就是对苯二甲酸与乙二醇反应形成单体（酯化），然后缩聚成长链聚合物PET。聚合度随温度和压力而变化。

影响聚酯反应的主要因素有: 反应温度、反应压力、物料停留时间、ＰＴＡ浓度、ＥＧ浓度、催化剂浓度等。

条件（单元） 酯化 生产温度/℃ 265 反应压力/pa 180000 停留时间/min 360 聚合度 性能· 温度/℃ 压力/pa [COOH]/(mmol/kg) [OH]/(mmol/kg) 乙烯基/(mmol/kg) IV/(dl/g) 含反应釜 第一酯化釜 第二酯化釜 第一预缩聚釜 第一预缩聚釜 终缩聚釜。 260 245000 1057 1620 量0.00 0.049 260 10200 231 1730 0.02 0.057 0.452 5.8 1110 275 66660 53.8 574 0.22 0.14 0.500 17 3266 280 267 22.2 165 0.92 0.38 0.515 56 10721 286 133 23.0 80.2 2.2 0.61 0.522 99 19026 6 预缩聚 275 3000 70 20 终缩聚 295 150 150 100 EG含量/%(质量分数) 0.349 Pn Mn/(g/mol)

4.8 920

主要原指标

工段 浆料 催化剂 稳定剂 工艺参数 摩尔比 (EG/ PTA) 添加量 (ppm PTA) 设计 1 . 0 7 (CH3 ) 3 PO4,46 料消耗(单位:

添加量 (ppm PTA) Sb2 O3 ,40 5 吨/天PET)：

PTA EG 催化剂 237 95 0.40

Ti O2 3.0

任务点03 典型设备的选择――――从物料性质、工艺条件说明反应器、其他典型设备的结构、材质；

主要设备：反应釜（酯化釜、缩聚釜）

辅助设备：往复式压缩机、蒸发器、离心分离器、风干机、冷凝器、造粒机、齿轮泵（比较精确）

任务点04 PET生产中安全、环保、节能措施――――从物料MSDS数据，分析生产中可能存在的燃烧爆炸、中毒危险，从而提出相应工艺措施；从工艺角度提出可能解决环保的措施； 序危险熔点沸闪点爆炸引燃温饱和蒸相对号 物品（℃） 点（℃） 极限度（℃） 汽压密度名称 （（%） （KPa） （水℃） =1） 相对密度（空气=1） 外观与性状 危险特性 健康危害LD50 1 聚约258 对苯二甲酸乙二酯（） 1.38 遇明火、高热可燃。与氧化剂可发生反应。容易产生和积聚静电。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。 30600 mg/kg (大鼠经口)；25000 mg/kg (兔经

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