PET合成工艺课设资料

目录目录 第一章第一章 总论总论 3 3 PETPET 简介简介 . .3 3 PETPET 的发展历史与现状的发展历史与现状 3 3 第一节第一节 设计依据设计依据 4 4 第二节第二节 产品方案产品方案 6 6 第二章第二章 生产方法与工艺流程生产方法与工艺流程 8 8 第三章第三章 工艺计算工艺计算 1515 第一节第一节 物料衡算物料衡算 1515 第二节第二节 能量衡算能量衡算 2020 第三节第三节 设备选型设备选型 2323 第四章第四章 小结小结 2424 PETPET 的发展前景的发展前景. . 2424 心得体会心得体会 2525 参考文献参考文献 2626 1 第一章第一章 总论总论 聚对苯二甲酸乙二醇酯化学式为 -[OCH2-CH2OCOC6H4CO]-英文名: polyethylene terephthalate ，简称 PET，为高聚合物，别名涤纶树脂或聚酯树脂，俗称涤纶。由对 苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和 乙二醇发生酯化反应所得。 由于它的原料纯对苯二甲酸和乙二醇及合成树脂技术成熟， 其发展速度使任何一种纤维都难以比拟。 PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度 范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至 在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦 性、尺寸稳定性都很好。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。一般通过 增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性，以玻璃纤维增强 效果明显，提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。但仍需改进结晶速 度慢的弊病， 可以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进 PET 阻燃性和自熄性。 PET 的用途不主要局限于纤维，而是进一步拓展到各类容器、包装材料、薄膜、胶 片、工程塑料等领域，目前，PET 正在越来越多地取代铝、玻璃、陶瓷、纸张、木材、 钢铁和其他合成材料，聚酯的家庭也在持续扩大。 它优良的综合性及较好的服用性，在保持其固有特点同时，在接近天然化如穿着舒适性、染色 性、抗静电性、吸湿性及外表美观等方面更接近于天然纤维，因此使其更具发展优势。 而且近年来随着人们生活水平的提高，我国乃至全球对聚酯的需求越来越大，更为 我国聚酯行业的发展带来巨大的商机，我们应该抓住这难得的机会，不断完善和提高聚 酯的生产技术，并研究开发新型聚酯产品，以增强我国聚酯行业的竞争能力。 PETPET 简介简介 1.1 PET1.1 PET 的发展历史与现状的发展历史与现状 第一节第一节 设计依据设计依据 一、设计题目 PET 合成 工艺 设计 2 二、 基本 资料 1、生产数据资料：①生产规模：年产量 11 万吨/年； ②生产时间：年工作日 300 天/年； ③相关技术指标： 工艺配方：催化剂用量：c = 0.05%（质量）PTA 消光剂用量：d = 0.5%（质量）PTA（配制成 20%EG 混合浆液） 投料配比：EG：PTA = 1.12（摩尔比） 切粒、包装工序物料损失率：e = 0.5% 各反应器工艺控制参数及相关的气液平衡数据表 反应器位号 酯化率 缩聚反应程度 EG：PTA（摩尔比） 平均聚合度 R101R102 0.890.97 0.750.87 1.121.12 4.0 R201R202R203 0.9911 0.960.9840.9901 1.051.0261.0099 7.692325.062.5101.0 0 90 0.10.050抽出低聚物/%（质量）0 水汽化/%（质量） 气相 EG/%（摩尔） 2、工艺流程 97 36.7539.37 PET 是生产涤纶纤维的原料，是合成纤维中产量最大的品种。要求采用 PTA 直接 酯化缩聚连续操作工艺，采用高纯度对苯二甲酸（PTA）与乙二醇（EG）为原料，经 过酯化反应阶段和缩聚反应阶段生成聚对苯二甲酸乙二醇（PET）。 PET 的生产过程主要由浆料配制工序、聚合工序、切粒包装工序、回收工序。 聚 合工序采用二级酯化釜、三级缩聚釜。 三、设计内容 根据所给的工艺要求和其它数据资料，进行 PET 合成工艺设计，具体内容包括： 1、确定 PTA 直接酯化缩聚连续操作的工艺流程； 2、对连续聚合反应过程进行物料衡算； 3、关键设备的选型； 3 四、设计成果 1、编写设计说明书一份； 2、绘制 PTA 直接酯化缩聚连续操作工艺流程图，物料流程图； 3、绘制搅拌反应器、精馏塔结构示意图； 4、绘制关键设备布置图。 第二节第二节产品方案产品方案 1 1、、PETPET 的性质的性质 2 2、、PETPET 的性能与用途的性能与用途 PETPET 的主要性能的主要性能 第二章第二章生产方法与工艺流程生产方法与工艺流程 1 1、、PETPET 的主要生产方法的主要生产方法 聚酯(PET)既可由对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)反应制得，也可由对苯二甲 酸(PTA)与乙二醇反应制得。目前，世界各国 PET 生产采用的技术路线主要就是这两种， 称为 DMT 法(也称酯交换法)和 PTA法(直接酯化法)。 （（1 1）酯交换法）酯交换法DMT 法是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。早期生成的单体 PTA纯度不高，又不易提纯，不能由直缩法 制得质量合格的 PET，因而将纯度不高的TPA 先与甲醇反应生成对苯二甲酸二甲酯 （DMT） ， 后者易于提纯。 再由高纯度的DMT （≥99.9 ％） 与EG进行酯交换反应生成BHET， 随后缩聚成 PET，其反应如下： O 2CH3OH+HOOCCOOHCH3O C O COCH3+2H2O O CH3O BHET C 缩聚 O COCH3+2HOCH2CH2OH PET 酯交换 BHET+2CH3OH （（2 2）直接法）直接法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，缩聚成聚酯。 这种直接酯化法是自 1965 年阿莫科公司对粗对苯二 4 甲酸精制获得成功后发展起来，此后发展迅速，PET 生产也随之得到了很快的发展。 采用 PTA 为原料，PET 聚酯聚合物的生产主要有以下两步反应：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） ； 第二步是 BHET 在催化剂作用下发生缩聚反应生成 PET。其反应如下： O 2HOCH2CH2OH+HOOC +2H2O COOH HOCH2CH2OC O COCH2CH2OH OO COCH 2CH2OH+(n-1)HOCH2CH2OH HOCH 2CH2O CnBHET 由于 PTA 法比 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