PET生產(chǎn)工藝.doc

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3.2.1產(chǎn)品介紹 聚對苯二甲酸乙二醇酯，英文名 polyethylene terephthalate(簡稱PET) 別名：聚對苯二甲酸乙二酯； 聚對酞酸乙二酯；的確涼；滌綸；聚乙烯對苯二甲酸酯；達(dá)克綸等。大量用作纖維，而工程塑料樹脂可分為非工程塑料級和工程塑料級兩大類，非工程塑料級主要用于瓶、薄膜、片材、耐烘烤食品容器等。 化學(xué)分子結(jié)構(gòu)： PET 是乳白色或淺黃色、高度結(jié)晶的聚合物，表面平滑有光澤。在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，長期使用溫度可達(dá)120℃，電絕緣性優(yōu)良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好，但耐電暈性較差，抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩(wěn)定性都很好。PET 有酯鍵，在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和水蒸汽作用下會發(fā)生分解，耐有機(jī)溶劑、耐候性好。缺點是結(jié)晶速率慢，成型加工困難，模塑溫度高，生產(chǎn)周期長，沖擊性能差。一般通過增強(qiáng)、填充、共混等方法改進(jìn)其加工性和物性，以玻璃纖維增強(qiáng)效果明顯，提高樹脂剛性、耐熱性、耐藥品性、電氣性能和耐候性。但仍需改進(jìn)結(jié)晶速度慢的弊病，可以采取添加成核劑和結(jié)晶促進(jìn)劑等手段。加阻燃劑和防燃滴落劑可改進(jìn) PET阻燃性和自熄性。目前，聚酯PET正在越來越多地取代鋁、玻璃、陶瓷、紙張、木材、鋼鐵和其他合成材料，聚酯的家庭也在持續(xù)擴(kuò)大。 3.2.2工藝介紹 切片聚酯工藝路線有直接酯化法(PTA法)和酯交換法(DMT法)。目前華潤包裝采用的PTA法具有原料消耗低、反應(yīng)時間短等優(yōu)勢，自80年代起己成為聚酯的主要工藝和首選技術(shù)路線。 PTA法連續(xù)工藝主要有德國吉瑪(Zimmer)公司、美國杜邦公司、瑞士伊文達(dá)(Inventa)公司和日本鐘紡(Konebo)公司等幾家技術(shù)。其中吉瑪、伊文達(dá)、鐘紡技術(shù)為5釜流程，杜邦則開發(fā)了3釜流程(目前正在開發(fā)2釜流程)，兩者縮聚工藝基本相似，區(qū)別在于酯化工藝。如5釜流程采用較低溫度及壓力酯化，而3釜流程則采用高乙二醇(EG)/PTA摩爾比和較高的酯化溫度，以強(qiáng)化反應(yīng)條件，加快反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時間?？偟姆磻?yīng)時間為5釜流程10小時，3釜流程3.5小時。目前世界大型聚酯公司都采用集散型(DCS)控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)控制和管理，并對全流程或單釜流程進(jìn)行仿真計算。 企業(yè)目前采用的工藝稱為直接酯化法，對苯二甲酸與過量乙二醇在200℃下先酯化成低聚合度（如X=1~4）聚對苯二甲酸乙二醇酯，而后在280℃下終縮聚成高聚合度的最終聚酯產(chǎn)品（n=100~200），這一步與間接酯化法相同。隨著縮聚反應(yīng)程度的提高，體系粘度增加。在工程上，將縮聚分段在兩反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行更為有利。前段預(yù)縮聚：270℃，2000～3300Pa。后段終縮聚：280～285℃，60～130Pa。 PTA和MEG按照一定的摩爾比進(jìn)行配料，再加入事先調(diào)配好的各項添加劑等，在漿料釜中攪拌混合均勻，并打入酯化釜進(jìn)行PTA和EG發(fā)生反應(yīng)，生成單體。單體主要是對苯二甲酸雙羥乙酯BHET，有酯化Ⅰ和酯化Ⅱ兩個階段，在預(yù)聚和終聚釜中，單體在溫度升高，真空度提高的情況下，以及催化劑的參與下聚合形成長鏈，同時釋放EG，則獲得了我們所需要的聚合物，之后被送入切粒機(jī)，進(jìn)行水下切粒，經(jīng)過干燥和過篩后，打入半成品料倉，放置一定時間后，進(jìn)行固相縮聚系統(tǒng)。 結(jié)晶：在一定的溫度和風(fēng)量下，使無定型切片表面有一定的結(jié)晶度，以避免粘結(jié)。 預(yù)加熱：切片在氮氣（N2）的保護(hù)下進(jìn)一步提溫，以獲得我們所要求的在固相縮聚反應(yīng)釜中的反應(yīng)溫度。 固相縮聚：切片在固態(tài)下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，以得到我們所需要的粘度。之后經(jīng)過除塵器和過濾器，冷卻后，進(jìn)行打包和入庫。 第8頁 共28頁 圖2-1工藝流程圖 第9頁 共28頁 3.2.3工藝流程簡述 ⒈原料貯存及輸送 PTA袋裝料由防爆氣動葫蘆吊起，投入到PTA加料料斗，PTA經(jīng)旋轉(zhuǎn)加料器均勻進(jìn)入鏈管式輸送器，經(jīng)水平、垂直鏈管輸送到PTA日料倉內(nèi)。新鮮EG經(jīng)過濾器過濾后由卸料泵入貯罐區(qū)的EG儲槽，再由EG輸送泵送到聚酯車間供生產(chǎn)使用。 ⒉催化劑、添加劑制備 在催化劑制備槽內(nèi)加入乙二醇，開動攪拌器，再定量加入醋酸銻，并加熱攪拌混合，配制成一定濃度的催化劑溶液，經(jīng)過濾器過濾后，放入催化劑喂料槽內(nèi)，由泵定量送至漿料制備槽。為穩(wěn)定控制反應(yīng)過程，還須添加穩(wěn)定劑磷酸為熱穩(wěn)定劑和抗氧劑；藍(lán)色調(diào)色劑作為色調(diào)改良劑，以改善產(chǎn)品的色相。將磷酸放入桶式加熱器內(nèi)加熱后，由桶泵加入計量桶，定量加入制備槽與槽內(nèi)EG攪拌混合達(dá)到設(shè)定濃度后，經(jīng)過濾器過濾后加入貯槽，配制好的溶劑，再由輸送泵輸送至第二酯化反應(yīng)釜內(nèi)。藍(lán)色調(diào)色劑和EG按設(shè)定濃度在制備槽內(nèi)與EG攪拌混合后再進(jìn)入喂料槽貯存，并經(jīng)輸送泵定量供給漿料制備槽內(nèi)。 ⒊酯化工段 ⑴漿料制備：PTA由輸送裝置輸送到聚酯大樓的PTA日料倉內(nèi)，PTA粉料需須經(jīng)計量裝置精確計量，連續(xù)進(jìn)入漿料制備槽內(nèi)。同時催化劑和EG在催化劑制備槽中預(yù)先配制，將PTA、IPA、EG按照計算摩爾比，催化劑、蘭劑、DEG和回用EG被連續(xù)地供給漿料制備槽混合，制備好的漿料由漿料泵送入第一酯化反應(yīng)釜。 第10頁 共28頁 ⑵酯化：漿料進(jìn)入第一酯化反應(yīng)釜后，PTA和EG反應(yīng)生成對苯二甲酸乙二酯（BHET）和水，水和蒸發(fā)的EG進(jìn)入工藝塔進(jìn)行蒸餾分離，部份EG返回酯化反應(yīng)釜參與反應(yīng)，水則送往廢水預(yù)處理進(jìn)行處理。BHET再由輸送泵送入第二酯化反應(yīng)釜，使酯化反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，反應(yīng)生成的水和蒸發(fā)的EG也進(jìn)入工藝塔。酯化反應(yīng)過量的EG蒸汽經(jīng)工藝塔分離后返回酯化系統(tǒng)。 ⒋聚合 ⑴預(yù)縮聚：第二酯化釜內(nèi)反應(yīng)后的物料，借助于重力進(jìn)入預(yù)縮聚釜內(nèi)，在一定溫度、壓力、停留時間的控制下，進(jìn)行預(yù)縮聚反應(yīng)，生成低聚物。預(yù)縮聚反應(yīng)時，在真空狀態(tài)下，預(yù)縮聚釜蒸發(fā)的不凝氣體、EG和低酯物要夾套管進(jìn)入冷凝器，大部分氣體被冷凝下來，隨冷凝介質(zhì)（EG）一起進(jìn)入浸漬槽內(nèi)，浸漬槽內(nèi)的濾網(wǎng)可除去部分低聚物。浸漬槽內(nèi)的EG過濾后，由EG循環(huán)泵輸送，循環(huán)使用。 ⑵終縮聚：由預(yù)縮聚釜出來的低聚合度PET物料，經(jīng)預(yù)聚物輸送泵輸送至圓盤式最終縮聚釜，釜內(nèi)具有一定的真空度和較高的反應(yīng)溫度，反應(yīng)生成高聚合度PET，其聚合度通過壓力、溫度和停留時間的調(diào)節(jié)達(dá)到設(shè)定值。最終縮聚釜產(chǎn)生的EG蒸汽進(jìn)入冷凝器，在相應(yīng)分壓下大部分被冷凝。不凝的氣體、部分EG蒸汽和其他低沸點組份從冷凝器頂部吸入真空系統(tǒng)。 ⒌切片輸送 熔體出料泵將最終縮聚釜生成的PET熔體經(jīng)聚合物分配閥分四路通過熔體過濾器過濾后進(jìn)入鑄帶切粒裝置，熔體條帶被冷卻水冷卻 第11頁 共28頁 后進(jìn)入切粒機(jī)切割室切成粒子，帶水的切片經(jīng)過預(yù)干燥除去水分進(jìn)入超長粒子分離器，通過振動篩篩除超長、短粒子，合格切片進(jìn)入切片中間料倉，再經(jīng)氣流輸送系統(tǒng)輸送到切片料倉內(nèi)。 熔體鑄帶冷卻水借重力經(jīng)過濾器過濾、回流至冷卻水貯槽，再經(jīng)輸送泵通過冷卻器冷卻后送至鑄帶切粒裝置，循環(huán)使用。 ⒍固相縮聚 固相縮聚是指由聚酯裝置生產(chǎn)的聚合物在固體粒子狀態(tài)下的縮聚反應(yīng)，其目的是為了進(jìn)一步提高聚合物的粘度和降低醛含量，以達(dá)到瓶級切片加工要求的粘度。固相縮聚主要反應(yīng)分為預(yù)結(jié)晶、結(jié)晶和縮聚二步。預(yù)熱和縮聚過程在一個密閉惰性氮氣凈化系統(tǒng)中完成，反應(yīng)生產(chǎn)的副產(chǎn)品通過與聚合物被逆流的氮氣帶出。主反應(yīng)設(shè)備（預(yù)結(jié)晶機(jī)、預(yù)加熱器、反應(yīng)器）均無機(jī)械攪拌，避免了切片磨損、產(chǎn)生粉塵和切片堆積，確保切片呈柱塞流狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)。 從聚酯車間生產(chǎn)的聚酯切片由輸送裝置送至切片料倉經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥定量進(jìn)入預(yù)結(jié)晶機(jī)內(nèi)，無定型切片在一定溫度下均勻加熱，然后進(jìn)入干燥器進(jìn)行脫水，干燥氣體的溫度以及切片的停留時間須在預(yù)熱器中進(jìn)行控制。結(jié)晶后的切片加熱到反應(yīng)溫度后，經(jīng)回轉(zhuǎn)閥由氮氣輸送至固相縮聚反應(yīng)器。同樣在反應(yīng)器內(nèi)須控制氮氣的溫度、露點含氧量及足夠長的停留時間來使切片增粘到預(yù)期的特性粘度，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物（水、EG、乙醛等）被逆流向上的高純度氮氣分離帶走。達(dá)到粘度的產(chǎn)品顆粒由重力作用經(jīng)過旋轉(zhuǎn)閥進(jìn)入冷卻裝置，旋轉(zhuǎn)閥使冷卻裝置與氮氣隔斷。合格切片再經(jīng)輸送裝置送至料倉貯存，打包出廠。 第12頁 共28頁 漿料釜 酯化1 酯化2 預(yù)聚釜 終聚釜 切粒機(jī) 中間料倉 結(jié)晶器 預(yù)熱器 反應(yīng)器 冷卻器 成品料倉 打包機(jī) 圖3.3 聚酯車間主工藝設(shè)備流程圖