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直接酯化法生产聚酯(PET)

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:聚酯 属于高分子化合物,是由对苯二甲酸和乙二醇经过缩聚反应制得。直接酯化法是直接用对苯二甲酸与乙二醇反应生成对苯二甲酸乙二醇酯的方法,也称为PTA法,是由高纯度的对苯二甲酸与乙二醇配制成的浆料投入反应釜,发生如下反应。目前也有用中度纯度对苯二甲酸代替PTA进行直接酯化的工艺。并与终缩聚反应器共用乙二醇蒸气喷射泵产生真空。新鲜乙二醇加入在终缩聚反应器的刮板冷凝器、乙二醇蒸发器和液环真空泵组中。

直接酯化法生产聚酯(PET)

聚酯 (PET)属于高分子化合物,是由对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)经过缩聚反应制得。纤维级聚酯切片用于制造涤纶短纤维和涤纶长丝,是供给涤纶企业加工纤维及相关产品的原料。涤纶作为化纤中产量最大的品种,占据化纤行业近80%的市场份额。同时,聚酯还有瓶类、薄膜等用途,广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生建筑汽车领域。其中,包装是聚酯最大的非纤维应用市场,同时也是PET增长最快的领域。可以说聚酯切片是连接石化产品和多个行业产品的一个重要中间产品。

聚酯的生产方法目前主要有三种,即酯交换法、直接酯化法和环氧乙烷法,形成聚酯生产的三大工艺线路。直接酯化法是直接用对苯二甲酸与乙二醇反应生成对苯二甲酸乙二醇酯的方法,也称为PTA法,是由高纯度的对苯二甲酸与乙二醇配制成的浆料投入反应釜,发生如下反应。目前也有用中度纯度对苯二甲酸(QTA)代替PTA进行直接酯化的工艺。直接酯化法聚酯生产中的每段工序其作用分别如下:

1.浆料配制

原料PTA自PTA储存料仓采用星型给料器出料,通过振动筛去除夹带的异状物,质量流量计连续计量后,送入浆料调配槽。原料PTA和1,2-亚乙基二醇(MEG)以及催化剂溶液按规定比例连续送入浆料配制槽中,由特殊设计的搅拌器使之充分混合并配制为恒定物质的量比(MEG/PTA)的浆料,经浆料输送泵连续送入酯化反应器中。

2.酯化反应

酯化反应系统共设置两台酯化反应器。在第一酯化反应器中酯化率可以达到91%;第二酯化反应器后控制酯化率在96.5%左右。通过调节反应器的温度、压力和液位等,可以控制反应酯化率,同时保证装置的稳定运转。两个酯化反应器的气相物采用一个工艺塔用于乙二醇回收。分离的重组分乙二醇回流到两个酯化反应器中。塔顶轻组分冷凝后,凝液用作塔的回流液,其余作为生产污水送污水预处理系统进行处理。

3.预缩聚反应

预缩聚反应系统共设置两台预缩聚反应器。第一预缩聚反应器的操作压力控制在10kPa(100mbar)左右,使用乙二醇蒸气喷射泵和液环真空泵产生真空,并控制第二预缩聚反应器的操作压力在1kPa(10mbar)左右。并与终缩聚反应器共用乙二醇蒸气喷射泵产生真空。在预缩聚反应器及其真空设备之间设置刮板冷凝器,采用乙二醇喷淋以捕集气相中的乙二醇及夹带物。乙二醇凝液收集在液封槽中,以循环冷却水作为冷却介质,通过冷却器降低温度后循环使用。因乙二醇凝液中水含量较高,可送入酯化反应系统工艺塔中进行分离。第二预缩聚反应器采用齿轮泵出料,经预聚物熔体过滤器过滤后送入终缩聚反应器中。(www.xing528.com)

4.终缩聚反应

设置一台终缩聚反应器,终缩聚反应器中的操作压力控制在0.1kPa(1mbar)左右。通过控制真空度使熔体的聚合度达到指标要求。为控制终缩聚系统真空度,采用冷冻水作为乙二醇喷淋液的冷却介质。新鲜乙二醇加入在终缩聚反应器的刮板冷凝器、乙二醇蒸发器和液环真空泵组中。终缩聚反应器和乙二醇蒸气喷射泵组气相凝液水含量较低,无须分离即可直接回用。该部分乙二醇和预缩聚系统经工艺塔分离后的乙二醇混合,可直接送到浆料配制槽用作浆料调配用。采用乙二醇蒸气喷射产生真空,用液环泵作为它的排气级。通过调节补加在喷射泵吸入口的乙二醇蒸气量,控制操作真空度。喷射泵组的第一级混合冷凝器的真空度在0.6kPa(6mbar)左右,第二预缩聚反应器的刮板冷凝器的未凝气引至这个混合冷凝器。设置乙二醇蒸发器,为喷射泵提供动力蒸气。

5.熔体分配及切片生产

聚酯熔体采用齿轮泵出料和增压,经熔体过滤器过滤后,通过特殊设计的熔体分配系统,一部分送熔体直纺长丝装置,另一部分送切片生产系统铸带切粒。设置两条切粒生产线,当其中一台切粒机换刀维修时,另一台切粒机可承担全部负荷。聚酯熔体从铸带头挤出成型,采用除盐水作为冷却介质,通过换热器冷却循环使用。

6.切片输送和包装

设置一条气力输送线,采用密相输送方式,将切片从接收料斗输送到成品料仓储存和包装。设置切片料仓两台,切片自动包装系统一套。

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