年产十万吨涤纶(pet)的生产工艺设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)

年产十万吨涤纶(pet)的生产工艺设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

度影响，并以湿度的影响较大。 （ 5） 环境性能 PET 具有酯键，在 较 高的温度和蒸 汽条件下， 水，酸和碱对其的影响作用很大。 PET 对有机溶剂，如丙酮，苯，甲苯，三氯乙烷，四氯化碳和油很 稳定，一些氧化剂如过氧化氢，次氯酸钠，重铬酸钾，也有较高的 抗性。 PET 具有 优良的耐候性，长期在户外使用 无碍。 PET 树脂的玻璃化温度高，结晶速度慢，模塑周期长，成型周期长，成型收缩率大，尺寸稳定差，结晶化的成型呈脆性，耐热性低等。 PET 除了具有 PBT 的特性外，还有以下的特点： ① 是 热变形温度和长期使用温度 最高的 热塑性通用工程塑料； ② 因为耐热高，增强 PET 在 250℃ 的焊锡浴中浸渍 10S，几乎不变性也 不变色，特别适合制备锡焊的电子、电器零件； ③ 弯曲强度 200MPa，弹性模量达 4000 MPa，耐蠕变及疲劳性也很好，表面硬度高，机械性能与热固性塑料相近； ④ 由于生产 PET 所用乙二醇比生产 PBT 所用丁二醇的价格几乎便宜一半，所以 PET 树脂和增强 PET 是工程塑料中价格最低的，具有很高的价格比。 ⑤ 耐磨性好。 耐磨性仅次于耐磨性最好的锦纶，比其他 天然纤维 和合成纤维都好。 ⑥ 耐光性好。 耐光性仅次于 腈纶。 涤纶织物的耐光性较好，除比腈纶差外，其耐晒能力胜过天然纤维织物。 尤其是在玻璃后面的耐晒能力很好，几乎与腈纶不 相上下。 ⑦ 耐腐蚀。 可耐 漂白剂 、 氧化剂 、烃类、酮类、石油产品及无机酸。 耐稀碱，不怕霉，但热碱可使其分解。 还有较强的抗酸碱性，抗紫外线的能力。 应用 PET 主要用于纤维，少量用于薄膜和工程塑料。 ＰＥＴ纤维主要用于纺织工业。 PET 薄膜主要用于电器绝缘材料，如电容器、电缆绝缘、印刷电路布线基材，电极槽绝缘等。 PET 薄膜的另一个应用领域是片基和基带，如电影胶片、Ｘ光片、录音磁带、电子计算机磁带等。 PET 薄膜也应用于真空镀铝制成金属化薄膜，如金银线、微型电容器薄膜等。 PET 的另一个用途就是吹塑制品，用于包 装的聚酯拉伸瓶。 PET 除纤维之外主要用于薄膜和片材、瓶类及工程塑料三大类。 8 薄膜和片材 PET 薄膜和片材主要用于包装材料如食品 、药品及无毒 无菌的卫生包装 和纺织品、精密仪器、电子元件的高档包装，录音、录像、照相、电影、磁盘、光盘及磁卡等基材，电器绝缘材料如电容器膜、柔性印刷线路板及格薄膜开关等。 瓶类 PET 瓶的透明性高、阻隔性好，可用于保鲜包装材料。 具体包装产品有啤酒、白酒、碳酸饮料、食用油、食品、调味品、药品、化妆品及保健食品等。 工程塑料 主要为 PET 的增强品种，具体用 于如下几个方面。 ① 电子电器，如连接器、线圈绕线管、集成电路外壳、电容器外壳、变压器外壳、电视机配件、调谐器、开关、计时器外壳及继电器等。 ② 汽车配件，配电盘罩、阀门、排气零件、分电器盖及小型电动机壳等。 ③ 机械零件，齿轮、凸轮、泵壳体、皮带轮、电动机架框及钟表零件等。 ④ 拉链材料，为继 PA 和 POM 之后的第三代拉链材料，可用于宽窄两种类型。 PET 的加工特性 PET 属极性聚合物，熔融温度和熔体粘度都较大，具体加工特性如下。 PET 属非牛顿流体，粘度对温度的敏感性小而对剪切速率敏感大。 PET 吸水性大，加工前必须干燥处理；干燥条件为温度 130～ 150℃，时间 3～4h。 PET 的加工温度范围较窄，一般为 270～ 290℃，接近分解温度为 300℃，加工中要注意温度不能太高。 PET 的结晶速度慢，为促进结晶，常采用高模温，一般为 100～ 130℃。 PET 的成型收缩率较大，增强改性后可大大降低，但生产高精度制品是要进行后处理。 后处理的条件为 :温度 130～ 140℃，时间为 1～ 2h。 PET 的加工方法 (1)注塑 透明制品常采用热流道，螺杆长径比要大。 具体工艺条件 为 :料筒温度 270～ 290℃，喷嘴温度 240～ 250℃，模具温度壁厚小时为 50～ 70℃、壁厚大时为 140℃，注塑压力为 40～ 100MPa。 (2)挤出 用于生产薄膜和片类制品。 为改善其制品力学性能和光学性能， 9 常进行双向拉伸处理。 拉伸温度为 85～ 90℃，拉伸速率为 1000%～ 1500%，拉伸倍率为 ～ 3。 (3)吹塑 用于生产 PET 瓶体，常用注173。 拉173。 吹方法成型， 以保证拉伸改性效果。 注塑型坯的工艺条件同注塑，吹塑的加热温度为 100℃。 吹塑压力 2MPa。 中国生产消费 现状及产品构成 我国聚酯的生产起步较晚 ， 70 年代开始形成上海、天津、辽阳等生产基地，80 年代 时 国产 的 间歇式、半连续 式 的小聚酯生产装置 的 建设 仍旧 较多。 目前我国 的 聚酯生产企业 主要 集中在中石化和中石油两大公司。 中石化20xx 年聚酯 的总 产量达 万吨，占全国 聚酯 总产量的 %。 中石油 20xx年 总 产量为 万吨，占全国 聚酯 总产量的 %。 目前，主要 的 聚酯生产企业有 超过 40 家 ，年产量为 万 吨 以上的 ， 20xx 年有 29 家 ， 年产量在 10 万吨以上的有 9 家， 年产量超过 30 万 吨的企业有 4 家。 仪征化学纤维公司是目前中国最大的聚酯生产企业，在 20xx 年生产达到 1,108,500 吨聚酯，占全国总量 %。 随后 是 辽阳石化公司， 20xx 年度输出 407500 吨 ， 占 全国总产量的 ％。 上海石化公司于 20xx 年，年产 383500 吨排名第三，占 全国总产量的 ％。 20xx 年上海石化公司产量达到 42 万吨，辽阳石油化纤公司达 40 万吨 ，洛阳石化公司22 万吨 ，天津石化公司达 21 万吨。 产品构成 在产品品种方面，目前我国聚酯生产仍以纤用聚酯为主，占总年产能力的88%；国内非纤用聚 酯切片年产能力约 100 万吨，其中聚酯瓶片发展特别迅速，仅 20xx 年就新增 50 多万吨年产能力。 但由于国内市场容量有限，因此聚酯瓶片装置开工率不足 50%。 80 年代后，随着合成纤维工业的迅速发展，我国聚酯的消费量也快速增长。 1990 年合成纤维用聚酯表观消费量为 万吨， 1995 年增加到 万吨。 20xx年表观消费量增长到 万吨， 20xx 年达到 万吨， 20xx 年达到 万吨。 我国聚酯的消费绝大部分用于生产涤纶纤维。 涤纶纤维是我国合成纤维中增长最快的品种， 1965 年涤纶纤维产量只有 100 吨，仅占我国合成纤维总产量约%，位于锦纶、维纶和腈纶之后而居第四位。 1976 年涤纶纤维产量上升到 10 万吨，超过上述三种纤维而跃居首位，占合成纤维总产量的 %。 1990 年产量突破 100 万吨，达到 万吨。 20xx 年产量猛增到 万吨， 20xx 年更达到 万吨，创历史最高记录。 1996～ 20xx 年间，我国涤纶纤维平均年递增 82万吨，占世界年均增量的一半以上，成为推动世界聚酯纤维增长的主要国家。 近期内，我国涤纶纤维产量仍将以 10%的年率增长，生产涤纶纤维消耗聚酯约占聚酯总 消费量的 90%。 在聚酯产品上，非纤聚酯的发展速度很快。 1996 年，世界聚酯包装树脂和薄膜产量分别为 万吨和 万吨，占世界聚酯总产量的 %和 %，1998 年则分别为 万吨和 万吨，占世界聚酯总产量的 %和 %。 20xx 年分别达到 万吨和 万吨，年均增长率分别为 %和 %，各占世界聚酯总产量的 %和 %。 预计到 20xx 年，非纤聚酯产量约占聚酯总产量的 1/3 聚酯生产技术进展 及现状 世界 聚酯装置正向更大经济规模方向发展。 单系列生产能力已由 20 世纪 80年代的 100 吨 /天、 200 吨 /天提高到 90 年代的 300 吨 /天、 400 吨 /天、 480 吨 /天、600 吨 /天。 目前世界前 30 家聚酯生产厂家的平均产能达到 36 万吨 /年，规模最大的杜邦公司已达 140 万吨 /年。 聚酯工艺路线有直接酯化法 (PTA 法 )和酯交换法 (DMT 法 )。 PTA 法具有原料消耗低、反应时间短等优势，自 80 年代起己成为聚酯的主要工艺和首选技术路线。 大规模生产线的为连续生产工艺，半连续及间歇生产工艺则适合中、小型多种生产装置。 PTA 法连续工艺主要 有德国吉玛 (Zimmer)公司、美国杜邦公司、瑞士伊文达 (Inventa)公司和日本钟纺 (Konebo)公司等几家技术。 其中吉玛、伊文达、钟纺技术为 5 釜流程，杜邦则开发了 3 釜流程 (目前正在开发 2 釜流程 )，两者缩聚工艺基本相似，区别在于酯化工艺。 如 5 釜流程采用较低温度及压力酯化，而3 釜流程则采用高乙二醇 (EG)/PTA 摩尔比和较高的酯化温度，以强化反应条件，加快反应速度，缩短反应时间。 总的反应时间为 5 釜流程 10 小 时 3 釜流程 小时。 目前世界大型聚酯公司都采用集散型 (DCS)控制系统进行生产控制和管理，并对全 流程或单釜流程进行仿真计算。 20xx 年初，伊文达 费希尔 (InventaFisher)(IF)公司公布了其聚酯生产流程和能耗。 该工艺从 PTA 或 DMT 与乙二醇 (EG)反应生产树脂级或纺织级聚酯。 采用 11 4 釜 (4R)工艺，由 PTA 和 EG 或熔融 DMT 和 EG 组成的浆液，进入第一酯化 /酯交换反应器，反应在较高压力和温度 (200～ 270℃ )下进行，生成的低聚物进入第二串级搅拌式反应器，在较低压力和较高温度下进行反应，反应转化率大于 97%。 然后在低于常压和较高温度下，藉第 3 台串级反应器预聚合，缩聚程度大于 20，经第 4 台 DISCAGE 精制器后，使最终缩聚物的特性粘度 (.)提高到。 能耗为：电力 kwh/t，燃料油 ，氮气 ，空气。 采用该工艺已建有 50 多套装置，其中 13 条生产线能力为 100～ 700 吨 /天。 现已有单系列 700吨 /天生产线投运。 用于聚酯生产缩聚反应的催化剂种类繁多，主要有锑系、锗系、钛系、锡系等。 由于锑系催化剂在缩聚过程中能大大促进缩聚反应，而对热降解反应的促进程度较小，因此目前聚酯工业普遍采用锑系催化剂，主要品种有三氧化二锑、醋酸锑以及近年来开始受到广 泛关注的乙二醇锑。 此外，用于酯交换反应的锰、锌、钙、钴、铅等金属的醋酸盐对缩聚反应也有一定的催化作用 PET 的国外主要生产商有：美国杜邦公司、英国 ICI 公司、日本帝人公司、三菱人造丝公司、东洋纺织公司、钟渊化学公司等。 我国的主要生产厂有：北京燕山石化公司、辽阳化纤公司、上海石化公司、新疆独山子石化公司、上海涤纶厂、岳阳化工厂、仪征石化公司及广州黄埔化工厂等。 世界聚酯生产能力已由 1998 年 万吨 /年、 1999 年 万吨 /年、 20xx年 万吨 /年增加到 20xx 年 万吨 /年、 20xx 年 万吨 /年。 世界聚酯装置正向更大经济规模方向发展。 单系列生产能力已由 20 世纪 80年代的 100 吨 /天、 200 吨 /天提高到 90 年代的 300 吨 /天、 400 吨 /天、 480 吨 /天、600 吨 /天。 目前世界前 30 家聚酯生产厂家的平均产能达到 36 万吨 /年，规模最大的杜邦公司已达 140 万吨 /年。 PET 树脂有很多专利生产技术，无论是酯化和缩聚过程 (熔融相 )还是生产较高粘度瓶用树脂的固相聚 合 都有很多不同的工艺。 其中熔融聚合方法的主要技术持有公司有吉玛公司、帝人公司、 Kanebo 公司、 EmsInventa 公司、 John Brown Deutsche 公司、杜邦公司以及 Sunkyong 公司等；固相缩聚方法的主要技术持有公司有吉玛公司、 Bepex 公司、 Hosokawa 公司、卡尔菲休公司、 Sinco 公司、 Buehler公司以及 Sunkyong 公司等。 这些公司的技术特点分述如下 : （ 1）吉玛公司技术 采用吉玛公司技术的装置单线生产能力大，最大单线设备能力为：酯化可达 400t/d，缩聚达 250 t/d，若再增大，可在后缩聚再增 12 加一台釜即可，使用原料范围广， PTA、 DMT 和 MTA 均可用；装置操作弹性大，允许在 50％～ 100％的负荷下运行，甚至在 35％负荷下亦可运行，采用刮板式冷凝器，有效地解决了齐聚物堵塞真空管道系统的病症，运转周期大为提高；辅助化工原料少，只用 Sb(AC)3 和 TiO2 两种， Sb(AC)3 溶解性好、配制方便、活性高；引入了柔性生产体系（ FMS），在后缩聚釜之后，增加了一个添加剂系统，在此加入 TiO2 染色剂等，以制造高浓度母料用以配料，增加了产品的灵活性；控制系统先进，采用计算机集中分散型控制，功能齐全，操作方便可靠。 我国仪征、黑龙江、燕山共有五套装置采用 吉玛技术。 吉玛公司在世界上以连续缩聚技术及装置先进著称，为适应瓶用和帘子线用高粘 PET 的需要，也开发出连续固相缩聚技术和装置。 采用的是流化床连续工艺，该方法是将原料 PET 切片（特性粘度为 ～ ）用气流输送到切片料仓，再经旋转阀加到结晶器中，结。