5000吨每年PET生产工艺流程设计

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1、精选优质文档-倾情为你奉上毕 业 设 计系 别： 化学工程技术系 课题名称：5000t/aPET生产工艺流程设计 班 级： 学生姓名： 指导教师： 年 月 日专心-专注-专业论文题目：5000t/aPET生产工艺流程设计摘 要本设计为年产5000吨聚对苯二甲酸乙二醇酯的工艺初步设计，采用直接缩聚的生产方法。该工艺过包括酯化、预缩聚、终缩聚三个阶段，采用三釜流程的工艺。在确定PET生产工艺的基础上进行了物料衡算，热量衡算，主要设备选型。利用Auto CAD软件绘制主要设备图，工艺流程图以及车间布置图。文中还对三废处理及废料回收、节能措施与安全防范、技术经济初步分析核算进行了简单的阐述。关键词：聚

2、对苯二甲酸二乙醇脂，PET，工艺计算 Title:5000t/aPET Production process designABSTRACTThis design for the annual output of 5000 tons of polyethylene terephthalate process preliminary design, the direct polycondensation production methods. The process including esterification, condensation, condensation of three stag

3、es. Using three kettle process technology.In determining the PET production technology is conducted on the basis of the material balance calculations, heat balance calculations, the main equipment selection. Use Auto CAD software draw the main equipment figure, process flow diagram and workshop layo

4、ut figure. The paper also for waste treatment and recycling, energy saving measures and safety, preliminary analysis on technical and economic accounting simply explained.Key words: Polyethylene terephthalate, PET,Craft processp rocess calculation常州工程职业技术学院毕业设计开题报告（ 2013 届） 化学与材料工程技术 学院 专业 班 同学题目： 5

5、000t/aPET生产工艺流程设计 指导教师： 专业技术职务： 一、前言1、 课题的背景、目的和意义 背景：PET于1941年首先由英国JttWhinfield与JTDickon研制成功。英国帝国化学公司(1cI) 于1946年以涤纶(Teleron)纤维投入生产，继而美国杜邦公司(Dupent)于1948年以“代春纶”(Dacron)纤维投入生产。初期PET几乎都用于合成纤维（我国俗称涤纶）。80年代以来，PET作为工程塑料有了突破性的进展，相续研制出成核剂和结晶促进剂，目前PET与PBT一起作为热塑性聚酯，成为五大工程塑料之一。目的： （1）培养我们独立运用所学基本理论、技术基础和专业知识

6、、综合分析和解决对生产技术问题的能力。 （2）掌握设计的基本方法和步骤、掌握查阅和使用国家手册规范等技术资料的方法、掌握处理生产实际数据的方法，完成技术人员在工艺设计方面所必须具备的运算与绘图的基础训练，为今后从事工艺改造、工艺生产等打下基础。 意义： 经过查阅各种资料选择合适的生产工艺路线，并根据选择的生产方法画出工艺流程图，再根据所学过得基础理论和专业知识进行综合分析，提高我们的综合学习能力，为以后的工作打下基础。2、 课题的现状与发展趋势；课题欲解决哪一方面的问题我国的PET生产规模远远落后于国外几个主要生产厂商。进入80年代，我国逐步从国外引进万吨几十万吨级先进的PET树脂合成装置，质

7、量和产量都有了长足的进展。根据学会统计，1997年我国生产PET切片树脂174万吨，其中高粘度包装用切片树脂生产能力为22.4万吨，所以生产PET工程塑料级的树脂来源充足。在PET瓶行业中2012年，我国产值达到了217.38亿元，同比增长了17.3%。2013年，我国产值达到了237.54亿元，同比增长了9.3%。随着制造再生pet切片的技术发展，实现从原生pet材料制成的pet瓶产品，到回收废瓶制成再生pet瓶切片并用于pet瓶产品的闭环反馈式再循环、再利用的模式，并达到了国家相关标准，再生pet切片属于食品级标准，可以用于生产食品包装，从而开创了中国pet瓶循环再利用、同质化转换的先河，

8、未来将成为投资机会前景广阔。 课题欲解决扩大生产规模、降低生产成本，提高PET的生产能力和5000t/aPET生产工艺流程设计二、课题方案的确定1、 方案的原理、特点与选择依据目前，PET的生产采用技术路线主要有3种：酯交换缩聚法（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。直接酯化缩聚法（PTA法）用高纯度对苯二甲酸 (TPA)与乙二醇或1,4-丁二醇直接酯化生成对苯二甲酸双羟乙酯或丁酯,然后进行缩聚反应。环氧乙烷法（EO法）直接用环氧乙烷与 PTA反应生成对苯二甲酸双羟乙酯，再进行缩聚反应。现有生产方法评价：经过比较，我们采取PTA法合成聚酯

9、，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）间歇工艺其优点： 可随时改变品种，适应市场需求。 切片易存储和远程运输。 开停车远比连续工艺小。由于酯交换法的生产复杂，需要甲醇的回收装置，而且投资大，现在新建的装置基本上已经很少用酯交换的工艺路线，而以前的装置也慢慢的淘汰了。而PTA法较DMT和EO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

10、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。反应原理：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）为微放热反应； 第二步是BHET在催化剂作用下发生缩聚反应生成PET。2、 课题完成步骤查阅资料，做开题报告收集数据，进行工艺计算设备选型设计图纸完成毕业设计说明书三、阶段性设计计划、设计目标与应用价值第一阶段： 5天时间 1、准备手册、参考书、计算与绘图工具汇总 2、 收集设计资料、画出工艺流程草图 第二阶段： 15天时间 1、物料及热量衡算 2、反应器工艺设计 3、其它设备选型和设计第三阶段

11、：10天时间 1、生产工艺流程图 2、物料流程图 3、设备平面布置图第四阶段：5天时间 1、整理、抄写设计说明书并与图纸装订成册第五阶段： 5天时间 1、设计答辩 2、修改上交应用价值：明确目标，条理清晰，能够快速有效完成任务。五、指导教师审阅意见 签名： 年 月 日目 录0011233778990223346符号表VR反应液体积VT反应器实际体积D聚合釜直径H聚合釜高度密度V体积PTA精对苯二甲酸EG乙二醇BHET 对苯二甲酸二羟基乙酯PET聚对苯二甲酸乙二醇酯W 物料的总重量kg/h总论1.1 设计依据本设计以设计任务书为基础，综合文献检索、资料收集，综合分析，以现有的成熟生产技术和实际经

12、验为依据，博众家之长，选择合适设计方案。1.2 建设规模 1.2.1产品品种、规格、数量在产品品种方面，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2002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%【1】。我国的PET生产规模远远落后于国外几个主要生产厂商。进入80年代，我国逐步从国外引进万吨几十万吨级先进的PET树脂合成装置，质量和产量都有了长足的进展。根据中国防治学会统计，1997年我国生产的PET切片树脂174万吨，其中高黏度包装用（饮料瓶和包装片材等）切片树脂生产能

13、力为22.4万吨，所以生产PET工程塑料级的树脂来源充足。由于制备各种混配改性PET塑料的装置于其他聚合物混配改性用的装置是通用的，国内混配用挤出机等制造业形成一定规模，所以只要市场一旦开拓，国内PET塑料的生产也会快速增长。 我国聚酯工业及国外先进水平的差距主要表现在一下几点：【2】（1）聚酯产品价格竞争力较弱，企业赢利性不强。国内每吨产品加工成本高于韩国和台湾企业30美元左右，直接原料成本的平均水平每吨高出100美元以上。 （2）上下游生产能力不配套。原料发展滞后于聚合，聚合又滞后于抽丝，而抽丝又不能满足纺织工业需要，主要原料进口依存度高达50%以上。聚酯重要原料PTA、EG供应不足，每年

14、有1/3原料需进口补充，这两种原料占产品成本7075%。（3）生产集约化程度不高。装置规模小，生产效率低，生产成本高，缺乏竞争力。企业单线规模除仪化、龙涤、开平和翔鹭等具有单线300400吨/天能力外，绝大部分为100吨/天、200吨/天能力。在整厂规模上，除仪化、上化、辽化及翔鹭具备20万吨/年以上能力外，大部分在6万吨/年左右和以下，而目前世界聚酯经济规模单厂产能一般在20万吨/年以上。而目前生产能力在6万吨/年以下和采用间歇法工艺路线的小型聚酯装置的生产能力约占我国聚酯总生产能力的50%，造成装置平均生产能力很低，难以发挥规模效益。据测算，小型聚酯装置单位生产能力投资比大型聚酯装置约低2

15、0%，而运行能耗增加约30%，损耗多10%以上，而且产品质量较差。（4） 聚酯产品结构与世界先进水平差距较大。品种结构与国际先进水平有较大差距，常规产品生产能力过剩，生产品种范围窄，非纤聚酯比例明显偏低。大多数企业只能生产常规普通产品，许多高科技、多功能和高附加值产品仍需进口解决。以涤纶纤维为例，发达国家的纤维差别化率是我国的两倍。新产品开发能力弱，化纤差别化率仅620%，远低于发达国家的4050%。我国非纤维产品产量占聚酯产品总产量的比重大大低于世界平均水平。虽然近年我国瓶用聚酯产能发展很快，但工程用聚酯生产仍是空白。PET主要用于纤维，少量用于薄膜和，PET应用于工程塑料中的PET板。PE

16、T板主要是采用聚酯原料经挤出机高温挤出，通过不同口径磨具口挤出而得到不同厚度的板材。它是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物。目前PET与PBT一起作为热塑性聚酯，为五大工程塑料之一。其为白色不透明物，厚度(0.5 100mm)*宽500mm/1000mm*长1000mm/2000mm 。 1.2.2主要原料、产品的物理化学性质、规格、来源PET聚酯生产所需的原料都必须是较高的纯度，尤其是生产相对分子质量大的聚合物对原料的纯度要求更高。一般要求PTA的纯度达到99.96（质量分数）以上。采用PTA做原料，第一步反应是生成聚合物对苯二甲酸双-羟乙酯（BHET），BHET随后进行聚合得到PET。主要原料来源

17、为在外采购。 原料PTA 在常温下是白色晶体或粉末，低毒，易燃。若与空气混合，在一定的限度内遇火即燃烧甚至发生爆炸。它的自燃点680，燃点384421，升华热98.4kJ/mol，燃烧热3225.9kJ/mol，密度1.55g/cm3，摩尔质量166.13 g/mol。溶于碱溶液，微溶于热乙醇，不溶于水、及。低毒类物质，对皮肤和粘膜有一定的刺激作用，避免与皮肤和眼睛接触。 原料EG乙二醇又名“甘醇”，简称EG。在常温下是无色无臭、有甜味液体，对动物有，人类致死剂量约为1.6 g/kg。乙二醇能与水、互溶，但在醚类中溶解度较小。用作溶剂、以及合成的原料。分子量 62.07 ，熔点 -13.2 沸

18、点：197.5 ，蒸汽压 6.21kPa/20 ，闪点：110 ，：418，燃烧热：1180.26KJ/mol，在25摄氏度下，介电常数为37，浓度较高时易吸潮。与水、低级脂肪族醇、甘油、醋酸、丙酮及类似酮类、醛类、吡啶及类似的煤焦油碱类混溶，微溶于乙醚，几乎不溶于苯及其同系物、氯代烃、石油醚和油类。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，耐蠕变性、耐疲劳性、耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。1.3产品方案 1.3.1产品的用途PET按用途可分为纤维和

19、非纤维两大类，后者包括薄膜、容器和工程塑料。PET在开发初期主要用于制造合成纤维（占PET消耗量的70左右）；其次，PET还作为工程塑料用于电子、电器等领域，如仪表壳、热风口罩等。其中尤以包装容器的发展最引人注目。在过去五年中，工程级PET和共聚酯，作为新聚合物产品，已分别用于工程和特殊包装材料。PET在汽水饮料包装材料上的成功应用是由于它的韧性和透明度，取向能力、极好的经济价值和高速度瓶加工技术的发展。PET饮料罐具有重量轻、耐碎、可重复利用性和很好的气密性能。灌满的2升PET饮料瓶比相类似的玻璃瓶轻 24；空瓶重量是同型号玻璃瓶的10。使其在从生产商到消费者的各环节中，节省劳动力、能源和成

20、本。PET应用于食品、酒类、洗涤剂。未加碳酸气饮料和工业产品包装物，对PET的需求预计将持续增长。根据FDA规范21CFR177-1630，PET热塑性树脂和共聚酯是法定的用于食品接触的制品材料。PET容器的一个最新、增长速度最快的应用是食品或饮料包装，要求在高温下灌装。制作容器在拉伸吹塑时产生应力集中。改进加工时耐热性技术已有发展，通常称之为“热定型”技术。PET的其它最终用途是广泛应用于挤压涂层和挤压成型薄膜和板材。PET用作可烘烤纸板包装物的挤压涂层材料，此外，也可以结晶型PET（CPET）为基本材料制作烤炉中的盘子。 1.3.2工艺路线的确定（1）DMT法 采用对苯二甲酸二甲酯（DMT

21、）与乙二醇（EG）进行酯交换反应，然后缩聚成为PET。（2）、直接酯化缩聚法 （PTA法 ） 该法用高纯度对苯二甲酸 (TPA)与乙二醇或1,4-丁二醇直接酯化生成对苯二甲酸双羟乙酯或丁酯,然后进行缩聚反应。（3）、环氧乙烷法 （EO法）该法直接用环氧乙烷与 PTA反应生成对苯二甲酸双羟乙酯，再进行缩聚反应。 特点：本车间采取PTA法合成聚酯，采用间歇生产工艺，原因如下：【3】（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

22、）间歇工艺其优点： 可随时改变品种，适应市场需求。 切片易存储和远程运输。 开停车远比连续工艺小。 由于酯交换法的生产复杂，需要甲醇的回收装置，而且投资大，现在新建的装置基本上已经很少用酯交换的工艺路线，而以前的装置也慢慢的淘汰了。而PTA法较DMT和EO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。 PTA法合成聚酯过程包括酯化和缩聚两个阶段,可以将合成工艺分为三釜流程和五釜流程。采用三釜流程,即酯化釜、预缩聚釜和终缩聚釜，而采用五釜流程,即第一

23、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。五釜流程每个阶段的反应较均匀,副产物少。三釜流程的反应均匀性稍逊色,但流程短,可减少设备和管道的数量。从发展上看,三釜流程更有前程，所以我选三釜流程。 五釜和三釜PET工艺流程的主要特点分别是：(l)三釜流程预缩聚反应器中同时存在真空状态下的酯化反应，优于五釜流程酯化阶段带压操作；(2)三釜流程物料通过反应器的停留时间比五釜流程略短；(3)三釜流程的反应温度要比五釜流程高；(4)三釜流程的动设备比五釜流程少；(5)三釜流程一般采用气相热媒加热；(6)三釜流程的催化剂及其它添加剂是从齐聚物管道上注人的，而五釜流程则在浆料调制时加人。 反应

24、原理：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）为微放热反应； 第二步是BHET在催化剂作用下发生缩聚反应生成PET。反应条件：摩尔比配料酯化反应中要让酯化反应完全R值应为2,但固体PTA在反应条件下只能部分溶于EG，因此反应过程前期为固-液非均相。但从最终产物的结构来看，PTA和EG合成整个反应是所需的摩尔比为1:1，随着R增加酯化反应速度会加快、反应时间缩短;但DEG量也会随R升高而增加，最终产物PET的质量会下降。在酯化反应过程中生成的中间体BHET也会缩聚放出EG, R也不能过低，否则酯化产物的羧基含量会增高。 生产中，在保证酯化率的

25、前提下，可以适当降低进料摩尔比EG/PTA或者采取降低酯化反应压力的方法来调整产品中DEG的含量。需要注意的是进料摩尔比EG/PTA不能过低，否则会影响浆料的流动性，导致过料困难，正常的生产就要受到破坏。故此我采用PTA：EG=1：1.3（摩尔比）配料。表1-1EG/PTA配比与PET质量【4】 序号 EG/PTA 摩尔比 酯化率，% PETDEG,%熔点，11.8：196.633.0825221.7：196.803.025231.6：197.02.525341.5：196.91.9255.751.4：197.31.625861.3：197.91.4259-260(注：聚酯的生产及应用P93

26、表5-1) 催化剂选用在酯化过程中，PTA溶于EG后释放出的H+具有自催化功能，可不用催化剂。在缩聚过程中必需催化剂。选择催化剂时，应符合下列要求：a能促进主反应，力求减少副反应。b易在原料或产物中溶解，便于均匀分布。 c所得产品在粘度、熔点、色相、热稳定性等方面，不得因使用催化剂而降低质量指标。d价廉、容易取得。根据上述要求，我采用三醋酸锑作为催化剂，它的一个较大的优点是易溶于EG中。相比于三氧化二锑它对缩聚反应具有更强的催化能力，并且其不含杂质无需设置过滤器加以过滤。但三醋酸锑温度超过60后，会发生分解反应，为了防止催化剂分解失效，工艺上往往将溶解温度控制在60以下。同时，适当的搅拌可以加

27、速催化剂的溶解。 反应温度 温度是影响EG/PTA酯化的重要因素。提高温度不仅加速反应，同时也增大了PTA在EG体系中的溶解度，从而进一步促进酯化反应和提高酯化率。当然升高温度也加速了副反应，从而副反应DEG和CH3CHO增多，EG蒸发量加大,能耗提高。编号 温度III段酯化率%副产物，molCH3CHO DEG蒸汽中EG/H2O mol/molI段II段III段124024024064.12.913.90.660 225025025084.16.707.160.843326026026090.713.4011.91.053424025026084.77.243.90.660 三段酯化温度不同

28、的酯化结果 由表可知：第I酯化反应器温度由240提高到260，虽可明显提高酯化率，但副反应急剧上升，故乙第I到第III酯化反应器逐步升温为宜。为缩短反应时间，反应温度要高于醇的沸点，所以反应采用的温度为250-260.缩聚阶段：缩聚反应的反应温度须高于聚合物的熔化温度(260-265)，低于300(当温度达到这个值时，聚合物开始出现降解)，因此缩聚反应最合适的温度范围是270-290。 反应压力因为EG的常压沸点为196，而PTA与EG酯化温度要远高于此，所以通常酯化过程要保持适当压力，不仅有利于加速酯化反应，而且压力能使酯化生成的水不断溢出反应体系，使反应向酯化方向进行。压力过高会妨碍酯化生

29、成水的蒸发，甚至会促进逆反应（水解）。在预缩反应时，物料的粘度比较低，会有很多EG蒸发，预缩聚釜的真空度就不能太高，否则会是大量EG吸出，其他反应物料也抽入真空系统，造成管线或设备的堵塞。终缩聚反应中则与预缩聚相反尽可能是真空度较高。 反应时间是影响酯化率和聚酯质量的重要因素。间歇酯化反应时间通常为23h，时间过短酯化不完全，过长则将导致聚酯中DEG含量增多。在缩聚反应前，酯化物的酯化率达95%以上，酯化可视为完成。而在缩聚反应阶段，特性粘度（聚合度）随反应时间逐步增长，但也受温度和压力的明显影响。 工艺操作条件 酯化釜温度， oC 250压力，MPa（绝压） 0.3停留时间，h1.4 酯化率

30、，% 89 酯化过程工艺操作条件 缩聚工艺操作条件 工艺操作条件 控制值工艺操作条件 控制值 温度，285预聚物进料特性粘度 0.17-0.19 反应压力，kPa0.16产品酯化率，% 99.5 反应时间，min80缩聚转化率，% 99 1.3.3工艺流程简述由进料泵将乙二醇贮槽内的EG物料输送到EG高位槽，将计量好的EG投入打浆釜，启动搅拌。将称量好的对苯二甲酸、催化剂、稳定剂等一起缓缓投入打浆釜，打浆结束后，通过给浆泵将料液送入酯化釜。酯化釜反应温度为250，反应产生的副产物水经酯化分馏塔分离后，由塔顶流出，再经脂交冷凝器冷凝，冷凝液进入接收罐。酯化反应结束后，用氮气通过过滤器将酯化物导入

31、缩聚釜。酯化物在缩聚釜于一定温度和真空度下进行缩聚，反应产生的EG经缩聚冷凝器、真空分离器后进入EG接收槽，然后放入粗EG贮罐。缩聚冷凝器和真空分离器中不凝性气体经真空冷凝器、真空缓冲罐后被真空泵抽出排放大气。缩聚反应结束，有氮气将缩聚产物由铸带头经水槽冷却后送入切料机，聚酯切片经震动筛选，通过风机产生的热空气从喂料器、输送管道进入成品料仓。2工艺计算2.1物料衡算 2.1.1基础数据生产规模：设计任务书中规定的年产量为5000吨年开工时间：300天，间歇操作每批操作周期24小时2.1.2原料、产品的技术规格 表 01 原料的技术规格序号名 称规 格物 性备 注PTA99%白色粉末EG99%无

32、色有甜味粘稠液体表 02 中间产品的技术规格序号名 称规 格物 性备 注H2O无色EG无色有甜味粘稠液体表 03 产品的技术规格序号名 称规 格物 性备 注PET99%乳白色有光泽 2.1.3物料衡算 2.1.4基础数据PET每天产量=5000/300=16666.7kgPTA/EG=1:1.3假设聚合度n为101缩聚反应： nBHETPET+（n1）EG 262 192 62 WBHET 16666.7 WEG理副解： WBHET=16666.7262101/192101=22743.1kg WEG理副=（62100/192101）16666.7=5328.7kg 酯化反应： 2EG+PTA

33、BHET+2H2O 62 166 262 18 WEG理 WPTA 22743.1 WH2O解： WEG理=26222743.1/262=10763.9kg WPTA=16622743.1/262=14409.75kg WH2O=22743.1182/262=3125kg WEG实=1.3（14409.75/166）62=6996.54kg WEG副=WEG理副（WEG理WEG实） =5328.7（10763.96996.54） =1561.33kg 检验： 投料量=WPTA+WEG实 =14409.75+6996.54 =21406.29kg 出料量=WPET+WEG实+WEG副 =1666

34、6.7+3215+1561.33 =21393kg（有细微误差） 序号组 分kg进料PTA14409.75EG6996.54进料总计21406.29出料PET16666.7H2O3125EG副产1561.33出料总计21393 2.2热量衡算2.2.1基础数据 25 H（EG）：-454.92KJ/mol H(PTA):-781.906KJ/mol H(PET):-209.2KJ/mol H():-241.818KJ/mol CP():33.577KJ/mol CP（PET）：261.1KJ/mol 查表得: BHET: H=7599.6Kcal/mol=31818KJ/mol=125.3KJ

35、/kg CP=0.33Kcal/.=1.38KJ/. EG: =3.2KJ/。 化工物性算图手册 PTA CP=0.3253Kcal/.=1.36KJ/. PET H=-2000Kcal/mol=-8.37KJ/mol=-0.432KJ/ 气态 H=2676.3KJ/ 液态 H=416.9KJ/ 化工原理 酯化：Q升=QPTA+QEG =mPTACpPTAt+mEGCpEGt =14409.751.36（26025）+7141.16（26025）3.2 =.42KJQ反=mBHETHBHET =22743.1125.3 =.43KJQH2O=mH2OHH2O =3125416.9 =.5KJQ

36、回=mH2O/HH2O =3125/1.52676.3 =KJQ损=10%Q升+10%Q反 =.89KJ Q酯=.24KJ缩聚Q升=mBHETCpBHETt =22743.11.38（280260） =.95KJQ反=mPETHPET =16666.7（0.432） =7200 QEG=mEGHEG =5328.7(6.92) =36874.6KJQ损=10%Q升+10%Q反 =77743.7KJ Q聚=KJ Q总=Q酯+Q聚=KJ 2.2.2动力技术规格表 04 技术规格序号名 称规 格循环冷却水20电220V/380V3设备选型计算3.1反应设备的选型说明及计算打浆釜：确定装料系数值确定搅

37、拌反应器取值为0.7 mPTA=14409.75kg mEG=5328.7kg PTA=1510kg/m3 EG=1115kg/m3 m=1378.38kg/m3 VR=4.77m3 VT=4.77/0.7=6.8m3根据计算选择椭圆形底、盖的反应器，公称容积选为8m3，筒体内径选1800mm，高度为2850mm。 因为PET的打浆场合不需要剧烈混合的场合，是用于物料的相互溶解，物料属于 低粘度液体混合但不需要强烈搅拌，故用浆式搅拌器。 酯化釜：确定装料系数值确定搅拌反应器取值为0.6 mBHET=22743.1kg BHET=1368kg/m3 m=1375.56kg/m3 VR=6.62m

38、3 VT=6.62/0.6=11m3根据计算选择椭圆形底、盖的反应器，公称容积选为12.5m3，筒体内径选2200mm，高度为2950mm。PET酯化釜搅拌操作控制因素为总体循环流量和换热和换热面上的高速流动，故首选涡轮式。但在实际生产中考虑到造价、保养、使用等问题，选用锚式其作用大体上与浆式搅拌器相同，尤其适用于搅拌粘稠且有腐蚀性的物料。故选用锚式搅拌器。 缩聚釜：确定装料系数值确定搅拌反应器取值为0.5 VR=5.54m3 VT=5.54/0.5=11.08m3 根据计算选择椭圆形底、盖的反应器，公称容积选为12.5m3，筒体内径选2200mm，高度为2950mm。缩聚釜的选用大致与酯化釜

39、相同，所以也选择锚式搅拌器。至于三个釜所使用的材质，因原料部分PTA弱酸性(固体)，EG中性，反应部分呈弱酸性所以材质为不锈钢。泵的选型条件1. 输送介质的物理化学性能 输送介质的物理化学性能直接影响泵的性能、材料和结构，是选型时需要考虑的重要因素。介质的物理化学性能包括：介质名称、介质特性（如腐蚀性、磨蚀性、毒性等）、固体颗粒含量及颗粒大小、密度、粘度、汽化压力等。必要时还应列出介质中的气体含量，说明介质是否易结晶等。 2. 工艺参数 工艺参数是泵选型的最重要依据，应根据工艺流程和操作变化范围慎重确定。流量是指工艺装置生产中，要求泵输送的介质量，工艺人员一般应给出正常、最小和最大流量。泵数据

40、表上往往只给出正常和额定流量。选泵时，要求额定流量不小于装置的最大流量，或取正常流量的1.11.15倍。指工艺装置所需的扬程值，也称计算扬程。一般要求泵的额定扬程为装置所需扬程的1.051.1倍。 依据上述要求我选择我选择齿轮泵，适合PET生产过程中的物料输送，其结构紧凑简单，维护方便容易保养，适用于粘稠物料的输送，因为由打浆釜安装在三楼所以选择扬程大于15m。常州工程职业技术学院设备一览表工程名称5000t/a生产工艺流程设计 第 页设计项目 共 页图 号版 次序号位 号名 称规 格技术特性主要材料数量备注主要介质温度压力MpaR0801打浆釜8PTA、EG1.0不锈钢1R0802酯化釜12

41、.5PTA、EG1.0不锈钢1R0803缩聚釜12.5BHET、EG1.0不锈钢14P0801打浆泵EG不锈钢15V0801高位槽5PTA0.1不锈钢16V0802高位槽5EG0.1不锈钢17V0803原料贮罐10EG0.1不锈钢18V0804接收罐5EG不锈钢19V0805水接收罐2水不锈钢110V0806水接收罐2水不锈钢111V0807醇接收罐2EG不锈钢112V0808醇接收罐2EG不锈钢113V0809导热油贮罐5导热油不锈钢114q0801切粒机成品不锈钢115E0801过滤器不锈钢116E0802冷凝器不锈钢117 E0803旋风分离器不锈钢14设备布置车间布置是设计工作中很重要

42、的一环，车间布置的好坏直接关系到车间建成后是否符合工艺要求，能否有良好的操作条件，使生产正常安全地进行，设备的维修检修方便可行，以及对建设投资、经济效益等都有着极大的影响。所以在进行车间布置时必须充分掌握有关生产、安全、卫生等资料，在布置时做到深思熟虑，仔细推敲，以取得一个最佳方案。车间布置设计是以工艺为主导，并在其他专业、流程图、土建、自控、设备、安装、电力、冷冻、暖风、外管等密切配合之下完成的。因此，在进行车间布置设计时，要集中各方面的意见，最后由工艺人员汇总完成。车间有大有小，但基本上由生产、辅助、生活设施三部分组成。精细化工及一般中小型化工生产布置在一栋厂房内，就是一个车间布置。4.1

43、厂址选择的依据及原则生产能力：本设计为年产5000吨PET的聚合。交通运输：需要有便利的交通运输条件，因而选择水陆运输比较方便的地方建厂，且原料供应充足。地形地貌：地势较平缓、地带平阔的丘陵地，保证建厂的土石运用量不大。厂区的面积、形式和其他流程合乎需要，厂区要留有发展的余地。气候条件：主导风向要求较稳定，场地应选择在城镇常年空气下风侧，河流下游，尽量远离居民区。水文地质：装置需水量大，故厂址应靠近水源充足和水质良好的地域，以满足装置生产和生活用水及排水，靠近河流但避开洪水地段。能源：保证电网供电充足，原料供应方便充足。4.2车间布置要考虑的问题 （1）最大限度地满足工艺生产包括维修的要求。（

44、2）有效地利用车间建筑面积（包括空间）和土地（设备能露天布置的尽量露天布置，建筑物能合并的尽量合并）。（3）要为车间的技术经济指标，先进合理以及节能等要求创造条件。（4）了解其他专业对本车间布置的要求。 （5）要考虑车间的发展和厂房的扩建。（6）车间所采用的劳动保护、防腐蚀措施是否符合要求。（7）力求车间各设备之间输送管线最短，联系最方便。5三废处理及环境保护5.1车间三废排量及组成表 51 车间三废排量及组成序号名称排放物性状组成处理方式备注废水乙二醇和对苯二甲酸EG毒性小，进公共污水处理站处理废气乙醛、乙二醇、乙酸、烟尘、氮氧化物、SO2、CO废渣聚酯废块、PTA、低聚物、切片粉末、EG收

45、集后送锅炉焚烧5.2三废处理措施及效果说明采取处理措施后，是否达到国家排放标准，或满足污水处理厂接受污水的要求。环境保护该厂假设要考虑当地的风向，假设该地区的主导风向为西南、西北风，对市区居民的生活及附近的工农业生产均无太大影响。该厂的下游还有污水处理厂，能将工业，生活污水进行及时有效的处理，生产过程中产生的三废都能得以妥善处理，符合国家环保的要求。为了美化环境和利于空气清新，降低噪声，尽可能在空地上植树，种草，修筑花坛，适度地种植柳树，杨树，常青树，增加绿化面积。安全生产（1）安全特点本车间原料和大多助剂为易燃易爆品，特别要注意防火防爆，而且大部分设备自动化程度较高，设备高速运转，应严格按照

46、操作规程操作设备。 （2）消防设施本车间防火级别较高，故安装了地下消火栓4个，8公斤干粉27个，30公斤干粉车一个，1211灭火器32个等消防设施。各类火灾救援程序：A 火灾发生后报警程序和内容。B 发现火险后进行起初火灾补救。C 判断火势即刻报警，火警：119D 首先讲清起火单位名称，详细地址。E 燃烧物质简介。F 火势大小及着火部位、相关部位。G 报警人姓名及报警电话号码。H 报警后派人到路口接车。I 介绍燃烧物性质及火场内部与外围情况。J 向调度室和车间领导汇报。 三废的处理在聚酯生产中，三废的主要来源有四个方面，即生产过程排放的工业废水，由于化学反应或副反应产生的副 产物，工厂废气和设

47、备及管道的泄漏物等，对环境污染却相当严重。所以，三废处理的指导思想是消除污染、保护环境、综合利用、化害为利。表示废水水质污染情况的重要指标一般有四个：即物理指标、化学指标、生物指标和生理指标等。物理指标主要包括废水的浊度、色度、温度、蒸发残留物、悬浮物、电导率、放射性等。化学指标主要有ph值、有机物浓度和无机物浓度。废水的生物指标主要有大肠杆菌、细菌总数、病原菌及病毒等。生理指标是指嗅、味、外观、透明度等。 回收乙二醇为了降低EG消耗，乙二醇应回收。从回收的工艺上来分析有直接回收（也称直接回用）和间接回收。其中直接回收又逐渐代替间接回收的趋势。直接回收法就是将生产过程中产生的污EG依靠生产装置

48、自身的特殊处理后直接用于聚酯生产。直接回收法是聚酯生产改进发展的一个趋势，它克服了间接回收法中的一些缺点，是降低产品消耗的一条重要途径。所以，国内许多聚酯生产聚酯生产厂家都在向这一方向进行改进。 直接法EG回收工艺：直接法回收EG只是分离除去其中的水分，对于二甘醇及少量的低聚物杂质则全部进入到反应体系中。将污EG直接送酯化系统，水分由工艺塔分离除去，EG供原料配制使用，分以以下几步进行： 无污水EG直接送酯化釜。 后缩真空系统的EG蒸发器置换液，含有少量低聚物，但是不含有水分，不需进行水分离，可直接通第一酯化釜。其中少量的低聚物在酯化釜中可加速酯化反应。但是，有与外界EG进入酯化系统，原回流E

49、G也应适当减少。含水量较低的污EG直接送配制。后缩真空系统的置换液，含水量与回收EG含水量基本相近，可直接送配制系统使用，不必进行回收处理。 含水量较高的污EG送工艺塔分离水分可以先送罐区贮罐，然后返回到工艺塔中分离除去水分后再送回另一贮罐，供EG配制使用。 聚酯废料的回收和利用合理的利用废料具有较高的经济效益和社会效益，应重视聚酯生产中废料的回收和利用，采用化学回收法，无论是好的废聚物还是差的废聚物，都可得到合理的回收。方法是将聚酯废料除去机械杂质后粉碎成粒径在3以下的颗粒或粉末，少量并连续加入聚酯生产装置的浆料配制或者第一酯化釜中。在酯化过程中，这些聚酯废料基本上不参加反应，相反，在酯化反

50、应温度下部分受到醇解降解，或者部分溶解于酯化物体系中。但到了预聚反应阶段，这部分聚酯废料完全熔化，参加缩聚反应，然后与正常生产的物料一起经后缩聚供切片或纺丝。其中少量的杂质可由熔体过滤器除去。6安全生产与劳动保护6.1危险性物质物性一览表表 61 危险性物质物性一览表序号名称沸点熔点闪点 气态比重（空气=1）爆炸极限%火灾危险性分类毒性程度国家卫生标准备注上限%下限%1PTA200427120低毒2EG193-131111低毒6.2消防安全措施 6.2.1安全生产（1）安全特点本车间原料和大多助剂为易燃易爆品，特别要注意防火防爆，而且大部分设备自动化程度较高，设备高速运转，应严格按照操作规程操

51、作设备。（2）消防设施本车间防火级别较高，故安装了地下消火栓4个，8公斤干粉27个，30公斤干粉车一个，1211灭火器32个等消防设施。各类火灾救援程序：A 火灾发生后报警程序和内容。B 发现火险后进行起初火灾补救。C 判断火势即刻报警，火警：119D 首先讲清起火单位名称，详细地址。E 燃烧物质简介。F 火势大小及着火部位、相关部位。G 报警人姓名及报警电话号码。H 报警后派人到路口接车。I 介绍燃烧物性质及火场内部与外围情况。J 向调度室和车间领导汇报。6.3劳动防护措施 防毒精对苯二甲酸尽管本身无毒性，但对皮肤有刺激作用，应避免吸如过量的粉尘。因此操作人员需要配备安全眼镜等个人保护用具。

52、乙二醇毒性较低，人误服的致死量约为80120克。由于二醇的沸点高及蒸汽压低，其挥发性不大，一般情况下，空气中浓度不易达到引起急性中毒的程度，但在加热时，吸入大量蒸汽有引起中毒的可能。如果长期接触会引起慢性中毒，引起肾脏系统的损伤。因此操作人员需戴安全眼镜，塑料或氯丁橡胶涂层手套，防毒面具等。对长期接触者要做定期体检，注意检查尿常规及尿草酸盐。热媒蒸汽对人体有刺激性，长时间接触能引起恶心呕吐；三氧化二锑为结晶粉末，在0.5mg/m3浓度时对皮肤有刺激，长期接触易引起皮炎。操作时应戴防毒面具。其他如碱、酸能烧伤皮肤，应充分注意。总之，在操作过程中尽可能避免直接接触上述物质，必要时戴上手套、防护服以

53、保证安全。 防烫伤聚酯生产中绝大多数的设备和管道都有蒸汽和热媒夹套，温度近300。虽有保护措施，但在操作时仍要格外小心。取样时，取样阀有冷却器措施的，应首先打开冷却水管阀门，特别要防止高温熔融缩聚烫伤皮肤。 防辐射在聚酯生产过程中使用了放射性仪表，在操作中和维修中，要根据国家标准放射防护规定严格执行。7节能措施7.1节能（1）采用低压直接聚合法合成PET，副反应少，收率高。（2）合理进行设备布置，尽力按物料流向布置，减少物料往返输送次数。适当利用位差，靠重力输送物料，尽可能减少输送设备，以节约部分动力。（3）为加强能源管理，合理用电、水、气打下良好基础。（4）装置选定使用循环水系统作为生产用冷

54、却水，从而大幅度降低了新鲜水用量。7.2环境保护该厂假设要考虑当地的风向，假设该地区的主导风向为西南、西北风，对市区居民的生活及附近的工农业生产均无太大影响。该厂的下游还有污水处理厂，能将工业，生活污水进行及时有效的处理，生产过程中产生的三废都能得以妥善处理，符合国家环保的要求。为了美化环境和利于空气清新，降低噪声，尽可能在空地上植树，种草，修筑花坛，适度地种植柳树，杨树，常青树，增加绿化面积。7.3工厂后续处理 7.3.1直接法EG回收工艺直接法回收EG只是分离除去其中的水分，对于二甘醇及少量的低聚物杂质则全部进入到反应体系中。将污EG直接送酯化系统，水分由工艺塔分离除去，EG供原料配制使用，分以以下几步进行： 无污水EG