最新国产三釜聚酯装置介绍

最新国产三釜聚酯装置介绍咨询电话：(0086)571 82718253 转 773【作者：未知】【发布时间：2006/10/24 14:36:32】【字体：大中小】【关闭】该技术为中国聚酯技术的一个重大进步,作为聚酯技术的管理人员有必要向各位同行介绍一下，加强一下各位朋友对聚酯发展的新动向的了解。

新三釜聚酯装置是中国纺织机械（集团）有限公司（CTMC）北京英诺威逊聚合技术有限公司自主开发的拥有完整知识产权的新技术。

该装置包含新型双区酯化釜、新型多层预缩聚釜和原创性栅缝降膜终缩聚塔各一台，三者均不设机械搅拌。

双区酯化釜和多层预缩聚釜已成功用于宜兴市明阳化纤厂470吨/日聚酯工程。

栅缝降膜终缩聚塔中试结果令人耳目一新，不仅聚合速度显著高于传统的卧式圆盘或鼠笼搅拌釜，还能直接生产圆盘或鼠笼釜无法得到的高粘聚酯产品，取消SSP。

目前已有数家世界著名聚酯生产企业希望北京英诺威逊聚合技术有限公司向其授权或与其合作完成栅缝降膜塔直接生产高粘聚酯技术商品化。

新型双区酯化釜理想型酯化反应器优化设计原则：◇酯化前期物料全混型流动，用酯化物溶解PTA粉末，避免非均相反应麻烦；酯化后期保持平推流动，提高酯化反应速度；◇强化传热，以合理的方式满足酯化巨大的热量需求；◇简化结构，降低建设投资和运行成本。

酯化反应器现状：目前，国内外酯化反应器主要有两类：Zimmer和Inventa配置两台搅拌釜串联，第二酯化釜采用内外室或多层结构向平推流靠近。

这种配置酯化率可达97%，能满足工艺要求，但占用空间大，制造维修运行成本较高。

DuPont采用单台自然循环酯化釜，无机械搅拌，结构简单，维修及运行成本较低。

该釜为外置循环，占用空间较大。

浆料注入外循环管后和回流的酯化物混合升温，浆料中水份和部分EG迅速蒸发，两相混合流体从下封头进入列管换热器。

与浮力相比，气泡水平运动的推动力十分微弱，较多气泡垂直上升进入进料管口上方区域列管，其余列管气泡含量较低，部分含气泡较少的列管内物料密度较高，可能向下倒流，影响传热和酯化速率。

DuPont单釜酯化率不足94%，必须与其特有的上流式预缩聚反应器（UFPP）配套，在UFPP中加入大量EG继续提高酯化率。

新型双区酯化釜简介：遵循理想型酯化反应器优化设计原则并针对现行酯化反应器缺陷，北京英诺威逊聚合技术有限公司发明了新型双区酯化釜。

该釜由釜体、列管换热器、釜内区域分隔板及各区域内构件组成，其结构及釜内物料和蒸汽流动途径示意见图1。

图中“←”为液相流；“＜——”为气相流；“＜====”为气、液混合流；釜体含上封头1、外筒2、下封头3和夹套4。

列管换热器含壳体5，环形上管板6，环形下管板7，多根换热列管8，内筒9，带直立段的底部小封头10和小封头中的内管11及置于小封头和内管间的环状静态混合器12以及未标代号的连接法兰、壳程挡板、拉杆等通用构件；为提供静态混合器12的安装位置，底部小封头10通常带直立段。

区域分隔板包括圆筒隔板13和圆台隔板14；上封头1、外筒2上段、圆台隔板14、圆筒隔板13、换热器壳体5及底部小封头10围成第一酯化区；外筒2下段、下封头3、圆筒隔板13和圆台隔板14围成第二酯化区。

第一酯化区内构件包括导流内管15、导流圆台16、导流环状栅板17以及气相导流圈18和旋风分离器19。

第二酯化区内构件包含2圈导流环板20以及加热盘管21。

第一酯化区设以下工艺管口：小封头10下侧壁均布4个浆料进口a，半数运行，半数备用，运行口和备用口相间。

小封头10底部设第一酯化区酯化物出口b。

列管换热器壳体5设若干对热媒进口c和出口d。

上封头设蒸汽出口e。

第二酯化区设以下工艺介质管口：外筒2开酯化物进口f，下封头3和圆筒隔板13交接处设酯化产物出口g。

外筒2和圆台隔板14交接处设蒸汽出口h，下封头3和外筒2开与加热盘管21相连的若干对热媒进口j、出口k。

列管换热器设热媒进出口c、d，釜体夹套设热媒进出口l、m。

此外，新型双区酯化釜还须开设温度、压力、液位等仪表接口及人孔或其它必要的附加接口。

新型双区酯化釜工作过程：乙二醇（EG）和对苯二甲酸（TPA）摩尔比为1.6~1.8的浆料通过喷嘴从浆料进口a 进入第一酯化区小封头10和内管11间环状空间下部，和从小封头内管11循环回流的酯化物汇合升温，浆料中水份和部分EG迅速蒸发，两相混合流经静态混合器12使气泡均布，由换热器环形下管板7进入诸换热列管8，在列管中被壳程热媒加热升温进行酯化，反应生成的水及浆料中过量的EG蒸发，气液混合物穿过环形上管板6，沿以圆筒隔板13、圆台隔板14和外筒2为外缘，以导流内管15、导流圆台16、导流环状栅板17为内缘的通道继续上升至第一酯化区上部，液体穿过导流环状栅板栅缝从周边向中央汇聚，气体冲出液面后被气相导流圈18改变流动方向朝下冲，靠惯性除去雾沫夹带，再经旋风分离器19进一步除去雾沫后从e 口离釜。

导流环状栅板17内侧脱除气体后的酯化物熔体密度高于外侧气液混合物密度，受密度差驱使沿导流环状栅板17、导流圆台16、导流内管15、换热器内筒9、小封头内管11组成的内侧通道向下循环回流。

绝大多数循环回流酯化物经小封头内管11和小封头10底部间环隙流向小封头内管11外侧，和通过a口送进的浆料混合，继续下一个循环。

少部分酯化物从b口流出第一酯化区，通过连接管道进入第二酯化区f口。

从f口进入的酯化物在第二酯化区从外向内顺序流过各圈导流环板20呈平推流动，从加热盘管21补充热量维持工艺设定温度，酯化产物从g口离釜。

物料在第二酯化区流动途径见图2。

第二酯化区产生的蒸汽从h口离釜。

第一酯化区温度260~270oC，压力0.15~0.20MPa，停留时间120~180分钟，酯化率91~92%；第二酯化区温度265~275 oC，压力0.11~0.12MPa，停留时间45~75分钟，酯化率96.5~97%。

新型双区酯化釜优点：显然，双区酯化釜完全满足理想型酯化反应器条件，与Zimmer或Inventa酯化技术比较，反应釜数少，无机械搅拌，制造维修及运行成本低，酯化后期更贴近平推流。

与DuPont酯化技术比较，浆料EG对PTA摩尔比降低，能耗低，酯化率达97%，不必在预缩聚过程补加EG，不仅节能，还可降低蒸汽中雾沫夹带。

双区酯化釜采用内置循环，比DuPont 的外置循环反应釜占据空间更小。

因小封头内静态混合器12改善了诸换热列管内气相分布均匀性，强化传热，加速酯化反应。

新型多层预缩聚釜理想型预缩聚反应器设计原则：◇物料呈平推流动◇温度渐升，压力渐降◇后期拥有较大气液界面◇减小气相中雾沫夹带◇结构简单，制造维修运行费用低预缩聚反应器现状：Zimmer及Inventa过去都采用两台反应器串联，近来倾向改用单台多层反应器。

据Zimmer介绍，采用单台预缩聚釜的四釜流程比原采用两台预缩聚釜串连的五釜流程设备投资省6.4%，工程设计省2.4%，安装省10.7%，建筑成本省40.0%，劳动力成本及维修保养费用省1.7%，公用工程消耗省2.3%，生产成本总体下降5.2%(1)。

无论Zimmer或Inventa，其多层预缩聚釜底部均设机械搅拌。

机械搅拌不仅使设备结构复杂，制造维修运行费用增加，而且与平推流原则相悖。

但如不设搅拌，底层物料会出现严重沟流及死区，设置搅拌乃不得已而为之。

DuPont采用单台上流式预缩聚反应釜（UFFP），釜数少，无机械搅拌，结构简单，投资省。

但釜内塔盘存在较多死区，必须依靠剧烈鼓泡来自洁，否则会严重结焦。

UFPP原本为酯交换路线设计。

EG和DMT进行酯交换反应后，物系中存留大量游离EG，酯交换生成物进入UFPP，所含游离EG恰好可用作鼓泡自洁，应属合理设计。

随着技术发展进步，直接酯化法取代酯交换法。

酯化齐聚物中游离EG极少，无法完成鼓泡自洁。

为避免结焦，只有向齐聚物中补加大量EG。

预缩聚工序本应及时移出反应生成的EG以促使平衡向右移动，釜内补加大量EG和反应原理冲突，而且会额外增加能耗，加剧蒸汽中雾沫夹带。

实际上，DuPont工艺中UFPP兼具第二酯化反应器功能，DuPont的酯化反应器和其预缩聚反应器配套属合理配置，但如将其分拆，用DuPont的酯化和其他形式的预缩聚或其他形式的酯化和DuPont的预缩聚配套，恐怕都不是很好的选择。

新型多层预缩聚釜简介：遵循理想型预缩聚反应器优化设计原则并针对Zimmer和Inventa底层设机械搅拌的多层反应器缺陷，北京英诺威逊聚合技术有限公司发明了无机械搅拌的新型多层预缩聚釜。

该釜包含釜体、釜内区域分隔板和各区域内构件，其结构及物料流向示意见图3。

釜体包含上封头1，外筒体2，下封头3和夹套4；下封头3通常做成锥形以利于物料流动。

区域分隔板包含2块环状隔板5.1、5.2和一根中央管6，它们将釜内空间分割成上、中、下3层反应区及一个中央蒸汽通道区。

上层反应区以上封头1为顶，上层环状隔板5.1为底；中层反应区以上层环状隔板5.1为顶，第二层环状隔板5.2为底，上层和中层反应区均以其顶和底之间的外筒体2和中央管6为本区域外壁和内壁。

底层反应区以下层环状隔板5.2为顶，以下封头3为底，以其顶和底之间的外筒体2下段为外壁。

各区域内构件包括：上层和中层反应区各自底部环状隔板5上设置的导流螺旋板7，其结构及物流方向见图4；导流螺旋板7之间设加热盘管9。

底层反应区上方设锥形伞板10，为将锥形伞板10固定在下封头3上，设3或4根立柱11；伞板锥顶设小挡圈12，小挡圈底部和伞板间有环状间隙；伞板边缘设若干导流针13；锥形伞板面上开设多个菱形或橄榄型孔并在其上方设折流通道14。

中央蒸汽通道区域的中央管6内设内管15，6和15组成一台旋风分离器。

新型多层预缩聚釜含以下工艺管口：第一第二层反应区设物料进口a，物料出口b。

进料管通常伸进釜内，物料从导流螺旋板的内端上方流入，从导流螺旋板外端最低处流出。

釜底层进料管伸进釜内从上方进入伞板锥顶档圈内，出料口b设在下封头底部。

第一第二层反应区均在中央管6管壁处开蒸汽入口c，c口设一导向管引导蒸汽从切线方向进入6和15的环隙，首层蒸汽入口c1设有阻尼阀K，上封头顶部设蒸汽出口d。

各层反应区开设若干对加热盘管热媒进口e，出口f。

釜体夹套设若干对热媒进口g，出口h。

此外，多层预缩聚釜还开设有温度、压力、液位等仪表接口以及人孔和其它必要的附加管口。

新型多层预缩聚釜工作过程如下：来自酯化釜的齐聚物用泵或靠位差喂入新预缩聚釜上层反应区物料进口a1，顺导流螺旋板流动，从物料出口b1流出，通过外部接管进入中层反应区物料进口a2，顺导流螺旋板流动，从物料出口b2流出，通过外部接管进入釜底反应区物料进口a3，流进伞板锥顶挡圈，穿过挡圈底部和伞板间环隙或越过挡圈顶溢流，均匀地沿伞板降膜，至伞板边缘处被导流针引向釜壁均匀降膜，在底层反应区由上向下、由四周向中央呈平推流流动，最后从下封头物料出口b3出釜。