降低瓶级聚酯切片乙醛含量的工艺

Fig .3
Effect of reactio n te m p erature o n m ass fractio n of A A
聚 酯 颗 粒 内 低分 子 物 扩 散 活 化 能约 为 ‘’• Ž•
˪• ÍÏÌ Œ温度每 升 高 ‘• e Œ其 扩 散 速 度 提 高 ‘ 倍 "
从表 ’ 数 据 可看 出 Œ¡ ¡ 含量 与 结 晶温 度 成 反 比 " 特别是结晶预热器温度对 ¡¡ 含量的影响较 大 Œ提高结晶预 热器 温度有 利于 降低 乙醛 含量 " 所 以 Œ可以通过提高结晶温度的方法来降低 ¡ ¡ 含量 " 2 Ž3 停留时间
ˆ’‰内部扩散 š¡ ¡ 在切片内部的扩散 " ˆ“‰表面扩散 š从切片表面向惰性气体流的扩散 " 下面就围绕以上 “ 个方面来分析各因素对 ¡ ¡ 含量的影响 "
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Baidu Nhomakorabea
聚酯工业
第 ‘– 卷
2 Ž1 原料聚酯切片 2 Ž1 Ž1 原料切片外形尺寸
原料的外形尺寸 Œ如大小 !均匀性 !形状 !克重等 规格对 ¡ ¡ 含量 都有 影响 Œ用于 固 相缩 聚 的原 料切 片外形尺寸最好是 圆粒 状 Œ均 匀性 好 Œ不 要有 毛茬 Œ 而且每 ‘•• 粒切片的质量在 ‘ Ž—• Ç 以下 Œ颗粒小有 利于 ¡ ¡ 的内部扩散 " 因为在相同的反应条件下 Œ ¡ ¡ 在小尺 寸切片内 扩散距离 短 Œ因此扩 散速度快 Œ 有利于降低切片中的 ¡ ¡ 含量 " 2 Ž1 Ž2 原料切片中 ¡ ¡ 含量
度 " 结晶预热器是带有机械搅拌的间接式加热器 " 物料停留在带有夹套的 µ 形 槽内 Œ槽内配 有提供 搅 拌作用的 热盘 式 转 子 Œ夹 套 和 圆盘 用 导 热 油 加 热 " 出口处的溢流堰控制 加热 器内 切片 料位 Œµ 形容 器 底部装有气 体冲 洗 管口 ›出 口切 片温 度 可 高达 ’’• e Œ结晶度可 达 ”“ … " 在 热 处理 过 程 中 Œ采 用 结 晶 器ˆ–˜“•‰ " 结晶器 带有 起保 温作 用的 夹套 Œ轻微 搅 拌 Œ螺杆以平推状流 的方 式把 物料 从入 口输 送到 出 口 Œ此处切片结晶度可达 ”– … " 结 晶预热 器和结 晶 器都在氮封的状态下操作以防止 °¥ ´ 降解 ›反 应器 ˆ–˜”•‰ 和机械 卸料 装置ˆ –˜”‘‰ 用 于 ° ¥´ 的 固相 聚 合 Œ物料在规定的时 间内 在反 应器 中停 留以 便增 加 特性黏度值 " 为确保切片流的均一性并因此减少产 品特性黏度的波动 Œ反应 器底 部安 装有 机械 卸料 装 置 " 机械卸料装置同时辅助破碎反应器内产生的轻 微黏结的切片 " 热氮气进入机械卸料装置和反应器 的底部同聚酯切片呈现逆流方向流动 " 氮气带走固 相聚合反应各种副产品产物后进入氮气净化系统 › 为使物料温度冷却 至反 应温 度以 下 Œ使 用流 化床 冷 却器ˆ–˜••‰ " 采用流化床的另一目的是收集黏附在 切片表面的粉尘 ›装 置内 工艺 氮气 排入 氮气 处理 系 统 " 处理过程使用 乙二 醇连 续吸 收 Œ将 氮气 流中 的 水质量分数减少到 ˜• @ ‘• •–以 下 Œ循环氮 气直接 进 入乙二 醇洗涤塔ˆ–˜–•2 £ ¯ ‘‰ 底部 Œ氮 气沿塔上 升与 从塔上部向下流动 的乙 二醇 液体 接触 Œ乙二 醇液 体 将氮气流中的水分吸收 " 洗涤后的氮气经补充少量 新鲜氮气回用 "
0 前言
世界容器 用 聚酯 切 片 需求 将 以 每年 ‘• … 的递 增速度发展 " 用瓶级切片吹制的聚酯瓶主要用来包 装饮料 !植物油 !食品 !医药品 Œ还用于正在开发的啤 酒的包装等 " 树脂中的乙醛ˆ ¡ ¡‰会渗析到被包装 的这些饮料或食品 中 Œ或 改变 饮料 !食品 的口 感 Œ或 与之作 用 Œ使 饮料 !食 品变 质 " 因此 Œ要求瓶 级聚酯 切片中 ¡ ¡ 含量要尽可能低 Œ达到并优于国家标准 "
第 ‘– 卷第 – 期
’••“2‘’
聚酯 工 业
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降低瓶级聚酯切片乙醛含量的工艺优化
郑晓明 Œ宋振宇 Œ解文健
ˆ 中国石油辽阳石化分公司聚酯 一厂 Œ辽宁 辽阳 ‘‘‘••“‰
摘要 š对 所引 进的 美 国 ¢ÅÐÅØ 公 司专 利瓶 级 聚酯 切片 中 乙 醛ˆ ¡ ¡‰含 量 的 影 响 因 素 进 行 分 析 !总 结 Œ得 出 相 应 结 论 " 通 过 优 化 !调整 工艺 Œ有 效 地降 低了 瓶 级聚 酯切 片 中的 ¡ ¡ 含量 " 使 wˆ¡ ¡‰从 ‘ Ž• @ ‘• • – 降低 到 • Ž• @ ‘• • – " 关键 词 š瓶级 聚 酯切 片 ›固相 缩 聚 ›乙醛 含量 中图 分 类号 š´ ± “’“ Ž”‘ ›´ ± “‘– Ž““— 文 献 标识 码 š¢ 文 章编 号 š‘••˜2˜’–‘ˆ’••“‰•–2•••”2•”
2 AA 含量影响因素分析
固相缩聚反应是在 ’•• * ’”• e 和 惰性 气体 环 境下 进 行 Œ聚 合 物 端 基 有 足 够 的 活 性 发 生 链 增 长
收稿 日期 š’••“2•“2‘— ›修 回日 期 š’••“2•”2’‘ " 作者 简介 š郑 晓 明 ˆ‘™—’2‰ Œ男 Œ辽 宁海 城 人 Œ助理 工程 师 Œ学 士 Œ从 事 聚酯 生 产技 术工 作 "
搅拌温度
外壳夹套温度
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图 2 原料切片中 A A 含量对产品中 AA 含量影响
Fig .2 Effect of m ass fractio n of A A in raw m aterial c hips o n that of A A in prod uct
ˆ‘‰提高反应设备的密封性 Œ减少空气进入反应 系统 Œ防止热氧化降解 ›
ˆ’ ‰ 降 低 氮 气 流 中 的 氧 体 积 分 数 Œ一 般 要 在 ‘•• @ ‘• • – 以下 Œ以减少热氧化降解 "
ˆ“‰提高自身的 热氧化稳定性 Œ可以在原 料切片 中预先加入一定量 的热氧化稳定 剂 Œ加 入稳定剂 后 Œ 切片的热氧化 温度提高 " 聚酯 一厂在生产瓶 级聚酯 切片原料切片工序采用多磷酸作为稳定剂 Œ质量分数 为 ‘ Ž• … Œ聚合后得到原料聚酯切片中 °’ ¯ • 质量分数 约为 –• @ ‘• • – Œ再用于固相缩聚 Œ效果较好 "
从图 ’ 中看出 Œ原料切片中 ¡ ¡ 含量 高 Œ产品中 ¡ ¡ 含量也高 " 而且 Œ随着原料切片中 ¡ ¡ 含量增加 而增加 " 所以 Œ对原 料 切片 中 ¡ ¡ 质量 分 数要 有一 定要求 Œ要在 ˜• @ ‘• • – 以下 " 2 Ž2 温度 2 Ž2 Ž1 反应温度
图 3 反应温度对 AA 含量的影响
第–期
郑晓明 Œ等 š降低瓶级聚酯切片乙醛含量的工艺优化
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Table 3
表 3 氮气流量对 AA 含量的影响
Effect of nitro g en g as flo w o n m ass fractio n of A A
氮 气流 量•ˆ Í“ #È• ‘ ‰ @ ‘•’ ”• ”’ ”• ”˜ •’ ••
原料切片中 ¡ ¡ 含量对产品中 ¡ ¡ 含量的影响 见图 ’ "
因此 Œ提高温度是加速扩散的有效方法 Œ在保证不发 生黏结的前 提 下 Œ可适 当 提 高反 应 温 度来 加 快 ¡ ¡ 的扩散 " 温度对 ¡ ¡ 含量的影响见图 “ "
从图 “ 可以看 出在 其他 条件 不变 的情 况下 Œ随 着温度的 提 高 Œ¡ ¡ 含 量 降 低 " 但 温 度过 高 易 发 生 热降解反应 Œ使 ¡ ¡ 生成量增加 Œ又 易造成结 块 " 因 此 Œ根据生产的需 要 Œ在 不结 块的 前提 下 Œ适 当提 高 温度 Œ以加快 ¡ ¡ 的扩散 Œ降低产品中的 ¡ ¡ 含量 " 2 Ž2 Ž2 结晶温度
氮气流通过切片的流量越大 Œ速率越高 Œ由于提 高了 ¡ ¡ 进入气相 的扩 散速 率 Œ即 表 面扩 散 的速 率 提高 Œ对降低 ¡ ¡ 含 量有 利 " 然 而 Œ超越 最 大流 速 Œ ¡ ¡ 扩散速率与气速无关 " 氮气流量对 ¡ ¡ 含量的 影响见表 “ "
从表 “ 可看出 Œ氮 气流速 在 ” ˜•• Í“• È 时 Œ¡ ¡ 含量不再降低 " 说 明氮 气流 已达 到最 大气 速 Œ再 增 加流量没有意义 " 而且 Œ氮气流量增加同时 Œ氮气中 氧含量也会增加 Œ会使切片热氧化降解增加 Œ结果使 ¡ ¡ 含量增 加 Œ又 会增 加 能 耗 !物 耗 " 所 以 Œ在 实 践 中当氮气流量达到 最大 速率 要求 的流 量后 Œ就不 要 再增加了 "
1 Ž2 工艺简述 未 增黏 聚 酯 切片 以 恒 定流 率 进 入到 预 结 晶器
ˆ–˜‘•‰ Œ预结晶器是带夹套的圆筒容器 Œ内安装有机 械搅拌 Œ以便使物料获得有效的热交换 Œ并保证料在 短暂停留时间内 获得 初次 结晶 ›聚酯 切片 靠重 力流 入到结晶预 热 器ˆ–˜’•‰ 中 并在 此 被 加 热 到 反 应温
中 油 集 团 辽 阳 石 化 分 公 司 聚 酯 一 厂引 进 的 美 国 ¢ÅÐÅØ 公司工艺年产 ‘• 万 Ô的瓶级聚酯切片连续生 产线在 ’••’ 年 ” 月开 车一次成功 后 Œ产品 中的 ¡ ¡ 含量较高 Œ为满足产 品质 量要 求 Œ提 高竞 争优 势 Œ根 据装置的特点 Œ不断 优化 !调整 生产 工艺 Œ提高 瓶级 聚酯切片的内在质量 Œ特别是在降低 ¡ ¡ 的含量上 Œ 狠下功夫 Œ优化工艺 Œ有效地降低了瓶级聚酯切片的 ¡ ¡ 含量 "
固 相 缩 聚 总 过 程 包 括 低 分 子 链 端 基团 热 活 化 反 应 过 程 及 低 分 子 副 产 物 和 乙 醛 由 聚 合 物内 部 向 表 面 扩散 Œ并由表面向空间扩散过程 Œ因此过程速率受聚 合物反应速度和低分子物扩散速度的双重控制 "
1 Bepex 工艺流程
1 Ž1 工艺流程 ¢ÅÐÅØ 工艺流程如图 ‘ 所示 "
表 4 返回氮气的温度对 AA 含量影响
T able 4 Effect of nitrog en g as returning te m perature o n m ass fractio n of A A
氮气 返 回温 度• e ‘‘• ‘’• ‘“• ‘”• ‘•• ‘–•
w ˆ¡ ¡‰•‘• • – • Ž™ • Ž˜ • Ž• • Ž” • Ž• • Ž—
结晶温度对 ¡ ¡ 含量的影响见表 ’ "
T able 2
表 2 结晶温度对 AA 含量的影响
Effect of crystallizatio n te m perature o n m ass fractio n of A A
预结晶器
’‘— ’‘˜ ’‘™ ’‘™ ’‘™
结晶 温 度• e
结晶预热器
第–期
郑晓明 Œ等 š降低瓶级聚酯切片乙醛含量的工艺优化
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Fig .1
图 1 Bep ex 工 艺 流 程
Tec hnologic al pro cess of Bep ex
反应 Œ反应副 产物 通过 惰性 气体 流移 除 " 归纳 起来 Œ¡ ¡ 的含量主要受以下 “ 个方面因素影响 š
ˆ‘‰ 乙醛生成量 š由聚酯分子链和乙二醇的热解 而产生的 "
延长 停留 时间可 以增黏 Œ但增 加停留 时间同 时 易使切片发生降解 Œ使 ¡ ¡ 生成量 增加 " 所以 Œ在通 过调整其他工艺能 解决 的情 况下 Œ尽量 不要 过多 地 延长停留时间 " ‘•• … 负荷下ˆ ‘’ Ž• ԕȉ Œ我们选 择 停留时间在 ‘— È 左右 Œ获得较好的效果 " 2 Ž4 氮气流量
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2 Ž5 氮气返回温度 热 氮 气 返 回 各 反 应 器 与 聚 酯 切 片 呈逆 流 方 向 流
动 Œ氮气带走固相聚 合反应 各种 副产 物后 进入 氮气 净化系统 " 返回氮气的温度对 ¡ ¡ 含量也有影响 Œ 其影响见表 ” "