聚酯装置流程与聚酯生产概述(doc 14页)(完美正式版)

第一章 聚酯装置流程介绍 18万吨/年聚酯装置是中国纺织设计院设计的国产化生产线, 在工艺上以精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)为原料，采用直接酯化连续缩聚的五釜工艺流程,装置设计负荷为日产500吨。该聚酯装置具有单系列生产能力大、生产弹性大、化工料品种少、原料消耗低、三废少等特点。在控制系统上，聚酯装置采用了先进的集中分散DCS 控制系统，具有操作控制方便、人机联系好、功能齐全、可靠性高等特点。 本聚酯装置的产品为半消光纤维级聚酯熔体及切片，可用于直接纺制涤纶长丝或短纤。 聚酯生产装置包括主生产装置和辅助生产装置两大部分。主生产装置包括以下生产工序： （一）PTA 卸料及输送（设PTA 库房两座，两座库房面积共9800m 2，贮存周期约25天） （二）浆料制备 （三）酯化（第一、二酯化及工艺塔） （四）预缩聚（第一、二预缩聚，预聚物过滤及输送） （五）终缩聚（终缩聚、熔体输送及过滤） （六）切片生产、输送及包装 （七）尾气淋洗 （八）催化剂制备 （九）消光剂制备 辅助生产装置包括以下部分： （一）热媒站（配备单台热负荷800万大卡的热媒炉三台，两用一备） （二）罐区（设容积5000m 3的乙二醇贮罐两个，贮存周期约52天；设容积1000m 3的燃料油贮罐两个，贮存周期约32天。） （三）过滤器清洗 （四）化验室 聚酯装置主工艺流程图如下: 其余大约有每天20--40吨熔体通过水下切粒机生产半消光切片，本装置配有两台切粒机，切出的切片通过干燥装置后，用气相脉冲输送方式将切片送至切片料仓，打包后出厂。 终缩聚预缩Ⅱ

预缩Ⅰ酯化Ⅱ酯化Ⅰ浆料配制EG动力蒸汽

辅助装置有：热媒(HTM)系统（主要由三台800万大卡的热媒炉组成）、过滤器清洗等辅助设施。本装置用液相热媒作反应器等设备、管线的加热和保温，共设置了十一个二次热媒回路，分别服务不同的使用点。

聚酯生产中的每一段工序其作用分别简要说明如下：

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摩尔比（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。两个酯化反应器的汽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100mbar左右，使用乙二醇蒸汽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10mbar左右。并与终缩聚反应器共用乙二醇蒸汽喷射泵产生真空。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汽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。

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汽喷射泵组气相凝液水含量较低，无需分离即可直接回用。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。采用乙二醇蒸汽喷射产生真空，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汽量，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6 mbar左右，第二予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汽。

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。设置二条切粒生产线，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。设置切片料仓二台，切片自动包装系统一套。

7、乙二醇分配及催化剂配制

新鲜EG自原料及化工料罐区乙二醇储罐经EG输送泵送至聚酯装置本系统，过滤后分配至装置各用户。乙二醇锑作为缩聚反应的催化剂，采用间歇调配方式，从供料槽连续计量加入到浆料配制槽中。

8、二氧化钛配制

二氧化钛是纤维级聚酯切片常用消光剂。将二氧化钛配制成浓度较高的消光剂悬浮液，经研磨机研磨打碎聚集的大颗粒后，加入乙二醇稀释到工艺要求的浓度，再并经离心机分离其中大颗粒、过滤器过滤后，送入消光剂供料槽中，计量后连续送入第二酯化反应器。

辅助生产装置

1、PTA卸料及输送系统

根据原料来源情况，外购袋装PTA采用叉车或桥式吊车卸料，并储存在PTA 仓库。

PTA采用叉车运输至卸料区，由防爆电动葫芦吊至PTA卸料口拆包卸料，送至聚酯装置PTA日料仓储存。

2、过滤器的清洗

采用水解法清洗聚酯装置预聚物和终聚物过滤器滤芯，既过热蒸汽解聚方式。过滤器芯先在解聚槽中用310℃过热蒸汽解聚24小时，然后是24小时热碱洗，24小时热水洗，在用5～10Mpa高压水洗，最后是超声波处理，鼓泡检验。

3、一次热媒系统（热媒站）

在三期聚酯工程的热媒站增设三台8,000,000 kcal/h热媒炉，两用一备为聚酯装置用户提供热源。热媒循环泵将恒定温度的热媒（~320℃）送至聚酯装置，使用后温度降低的热媒通过循环管路回到热媒站，通常称该死循环系统的热媒为一次热媒。

送至聚酯装置中每个供热回路循环的热媒称为二次热媒。通过调节进入每个二次回路的一次热媒量，可以控制二次热媒的温度，实现工艺上对每个设备不同温度的要求。

4、原料及化工料罐区

乙二醇贮罐：外购乙二醇采用乙二醇槽车运输，经乙二醇卸车泵卸料后，贮存于乙二醇贮槽中。设置2X5,000m3乙二醇贮罐二台，经乙二醇输送泵送至聚酯装置各用户。

燃料油贮槽：外购燃料油采用燃料油槽车运输，经燃料油卸车泵卸料后，贮存于燃料油贮槽中。设置2X1000m3燃料油贮罐二台，经燃料油循环泵送至热媒站使用。

5、分析化验

设置分析化验室，用于中间产品和产品分析和化验。分析化验项目包括：特性粘度、外观、熔点、端羧基含量、色相、凝聚粒子、二甘醇含量、二氧化碳含量、灰分、铁含量、水分、百粒量、异型切片、粉末含量，以及催化剂和二氧化钛调制液分析，馏出水、熔体及循环乙二醇等。

本装置有以下几个工艺特点：

（一）采用低温工艺和较长的停留时间。尤其是使第一酯化反应器达到较高的酯化率，确保产品质量和装置稳定运行。本工艺的浆料摩尔比 1.08，第一酯化反应器温度在260℃。与高浆料摩尔比(1.9～2.0)和高温(280℃)的酯化工艺比较，酯化反应器中乙二醇的蒸汽量较小，装置中分离乙二醇的工作负荷也较小，大大减少了这部分的能耗。

（二）采用多段圆盘式缩聚反应器，并合理确定预缩聚反应器和终缩聚反应器的负荷分配，充分发挥终缩聚反应器圆盘转子的传质功能作用，实现单系列较大的生产能力。

（三）乙二醇在系统内全部内循环，无需设置专用的乙二醇回收设施。

（四）设置一个工艺塔并采用高效导向浮阀塔，除承担两台酯化反应器气相物的分离外，还在乙二醇全回用流程中承担缩聚反应器气相物的分离。

（五）采用乙二醇蒸汽喷射方式产生真空，与水蒸汽喷射方式相比，能耗较低；乙二醇的蒸发潜热是水的40%，制作乙二醇蒸汽比水蒸汽的能耗低。本装置采用三级乙二醇蒸汽喷射，用液环泵作向大气的排气级，与其它装置用五级蒸汽喷射相比较，节省能量。在乙二醇蒸汽喷射系统中，用循环冷却水作冷却介质冷却喷淋液。而在水蒸汽喷射系统中，要求在第一级喷淋冷凝将汽相中绝大部分乙二醇冷凝，因此需要用冷冻水作冷却介质冷却喷淋液。本设计采用乙二醇蒸汽喷射系统不需用冷冻水作冷却（指17E03），相应就节省了制备冷冻水的能耗。蒸汽凝液中含水量少，经分离即可在装置中循环使用；污染小，避免了蒸汽喷射排放凝液因含乙二醇等有机物，而增大治理污染的负荷。

（六）对真空系统的尾气，采用喷淋塔将尾气中的有害物质喷淋吸收，以减少对环境的污染。

第二章 聚酯生产基础知识

第一节 基本概念

一、低分子、高分子和聚合度

涤纶分子是相当长的链状分子，在结构上是对称的苯环结构线性大分子。其分子式可表示为：HO[CH 2CH 2COOC 6H 4C00]n CH 2CH 2OH ，因为分子结构中含

有酯基-COO-，故称为聚酯纤维。涤纶分子链通常由1000个以上原子组成，分子

量在约为20000--30000数量级，分子长度为1000--2000 ，所以涤纶是一种高分子物质，和高分子物质相比，对苯二甲酸和乙二醇的分子量，组成分子的原子数量及分子长度都是很小的，此类物质叫做低分子物质。

涤纶分子之所以很长，是因为具有重复单元-CH 2CH 2COOC 6H 4C00-，该单元在分子中重复的个数n 称为聚合度。在化学反应的不同阶段，n 可以为1、2、3……，甚至数百数千以上，反应程度越高，n 越大，分子链越长。我厂生产的聚酯其聚合度一般在103左右。

二、粘度、特性粘度

粘度是用来量度流体粘性大小的，它的物理意义是指流体内部摩擦力即粘性力。在绝对制单位中，粘度的单位用泊或厘泊表示，国际单位中为帕斯卡·秒(Pa ·S)。

在聚酯生产中，特性粘度是个很重要的产品质量控制指标。因为聚酯的特性粘度与分子量有直接关系。在本装置中，特性粘度以符号η表示，单位用dL/g 表示，得出特性粘度与高分子物质的分子量之间有如下关系：

。A

（真空度）

b n M a )(?=η

这里的a 和b 为常数，对每一聚合物和每种溶剂都需要实验测定，Mn 是某种聚合物的分子量。我厂生产的聚酯其特性粘度在0.640dL/g ，数均分子量一般在20000左右。

三、酯化反应和缩聚反应：

酯化反应：

缩聚反应：

以对苯二甲酸和乙二醇为原料生产涤纶聚酯的化学反应可表示为：反应1是有机酸和醇的反应，由酸的羧基与醇的羟基相互作用生成了酯基和水，这类反应就叫酯化反应。反应2是由一种（或几种）低分子物质（如对苯二甲酸乙二酯）彼此化合生成一种高分子物质（如聚对苯二甲酸乙二酯），同时还生成另一种低分子物质（如乙二醇）的过程，此类反应就叫缩聚反应。

四、酯化率和缩聚转化率

物质在发生化学变化时，不是杂乱无章的，而是严格遵守一定规律的，化学反应的特征是生成了新的物质。在化学变化中，物质按一定的数量关系进行反应，生成一定量的产物。化学计算中，转化率是一个很重要的概念，它定义为进料或进料中某种组份转为某种产物的分率。通常要对以什么进料为基准，转化成什么产物加以说明，不然结果就会混乱。

酯化率和缩聚转化率标志着酯化反应和缩聚反应完成的程度。在本装置中，将酯化率定义为生成酯基的羧基克分子数对于进料PTA 的羧基克分子总数的分率，将缩聚转化率定义为生成聚对苯二甲酸乙二酯所需要的羧基克分子数对于进料PTA 的羧基克分子总数的分率，这里选择的基准均为进料PTA ，酯化产物为BHET ，缩聚产物为PET ，以统计反应前后羧基克分子数的变化来确定酯化率和缩聚转化率，和上述转化率的定义是统一的。

五、催化剂

在化学反应中，催化剂是一种能改变反应速度，但本身不参加化学反应的物质。用于实际生产的催化剂一般应具有催化活性大，对副反应作用小，使产品污染程度小等优点。催化剂的浓度要依各具体反应而定。因为如果浓度过小，反应速度会很慢；如果浓度过大，则副反应速度也加大，副产品增加，主产品的质量降低。

六、压强、绝对压、表压、真

空度

涤纶生产过程中所处理的物

料，绝大多数是气体和液体，气体

和液体都是能够流动的，总称为流

体。

流体垂直作用于单位面积上的

压力，称为压强。由于在实际生产

中，操作压强的高低相差悬殊，有

的在正压下操作的，有的在负压下

操作的，因此压强的单位有多种，在我厂常用的单位有：公斤/厘米2，巴（bar）、毫米汞柱、大气压等。各单位之间的操作关系为：

1巴=1.0197公斤/厘米2=0.9869大气压=750毫米汞柱

凡是用绝对零压（即绝对真空）作起点计算的压强称为绝对压。

由压力表上表示的压力读数叫表压，它是被测量的绝对压力与大气压压力的差值；

即P

绝=P

大气

+P

表

。

如果流体的压强低于大气压，即处于真空或负压状态，则在压力表上指示的读数为真空度。真空度与绝对压的关系为：绝对压=大气压－真空度从上式可看出，真空度越大，绝对压越小。

第二节乙二醇和对苯二甲酸的性质

一、乙二醇的性质

乙二醇（分子式为HOCH

2CH

2

OH）是具有甜味的粘稠性液体，分子量为62，能

以任何比例溶于水，沸点197.4℃，熔点-12.6℃，密度1.140--1.1150克/厘米（20℃时），比热0.561卡/克度（20℃时），蒸发热208千卡/公斤（190℃时），闪点116℃（开口容器）它具有两个碳原子并含有两个羟基（-OH），故称为乙二醇。乙二醇能大大降低水的冰点，这是其重要性质。含40%体积乙二醇的水溶液于-25℃结冰，而含60%体积乙二醇的水溶液则在于-49℃结冰，乙二醇的吸水性强，同时也能很好地溶解树酯、染料等有机物。

乙二醇的着火温度为410℃，起火时可用火、干粉等灭火。

二、对苯二甲酸的性质

对苯二甲酸（）系白色针状结晶体，分子量166.13，密度1.510克/厘米3，比热0.2873卡/克·度，升华热23.5千卡/克分子，熔点（在封管中）425℃，升华点402℃，能溶于碱溶液，稍溶于热乙醇，微溶于水。

对苯二甲酸具有羧酸的一般性质，因此能和醇作用生成酯，与碱反应生成盐，其最低爆炸浓度为0.05克/升。

第三节酯化反应原理

直接酯化反应是这样进行的：先将粉末状的PTA溶解于乙二醇中，已溶的PTA再在高温下与乙二醇发生酯化反应，其反应式如下：

根据对苯二甲酸的性质可知，它在乙二醇中的溶解度很小，且无确定的熔点，仅在402℃升华，而乙二醇的沸点为197.4℃，大大低于PTA的升华点，所以上述反应体系属于固液非均相体系，反应主要只发生在已溶解的PTA和乙二醇之间，所以反应速度很慢。

反应刚开始时，溶液中对苯二甲酸总是处于饱和状态，反应速度与对苯二甲酸和乙二醇的浓度无关，一直向生成对苯二甲酸乙二酯（BHET）的方向进行。

随着反应的进行，因为PTA在反应混全物中溶解度远较在纯EG中高，PTA 粒子溶解速度逐渐增加，当PTA完全溶解时，反应开始转入均相酯化阶段，此时酯化率约为89--91%，反应速率将随PTA和EG浓度的改变而改变。

另外，在高温及醇基浓度高的条件下，还将发生两分子乙二醇脱去一分子水生成二甘醇的副反应。

第四节对苯二甲酸乙二酯缩聚反应原理

缩聚反应是发生在乙二醇酯基之间的反应，即每两个乙二醇酯基缩聚并生成

一分子乙二醇，反应按下式进行：

所得初步缩合物，它的每个分子仍然具有活性双官能团（乙二醇酯基），因此缩合反应还可以继续下去。实验指出，反应开始后单体很快消失，生成各种不同聚合度的低聚物（聚合度n 为4以下的低聚体），形成的低分子产物与原料单体相互缩合，也可以彼此之间缩合，这样一直下去，直至形成涤纶大分子，总括起来，可将反应式写为：

缩聚反应是个可逆反应。从反应式可以看出：反应中乙二醇浓度低将使反应向生成高聚物方向进行。有关聚合度与平衡常数、析出的小分子乙二醇浓度的关系可用下式表明：

式中：Xn 为PET 的数均聚合度

w

n n K X =-- K 为平衡常数

n w 为体系中的乙二醇分子数。

从这个关系式可以看出：聚合度与K 的平方根成正比，而与nw 的平方根成反比。即K 值越大，或越小，PET 的聚合度就越高。由于平衡常数K 是一定值，且对于缩聚反应来讲，K 值很小，因此要得到高聚合度的聚合物，就要设法把生成的乙二醇尽量从体系中排出，也就是尽量减少n w 。

在高温条件下，随着聚合物分子量的增长。同时还会发生可逆的独立的热裂解、热氧化、线性高聚物环化等多样副反应，结果生成乙醛以及带有端羧基的聚合物和环状齐聚物等，此外酯化反应中产生的二甘醇也会与酯发生醚化反应，生成醚和酸。这些副反应将导致聚酯分子量降低，熔点下降和着色。最终使纤维性能恶化。

聚酯生产过程中主要的副反应有：

（1）醚化反应：

2HOCH 2CH 2OH <=> HOCH 2CH 2-O-CH 2CH 2OH + H 2O

-OOCC 6H 4COOCH 2CH 2OH + HOCH 2CH 2OH <=>-OOCC 6H 4COOCH 2CH 2-O-CH 2CH 2OH + H 2O

（2）降解反应：

指产物中酯基-COO-与水产生水解反应及在一定条件下与PTA 、EG 产生的酸解反应和醇解反应。

（3）熔体的热降解和热氧化降解：

反应后期，高温下的产物处于熔融状态，具有发生热降解的倾向，而温度越高，停留时间越长，这种热降解倾向越大。如果系统中泄漏进氧气，则会发生强烈的热氧化降解，热氧化降解和热降解会导致分子结构发生变化。

（4）链交换反应:

即高分子缩聚物的端基和另一高分子缩聚物的的链节进行的链交换反应。 （GM ）m ＋（GM ）n <=>（GM ）r ＋（GM ）s

式中：m + n = r + s ，GM 为聚酯分子链的基本链节

第五节 聚酯装置的主要工艺参数及其控制

在前面两节中，我们分别讨论了直接酯化反应原理和缩聚反应原理。在生产过程中，实际的化学反应并不是按照先酯化完全，再开始缩聚的顺序进行，而是当酯化反应一旦生成了一定量的对苯二甲酸乙二酯后，缩聚反应便与酯化反应同时发生了，所以在聚酯装置中很难明确地划分酯化阶段和缩聚阶段。我们把在两

个酯化釜和两个缩聚釜中进行的反应过程称为酯化阶段，此时酯化率约为97%，缩聚率约为90%，而在最终反应器里进行的反应过程称为缩聚阶段。鉴于在反应过程中酯化反应和缩聚反应同时发生，相应的工艺控制就不能只从一种反应出发，而要结合两种反应机理来考虑，当然在不同时期两种反应的深度不一，工艺控制又要有所侧重。下面就PTA和乙二醇一次混合配成浆料、经两段酯化、两段预缩聚和最终缩聚生成聚酯熔体的整个生产过程谈谈其主要工艺参数的控制。

一、原料摩尔比

根据PTA和乙二醇直接酯化原理，提高乙二醇的浓度，酯化率和反应速率都会加大，同时也会使生成二甘醇的醚化副反应的速率增大，为了抑制由于乙二醇浓度过高而引起的醚化副反应，通常将第一酯化釜中的EG和PTA之比控制在1.3--2，加料摩尔比则控制在1.08左右。不足部分靠把酯化釜中蒸出的乙二醇-水气相混合物分离而得到的EG重新返回酯化釜来补充，从而使乙二醇的耗用量得到减少。

二、温度控制

在反应初期，反应体系属非均相体系，此时提高温度有利于PTA的分散和溶解，促进反应体系均匀化。实验表明：温度每升高1℃，反应速率大约可以增加一倍。但是生成二甘醇的副反应速率也有相应程度的提高。

对缩聚反应来讲，提高反应温度可加快反应速度，有利于乙二醇的排除，促使反应向生成物方向进行，缩短缩聚时间，但温度过高会使聚合物发生热降解，也易使EG及BHET分子间发生脱水的醚化副反应，影响涤纶树酯的色泽和和质量，故缩聚温度要控制在PET的热降解温度（290℃）以下。

综合上述因素考虑后本装置各反应的温度控制为：第一酯化釜为260℃左右，以后温度沿各级逐渐上升，以满足缩聚反应的要求，在最终缩聚阶段，则将温度控制在284℃左右。

三、压力控制

酯化反应可在加压或常压下进行。但当酯化温度高于EG在常压下的沸点时，若在常压下进行反应，乙二醇就会大量蒸发，根据压力升高，液体相应的沸点也升高的原理，高温下的酯化反应应在加压下进行，这样液相中乙二醇浓度得到提高，从而可加快反应应速度，减少进料中乙二醇与PTA的配比。不过压力提高不利于酯化反应生成的水的逸出，这就要影响酯化率的提高，因此要找一个适宜的压力，并在不同的酯化阶段进行不同的压力控制，酯化率低时时使反应在较高压力下进行，以提高液相中乙二醇的浓度；酯化率高时使反应在较低压力下进行，以利于水的逸出，进一步提高反应度。

对于缩聚反应而言，压力（通常用真空度表示）是其最重要的工艺参数，因为在生产上采取对反应体系抽真空的办法来达到排除体系中残留乙二醇的目的。如果真空度不高，乙二醇排除慢，系统中残留乙二醇就高，相应的粘度就低，同时还引起逆反应应速度增大，正反应速度减小，反应时间处长，热氧化降解增多而使产品泛黄等，因此，缩聚反应必须在高真空下进行。

本聚酯装置中，第一酯化釜的压力为180KPa（绝），第二酯化釜降低到22KPa （表）,在第一预缩和第二预缩过程中逐渐形成真空（0.08--0.16 KPa左右，绝）。这种采取不同压力的控制方法符合不同反应阶段的要求，并能保证生产的稳定。如果在预缩聚阶段立即形成高真空，则会由于反应混合液中低聚物的蒸发而造成设备和管道的堵塞，从而带来生产的不稳定。

四、催化剂

对于酯化反应来讲，可以用催化剂，也可以不用催化剂，反就体系中来自PTA的氢离子（H＋）具有自催化作用，加入催化剂可以提高反应速度，但了可能产生副作用，如引起副反应增多，使聚合物着色等，本装置的酯化反应没有采用催化剂。

缩聚催化剂有很多种，本装置用的是锑催化剂，因为锑催化剂具有很高的活性，尤其是在高粘度阶段，对副反应的影响较小。对于一定的反应，催化剂浓度了有一定的值。提高催化剂浓度可加快缩聚反应速度，但浓度过高也会使降解反应速度加快，且由于分散不均或沉结结块在聚酯熔体中形成局部过催化，增加凝聚粒子，影响纺丝生产和纤维质量。

五、消光剂

由于化学纤维表面光滑，具有一定透明度，所以在光线照射下，因为反射光强度很大而产生极光，使纤维具有肉眼看起来很不愉快的强烈的光泽，若在纤维中添加少量折射率不同的物质，则光线向不同方向进行漫射，纤维光泽就变暗，这种方法称为消光，加入的物质称为消光剂。

本厂所生产的涤纶长丝、聚酯切片都是加入了消光剂的。所用的消光剂为二氧化钛，因为二氧化钛的折射率与涤纶的相差较大，二氧化钛比常见的合成纤维树脂的折射率高近2倍，其消光原理主要利用了它的高折射率，两者的折射率之差越大消光效果越好（锐钛型二氧化钛：2.55；聚酯：1.725），二氧化钛同时还具有化学稳定性高，不溶于水，在高温下不起变化，在后处理过程中不会消失等优点。大有光（也称其为“超有光”）聚酯切片中的二氧化钛含量为零；“有光”聚酯切片中的二氧化钛含量为0.10%左右；“半消光”聚酯切片中的二氧化钛含量为（0.32±0.03）%；“全消光”聚酯切片中的二氧化钛含量为2.4%～2.5%。

工业二氧化钛根据其晶型结构可分为锐钛型和金红石型。金红石型晶体结构紧密，相对密度大，耐候性好，遮盖力高，着色力强，但颗粒硬，不容易分散，在化学纤维纺丝时容易磨损喷丝板、切丝刀，不宜作化学纤维的消光剂；锐钛矿型比较松软，白度白，易分散，适宜用作化学纤维的消光剂。

化纤钛白粉平均粒径一般在0.35μm，粒子很细，表面积很大，任何质量优越的钛白粉在储运、包装、堆放、和运输过程中又絮凝或凝聚在一起形成大粒粒团，在使用前一定要通过研磨才能使用，否则由于分散性不好会造成粒子在纤维中分散不均匀，不仅消光效果不好，甚至会出现毛丝、断丝现象。二氧化钛经球磨分散后不仅能使絮凝后的二氧化钛重新分散开来，而且可能去除钛白粉中可能夹带的极微量大粒子（大于5微米）。二氧化钛粒子表面带有负电荷，在溶液中由于相同电荷电斥力的作用使它保持稳定分散状态，如果在制造过程或于分散介质中吸附了其他离子，就会使分散性能降低。二氧化钛分散在树脂中，其表面会吸附一层树脂层，这种单分子吸附层，具有走向缓冲作用，又称空间位阻效应，也能起到分散作用，使其保持稳定分散状态。

本装置中是将二氧化钛与乙二醇配制成悬浮液，经球磨分散、离心、沉降、过滤后再加入第二酯化釜内室中的反应物中。为了保证聚酯产品的可纺性，也就是说聚酯熔体或切片中的凝聚粒子不得超过规定指标，对二氧化钛的粒度分布有一定的要求，对配制悬浮液过程中的工艺参数，如分散时间、沉降时间、过滤方式等也有严格的控制。

本装置设一套消光剂配制系统，每天制备一批供生产所需。

第六节主要工艺设备

1、第一酯化反应器

型式为立式单室搅拌釜，釜内设有盘管式内加热器。为减少热损失，增加加热渠道，反应器设有外部夹套。为保证物料清洁，减少制造成本及热阻，内筒体和内封头采用304L＋16Mn复合钢板。

夹套采用螺旋盘绕的“L”型液相热媒夹套，由于热媒无腐蚀性，故夹套选用16MnR钢板制造。内盘管采用螺旋型盘管，材质为0Cr18Ni9。搅拌器采用上装式，桨叶靠近反应器内筒低部。由于轴很长，轴下端设有下稳定支撑轴承。轴封采用双端面机械密封，有独立的润滑、冷却系统。搅拌器选用防爆电机驱动。本反应器由国内自行设计、制造，搅拌器选用进口产品。

2、第二酯化反应器

本反应器为立式双筒夹套搅拌釜，在圆筒型立式反应器内装有一圆筒型隔离筒，将反应器分为内、外两室，物料由外室入，内室下部出。物料在搅拌下进行反应，由内盘管和夹套进行加热与保温。

搅拌桨为上部安装，下部设有剪切轮和稳定轴承。内加热盘管结构与第一酯化反应器相同，夹套结构和搅拌器密封结构也类似。本反应器由国内自行设计、制造，搅拌器选用进口产品。

3、第一预缩聚反应器

本反应器为立式夹套真空反应釜，釜内不设搅拌器。反应器设有“L”型液相夹套和螺旋型液相盘管，并设有分室圆形筒将反应器分为内、外两室，外室安装螺旋盘绕的“L”型夹套。内室安装有螺旋型盘管。全部国内设计、制造。

4、第二预缩聚反应器

本反应器为卧式圆盘真空反应器，在夹套式卧置圆筒型反应器体内，设一圆盘搅拌系统。该系统为一横向支承的主轴，轴上用特殊键固定多块圆盘。圆盘搅拌系统由特殊的电机、减速机驱动。轴与穿出的端盖间用橡胶“J”型密封装置进行密封，以保持缩聚反应器所需的真空度。传动装置和密封设有独立的润滑、冷却油系统。除减速机和轴承引进外，其余国内设计、制造。

5、后缩聚反应器

本反应器为卧式双驱动圆盘反应器，在卧置夹套式圆筒型釜体内，放置纵向串联的两根转动主轴，在各轴上用键固定多块圆盘。两根主轴在釜内的轴端支承在同一轴承座上。除减速机和轴承引进外，其余国内设计、制造。

第三章聚酯原辅材料

1、精对苯二甲酸（purified terephthalic acid 简称PTA）

分子量 166.13

外观白色粉末

酸值 675±2 mg KOH/g 4-羧基苯甲醛（4-CBA）≤25ppm

对甲基苯甲酸（PT酸）≤150ppm

灰分≤6ppm

特种金属总量≤10ppm

（Mo, Cr, Ni, Fe, Mn, Ti, Co）

铁≤1ppm

水分≤0.2wt %

色相b值≤1.6APHA

5%DMF色相≤10APHA

粒度分布：<40 m ＜20wt %

40～160 μm 余量

169～250 μm ＜15wt %

>250 μm ＜3.0wt %

500 μm 0wt %

平均粒径（中心值范围95--120μm） M±10μm

PTA各项质量指标对聚酯生产的影响：

⑴酸值

酸值基本上可以看作PTA纯度的标志，如果酸值异常要进一步分析其他有机酸含量，一般该项目数值稳定。

⑵灰份

灰份为PTA和催化剂中不可燃烧的金属等无机化合物含量之和，灰份过高时会使熔体在纺丝过程中断头，使聚酯生产中过滤器寿命缩短和喷丝板易堵。

⑶铁、特种金属含量

其含量过大时影响所生产聚酯产品色相，这些金属是聚酯降解反应的催化剂，使断链逆反应加速。

⑷4-羧基苯甲醛（4-CBA）

4-CBA是PTA生产过程中的中间产物，其在聚酯生产过程中会形成黄色共轭产物，4-CBA含量上升，聚酯产品B值上升，又由于4-CBA一端有醛基，会阻止聚酯链段的增长，所以4-CBA含量上升，特性粘度下降。

⑸水份

PTA中的水份含量较高时，使PTA结块严重，潮湿的PTA对投料工作造成不便，容易在料仓底部架桥、震动筛堵塞，致使配料中断，严重时使PTA和EG浆料中PTA含量减少。

⑹对甲基苯甲酸（PT酸）

PT酸是PX在氧化过程的中间产物，也是对苯二甲酸在精制过程中使4-CBA 氢化的产物，易溶于水，可在精制过程中从PTA中除去，具有单官能团，会阻碍PET链段增长，含量过高时，会使PET特性粘度下降。

⑺色相

PTA的色相与其所生产的PET色相有直接关系，PTA色相差，在其他条件不变的情况下，PTA色相也差。

⑻粒径

平均粒径：PTA平均粒径小，浆料粘度就大，不利于浆料输送和增加搅拌动力（11TA01搅拌器电流上升）；PTA比表面积大，容易溶解，反应速度快，反之各项情况也相反，所以要求PTA平均粒径不要变化太大。

2、乙二醇（ETHYLENE GLYCOL 简称EG）

分子量 62.07

外观无色透明粘稠液体

密度 1.1128-1.1138g/cm3

酸值≤0.03mg-KOH/g

醛（以甲醛计）≤8ppm

灰分≤10ppm

铁≤0.1ppm

氯化物≤0.5ppm

二甘醇≤0.05wt %

水份≤0.05wt %

色相≤5APHA

盐酸中的色相≤20APHA

馏程初馏点≥196℃

终馏点≤199℃

紫外线透过率 220 nm ≥70wt %

275 nm ≥95wt %

350 nm ≥99wt %

乙二醇各项质量指标对聚酯生产的影响：

⑴密度、馏程、含水率

密度和馏程实际上是EG纯度的反映，密度低于规定值或者初馏点过低表示水含量较多，密度高于规定值或者终馏点过高表示DEG（二甘醇）、TEG（三甘醇）含量较多。

EG纯度低如含水量高会影响浆料配制中的摩尔比，DEG、TEG过多，除上述影响外，还会使产品PET中的DEG含量上升，熔点下降，容易降解。

⑵酸值也是纯度的反映。

⑶灰份影响同PTA，也带到产品PET中去了。

⑷从EG带入体系的醛要从工艺塔出去。

⑸铁同PTA中含铁的影响一样。

⑹色相：EG色相差必将影响PET色相，且影响比较大。

⑺ DEG含量（少量TEG）

DEG为EG生产时的副产物，由于有醚键存在，容易发生降解，DEG含量上升，PET 熔点下降，DEG含量波动大影响纺长丝的染色性能，EG中DEG含量高，影响产品PET中DEG含量也高，但不是简单的叠加。

⑻氯离子对不锈钢反应器的耐腐蚀性有影响。

⑼紫外线透过率主要是针对国外进口EG海运时的船装过其他东西，再运EG时没有清洗干净，其它物质进入EG引起紫外线透过率不合格。

3、二氧化钛（TiO

2

）

分子量 79.90

外观白色粉末

TiO

2

含量≥98wt %

H

2

O含量≤0.5wt %

pH值： 7±0.5

铁（以Fe

2O

3

计）≤0.01wt %

筛余（325目）≤0.03wt %

平均粒径 0.2--0.3 m（离心法）TiO

2

各项质量指标对聚酯生产的影响：

⑴ TiO

2 含量是TiO

2

纯度的表示，如纯度低表示杂质多，杂质尤其是金属杂质多

会影响TiO

2

的再凝聚性。

⑵水分高会引起TiO

2结块，影响TiO

2

的分散性。

⑶ PH是影响TiO

2分散性的一个重要指标，TiO

2

晶格中的钛部分被锑置换后，TiO

2

微粒表面带负电，PH值与TiO

2

微粒表面的界面电位有一定的关系，在一定范围

内，TiO

2

分散性良好。

⑷三氧化二铁：TiO

2是由钛铁矿制造的，三氧化二铁是原料中铁留在TiO

2

中的

量。铁含量对聚酯生产的影响除PTA中说明的外，还有以下危害，其它金属氧化

物也一样，如前所述TiO

2负电的界面电位愈大，TiO

2

粒子间的排斥力愈大，某些

金属氧化物在溶液中呈离子状态，金属离子带正电，表面带负电的TiO

2

离子就

被金属离子吸引，离子的原子价愈高，越容易使TiO

2

粒子凝聚，几乎呈几何级数上升。

检查并测量TiO

2水溶液的比电阻，是检查TiO

2

带电粒子的方法之一，是TiO

2

的

一项重要质量指标。

⑸平均粒径及粒径分布

平均粒径大小与测试方法有关，用离心法测试要求为0.3--0.4μm，用激光法测试为0.5--0.6μm，但用高倍显微镜测试的结果与离心法一样。

平均粒径过小，如0.2μm的粒子较多对消光作用有影响，且不易分散，配制液粘度大，过小的TiO

2

颗粒吸附力大，比表面大，加入反应后更易凝聚。

平均粒径过大，粗大粒子多，加重TiO

2

配制的负荷，如果配制工艺不到位，

造成产品中TiO

2

凝聚粒子超标，缩短熔体过滤器的使用周期。

TiO

2

的粒径分布为正态分布，要求σ小一点，过大或过小的粒子少一点。

TiO

2

粗大粒子的值随测试方法的不同而不同，有血球计数法、沉降法、离心

法、消光法，最准确的是沉降法，血球计数法也可，另两种方法测不准。但TiO

2粗大粒子是一个重要指标，与供应商定货时要列入，并要确定测试方法后再确定具体指标。