聚酯装置简介和重点部位及设备

安全管理编号：LX-FS-A65823 聚酯装置简介和重点部位及设备

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聚酯装置简介和重点部位及设备

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一、装置简介

(一)装置发展及类型

1．装置发展

聚酯工艺产生于20世纪40年代，在50年代实现了工业化，是利用基础化工原料生产合成纤维的工艺技术。20世纪70年代以后，各国针对聚酯存在的吸水率低、不易染色、易产生静电等缺点进行了改性研究，取得了较多成果，使聚酯工业有了飞速的发展。70年代末，我国从前西德引进了第一套直接酯化连续缩聚生产涤纶树脂的工业化生产装置。经过几十年的发展，聚酯在我国三大合成纤维工业中已占有

举足轻重的地位。截止到20xx年底，我国聚酯装置的产能已经达到1115X10的4次方(原多次方位置应该标在右上位置，但word格式不支持)t／a，占世界总产量的三分之一左右。进入21世纪，随着工艺技术的不断发展，我国聚酯装置正向工艺技术更先进、经济效益更好的方向发展。

2，生产工艺路线

聚酯通常是由二元酸和二元醇经酯化和缩聚反应而制得的一种高分子缩聚物。目前用途最广的聚酯是由对苯二甲酸和乙二醇经酯化和缩聚反应所生成的聚对苯二甲酸乙二醇酯。生产聚酯的工艺技术主要取决于精对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯及乙二醇的生产发展。用于合成聚对苯二甲酸乙二醇酯中间体的主要原料路线有以下几种：一种是酯交换法(简称DMT 法)；另一种是直接酯化法(简称PTA法)；第三种是

环氧乙烷酯化缩聚路线(简称环氧乙烷法)。

酯交换法(DMT法)：是将以对苯二甲酸与甲醇反应生成易于精制提纯的对苯二甲酸二甲酯，或采用对二甲苯合并氧化、酯化制成对苯二甲酸二甲酯，再将提纯的对苯二甲酸二甲酯与乙二醇进行酯交换反应制得聚酯。该方法在聚酯工业化的初期，未找到有效提纯对二甲苯的方法的时候得以广泛应用。

直接酯化法(PTA法)：是以精对苯二甲酸与乙二醇为原料，进行直接酯化连续缩聚的反应制得聚酯。到90年代初期，PTA法的产量已经超过了DMT 法，成为聚酯工业的主流生产工艺。

环氧乙烷法因为使用环氧乙烷代替乙二醇(EG)，可省去环氧乙烷水解工序，合成反应生成物为单一的对苯二甲酸双卢—羟乙酯(BHET)，不需要回收设备，工艺流程短，成本低，所以是较有前途的生产方

法。

从工艺流程上来看，PTA法连续化生产以前以六釜流程为主，即三段酯化，二段预缩，一段后缩，该流程技术较落后，物耗、能耗较高，已经基本被淘汰。现在的生产流程是以吉玛公司、钟纺公司、伊文达公司为代表的五釜流程，或以杜邦公司、莱茵公司为代表的三釜流程为主。五釜流程即二段酯化，二段预缩，一段后缩，三釜流程即一段酯化，一段预缩，一段后缩。他们共同的特点是技术先进、工艺流程简化、生产控制先进、装置操作弹性大。(二)反应原理及特点

1．反应原理

精对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)和催化剂(三醋酸锑或三氧化二锑)在一定的温度和压力下直缩聚成聚酯的化学反应除副反应外，主反应为酯化和缩聚反

应。酯化反应是直缩过程的起始反应，PTA与EG经过这一反应首先转化为BHET单体即对苯二甲酸双β—羟乙酯。其次是在一定温度真空条件下进行缩聚反应，该反应是聚酯合成过程中的链增长反应。通过这一反应，单体与单体、单体与低聚物、低聚物与低聚物经过初、中、终三个阶段逐渐缩聚成聚酯即对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。在此必须指出，在化学反应中加入三醋酸锑催化剂是为了改变正、逆反应速度以提高反应的选择性。另外合成聚酯的缩聚反应与聚合反应是两种不同的反应过程，两者之间有本质的区别。聚合反应是不可逆的反应过程，而酯化、缩聚则是逐步完成的可逆平衡反应过程。

2．反应的特点

(1)酯化反应特点：多相酯化反应逐步向均相酯化反应转化。

在实际生产条件下，温度为220—300~C和EG ／PTA摩尔比为1．0-2．0时，因PlA仅能部分溶解，反应不是完全的均相反应，还伴有多相反应。随着反应的进行，PTA粒子溶解速度加快，PTA在反应物中的溶解度远比在纯EG中高，达到清晰点(PTA 完全溶于液相时的酯化率)后，反应速度随PTA与EG浓度而改变，与EG浓度成正比关系，呈均相酯化反应。

(2)缩聚反应特点：

①缩聚反应是可逆的，在实际生产中，酯化反应与缩聚反应并不是截然分开的，当酯化反应进行到一定程度时，即乙二醇酯生成一定量时，两种反应同时存在。

首先是初期阶段，即缩聚物分子链开始形成的起始阶段。该阶段的特点是反应处于中间体浓度较高的

条件下进行，逆反应速度很小，因此平衡反应在此并不显得重要。重点应以防止单体挥发、分解和维持严格的官能团等摩尔比为主。

其次是中期阶段，即聚酯分子链增长阶段。该阶段的特点是缩聚反应依靠打破平衡去逐步提高产物分子量。系统中的原料和单体浓度将随着不断转化为不同聚合度的缩聚物而逐步降低，同时物料黏度相应增大。

最后是终期阶段，反应进行到了一定程度，缩聚物的分子量已经达到规定要求需要把反应及时终止的阶段。

②缩聚反应中，存在着一些影响反应进行的副反应，主要是裂解作用，链交换反应和熔体的热降解等。

裂解作用：缩聚反应是一个可逆平衡反应，反应