PET合成工艺课设资料

目录

第一章总论 (3)

PET简介 (3)

PET的发展历史与现状 (3)

第一节设计依据 (4)

第二节产品方案 (6)

第二章生产方法与工艺流程 (8)

第三章工艺计算 (15)

第一节物料衡算 (15)

第二节能量衡算 (20)

第三节设备选型 (23)

第四章小结 (24)

PET的发展前景 (24)

心得体会 (25)

参考文献 (26)

第一章

总论

聚对苯二甲酸乙二醇酯化学式为-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]- 英文名: polyethylene terephthalate，简称PET，为高聚合物，别名涤纶树脂或聚酯树脂，俗称涤纶。由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应所得。由于它的原料纯对苯二甲酸和乙二醇及合成树脂技术成熟，其发展速度使任何一种纤维都难以比拟。

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，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。PET 有酯键，在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解，耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差。一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性，以玻璃纤维增强效果明显，提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。但仍需改进结晶速度慢的弊病，可以采取添加成核剂和结晶促进剂等手段。加阻燃剂和防燃滴落剂可改进PET阻燃性和自熄性。

PET的用途不主要局限于纤维，而是进一步拓展到各类容器、包装材料、薄膜、胶片、工程塑料等领域，目前，PET正在越来越多地取代铝、玻璃、陶瓷、纸张、木材、钢铁和其他合成材料，聚酯的家庭也在持续扩大。

它优良的综合性及较好的服用性，在保持其固有特点同时，在接近天然化如穿着舒适性、染色性、抗静电性、吸湿性及外表美观等方面更接近于天然纤维，因此使其更具发展优势。

而且近年来随着人们生活水平的提高，我国乃至全球对聚酯的需求越来越大，更为我国聚酯行业的发展带来巨大的商机，我们应该抓住这难得的机会，不断完善和提高聚酯的生产技术，并研究开发新型聚酯产品，以增强我国聚酯行业的竞争能力。

PET简介

1.1 PET的发展历史与现状

第一节设计依据

一、设计题目

PET合成工艺设计

二、基本资料

1、生产数据资料：①生产规模：年产量11万吨/年；

②生产时间：年工作日300天/年；

③相关技术指标：

工艺配方：催化剂用量：c = 0.05%（质量）PTA

消光剂用量：d = 0.5%（质量）PTA（配制成20%EG混合浆液）

投料配比：EG：PTA = 1.12（摩尔比）

切粒、包装工序物料损失率：e = 0.5%

各反应器工艺控制参数及相关的气液平衡数据表

反应器位号R101 R102 R201 R202 R203

酯化率0.89 0.97 0.99 1 1

缩聚反应程度0.75 0.87 0.96 0.984 0.9901

EG：PTA（摩尔比） 1.12 1.12 1.05 1.026 1.0099

平均聚合度 4.0 7.6923 25.0 62.5 101.0

抽出低聚物/%（质量）0 0 0.1 0.05 0

水汽化/%（质量）97 90

气相EG/%（摩尔）36.75 39.37

2、工艺流程

PET是生产涤纶纤维的原料，是合成纤维中产量最大的品种。要求采用PTA直接酯化缩聚连续操作工艺，采用高纯度对苯二甲酸（PTA）与乙二醇（EG）为原料，经过酯化反应阶段和缩聚反应阶段生成聚对苯二甲酸乙二醇（PET）。

PET的生产过程主要由浆料配制工序、聚合工序、切粒包装工序、回收工序。聚合工序采用二级酯化釜、三级缩聚釜。

三、设计内容

根据所给的工艺要求和其它数据资料，进行PET合成工艺设计，具体内容包括：

1、确定PTA直接酯化缩聚连续操作的工艺流程；

2、对连续聚合反应过程进行物料衡算；

3、关键设备的选型；

四、设计成果

1、编写设计说明书一份；

2、绘制PTA 直接酯化缩聚连续操作工艺流程图，物料流程图；

3、绘制搅拌反应器、精馏塔结构示意图；

4、绘制关键设备布置图。

第二节 产品方案

1、PET 的性质

2、PET 的性能与用途 PET 的主要性能

第二章 生产方法与工艺流程

1、PET 的主要生产方法

聚酯(PET)既可由对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)反应制得，也可由对苯二甲酸(PTA)与乙二醇反应制得。目前，世界各国PET 生产采用的技术路线主要就是这两种，称为DMT 法(也称酯交换法)和PTA 法(直接酯化法)。

（1）酯交换法 DMT 法是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 。早期生成的单体PTA 纯度不高，又不易提纯，不能由直缩法制得质量合格的PET ，因而将纯度不高的TPA 先与甲醇反应生成对苯二甲酸二甲酯（DMT ），后者易于提纯。再由高纯度的DMT （≥99.9％）与EG 进行酯交换反应生成BHET ，随后缩聚成PET ，其反应如下：

（2）直接法 PTA 法采用高纯度的对苯二甲酸(PTA)或中纯度对苯二甲酸(MTA)与乙二醇(EG)直接酯化，缩聚成聚酯。这种直接酯化法是自1965年阿莫科公司对粗对苯二甲

2CH 3OH+HOOC

COOH

CH 3O

C

O

C O

OCH 3+2H 2O

CH 3O C

O

C O

OCH 3+2HOCH 2CH 2OH

BHET+2CH 3OH

酯交换

BHET

PET

缩聚