1、第一章 聚酯裝置流程介紹18萬噸/年聚酯裝置是中國紡織設計院設計的國產化生產線, 在工藝上以精對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)為原料，采用直接酯化連續縮聚的五釜工藝流程,裝置設計負荷為日產500噸。該聚酯裝置具有單系列生產能力大、生產彈性大、化工料品種少、原料消耗低、三廢少等特點。在控制系統上，聚酯裝置采用了先進的集中分散DCS控制系統，具有操作控制方便、人機聯系好、功能齊全、可靠性高等特點。本聚酯裝置的產品為半消光纖維級聚酯熔體及切片，可用于直接紡制滌綸長絲或短纖。聚酯生產裝置包括主生產裝置和輔助生產裝置兩大部分。主生產裝置包括以下生產工序：（一）PTA卸料及輸送（設PTA庫房兩座，兩座

2、庫房面積共9800m2，貯存周期約25天）（二）漿料制備（三）酯化（第一、二酯化及工藝塔）（四）預縮聚（第一、二預縮聚，預聚物過濾及輸送）（五）終縮聚（終縮聚、熔體輸送及過濾）（六）切片生產、輸送及包裝（七）尾氣淋洗（八）催化劑制備（九）消光劑制備輔助生產裝置包括以下部分：（一）熱媒站（配備單臺熱負荷800萬大卡的熱媒爐三臺，兩用一備）（二）罐區（設容積5000m3的乙二醇貯罐兩個，貯存周期約52天；設容積1000m3的燃料油貯罐兩個，貯存周期約32天。）（三）過濾器清洗（四）化驗室聚酯裝置主工藝流程圖如下:外購原料PTA通過叉車將PTA貯存于PTA倉庫,人工將PTA投入鏈板輸送前的小料倉后,

3、用鏈板輸送方式將PTA送到聚酯大樓的日料倉。另一主要原料乙二醇貯存在罐區，用泵通過管線送入車間。催化劑三醋酸銻（或乙二醇銻）用桶裝、消光劑二氧化鈦用袋裝運入聚酯大樓四樓。聚酯裝置主要由催化劑配制、二氧化鈦配制、漿料配制、酯化、縮聚、切片生產及包裝等幾個工序組成。酯化縮聚設置了五個反應器，其中兩個是酯化反應器，兩個是預縮聚反應器，一個后縮聚反應器。兩個酯化反應器為立式攪拌釜，設內盤管加熱，兩臺反應器共用一個分離乙二醇和水的工藝塔。第一預縮聚反應器為立式槽，不設攪拌裝置，用液環真空泵產生真空。第二預縮聚反應器和后縮聚反應器為圓盤轉子式，兩個反應器共用一套三級乙二醇蒸汽噴射泵系統(它用液環泵作排氣的

4、)，在每個縮聚反應器和它的真空裝置間設刮板冷凝器。在第二預縮聚反應器和后縮聚反應器之后分別設有熔體過濾器。從終縮聚反應器出來的熔體每天300噸供應長絲八條生產線，每天200噸供應另外的長絲四條生產線，其余大約有每天20-40噸熔體通過水下切粒機生產半消光切片，本裝置配有兩臺切粒機，切出的切片通過干燥裝置后，用氣相脈沖輸送方式將切片送至切片料倉，打包后出廠。輔助裝置有：熱媒(HTM)系統（主要由三臺800萬大卡的熱媒爐組成）、過濾器清洗等輔助設施。本裝置用液相熱媒作反應器等設備、管線的加熱和保溫，共設置了十一個二次熱媒回路，分別服務不同的使用點。聚酯生產中的每一段工序其作用分別簡要說明如下：1、

5、漿料配制原料PTA自PTA儲存料倉采用星型給料器出料，通過振動篩去除夾帶的異狀物，質量流量計連續計量后，送入漿料調配槽。原料PTA和MEG以及催化劑溶液按規定比例連續送入漿料配制槽中，由特殊設計的攪拌器使之充分混合并配制為恒定摩爾比（MEG/PTA）的漿料，經漿料輸送泵連續送入酯化反應器中。2、酯化反應酯化反應系統共設置兩臺酯化反應器。在第一酯化反應器中酯化率可以達到91%；第二酯化反應器后控制酯化率在96.5%左右。通過調節反應器的溫度、壓力和液位等，可以控制反應酯化率，同時保證裝置的穩定運轉。兩個酯化反應器的汽相物采用一個工藝塔用于乙二醇回收。分離的重組分乙二醇回流到兩個酯化反應器中。塔頂

6、輕組分冷凝后，凝液用作塔的回流液，其余作為生產污水送污水預處理系統處理。3、預縮聚反應預縮聚反應系統共設置兩臺預縮聚反應器。第一預縮聚反應器的操作壓力控制在100mbar左右，使用乙二醇蒸汽噴射泵和液環真空泵產生真空，并控制第二預縮聚反應器的操作壓力在10mbar左右。并與終縮聚反應器共用乙二醇蒸汽噴射泵產生真空。在預縮聚反應器及其真空設備之間設置刮板冷凝器，采用乙二醇噴淋以捕集汽相中的乙二醇及夾帶物。乙二醇凝液收集在液封槽中，以循環冷卻水作為冷卻介質，通過冷卻器降低溫度后循環使用。因乙二醇凝液中水含量較高，可送入酯化反應系統工藝塔中進行分離。第二預縮聚反應器采用齒輪泵出料，經預聚物熔體過濾器

7、過濾后送入終縮聚反應器中。4、終縮聚反應設置一臺終縮聚反應器，終縮聚反應器中的操作壓力控制在1mbar左右。通過控制真空度使熔體的聚合度達到指標要求。為控制終縮聚系統真空度，采用冷凍水作為乙二醇噴淋液的冷卻介質。新鮮乙二醇加入在終縮聚反應器的刮板冷凝器、乙二醇蒸發器和液環真空泵組中。終縮聚反應器和乙二醇蒸汽噴射泵組氣相凝液水含量較低，無需分離即可直接回用。該部分乙二醇和預縮聚系統經工藝塔分離后的乙二醇混合，可直接送到漿料配制槽用作漿料調配用。采用乙二醇蒸汽噴射產生真空，用液環泵作為它的排氣級。通過調節補加在噴射泵吸入口的乙二醇蒸汽量，控制操作真空度。噴射泵組的第一級混合冷凝器的真空度在6 mb

8、ar左右，第二予縮聚反應器的刮板冷凝器的未凝氣引至這個混合冷凝器。設置乙二醇蒸發器，為噴射泵提供動力蒸汽。5、熔體分配及切片生產聚酯熔體采用齒輪泵出料和增壓，經熔體過濾器過濾后，通過特殊設計的熔體分配系統，一部分送熔體直紡長絲裝置，另一部分送切片生產系統鑄帶切粒。設置二條切粒生產線，當其中一臺切粒機換刀維修時，另一臺切粒機可承擔全部負荷。聚酯熔體從鑄帶頭擠出成型，采用除鹽水作為冷卻介質，通過換熱器冷卻循環使用。6、切片輸送和包裝設置一條氣力輸送線，采用密相輸送方式，將切片從接收料斗輸送到成品料倉儲存和包裝。設置切片料倉二臺，切片自動包裝系統一套。7、乙二醇分配及催化劑配制新鮮EG自原料及化工料

9、罐區乙二醇儲罐經EG輸送泵送至聚酯裝置本系統，過濾后分配至裝置各用戶。乙二醇銻作為縮聚反應的催化劑，采用間歇調配方式，從供料槽連續計量加入到漿料配制槽中。8、二氧化鈦配制二氧化鈦是纖維級聚酯切片常用消光劑。將二氧化鈦配制成濃度較高的消光劑懸浮液，經研磨機研磨打碎聚集的大顆粒后，加入乙二醇稀釋到工藝要求的濃度，再并經離心機分離其中大顆粒、過濾器過濾后，送入消光劑供料槽中，計量后連續送入第二酯化反應器。輔助生產裝置1、PTA卸料及輸送系統 根據原料來源情況，外購袋裝PTA采用叉車或橋式吊車卸料，并儲存在PTA倉庫。PTA采用叉車運輸至卸料區，由防爆電動葫蘆吊至PTA卸料口拆包卸料，送至聚酯裝置PT

10、A日料倉儲存。2、過濾器的清洗采用水解法清洗聚酯裝置預聚物和終聚物過濾器濾芯，既過熱蒸汽解聚方式。過濾器芯先在解聚槽中用310過熱蒸汽解聚24小時，然后是24小時熱堿洗，24小時熱水洗，在用510Mpa高壓水洗，最后是超聲波處理，鼓泡檢驗。3、一次熱媒系統（熱媒站）在三期聚酯工程的熱媒站增設三臺8,000,000 kcal/h熱媒爐，兩用一備為聚酯裝置用戶提供熱源。熱媒循環泵將恒定溫度的熱媒（320）送至聚酯裝置，使用后溫度降低的熱媒通過循環管路回到熱媒站，通常稱該死循環系統的熱媒為一次熱媒。送至聚酯裝置中每個供熱回路循環的熱媒稱為二次熱媒。通過調節進入每個二次回路的一次熱媒量，可以控制二次熱

11、媒的溫度，實現工藝上對每個設備不同溫度的要求。4、原料及化工料罐區乙二醇貯罐：外購乙二醇采用乙二醇槽車運輸，經乙二醇卸車泵卸料后，貯存于乙二醇貯槽中。設置2X5,000m3乙二醇貯罐二臺，經乙二醇輸送泵送至聚酯裝置各用戶。燃料油貯槽：外購燃料油采用燃料油槽車運輸，經燃料油卸車泵卸料后，貯存于燃料油貯槽中。設置2X1000m3燃料油貯罐二臺，經燃料油循環泵送至熱媒站使用。5、分析化驗設置分析化驗室，用于中間產品和產品分析和化驗。分析化驗項目包括：特性粘度、外觀、熔點、端羧基含量、色相、凝聚粒子、二甘醇含量、二氧化碳含量、灰分、鐵含量、水分、百粒量、異型切片、粉末含量，以及催化劑和二氧化鈦調制液分

12、析，餾出水、熔體及循環乙二醇等。本裝置有以下幾個工藝特點：（一）采用低溫工藝和較長的停留時間。尤其是使第一酯化反應器達到較高的酯化率，確保產品質量和裝置穩定運行。本工藝的漿料摩爾比1.08，第一酯化反應器溫度在260。與高漿料摩爾比(1.92.0)和高溫(280)的酯化工藝比較，酯化反應器中乙二醇的蒸汽量較小，裝置中分離乙二醇的工作負荷也較小，大大減少了這部分的能耗。（二）采用多段圓盤式縮聚反應器，并合理確定預縮聚反應器和終縮聚反應器的負荷分配，充分發揮終縮聚反應器圓盤轉子的傳質功能作用，實現單系列較大的生產能力。（三）乙二醇在系統內全部內循環，無需設置專用的乙二醇回收設施。（四）設置一個工藝

13、塔并采用高效導向浮閥塔，除承擔兩臺酯化反應器氣相物的分離外，還在乙二醇全回用流程中承擔縮聚反應器氣相物的分離。（五）采用乙二醇蒸汽噴射方式產生真空，與水蒸汽噴射方式相比，能耗較低；乙二醇的蒸發潛熱是水的40%，制作乙二醇蒸汽比水蒸汽的能耗低。本裝置采用三級乙二醇蒸汽噴射，用液環泵作向大氣的排氣級，與其它裝置用五級蒸汽噴射相比較，節省能量。在乙二醇蒸汽噴射系統中，用循環冷卻水作冷卻介質冷卻噴淋液。而在水蒸汽噴射系統中，要求在第一級噴淋冷凝將汽相中絕大部分乙二醇冷凝，因此需要用冷凍水作冷卻介質冷卻噴淋液。本設計采用乙二醇蒸汽噴射系統不需用冷凍水作冷卻（指17E03），相應就節省了制備冷凍水的能耗。

14、蒸汽凝液中含水量少，經分離即可在裝置中循環使用；污染小，避免了蒸汽噴射排放凝液因含乙二醇等有機物，而增大治理污染的負荷。（六）對真空系統的尾氣，采用噴淋塔將尾氣中的有害物質噴淋吸收，以減少對環境的污染。第二章 聚酯生產基礎知識第一節 基本概念一、低分子、高分子和聚合度滌綸分子是相當長的鏈狀分子，在結構上是對稱的苯環結構線性大分子。其分子式可表示為：HOCH2CH2COOC6H4C00nCH2CH2OH，因為分子結構中含有酯基-COO-，故稱為聚酯纖維。滌綸分子鏈通常由1000個以上原子組成，分子量在約為20000-30000數量級，分子長度為1000-2000 ，所以滌綸是一種高分子物質，和高

15、分子物質相比，對苯二甲酸和乙二醇的分子量，組成分子的原子數量及分子長度都是很小的，此類物質叫做低分子物質。滌綸分子之所以很長，是因為具有重復單元-CH2CH2COOC6H4C00-，該單元在分子中重復的個數n稱為聚合度。在化學反應的不同階段，n可以為1、2、3，甚至數百數千以上，反應程度越高，n越大，分子鏈越長。我廠生產的聚酯其聚合度一般在103左右。二、粘度、特性粘度粘度是用來量度流體粘性大小的，它的物理意義是指流體內部摩擦力即粘性力。在絕對制單位中，粘度的單位用泊或厘泊表示，國際單位中為帕斯卡·秒(Pa·S)。在聚酯生產中，特性粘度是個很重要的產品質量控制指標。因為聚酯

16、的特性粘度與分子量有直接關系。在本裝置中，特性粘度以符號表示，單位用dL/g表示，得出特性粘度與高分子物質的分子量之間有如下關系：這里的a和b為常數，對每一聚合物和每種溶劑都需要實驗測定，Mn是某種聚合物的分子量。我廠生產的聚酯其特性粘度在0.640dL/g，數均分子量一般在20000左右。三、酯化反應和縮聚反應：酯化反應：縮聚反應：以對苯二甲酸和乙二醇為原料生產滌綸聚酯的化學反應可表示為：反應1是有機酸和醇的反應，由酸的羧基與醇的羥基相互作用生成了酯基和水，這類反應就叫酯化反應。反應2是由一種（或幾種）低分子物質（如對苯二甲酸乙二酯）彼此化合生成一種高分子物質（如聚對苯二甲酸乙二酯），同時還

17、生成另一種低分子物質（如乙二醇）的過程，此類反應就叫縮聚反應。四、酯化率和縮聚轉化率物質在發生化學變化時，不是雜亂無章的，而是嚴格遵守一定規律的，化學反應的特征是生成了新的物質。在化學變化中，物質按一定的數量關系進行反應，生成一定量的產物。化學計算中，轉化率是一個很重要的概念，它定義為進料或進料中某種組份轉為某種產物的分率。通常要對以什么進料為基準，轉化成什么產物加以說明，不然結果就會混亂。酯化率和縮聚轉化率標志著酯化反應和縮聚反應完成的程度。在本裝置中，將酯化率定義為生成酯基的羧基克分子數對于進料PTA的羧基克分子總數的分率，將縮聚轉化率定義為生成聚對苯二甲酸乙二酯所需要的羧基克分子數對于進

18、料PTA的羧基克分子總數的分率，這里選擇的基準均為進料PTA，酯化產物為BHET，縮聚產物為PET，以統計反應前后羧基克分子數的變化來確定酯化率和縮聚轉化率，和上述轉化率的定義是統一的。五、催化劑在化學反應中，催化劑是一種能改變反應速度，但本身不參加化學反應的物質。用于實際生產的催化劑一般應具有催化活性大，對副反應作用小，使產品污染程度小等優點。催化劑的濃度要依各具體反應而定。因為如果濃度過小，反應速度會很慢；如果濃度過大，則副反應速度也加大，副產品增加，主產品的質量降低。六、壓強、絕對壓、表壓、真空度滌綸生產過程中所處理的物料，絕大多數是氣體和液體，氣體和液體都是能夠流動的，總稱為流體。（真

19、空度）流體垂直作用于單位面積上的壓力，稱為壓強。由于在實際生產中，操作壓強的高低相差懸殊，有的在正壓下操作的，有的在負壓下操作的，因此壓強的單位有多種，在我廠常用的單位有：公斤/厘米2，巴（bar）、毫米汞柱、大氣壓等。各單位之間的操作關系為：1巴=1.0197公斤/厘米2=0.9869大氣壓=750毫米汞柱凡是用絕對零壓（即絕對真空）作起點計算的壓強稱為絕對壓。由壓力表上表示的壓力讀數叫表壓，它是被測量的絕對壓力與大氣壓壓力的差值；即P絕=P大氣+P表。如果流體的壓強低于大氣壓，即處于真空或負壓狀態，則在壓力表上指示的讀數為真空度。真空度與絕對壓的關系為：絕對壓=大氣壓真空度從上式可看出，真

20、空度越大，絕對壓越小。第二節 乙二醇和對苯二甲酸的性質一、乙二醇的性質乙二醇（分子式為HOCH2CH2OH）是具有甜味的粘稠性液體，分子量為62，能以任何比例溶于水，沸點197.4，熔點-12.6，密度1.140-1.1150克/厘米（20時），比熱0.561卡/克度（20時），蒸發熱208千卡/公斤（190時），閃點116（開口容器）它具有兩個碳原子并含有兩個羥基（-OH），故稱為乙二醇。乙二醇能大大降低水的冰點，這是其重要性質。含40%體積乙二醇的水溶液于-25結冰，而含60%體積乙二醇的水溶液則在于-49結冰，乙二醇的吸水性強，同時也能很好地溶解樹酯、染料等有機物。乙二醇的著火溫度為41

21、0，起火時可用火、干粉等滅火。二、對苯二甲酸的性質對苯二甲酸（ ）系白色針狀結晶體，分子量166.13，密度1.510克/厘米3，比熱0.2873卡/克·度，升華熱23.5千卡/克分子，熔點（在封管中）425，升華點402，能溶于堿溶液，稍溶于熱乙醇，微溶于水。對苯二甲酸具有羧酸的一般性質，因此能和醇作用生成酯，與堿反應生成鹽，其最低爆炸濃度為0.05克/升。第三節 酯化反應原理直接酯化反應是這樣進行的：先將粉末狀的PTA溶解于乙二醇中，已溶的PTA再在高溫下與乙二醇發生酯化反應，其反應式如下：根據對苯二甲酸的性質可知，它在乙二醇中的溶解度很小，且無確定的熔點，僅在402升華，而乙二

22、醇的沸點為197.4，大大低于PTA的升華點，所以上述反應體系屬于固液非均相體系，反應主要只發生在已溶解的PTA和乙二醇之間，所以反應速度很慢。反應剛開始時，溶液中對苯二甲酸總是處于飽和狀態，反應速度與對苯二甲酸和乙二醇的濃度無關，一直向生成對苯二甲酸乙二酯（BHET）的方向進行。隨著反應的進行，因為PTA在反應混全物中溶解度遠較在純EG中高，PTA粒子溶解速度逐漸增加，當PTA完全溶解時，反應開始轉入均相酯化階段，此時酯化率約為89-91%，反應速率將隨PTA和EG濃度的改變而改變。另外，在高溫及醇基濃度高的條件下，還將發生兩分子乙二醇脫去一分子水生成二甘醇的副反應。第四節 對苯二甲酸乙二酯

23、縮聚反應原理縮聚反應是發生在乙二醇酯基之間的反應，即每兩個乙二醇酯基縮聚并生成一分子乙二醇，反應按下式進行：所得初步縮合物，它的每個分子仍然具有活性雙官能團（乙二醇酯基），因此縮合反應還可以繼續下去。實驗指出，反應開始后單體很快消失，生成各種不同聚合度的低聚物（聚合度n為4以下的低聚體），形成的低分子產物與原料單體相互縮合，也可以彼此之間縮合，這樣一直下去，直至形成滌綸大分子，總括起來，可將反應式寫為：縮聚反應是個可逆反應。從反應式可以看出：反應中乙二醇濃度低將使反應向生成高聚物方向進行。有關聚合度與平衡常數、析出的小分子乙二醇濃度的關系可用下式表明：式中：Xn為PET的數均聚合度K為平衡常數

24、nw為體系中的乙二醇分子數。從這個關系式可以看出：聚合度與K的平方根成正比，而與nw的平方根成反比。即K值越大，或越小，PET的聚合度就越高。由于平衡常數K是一定值，且對于縮聚反應來講，K值很小，因此要得到高聚合度的聚合物，就要設法把生成的乙二醇盡量從體系中排出，也就是盡量減少nw。在高溫條件下，隨著聚合物分子量的增長。同時還會發生可逆的獨立的熱裂解、熱氧化、線性高聚物環化等多樣副反應，結果生成乙醛以及帶有端羧基的聚合物和環狀齊聚物等，此外酯化反應中產生的二甘醇也會與酯發生醚化反應，生成醚和酸。這些副反應將導致聚酯分子量降低，熔點下降和著色。最終使纖維性能惡化。聚酯生產過程中主要的副反應有：（

25、1）醚化反應： 2HOCH2CH2OH <=> HOCH2CH2-O-CH2CH2OH + H2O-OOCC6H4COOCH2CH2OH + HOCH2CH2OH <=>-OOCC6H4COOCH2CH2-O-CH2CH2OH + H2O（2）降解反應： 指產物中酯基-COO-與水產生水解反應及在一定條件下與PTA、EG產生的酸解反應和醇解反應。（3）熔體的熱降解和熱氧化降解：反應后期，高溫下的產物處于熔融狀態，具有發生熱降解的傾向，而溫度越高，停留時間越長，這種熱降解傾向越大。如果系統中泄漏進氧氣，則會發生強烈的熱氧化降解，熱氧化降解和熱降解會導致分子結構發生變化。（

26、4）鏈交換反應:即高分子縮聚物的端基和另一高分子縮聚物的的鏈節進行的鏈交換反應。（GM）m（GM）n<=>（GM）r（GM）s 式中：m + n = r + s，GM為聚酯分子鏈的基本鏈節第五節 聚酯裝置的主要工藝參數及其控制在前面兩節中，我們分別討論了直接酯化反應原理和縮聚反應原理。在生產過程中，實際的化學反應并不是按照先酯化完全，再開始縮聚的順序進行，而是當酯化反應一旦生成了一定量的對苯二甲酸乙二酯后，縮聚反應便與酯化反應同時發生了，所以在聚酯裝置中很難明確地劃分酯化階段和縮聚階段。我們把在兩個酯化釜和兩個縮聚釜中進行的反應過程稱為酯化階段，此時酯化率約為97%，縮聚率約為90

27、%，而在最終反應器里進行的反應過程稱為縮聚階段。鑒于在反應過程中酯化反應和縮聚反應同時發生，相應的工藝控制就不能只從一種反應出發，而要結合兩種反應機理來考慮，當然在不同時期兩種反應的深度不一，工藝控制又要有所側重。下面就PTA和乙二醇一次混合配成漿料、經兩段酯化、兩段預縮聚和最終縮聚生成聚酯熔體的整個生產過程談談其主要工藝參數的控制。一、原料摩爾比根據PTA和乙二醇直接酯化原理，提高乙二醇的濃度，酯化率和反應速率都會加大，同時也會使生成二甘醇的醚化副反應的速率增大，為了抑制由于乙二醇濃度過高而引起的醚化副反應，通常將第一酯化釜中的EG和PTA之比控制在1.3-2，加料摩爾比則控制在1.08左右

28、。不足部分靠把酯化釜中蒸出的乙二醇-水氣相混合物分離而得到的EG重新返回酯化釜來補充，從而使乙二醇的耗用量得到減少。二、溫度控制在反應初期，反應體系屬非均相體系，此時提高溫度有利于PTA的分散和溶解，促進反應體系均勻化。實驗表明：溫度每升高1，反應速率大約可以增加一倍。但是生成二甘醇的副反應速率也有相應程度的提高。對縮聚反應來講，提高反應溫度可加快反應速度，有利于乙二醇的排除，促使反應向生成物方向進行，縮短縮聚時間，但溫度過高會使聚合物發生熱降解，也易使EG及BHET分子間發生脫水的醚化副反應，影響滌綸樹酯的色澤和和質量，故縮聚溫度要控制在PET的熱降解溫度（290）以下。綜合上述因素考慮后本

29、裝置各反應的溫度控制為：第一酯化釜為260左右，以后溫度沿各級逐漸上升，以滿足縮聚反應的要求，在最終縮聚階段，則將溫度控制在284左右。三、壓力控制酯化反應可在加壓或常壓下進行。但當酯化溫度高于EG在常壓下的沸點時，若在常壓下進行反應，乙二醇就會大量蒸發，根據壓力升高，液體相應的沸點也升高的原理，高溫下的酯化反應應在加壓下進行，這樣液相中乙二醇濃度得到提高，從而可加快反應應速度，減少進料中乙二醇與PTA的配比。不過壓力提高不利于酯化反應生成的水的逸出，這就要影響酯化率的提高，因此要找一個適宜的壓力，并在不同的酯化階段進行不同的壓力控制，酯化率低時時使反應在較高壓力下進行，以提高液相中乙二醇的濃

30、度；酯化率高時使反應在較低壓力下進行，以利于水的逸出，進一步提高反應度。對于縮聚反應而言，壓力（通常用真空度表示）是其最重要的工藝參數，因為在生產上采取對反應體系抽真空的辦法來達到排除體系中殘留乙二醇的目的。如果真空度不高，乙二醇排除慢，系統中殘留乙二醇就高，相應的粘度就低，同時還引起逆反應應速度增大，正反應速度減小，反應時間處長，熱氧化降解增多而使產品泛黃等，因此，縮聚反應必須在高真空下進行。本聚酯裝置中，第一酯化釜的壓力為180KPa（絕），第二酯化釜降低到22KPa （表）,在第一預縮和第二預縮過程中逐漸形成真空（0.08-0.16 KPa左右，絕）。這種采取不同壓力的控制方法符合不同反

31、應階段的要求，并能保證生產的穩定。如果在預縮聚階段立即形成高真空，則會由于反應混合液中低聚物的蒸發而造成設備和管道的堵塞，從而帶來生產的不穩定。四、催化劑對于酯化反應來講，可以用催化劑，也可以不用催化劑，反就體系中來自PTA的氫離子（H）具有自催化作用，加入催化劑可以提高反應速度，但了可能產生副作用，如引起副反應增多，使聚合物著色等，本裝置的酯化反應沒有采用催化劑。縮聚催化劑有很多種，本裝置用的是銻催化劑，因為銻催化劑具有很高的活性，尤其是在高粘度階段，對副反應的影響較小。對于一定的反應，催化劑濃度了有一定的值。提高催化劑濃度可加快縮聚反應速度，但濃度過高也會使降解反應速度加快，且由于分散不均

32、或沉結結塊在聚酯熔體中形成局部過催化，增加凝聚粒子，影響紡絲生產和纖維質量。五、消光劑由于化學纖維表面光滑，具有一定透明度，所以在光線照射下，因為反射光強度很大而產生極光，使纖維具有肉眼看起來很不愉快的強烈的光澤，若在纖維中添加少量折射率不同的物質，則光線向不同方向進行漫射，纖維光澤就變暗，這種方法稱為消光，加入的物質稱為消光劑。本廠所生產的滌綸長絲、聚酯切片都是加入了消光劑的。所用的消光劑為二氧化鈦，因為二氧化鈦的折射率與滌綸的相差較大，二氧化鈦比常見的合成纖維樹脂的折射率高近2倍，其消光原理主要利用了它的高折射率，兩者的折射率之差越大消光效果越好（銳鈦型二氧化鈦：2.55；聚酯：1.725

33、），二氧化鈦同時還具有化學穩定性高，不溶于水，在高溫下不起變化，在后處理過程中不會消失等優點。大有光（也稱其為“超有光”）聚酯切片中的二氧化鈦含量為零；“有光”聚酯切片中的二氧化鈦含量為0.10%左右；“半消光”聚酯切片中的二氧化鈦含量為（0.32±0.03）%；“全消光”聚酯切片中的二氧化鈦含量為2.4%2.5%。工業二氧化鈦根據其晶型結構可分為銳鈦型和金紅石型。金紅石型晶體結構緊密，相對密度大，耐候性好，遮蓋力高，著色力強，但顆粒硬，不容易分散，在化學纖維紡絲時容易磨損噴絲板、切絲刀，不宜作化學纖維的消光劑；銳鈦礦型比較松軟，白度白，易分散，適宜用作化學纖維的消光劑。化纖鈦白粉平

34、均粒徑一般在0.35m，粒子很細，表面積很大，任何質量優越的鈦白粉在儲運、包裝、堆放、和運輸過程中又絮凝或凝聚在一起形成大粒粒團，在使用前一定要通過研磨才能使用，否則由于分散性不好會造成粒子在纖維中分散不均勻，不僅消光效果不好，甚至會出現毛絲、斷絲現象。二氧化鈦經球磨分散后不僅能使絮凝后的二氧化鈦重新分散開來，而且可能去除鈦白粉中可能夾帶的極微量大粒子（大于5微米）。二氧化鈦粒子表面帶有負電荷，在溶液中由于相同電荷電斥力的作用使它保持穩定分散狀態，如果在制造過程或于分散介質中吸附了其他離子，就會使分散性能降低。二氧化鈦分散在樹脂中，其表面會吸附一層樹脂層，這種單分子吸附層，具有走向緩沖作用，又

35、稱空間位阻效應，也能起到分散作用，使其保持穩定分散狀態。本裝置中是將二氧化鈦與乙二醇配制成懸浮液，經球磨分散、離心、沉降、過濾后再加入第二酯化釜內室中的反應物中。為了保證聚酯產品的可紡性，也就是說聚酯熔體或切片中的凝聚粒子不得超過規定指標，對二氧化鈦的粒度分布有一定的要求，對配制懸浮液過程中的工藝參數，如分散時間、沉降時間、過濾方式等也有嚴格的控制。本裝置設一套消光劑配制系統，每天制備一批供生產所需。第六節 主要工藝設備1、第一酯化反應器 型式為立式單室攪拌釜，釜內設有盤管式內加熱器。為減少熱損失，增加加熱渠道，反應器設有外部夾套。為保證物料清潔，減少制造成本及熱阻，內筒體和內封頭采用304L

36、16Mn復合鋼板。 夾套采用螺旋盤繞的“L”型液相熱媒夾套，由于熱媒無腐蝕性，故夾套選用16MnR鋼板制造。內盤管采用螺旋型盤管，材質為0Cr18Ni9。攪拌器采用上裝式，槳葉靠近反應器內筒低部。由于軸很長，軸下端設有下穩定支撐軸承。軸封采用雙端面機械密封，有獨立的潤滑、冷卻系統。攪拌器選用防爆電機驅動。本反應器由國內自行設計、制造，攪拌器選用進口產品。 2、第二酯化反應器 本反應器為立式雙筒夾套攪拌釜，在圓筒型立式反應器內裝有一圓筒型隔離筒，將反應器分為內、外兩室，物料由外室入，內室下部出。物料在攪拌下進行反應，由內盤管和夾套進行加熱與保溫。 攪拌槳為上部安裝，下部設有剪切輪和穩定軸承。內加

37、熱盤管結構與第一酯化反應器相同，夾套結構和攪拌器密封結構也類似。本反應器由國內自行設計、制造，攪拌器選用進口產品。 3、第一預縮聚反應器 本反應器為立式夾套真空反應釜，釜內不設攪拌器。反應器設有“L”型液相夾套和螺旋型液相盤管，并設有分室圓形筒將反應器分為內、外兩室，外室安裝螺旋盤繞的“L”型夾套。內室安裝有螺旋型盤管。全部國內設計、制造。 4、第二預縮聚反應器 本反應器為臥式圓盤真空反應器，在夾套式臥置圓筒型反應器體內，設一圓盤攪拌系統。該系統為一橫向支承的主軸，軸上用特殊鍵固定多塊圓盤。圓盤攪拌系統由特殊的電機、減速機驅動。軸與穿出的端蓋間用橡膠“J”型密封裝置進行密封，以保持縮聚反應器所

38、需的真空度。傳動裝置和密封設有獨立的潤滑、冷卻油系統。除減速機和軸承引進外，其余國內設計、制造。 5、后縮聚反應器 本反應器為臥式雙驅動圓盤反應器，在臥置夾套式圓筒型釜體內，放置縱向串聯的兩根轉動主軸，在各軸上用鍵固定多塊圓盤。兩根主軸在釜內的軸端支承在同一軸承座上。除減速機和軸承引進外，其余國內設計、制造。第三章 聚酯原輔材料1、精對苯二甲酸（purified terephthalic acid 簡稱PTA） 分子量 166.13 外觀 白色粉末 酸值 675±2mg KOH/g 4-羧基苯甲醛（4-CBA） 25ppm 對甲基苯甲酸 （PT酸） 150ppm 灰分 6ppm 特種

39、金屬總量 10ppm（Mo, Cr, Ni, Fe, Mn, Ti, Co） 鐵 1ppm 水分 0.2wt % 色相b值 1.6APHA 5%DMF色相 10APHA 粒度分布：<40 mm 20wt % 40160 mm 余量 169250 mm 15wt % >250 mm 3.0wt % 500 mm 0wt % 平均粒徑（中心值范圍95-120mm） M±10mm PTA各項質量指標對聚酯生產的影響： 酸值酸值基本上可以看作PTA純度的標志，如果酸值異常要進一步分析其他有機酸含量，一般該項目數值穩定。 灰份灰份為PTA和催化劑中不可燃燒的金屬等無機化合物含量之和

40、，灰份過高時會使熔體在紡絲過程中斷頭，使聚酯生產中過濾器壽命縮短和噴絲板易堵。 鐵、特種金屬含量其含量過大時影響所生產聚酯產品色相，這些金屬是聚酯降解反應的催化劑，使斷鏈逆反應加速。 4-羧基苯甲醛（4-CBA）4-CBA是PTA生產過程中的中間產物，其在聚酯生產過程中會形成黃色共軛產物，4-CBA含量上升，聚酯產品B值上升，又由于4-CBA一端有醛基，會阻止聚酯鏈段的增長，所以4-CBA含量上升，特性粘度下降。 水份PTA中的水份含量較高時，使PTA結塊嚴重，潮濕的PTA對投料工作造成不便，容易在料倉底部架橋、震動篩堵塞，致使配料中斷，嚴重時使PTA和EG漿料中PTA含量減少。 對甲基苯甲酸

41、 （PT酸）PT酸是PX在氧化過程的中間產物，也是對苯二甲酸在精制過程中使4-CBA氫化的產物，易溶于水，可在精制過程中從PTA中除去，具有單官能團，會阻礙PET鏈段增長，含量過高時，會使PET特性粘度下降。 色相PTA的色相與其所生產的PET色相有直接關系，PTA色相差，在其他條件不變的情況下，PTA色相也差。 粒徑平均粒徑：PTA平均粒徑小，漿料粘度就大，不利于漿料輸送和增加攪拌動力（11TA01攪拌器電流上升）；PTA比表面積大，容易溶解，反應速度快，反之各項情況也相反，所以要求PTA平均粒徑不要變化太大。2、乙二醇（ETHYLENE GLYCOL 簡稱EG） 分子量 62.07 外觀 無色透明粘稠液體 密度 1.1128-1.1138g/cm3 酸值 0.03mg-KOH/g 醛（以甲醛計） 8ppm 灰分 10ppm 鐵 0.1ppm 氯化物 0.5ppm 二甘醇 0.05wt % 水份 0.05wt % 色相 5APHA 鹽酸中的色相 20APHA 餾程 初餾點 196 終餾點199 紫外線透過率 220 nm 70wt % 275 nm 95wt % 35