1、目錄第一章 總論3PET簡介3PET的發展歷史與現狀3第一節 設計依據4第二節 產品方案6第二章 生產方法與工藝流程8第三章 工藝計算15第一節 物料衡算15第二節 能量衡算20第三節 設備選型23第四章 小結24PET的發展前景24心得體會25參考文獻26第一章總論聚對苯二甲酸乙二醇酯 化學式為-OCH2-CH2OCOC6H4CO-英文名: polyethylene terephthalate，簡稱PET，為高聚合物，別名滌綸樹脂或聚酯樹脂，俗稱滌綸。由對苯二甲酸乙二醇酯發生脫水縮合反應而來。對苯二甲酸乙二醇酯是由對苯二甲酸和乙二醇發生酯化反應所得。由于它的原料純對苯二甲酸和乙二醇及合成樹脂

2、技術成熟，其發展速度使任何一種纖維都難以比擬。 PET 是乳白色或淺黃色、高度結晶的聚合物，表面平滑有光澤。在較寬的溫度范圍內具有優良的物理機械性能，長期使用溫度可達120，電絕緣性優良，甚至在高溫高頻下，其電性能仍較好，但耐電暈性較差，抗蠕變性，耐疲勞性，耐摩擦性、尺寸穩定性都很好。PET 有酯鍵，在強酸、強堿和水蒸汽作用下會發生分解，耐有機溶劑、耐候性好。缺點是結晶速率慢，成型加工困難，模塑溫度高，生產周期長，沖擊性能差。一般通過 增強、填充、共混等方法改進其加工性和物性，以玻璃纖維增強效果明顯，提高樹脂剛性、耐熱性、耐藥品性、電氣性能和耐候性。但仍需改進結晶速度慢的弊病， 可以采取添加成

3、核劑和結晶促進劑等手段。加阻燃劑和防燃滴落劑可改進 PET阻燃性和自熄性。 PET的用途不主要局限于纖維，而是進一步拓展到各類容器、包裝材料、薄膜、膠片、工程塑料等領域，目前，PET正在越來越多地取代鋁、玻璃、陶瓷、紙張、木材、鋼鐵和其他合成材料，聚酯的家庭也在持續擴大。 它優良的綜合性及較好的服用性，在保持其固有特點同時，在接近天然化如穿著舒適性、染色性、抗靜電性、吸濕性及外表美觀等方面更接近于天然纖維，因此使其更具發展優勢。而且近年來隨著人們生活水平的提高，我國乃至全球對聚酯的需求越來越大，更為我國聚酯行業的發展帶來巨大的商機，我們應該抓住這難得的機會，不斷完善和提高聚酯的生產技術，并研究

4、開發新型聚酯產品，以增強我國聚酯行業的競爭能力。PET簡介 1.1 PET的發展歷史與現狀第一節 設計依據一、設計題目    PET合成工藝設計二、基本資料1、生產數據資料：生產規模：年產量11萬噸/年；生產時間：年工作日300天/年；相關技術指標：工藝配方：催化劑用量：c = 0.05%（質量）PTA消光劑用量：d = 0.5%（質量）PTA（配制成20%EG混合漿液）投料配比：EG：PTA = 1.12（摩爾比）切粒、包裝工序物料損失率：e = 0.5%各反應器工藝控制參數及相關的氣液平衡數據表反應器位號R101R102R201R202R203酯化率0.890

5、.970.9911縮聚反應程度0.750.870.960.9840.9901EG：PTA（摩爾比）1.121.121.051.0261.0099平均聚合度4.07.692325.062.5101.0抽出低聚物/%（質量）000.10.050水汽化/%（質量）9790氣相EG/%（摩爾）36.7539.372、工藝流程PET是生產滌綸纖維的原料，是合成纖維中產量最大的品種。要求采用PTA直接酯化縮聚連續操作工藝，采用高純度對苯二甲酸（PTA）與乙二醇（EG）為原料，經過酯化反應階段和縮聚反應階段生成聚對苯二甲酸乙二醇（PET）。 PET的生產過程主要由漿料配制工序、聚合工序、切粒包裝工序、回收工

6、序。聚合工序采用二級酯化釜、三級縮聚釜。 三、設計內容 根據所給的工藝要求和其它數據資料，進行PET合成工藝設計，具體內容包括：1、 確定PTA直接酯化縮聚連續操作的工藝流程；2、 對連續聚合反應過程進行物料衡算；3、 關鍵設備的選型；四、設計成果1、編寫設計說明書一份；2、繪制PTA直接酯化縮聚連續操作工藝流程圖，物料流程圖；3、繪制攪拌反應器、精餾塔結構示意圖；4、繪制關鍵設備布置圖。第二節 產品方案1、PET的性質2、PET的性能與用途 PET的主要性能第二章 生產方法與工藝流程1、PET的主要生產方法聚酯(PET)既可由對苯二甲酸二甲酯(DMT)與乙二醇(EG)反應

7、制得，也可由對苯二甲酸(PTA)與乙二醇反應制得。目前，世界各國PET生產采用的技術路線主要就是這兩種，稱為DMT法(也稱酯交換法)和PTA法(直接酯化法)。（1）酯交換法 DMT法是采用對苯二甲酸二甲酯(DMT)與乙二醇(EG)進行酯交換反應，然后縮聚成為PET。早期生成的單體PTA純度不高，又不易提純，不能由直縮法制得質量合格的PET，因而將純度不高的TPA先與甲醇反應生成對苯二甲酸二甲酯（DMT），后者易于提純。再由高純度的DMT（99.9）與EG進行酯交換反應生成BHET，隨后縮聚成PET，其反應如下：（2）直接法 PTA法采用高純度的對苯二甲酸(PTA)或中純度對苯二甲酸(MTA)與

8、乙二醇(EG)直接酯化，縮聚成聚酯。這種直接酯化法是自1965年阿莫科公司對粗對苯二甲酸精制獲得成功后發展起來，此后發展迅速，PET生產也隨之得到了很快的發展。采用PTA為原料，PET聚酯聚合物的生產主要有以下兩步反應：第一步是PTA與EG進行酯化反應，生成對苯二甲酸乙二酯（或稱對苯二甲酸雙羥乙酯，簡稱BHET）；第二步是BHET在催化劑作用下發生縮聚反應生成PET。其反應如下： 由于PTA法比DMT法優點更多(原料消耗低，EG回收系統較小，不副產甲醇，生產較安全，流程短，工程投資低，公用工程消耗及生產成本較低，反應速度平緩，生產控制比較穩定)等，目前世界PET總生產能力中大多采用PTA法。（

9、3）環氧乙烷加成法 因為乙二醇是由環氧乙烷制成的，若由環氧乙烷（EO）與PTA直接加成得到BHET，再縮聚成PET。這個方法稱為環氧乙烷法，反應步驟如下： 此法可省去由EO制取乙二醇這一步驟，故成本低，且反應又快，優于直縮法。但因EO易于開環生成聚醚，反應熱大（約100kJ/mol），EO在常溫下為氣體且易熱分解，運輸及儲存都比較困難，所以此法尚未大規模采用。 2、合成樹脂的主要原料(1) PTA： 對苯二甲酸（terphthalic acid或1,4-benzenedicar boxylic acid，即 TA）,而 PTA則是純對苯二甲酸（purified terephthalic aci

10、d）的簡稱，分子式為C8H6O4，結構式為HOOCC6H4COOH ，相對分子量為166.133。生產對苯二甲酸的經典方法包括Witten法（既合并氧化、酯化法）、亨格爾法亨格爾（Henkel）法和硝酸氧化法。目前全球PTA的年產量已達3000萬噸，其絕大部分用于生產聚對苯二甲酸乙二酯（PET），并進一步用來生產纖維、瓶片和薄膜等。PET聚酯生產所需的原料都必須高純，尤其是生產相對分子質量大的聚合物對原料的純度要求更高。一般要求PTA的純度達到99.96（質量分數）以上。PTA的主要性能要求見表1。表1 精對苯二甲酸的主要指標性能單位指標純度酸值對甲苯甲酸含量4-羧基苯甲醛含量濕度金屬含量離子

11、含量灰分（質量）mg KOH/gL/LL/L（質量）L/LL/LL/L99.96675601005100.1671210 （2）EG： 纖維級的乙二醇，最低純度為99.7（質量），二酐醇最大含量為0.1（質量），這種規格也適用于生產相對分子質量更大的包裝用樹脂。工業上合成乙二醇的方法有四種：氯乙醇水解法、二氯乙烷水解法、環氧乙烷水和法和甲醇-一氧化碳合成法。表2為纖維級乙二醇的商品規格。表2 纖維級乙二醇的商品規格性能單位規格乙二醇含量二酐醇含量沸點范圍相對密度（20）透射率350nm276nm220nm含水量鐵離子含量乙酸含量醛含量外觀（質量）（質量）（質量）L/L（質量）L/L99.70.

12、11962001.11501.11569290600.31.00.00530純凈透明的液體 （3）添加劑：在BHET縮聚中尚需加入各種添加劑，其作用及要求見表3。表3 各種添加劑的作用和要求名稱作用和要求代表催化劑穩定劑消光劑1 促進反應，要求活性高2 對聚合物的熱穩定性影響下3 可溶于反應混合物4 在酯交換或縮聚前加入1 防止聚合物受熱分解2 酯交換后期或縮聚前加入調節纖維的光澤，要求粒度細，分散性好，縮聚或紡絲前加入三氧化二銻0.03（DMT）醋酸銻0.010.05（DMT）亞磷酸，磷酸二甲酯，磷酸二苯酯0.03（DMT）二氧化鈦0.31（DMT） 催化劑 為了加速BHET的縮聚反應，常須

13、加入催化劑。對催化劑的要求應力為：有較強的催化作用；不催化副反應及PET的熱降解反應；能很好地溶解于PET中，且不使PET著色。在PTA與EG直接酯化或酯交換中所用催化劑，如醋酸鈷、鈣、鋅等化合物雖然對BHET的縮聚反應也有催化作用，但他們在高溫下卻能使PET加速熱降解，自身又能被產生的羧基抑制而“中毒”失去催化效用。經過大量的篩選和研究，至今找到的最合適的BHET縮聚催化劑是Sb2O3。由動力學研究測知，Sb2O3的催化活性與反應中羥基的濃度成反比。在縮聚反應的后期，PET分子量上升，羥基濃度下降，使得Sb2O3的催化活性更為有效。Sb2O3的用量一般為PTA質量的0.05，或DMT質量的0

14、.030.05。 因Sb2O3溶解性稍差，近年來有采用溶解性好的醋酸銻，或熱降解作用小的鍺化合物，也有用鈦化合物的。 穩定劑 為了防止PET在合成過程中和后加工熔融紡絲時發生熱降解（包括熱氧降解），常加入一些穩定劑。工業上最常用的是磷酸三甲酯（TMP）、亞磷酸三苯酯和磷酸三苯酯（TPP）。尤其是后者效果更佳，因為它還具有抗氧化作用。 對穩定劑的作用有兩種觀點；一種認為是封鎖端基的作用，防止PET降解；另一種認為是穩定劑能與直接酯化過程中的催化劑金屬醋酸鹽相互結合，抑制了醋酸鹽對PET熱降解反應的催化作用。 穩定劑用量越高，即PET中含磷量越高，其熱穩定性也越好。但是穩定劑可使縮聚反應的速度下降

15、，在同樣的反應時間下所得PET的分子量較低，即對縮聚反應有遲緩作用，工業生產中必須考慮這個副作用。穩定劑用量一般為PTA的1.25（質量），或DMT的1.53（質量）。消光劑 常為TiO2（平均粒度<0.5m）。它可使全反射光變為無規則的漫射光，由此可以改進反光色調，并具有增白作用。其用量常為PET的0.5。4、 年產11萬噸PET的工藝流程 合成路線的選擇 PET的生產方法主要有DMT法和PTA法，工藝流程又分間歇式和連續式兩種。 由于PTA法較DMT法有原料消耗低，反應時間短，EG回收系統較小，不副產甲醇，生產較安全，流程短，工程投資低，公用工程消耗及生產成本較低，反應速度平緩，生產

16、控制比較穩定，等優點；而大規模生產線適合用連續生產工藝，半連續及間歇生產工藝適合中、小型多種生產裝置。因而本設計選用PTA法的連續生產工藝。具體流程如下: （1）原料的貯運 外購的一噸袋裝PTA運至原料倉庫貯存。加料時，將PTA包裝袋外部清理干凈，由提升裝置將PTA大包提升裝入卸料斗，后經PTA振動篩進入加料斗。加料斗底部裝一流化元件，進入氮氣使物料變為流化態，同時除去物料帶入的空氣，氣體通過過濾器排至大氣。 流化的PTA進入輸送裝置，由氮氣壓縮機出來的氮氣將PTA密相輸送至聚酯裝置內的PTA日料倉，供漿料配制用。 （2）催化劑、穩定劑的制備 將一定量的乙二醇（EG）和稱量后的催化劑Sb2O3

17、加入到催化劑配制槽中。催化劑配制槽配有攪拌器，加速催化劑的溶解。當催化劑溶液達到一定量時，在配制槽的夾套內通入11bar絕壓蒸汽，達到反應溫度160后保持三個小時，后停蒸汽打開冷卻水冷卻至50。經化驗合格后排至催化劑貯槽，再連續定量地加入到漿料混合槽中。 在穩定劑配制槽中定量的加入EG，再以人工的方式將固體的穩定劑定量的加入槽中，經攪拌將其配制成均勻的穩定劑溶液，1小時后取樣分析合格后送入穩定劑貯槽，再用穩定劑輸送泵經過濾器將穩定劑溶液連續定量地送往第二酯化反應釜中。 （3）消光劑的配制 經人工稱量的消光劑TiO2經過加料臺和加料器進入消光劑配制槽中，再在配制槽中加入定量的EG，TiO2經攪拌

18、器的作用均勻的分散在EG中。通過TiO2喂料泵將分散液送入TiO2研磨機中，進一步研磨分散后進入TiO2貯槽，經過攪拌后進入TiO2稀釋槽，同時定量的加入EG，經攪拌、稀釋配制成稀濃度的TiO2分散液。再通過離心機喂料泵把分散液送入TiO2離心機，在離心機的作用下，大顆粒的TiO2粒子被EG沖洗下來回到配制槽中。合格的分散液進入帶有攪拌器的TiO2中間槽中，并在槽中再次加入EG。經攪拌制得符合工藝要求的TiO2懸浮液，再送入懸浮槽中，攪拌后用TiO2計量泵，經過濾器定量地送入第二酯化反應器中。 （4）漿料混合 進入PTA日料倉的PTA物料，從日料倉底部進入PTA計量稱稱量后連續地投入漿料的混合

19、槽。同時從EG貯槽送來的EG和從催化劑輸送泵送來的催化劑溶液，也連續定量地進入混合槽內。在混合槽攪拌器的作用下混合調制成均勻的漿料。 （5）酯化酯化工序有兩臺串聯的酯化反應器，每臺反應器均設有攪拌器及熱媒加熱夾套，在其頂部分別設有工藝塔。PTA/EG漿料，由漿料泵連續定量地送入第一酯化反應器中，在攪拌器的作用下與反應器中原有的酯化物完全混合。PTA/EG漿料在反應器中進行酯化反應。酯化反應生產的水，以蒸汽的形式從反應器的頂部排出。同時攜帶部分的蒸汽，水蒸氣和EG蒸汽在工藝塔中得到的餾分，分餾出來的EG返回到反應器內。水蒸氣從塔頂餾出，一部分蒸汽去真空系統做工作蒸汽，另一部分經過冷凝器冷凝，變成

20、液體進入回流罐，其中一部分作為工藝塔塔頂回流液，另一部分液體排入污水管。在第二酯化反應器中，酯化反應繼續進行。同時定量的加入已配制好的消光劑和穩定劑，酯化反應生成水和一部分EG蒸汽從反應器頂部蒸出，在工藝塔中分餾。分餾出來的EG送至EG混合罐中。塔頂蒸汽經冷凝器冷凝后進入回流罐。從第二酯化反應器底部排出的酯化物，由輸送泵經過過濾器送往第一縮聚反應器。（6）縮聚縮聚區設有三臺縮聚反應器，分別在不同的真空狀態下操作。每臺反應器均設有熱媒加熱裝置和EG噴淋系統。酯化物進入縮聚反應器后在真空的條件下進一步分離出EG，并在較高的反應器溫度下逐步進入縮聚反應。三臺縮聚反應器的反應溫度逐步提高，而反應器的壓

21、力逐步降低，即在最終的縮聚反應器中，達到最高反應溫度和最高真空度。在第一縮聚反應器中，大部分的EG從反應器的頂部蒸出，在噴淋的冷凝器中被循環的EG噴淋冷凝而進入EG冷凝液收集器中，在此EG繼續蒸出，被噴淋冷凝器收集。而物料經一定時間停留后進入最終縮聚反應器中，通過調整溫度、真空度和停留時間來進一步控制、調節聚合物的最終粘度。三臺縮聚反應器均設有液位控制，分別保證物料在反應器中的停留時間，有利于產品質量的穩定。最終聚合物熔體從反應器的底部出料，經熔體輸送泵、過濾器、熔體分配管分別送往切片生產、直接紡長絲車間。三臺縮聚反應器共用一套真空裝置及噴淋冷凝系統。此系統包括水處理裝置、噴淋水輸送泵、噴林水

22、過濾器、冷卻塔、真空密封管、冷卻塔密封水加料泵。噴射機組的工作蒸汽來自酯化過程產生的工藝蒸汽，這樣既可以節約熱能，降低冷卻水用量并能減少污水量。（7）切片生產從熔體輸送泵送來的PET熔體，進入鑄帶頭，在鑄帶頭中熔體被分配到一排鑄帶噴絲孔中，從噴絲孔出來的PET熔體鑄帶，靠重力自動流入水下切粒機的導流板，并完全浸沒在約25的脫鹽水中。在水中鑄帶的表面逐漸冷卻凝固，鑄帶被送至水下切粒機，切成一定規格的切片。 5、 物料發生的物理與化學變化 寫出主、副反應方程式： 化學變化。在PET合成過程中每一個反應器中都發生著同樣的化學反應，只是各反應器中各化學反應進行的程度不同。主要反應方程式： 酯化反應（e

23、sterification） 酯化縮聚反應（polycondensation by esterification） 縮聚反應（polycondensation） 在酯化反應釜中，以酯化反應與酯化縮聚反應為主;在縮聚釜中，以酯化縮聚與縮聚反應為主，在此不考慮副反應，業不對副反應進行物料衡算。為了描述各反應進行的程度特做如下定義： 酯化率： x 參加反應PTA（mol）/PTA初始(mol) PTA初始(mol)PTA殘留(mol) /PTA初始（mol） (NTONT)/NTO 縮聚反應程度：p=生成PET鏈節（mol）/PAT初始（mol）NP/NTO 乙二醇與PTA摩爾比： MrNP/NTO

24、 平均聚合度： Xn1/(1p) 物理化學變化（相變化）。在各酯化釜中，由于反應溫度高，高于水和EG的沸點，酯化生成的水被蒸出反應體系。由于氣液平衡關系，所以反應液中仍含有少量的水。水在蒸出的同時，按氣液平衡關系夾帶出一定比例的EG。為了保持酯化反應的原料配比，蒸出的EG經分離后全部返回到反應器中，所以各酯化反應器中Mr=Mr0。 在縮聚反應釜中，為了使縮聚反應向生成聚合物的方向移動，需盡量降低反應液中EG的含量，所以縮聚階段特別是在反應后期，需在高真空的條件下進行。各縮聚釜中生成的EG大部分被蒸出，使Mr<Mr0，但由于氣液平衡關系的存在，反應液蒸仍有少量的EG。第三章 工藝計算第一節

25、 物料衡算1、 物料平衡關系示意圖 完整的PTA直接酯化縮聚連續操作工序的物料衡算過程比較復雜,在此對流經反應器的物流進行物料衡算,流經反應器物料平衡關系簡圖如下:101.2202.2003.1101.3201.2102.3102.2203.2 101.0 101.1 102.1 201.1 202.1 203.1 R101 R102 R201 R202 R203圖1 PTA直接酯化縮聚連續操作主反應器物料平衡關系示意圖101.0漿料；101.1，102.1酯化產物；201.1，202.1預縮聚物；203.1PET熔體；101.2，102.2，201.2，202.2，203.2上升蒸汽；101

26、.3，102.3回流EG；003.1消光劑2、 收集的數據資料 生產規模。年產量(生產能力):11萬噸/a 生產時間。年工作日：300d/a(24h/d) 相關技術指標 工藝配方： 催化劑用量：c=0.05%(質量)PTA 消光劑用量：d=0.5%(質量)PAT(配制成20%EG混合漿液) 投料配比： Mr0=NE0:NT0=1.12 切粒、包裝工序物料損失率：e=0.5%。 化學變化及物理變化的變化關系 化學物名稱 對苯二甲酸 乙二醇 水 PET鏈節 聚合物 相對分子質量符合 MT MEG MW MP MPET 相對分子質量 166 62 18 162 19454 由于各反應器中發生的主要化

27、學反應相同，但反應進行的程度（x、p）不同，所以各反應器中物質組成變化的計量關系是相同的，分別如下： 各反應器反應液中聚合物數量N T 0 M T (2 x p ) M E G 2 x M W 各反應器反應液中乙二醇數量N T 0 ( M r 2 x p ) M E G 酯化反應生成水數量2 N T 0 x M W 各酯化釜中水、EG的汽化量和反應液中殘留量由表15中參數計算。 各縮聚釜蒸出EG數量N T 0 M r M E G表4 各反應器工藝控制參數及相關的氣液平衡數據反應器位號R101R102R201R202R300xpM rX n輸出低聚物/%(質量）H2O汽化/%(質量)汽相EG/（

28、摩爾）0.890.751.124.009736.750.970.871.127.692309039.370.990.961.0525.00.1（a）10.9841.02662.50.05（b）10.99011.0099101.00 3、 計算的基準、單位、順序 因為是連續操作過程，所以計算基準選時間，計算單位定為kg / h。 雖然整個工藝過程比較復雜，但可以得到產品產量與主要原料（P T A）投料量之間的比例關系，所以采用順流程的計算順序。 4、 主要原料（P T A）投料流量 PET熔體流量與PTA理論投料流量（W T ）的關系： 該生產裝置年產量11萬噸，年開工300d.連續生產 ，切粒

29、、包裝工序物料損失率 0.5。 PTA投料質量流量：W T015354.55×0.8590513190.33kg/h PTA投料摩爾流量：N T013190.33÷16679.4598kmol/h 5、 順流程逐個設備的計算 R101物料衡算 1.010101.1101.3101.2R101 101.1 PTA：13190.33kg/h EG：N T0 ·M r0·M EGN T0×1.12×625517.69kg/h 催化劑：W T0 ×0.05%13190.33×0.056.60kg/h 合計：13190.33

30、5517.696.6018714.62kg/h 101.2 H 2O :2N T0 ×x ×M W ×0.97 2 N T0 × 0.89 × 18 × 0.972469.52kg/h（酯化反應生成的水有97被汽化）（氣相中EG摩爾分率為0.3675） 合計：2469.52 4942.29 7411.81kg/h 101.3 EG: 4942.29 kg/h ( 蒸出的乙二醇經分離后全部返回到反應器R101中，且無其他組分) 101.1 催化劑：6.60 kg/h H 2O:2469.52 ×0.03 ÷ 0.97

31、 76.38kg/h EG: N T0×(M r2xp)×M EG N T0 (1.122×0.890.75)×62443.39/h 聚合物：N T0 M T ( 2x p ) M EG 2 x M W N T0 166( 2×0.890.75 ) ×622×0.89×18 15718.74 kg/h 合計: 6.6076.38443.3915718.7416245.11kg/h R101物料衡算驗算： 總進料量18746.624942.2923656.91kg/h 總出料量16245.117411.8123656

32、.92 kg/h R102物料衡算 102.2 H 2O：(2 N T0×x×1876.38 )×0.92 N T0× (0.970.89 )×1876.38×0.9 274.70kg/h(R102中生成水加上R101中殘留水的90被蒸出) 合計：274.70614.41889.11 kg/h 102.3 EG：614.41kg/h 102.1 催化劑：6.60 kg/h H 2O：274.70×0.1÷0.930.52kg/h EG：N T0× ( M r 2xp )×M EGN T0

33、5;(1.122×0.970.87)×62 246.33kg/h 聚合物：N T0 M T 2x p )×M EG 2x M W N T0×166(2×0.970.87)×622×0.97×18 15686.95 kg/h 合計：6.6030.52246.3315686.9515970.40 kg/h R201物料衡算在R201中加入消光劑EG溶液（003.1）。由于抽真空會有少量聚合物被夾帶出，使201.1中的 N T0減少為 N T0' ,同時夾帶出極少量的消光劑及催化劑。 003.1 （20%消光劑E

34、G混合漿液） 消光劑：W T×0.005=65.95 kg/h EG: 65.95×0.8÷0.2 =263.80kg/h 合計：65.95263.80=329.75 kg/h 201.1 N T0 '=0.999 N T0 =79.3803 kmol/h （由于抽真空帶出低聚物引起） 消光劑：65.95×0.999=65.88 kg/h 催化劑：6.60×0.999=6.59 kg/h EG：N T0 '( M r2xp)×M EG=N T0 '( 1.052×0.990.96 )×62

35、=147.65 kg/h 聚合物：N T0 ' MT(2xp)×M EG2xM W =N T0 '×166(2×0.990.96)×622×0.99×18 =15368.03kg/h 合計：65.88147.6515368.036.59=15588.15 kg/h 201.2 消光劑：65.95×0.001=0.07kg/h 催化劑：6.60×0.001=0.01 kg/h H 2O：2 N T0×x×1830.52=2 N T0(0.990.97)×1830.5287

36、.73 kg/h （R201中生成的水加上R102中殘留的水全部被蒸出） EG: N T0×M r×M EG263.80=N T0×(1.121.05)×62263.80=608.66kg/h （隨消光劑帶入的乙二醇全部被蒸出） 聚合物：15368.03×0.001÷0.999=15.38kg/h（抽真空帶出低聚物的數量） 合計：0.070.0187.73608.6615.38=711.85 kg/h R201物料平衡驗算：總進料量=15970.40329.75=16300.15 kg/h 總出料量=15588.15711.85=16

37、300.00 kg/h R202物料衡算 在R202中由于抽空氣會有少量聚合物被夾帶出，使201.1中的N T0' 減少為N T0''。同時夾帶出極少量的消光劑及催化劑。 202.1 N T0''=0.9995×N T0'=79.3406kg/h（由于抽真空帶出低聚物引起） 消光劑：65.88×0.9995=65.85 kg/h 催化劑：6.59×0.9995=6.59kg/h EG: N T0''×( M r2xp)×M EG=N T0''×(1.026

38、20.984)×62=49.19 kg/h 聚合物：N T0'' MT(2xp)×M EG2xM W =N T0''×166(20.984)×622×18 =15312.10 kg/h 合計：65.856.5949.1915312.10=15433.73 kg/h 202.2 消光劑：65.88×0.0005=0.03 kg/h 催化劑：6.59×0.0005=0.00 kg/h H 2O: 2 N T0'×x×18=2 N T0'×(10.99)

39、×18=28.58kg/h 聚合物：15312.10×0.0005÷0.9995=7.66kg/h EG: N T0'×M r×M EG=N T0'×(1.051.026)×62=118.12 kg/h 合計：0.0328.587.66118.12=154.39 kg/h R202物料平衡驗算：總進料量=15588.15kg/h 總出料量=15433.73154.39 =15588.12kg/h R203物料衡算 203.1 消光劑：65.85kg/h 催化劑：6.59 kg/h EG：N T0'&#

40、39;×( M r2xp)×M EG=0 kg/h 聚合物：N T0'' MT(2xp)×M EG2xM W =N T0''×166(20.9901)×622×18 =15282.09 kg/h 合計：65.856.5915282.09=15354.53 kg/h 203.2 EG：=N T0''×M r×62=N T0''(1.0261.0099)×62 =79.20 kg/h R203物料平衡驗算：總進料量=15433.73 kg/h 總

41、出料量=15354.5379.20=15433.73kg/h 計算出的203.1的數量與開始計算時求出的PET熔體的流量相同，說明物料衡算的整個過程是正確的。7 6、物料平衡表 見表5。 表5 PAT直接酯化縮聚連續操作物料平衡表 單位： kg/h物流代號PTAEGW催化劑消光劑聚合物合計101.0101.1101.2101.3102.1102.2102.3201.1201.2003.1202.1202.2203.1203.213190.335517.69443.394942.294942.29246.33614.41614.41147.65608.66263.8049.19118.1279.

42、2076.382469.5230.52274.7087.7328.586.606.606.606.590.016.596.5965.880.0765.9565.850.0365.8515718.7415686.9515368.0315.3815312.107.6615282.0918714.6216245.117411.814942.2915970.40889.11614.4115588.15711.85329.7515433.73154.3915354.5379.20第二節 能量衡算（1）主要物性參數，由相關資料查得以下數據： HEG（25）454.92KJ/mol HPTA（25）781.

43、906KJ/molHPET（25）209.2KJ/mol H水（25）241.818KJ/molCP（水） 33.577 J/mol CP（PET）261.1J/mol CP（EG）3.7KJ/mol 反應熱：酯化：32.89KJ/mol 縮聚：-8.36KJ/mol EG汽化潛熱：740.22KJ/Kg（2）基本公式 QH出H進 QWCP T HH2H1CPT 汽化熱 H汽/T沸88 J/mol8（3）主要反應條件見表11。表6 PET生產主要反應條件名稱混合釜酯化一釜酯化二釜前縮聚釜中縮聚釜后縮聚釜T()t (h)P(105Pa)30400.7512502601.52.0152.02552

44、601.7526527511.50.50.82752800.810.050.0828028511.30.010.02（4）主要計算過程 根據物料平衡關系示意圖，忽略催化劑、消光劑的影響。將EG投入漿料罐時，取室溫為25。參考表17的工藝條件參數。101.0進料EG帶入的能量： HEG（25） HEG（25）×NT0（EG）454.92KJ/mol×5517.69kg/h÷62kg/kmol 40485605.40 KJ/h 式中 NT0（EG）EG的進料摩爾流量進料PTA帶入的能量：HPTA（25） HPTA（25）×NT0（PTA） 781.906KJ

45、/mol×79.4598Kmol/h 62130094.38 KJ/h 式中 NT0（PTA）PTA的進料摩爾流量。 合計：40485605.4062130094.38102615699.78KJ/h101.2 取第一酯化反應釜的溫度為250，上升水蒸汽的質量流量為2469.52KJ/h，上升EG蒸汽的質量流量為4942.29KJ/h，則 H水（250）（HCPT）N241.81833.577×10-3（25025）×2469.52×103÷18 32139866.44kJ/hH汽（水） 88×10-3×（273100）&#

46、215;2469.52×103÷18 4503306.92 KJ/h反應熱：酯化=13190.33×1000/166×0.89×32.89=2325955.78 KJ/h 縮聚=13190.33×1000/166×0.75×（8.36）=498213.07KJ/h合計： 32139866.444503306.922325955.78498213.0725808816.81KJ/h102.2 取第二酯化釜的溫度為260，上升水蒸汽的質量流量為274.70 Kg/h，上升EG蒸汽的質量流量為614.41KJ/h，則 H

47、水（260）（HCPT）N241.81833.577×10-3（26025）×274.70×103÷18 3569992.12 KJ/h H汽（水） 88×10-3×（273100）×274.70×103÷18500930.71KJ/h反應熱：酯化=13190.33×1000/166×（0.970.89）×32.89=209074.68 KJ/h 縮聚=13190.33×1000/166×（0.870.75）×（8.36）=79714.09KJ/h合計： 3569992.12500930.71209074.6879714.092939700.82KJ/h201.2 取前縮聚反應器的溫度為270，上升水蒸汽的質量流量為87.73 Kg/h，上升EG蒸汽的質量流量為608.66KJ/h，則 H水（270）（HCPT）N241.81833.577×10-3（27025）×87.73×103÷18 1138499.67 KJ/hH汽（水） 88×10-3×（273100）×87.73×103/18159980.53