年產十萬噸滌綸(pet)的生產工藝設計(已修改)

　

【正文】 2013屆畢業設計說明書 年產十萬噸滌綸（PET)的生產工藝設計 院 、 部： 材料與化學工程學院 學生姓名： 肖卓群 指導教師： 張春燕 職稱 講 師 彭暉冰 職稱 副教授 專 業： 化學工程與工藝 班 級： 化本0902 完成時間： 2013年6月 目錄摘 要 3 ABSTRACT 3 1 綜述 4 （PET）的簡介 4 PET一般性質 4 PET的組織結構 4 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的特性與應用 5 特性 5 應用 7 PET的加工特性 8 PET的加工方法 8 中國生產消費現狀及產品構成 9 9 產品構成 9 10 10 11 中國聚酯工業及與國外先進水平的差距 14 研究內容、目的及意義 15 2 PET生產工藝的比較與確定 17 PET的生產工藝簡介 17 酯交換法生產工藝簡介（DMT法） 17 直接酯化法生產工藝簡介（PTA法） 18 環氧乙烷法生產工藝簡介（EO法） 18 各生產工藝優劣勢比較及工藝選擇 19 TPA法的生產優勢 19 DMT法的生產優勢 20 21 21 ．1反應條件 21 ．2 生產工藝控制簡圖 23 3 物料衡算與能量衡算 24 24 24 27 29 30 聚合工序段熱量衡算 30 4 設備的選型 32 32 其他設備的選型 32 32 33 33 5 車間設備布置設計 34 34 34 車間設備平面布置的原則 34 車間設立面布置的原則 35 35 35 35 6 公用工程 36 36 36 36 通風 36 7 生產安全及環境保護 37 安全要求 37 環境保護 37 三廢治理 37 噪聲控制 38 8經濟衡算 39 參考文獻 40 致 謝 41 湖南工學院20 屆畢業設計（論文）課題任務書 42 湖南工學院本科生畢業論文開題報告 44 湖南工學院畢業設計(論文)工作進度檢查表 47 湖南工學院20 屆畢業設計（論文）指導教師評閱表 48 湖南工學院畢業設計（論文）評閱評語表 49 湖南工學院畢業設計（論文）答辯資格審查表 50 湖南工學院20 屆畢業設計（論文）答辯及最終成績評定表 52 附件 摘 要本設計是年產10萬噸滌綸（PET）生產工藝設計。本文主要對PET的研究，生產和應用進行了詳細的概述，闡述了其在化學工業中的作用和地位。并介紹了PET的制備方法和確定PET的生產工藝。在確定PET生產工藝的基礎上進行了物料衡算、熱量衡算、經濟衡算，設備選型和車間設計等過程。并對安全，供水，排污等方面進行簡單的闡述。最后繪制帶控制點的工藝流程圖，主要設備圖及廠區布置圖。關鍵詞 ：聚對苯二甲酸乙二醇酯，PET，酯交換法，縮聚ABSTRACTThis design is to produce 100,000 tons of polyester (PET) production process design. In this paper, PET research, production and application of a detailed overview described its role in the chemical industry and status. And describes the preparation of PET and determining the PET production process. In determining the PET production process based on a material balance, heat balance, economic accounting, equipment selection and plant design process. And safety, water supply, sewage and other aspects of simple exposition. Finally drawing flow chart with control points, the main equipment drawings and plant layout.Key words ： Polyethylene terephthalate；PET；Transesterification。 Condensation polymerization1 綜述（PET）的簡介 PET一般性質聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是用聚對苯二甲酸和乙二醇直接酯化法或聚對苯二甲酸二甲酯與乙二醇酯交換法制的，英文名稱Polyethyleneterephthalate，簡稱PET或PETP，俗稱滌綸樹脂。他是對苯二甲酸與乙二醇的縮聚物，與PBT一起統稱為熱塑性聚酯，或飽和聚酯。分子結構式為：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都具有優異的機械性能，可在120℃長期使用，耐蠕變性佳，耐疲勞性好，耐磨性強，尺寸穩定性良好,電絕緣性優異，即使在高溫高頻下，其電性能仍好，但耐電暈性較差。 PET含有酯鍵，在強酸，堿和水蒸汽下會發生分解反應，耐有機溶劑性，耐候性良好。缺點是結晶速率慢，加工成型困難，模塑溫度高，生產周期長，抗沖擊性能較差。一般能通過增強，填充，共混等方法，以提高它們的可加工性和物理性能，以玻璃纖維增強效果明顯，顯著改善樹脂的剛性，耐熱性，耐化學性，耐藥品性，電性能和耐候性。但仍然需要進一步改良結晶速度慢的弊病，可以采取添加成核劑和結晶促進劑等手段。加阻燃劑能增強PET的阻燃性，加防滴落劑可改進 PET的自熄性。 PET的組織結構 化學結構：滌綸的基本組成物質是聚對苯二甲酸二乙酯，故也稱聚酯纖維（PET），其長鏈分子的化學結構式為H(OCH2CCOCO)NOCH2CH2OH,相對分子量一般在18000~25000左右。實際上，其中還有少量的單體和低聚物存在。這些低聚物的聚合度較低，又以環狀形式存在。聚對苯二甲酸乙二酯可由對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)通過直接酯化法制取對苯二甲酸乙二酯后縮聚而成。由PET分子的結構來看，它是短鏈的脂族烴，酯基，苯環，端羥基構成該組合物的。此外，其除了兩個端羥基外，沒有其他的極性基團，從而滌綸纖維的親水性非常差。且PET分子中含有約46％的酯基，酯基高溫下可水解，熱裂解，遇堿則皂解，使聚合度降低；滌綸分子中還含有脂肪族烴鏈，它可以使PET分子有一定程度的柔性彎曲，但其內部還有不能發生內旋轉的苯環，所以大分子的PET基本上是剛性的分子，分子鏈易于保持線。因此，在一定條件下，PET大分子可以很容易的進行結晶，因此PET具有較高的結晶度和取向性。物理結構：采用熔紡法制得的滌綸在顯微鏡中觀察到的形態結構具有圓形的截面和無特殊的縱向結構。在電子顯微鏡下可觀察到絲狀的原纖組織，異形纖維可改變纖維的彈性，使纖維具有特殊的光澤與膨松性，并改善纖維的抱合性能與覆蓋能力以及抗起球、減少靜電等性能。如三角形纖維有閃光效應；五葉形纖維有肥光般光澤，手感良好，并抗起球；中空纖維由于內部有空腔，密度小，保暖性好。聚集態結構：應用電子衍射測得的滌綸折疊鏈片晶的厚度約為10NM左右，因此，可認為片晶厚度相當于9個滌綸分子的單基長度。但是，*130（平均聚合度）=140NM,由此可見滌綸片晶大分子鏈必須取折疊鏈結構。折疊有可能發生在CH2CH2鏈段處，其原因是該處鏈的柔曲性較好，易于折曲。此外，由于滌綸大分子也能形成伸直鏈結晶（原纖化結晶）。可見，滌綸內部折疊鏈結晶和原纖結晶共存。這兩種結晶比例隨拉伸倍數、熱定型條件而異。 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）的特性與應用 特性PET的分子為高度對稱芳環的線性聚合物，易于取向和結晶，具有較高的強度和良好的成纖性及成膜 性，結晶度為40%～60%，結晶速度慢。 純PET耐磨耗、低摩擦、吸水性小、尺寸穩定性高，但力學性能、耐熱性和沖擊性能較差，經玻璃纖維增強后PET的力學性能和耐熱性大幅度提高，可用于工程塑料。PET及增強PET的具體性能如下表所示。表11 純PET和玻璃纖維增強PET的性能性能純PET30%GF－PET相對密度吸水率/%成型收縮率/%拉伸強度/MPa斷裂伸長率/%彎曲強度/MPa缺口沖擊強度/(kJ/m2)洛氏硬度熱膨脹系數/(10173。5K173。1)熱變形溫度()/℃介電常數(60～106Hz)介電強度/(kV/mm)體積電阻率/(Ωcm)78501154173。1085～301018～380R1201016（1）一般性能PET樹脂為乳白色半透明或無色透明體，相對密度，折射率為，透光率為90%；PET屬于中等阻隔性材料，對O2的透過系數為50～90cm3?mm/(m2?d?MPa)，對CO2的透過系數為180 cm3?mm/(m2?d?MPa)；%，吸水性較大。（2）力學性能PET膜的拉伸強度很高，可與鋁箔媳美，是HDPE膜的9倍，是PC（聚碳酸酯薄膜）和PA（聚酰胺，尼龍）膜的3倍。增強PET的蠕變性小、耐疲勞極好(好于增強PC和PA)、耐磨性和耐摩擦性良好。PET的力學性能受溫度影響較小。（3）熱學性能 純PET的耐熱性能不高，但增強處理后大幅度提高，在180℃時的機械性能比PF層壓板好，是增強的熱塑性工程塑料中耐熱較好的品種；PET的耐熱老化性好，脆化溫度為173。70℃，在173。30℃時仍具有一定韌性；PET不易燃燒，火焰呈黃色，有落滴。（4）電學性能PET雖為極性聚合物，但電絕緣性優良，在高頻下仍能很好保持。PET的耐電暈性較差，不能用于高壓絕緣；電絕緣性受溫度和濕度影響，并以濕度的影響較大。（5）環境性能PET具有酯鍵，在較高的溫度和蒸汽條件下，水，酸和堿對其的影響作用很大。 PET對有機溶劑，如丙酮，苯，甲苯，三氯乙烷，四氯化碳和油很穩定，一些氧化劑如過氧化氫，次氯酸鈉，重鉻酸鉀，也有較高的抗性。 PET具有優良的耐候性，長期在戶外使用無礙。PET樹脂的玻璃化溫度高，結晶速度慢，模塑周期長，成型周期長，成型收縮率大，尺寸穩定差，結晶化的成型呈脆性，耐熱性低等。 PET除了具有PBT的特性外，還有以下的特點： ① 是熱變形溫度和長期使用溫度最高的熱塑性通用工程塑料； ②因為耐熱高，增強PET在250℃的焊錫浴中浸漬10S，幾乎不變性也不變色，特別適合制備錫焊的電子、電器零件； ③彎曲強度200MPa，彈性模量達4000 MPa，耐蠕變及疲勞性也很好，表面硬度高，機械性能與熱固性塑料相近； ④由于生產PET所用乙二醇比生產PBT所用丁二醇的價格幾乎便宜一半，所以PET樹脂和增強PET是工程塑料中價格最低的，具有很高的價格比。⑤耐磨性好。耐磨性僅次于耐磨性最好的錦綸，比其他天然纖維和合成纖維都好。⑥耐光性好。耐光性僅次于腈綸。滌綸織物的耐光性較好，除比腈綸差外，其耐曬能力勝過天然纖維織物。尤其是在玻璃后面的耐曬能力很好，幾乎與腈綸不相上下。⑦耐腐蝕?？赡推讋?、氧化劑、烴類、酮類、石油產品及無機酸。耐稀堿，不怕霉，但熱堿可使其分解。還有較強的抗酸堿性，抗紫外線的能力。 應用PET主要用于纖維，少量用于薄膜和工程塑料。ＰＥＴ纖維主要用于紡織工業。PET薄膜主要用于電器絕緣材料，如電容器、電纜絕緣、印刷電路布線基材，電極槽絕緣等。PET薄膜的另一個應用領域是片基和基帶，如電影膠片、Ｘ光片、錄音磁帶、電子計算機磁帶等。PET薄膜也應用于真空鍍鋁制成金屬化薄膜，如金銀線、微型電容器薄膜等。PET的另一個用途就是吹塑制品，用于包裝的聚酯拉伸瓶。 PET除纖維之外主要用于薄膜和片材、瓶類及工程塑料三大類。薄膜和片材PET薄膜和片材主要用于包裝材料如食品、藥品及無毒 無菌的衛生包裝和紡織品、精密儀器、電子元件的高檔包裝，錄音、錄像、照相、電影、磁盤、光盤及磁卡等基材，電器絕緣材料如電容器膜、柔性印刷線路板及格薄膜開關等。瓶類PET瓶的透明性高、阻隔性好，可用于保鮮包裝材料。 具體包裝產品有啤酒、白酒、碳酸飲料、食用油、食品、調味品、藥品、化妝品及保健食品等。