PET物料衡算PET物料衡算.doc

3工艺计算 一 物料衡算 本聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)连续操作工艺是采用高纯度对苯二甲酸（PTA）与乙二醇（EG）为原料，直接酯化后经缩聚反应得到PET 。单条生产线每年可生产15万吨PET,这条生产线主要由浆料配制工序、酯化工序、聚合工序、切粒包装工序、回收工序五个工序组成。 1画出物料平衡关系示意图 完整PET连续操作工序的物料衡算过程比较复杂，为了说明问题，只对流经反应器的物流进行物料衡算，流经反应器物料平衡关系简图，如图1所示 。 　 203.1 101.0 101.1 102.1 201.1 202.1 203.1 R101 R102 R201 R202 R203 图1 PTA直接酯化缩聚连续操作主反应器物料平衡关系示意图 101.0－浆料；101.1，102.1－酯化产物；201.1，202.1－预缩聚物；203.1－PET熔体； 101.2，102.2，201.2，202.2，203.2－上升蒸汽；101.3，102.3－回流EG；003.1－消光剂 2物料发生的物理与化学变化 写出主、副反应方程式 (1)化学变化 PET合成过程中，每个反应器中都发生酯化反应、酯化缩聚反应和缩聚反应，其反应方程式(用官能团表示)如下：　 酯化反应（esterification）: 酯化缩聚反应（polycondensation by esterification）: 缩聚反应（polycondensation） 在酯化反应釜中，以酯化反应与酯化缩聚反应为主;在缩聚釜中，以酯化缩聚与缩聚反应为主，在此不考虑副反应，业不对副反应进行物料衡算。为了描述各反应进行的程度特做如下定义： 酯化率： 缩聚反应程度:： 乙二醇与PTA摩尔比： 平均聚合度： (2)物理化学变化（相变化） 在各酯化釜中，由于反应温度高于水和EG的沸点,酯化生成的水被蒸出反应体系。根据气液平衡关系，反应液中仍含有少量的水,水蒸出时夹带出一定比例的EG，蒸出的EG经分离后全部返回到反应器中，因此各酯化反应器中原料配比不变，即Mr＝Mr0 。 在缩聚反应釜中，为了使缩聚反应向生成聚合物的方向移动，需尽量降低反应液中EG的含量，因此,缩聚阶段特别是反应后期，需在高真空的条件下进行, 各缩聚釜中生成的EG大部分被蒸出，使Mr Mr0 。 3收集数据资料 生产规模：设计任务书中规定的年产量为25万吨 生产时间：年工作日：300d/a（24h/d） 相关技术指标工艺配方： 酯化反应温度：230～270℃ 缩聚反应温度：270℃，缩聚反应压力：15KPa 投料比：Mr = n EG : n PTA=1.3:1 催化剂用量：c=0.05％PTA 消光剂用量：d＝0.5％PTA（配制成20％EG混合浆液） 切粒、包装工序物料损失率：e=0.5％ 化学变化及物理化学变化的变化关系 表1 化合物名称 对苯二甲酸 乙二醇 水 PET链节 聚合物 相对分子质量符号 相对分子质量 166 62 18 162 19454 因各反应器中发生的主要化学反应相同,反应的进行程度(x、p)不同,因此,各反应器中物料组成变化的计量关系是相同的。 各反应器反应液中聚合物数量为: 各反应器反应液中乙二醇数量为: 酯化反应生成水数量为: 各酯化釜中水、EG的汽化量和反应液中残留量参考表2计算 表2各酯化釜中水、EG的汽化量和反应液中残留量 反应器位号 R101 R102 R201 R202 R300 抽出低聚物%(质量) H2O汽化%(质量) 汽相%(质量) 0.89 0.75 1.12 4.0 0 97 36.75 0.97 0.87 1.12 7.6923 0 90 39.37 0.99 0.96 1.05 25.0 0.1（a） 1 0.984 1.026 62.5 0.01（b） 1 0.9901 1.0099 101.0 0 各缩聚釜蒸出EG数量为: 选择计算基准与计算单位 连续操作过程，可选择时间为计算基准，计算单位为 确定计算顺序 虽然整个工艺过程比较复杂，但可以得到产品产量与主要原料（P T A）投料量之间的比例关系，所以采用顺流程的计算顺序 4计算主要原料(PTA )投料流量 PET熔体流量与PTA理论投料WT′的关系为: 该生产装置年产量为25万吨,年开工300d,连续生产,切粒、包装工序物料损