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聚酯物料平衡和热量计算
聚酯物料平衡和热量计算一物料平衡1 基础数据和计算依据日产负荷:960 T/D,时产负荷40000 Kg/h;基片特性粘度:η=0.6050dl/g;端羧基Av=27.5mol/t;终缩聚117-R01温度:284℃;预聚物115-R01出口:η=0.275dl/g;端羧基Av=72.5mol/t;115-R01温度:275℃;113-R01出口齐聚物:酸值AN=21.5mg(KOH)/g;温度:267.5℃;012-R01出口齐聚物:酸值AN=57mg(KOH)/g;温度:267.3℃;酸值与端羧基换算公式:AN=0.056107 X Av;聚合度计算公式Pn=187.96Xη1.46-0.32;PTA相对分子质量:166;EG相对分子质量62;PET大分子内单链相对分子质量:192;投料比例:EG:PTA=1.2(摩尔比);012-RO1酯化率为es=90%;1/213-R01酯化率为97%;酯化率计算公式:es=100-(OH%)n/Pn末端为羧基的齐聚物的相对分子质量:M(WCOOH)n=192.17 X ( Pn -1)+166.14末端为羟基的齐聚物的相对分子质量:M(WOH)n=192.17 X ( Pn -1)+254.24末端为羟基的齐聚物占总量的百分比:(OH%)n=末端为羧基的齐聚物占总量的百分比:(COOH%)n=100- (OH%)n计算忽略内容:不考虑副反应;不考虑添加剂反应和质量;缩聚阶段不考虑雾沫夹带;全程物料无损失;反应中生成的水全部蒸发。2 化学反应方程式酯化反应:HOOCC6H6COOH+2HOCH2CH2OH2H2O+HOCH2CH2OOC6H6COOCH2CH2OH缩聚反应:nHOCH2CH2OOC6H6 COOCH2CH2OHHO-[CH2CH2OOC6H6 COO]n-CH2CH2OH+(n-1)HOCH2CH2OH酯化和缩聚合并反应方程式:n HOOCC6H6COOH+(n+1)HOCH2CH2OHHO-[CH2CH2OOC6H6 COO]n-CH2CH2OH+2n H2O3 计算过程计算基础切片聚合度为90,根据PET分子式单链相对分子质量为192,计算出PET大分子的分子量约为Mn=17280。目前日产960T/D,计算终缩聚反应釜的出料负荷F=40000Kg/h,则进料PTA质量流量MPTA=≈34528Kg/h;进料PTA摩尔流量MQPTA=208Kmol/h。根据EG:PTA=1.2(摩尔比)计算EG进料质量流量为:MEG=1.215475.2 Kg/h。3.1 012-R01酯化反应釜物料平衡计算按照012-RO1酯化率es1达到90%计算得:参加反应的PTA量为:MPTA反1=MPTAX0.9=31075.2 Kg/h;MPTA出1=MPTAX0.1=3452.8 Kg/h;则反应生成水的质量:M水1= MPTA反1166X18X2=6739.2 Kg/h;参照现有几个酯化生成工艺,发现上升蒸汽中EG含量在50-63%(重量百分比),取50%计算得:MEG蒸1= M水1=6739.2 Kg/h;为平衡反应釜液位,蒸出的EG全部回流至反应釜中,即MEG回1=MEG蒸1=6739.2 Kg/h;根据经验值一酯出口齐聚物的聚合度一般为3-4,取4计算,根据酯化反应和缩聚反应合并的化学方程式得参加反应的EG:PTA=5:4(摩尔比),则:MEG反1=14508Kg/h;MEG出1=MEG- MEG反1=967.2 Kg/h;M齐1= MEG反1+ MPTA反1- M水1=38844 Kg/h;012-R01的进料为:MEG+MPTA+MEG回1=56742.4 Kg/h;012-R01的出料为:MEG出1+MPTA出1+ M齐1+MEG蒸1+ M水1=56742.4 Kg/h;3.2 113-R01和213-R01的物料平衡计算按照113/213-RO1酯化率es2达到97%,以及二酯出料平均聚合度为5计算:参加反应的PTA质量:MPTA反2=MPTAX(es2–es1)=2416.96 Kg/h;反应生成水的质量:M水2= MPTA反2166X18X2=524.16 Kg/h;因二酯压力较低,取混合蒸汽中EG质量比为55%计算:MEG蒸2= M水20.450.55=640.64Kg/h;为平衡反应釜液位,蒸出的EG全部回流至反应釜中,即MEG回2=MEG蒸2=640.64Kg/h;MPTA出2=MPTA -MPTA反1- MPTA反2=1035.84 Kg/h;根据二酯反应釜出料聚合度为5,以及反应方程式计算全部参与反应的EG与PTA的摩尔比为6:5,则:MEG反2=15010.944 Kg/h;MEG出2= MEG- MEG反2=464.256 Kg/h;M齐2= ME
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