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1、第一章 聚酯酯装置流流程介绍绍18万吨吨/年聚聚酯装置置是中国国纺织设设计院设设计的国国产化生生产线, 在工工艺上以以精对苯苯二甲酸酸(PTTA)和和乙二醇醇(EGG)为原原料，采采用直接接酯化连连续缩聚聚的五釜釜工艺流流程,装装置设计计负荷为为日产5500吨吨。该聚聚酯装置置具有单单系列生生产能力力大、生生产弹性性大、化化工料品品种少、原料消消耗低、三废少少等特点点。在控控制系统统上，聚聚酯装置置采用了了先进的的集中分分散DCCS控制制系统，具具有操作作控制方方便、人人机联系系好、功功能齐全全、可靠靠性高等等特点。本聚酯装装置的产产品为半半消光纤纤维级聚聚酯熔体体及切片片，可用用于直接接纺制
2、涤涤纶长丝丝或短纤纤。聚酯生产产装置包包括主生生产装置置和辅助助生产装装置两大大部分。主生产产装置包包括以下下生产工工序：（一）PPTA卸卸料及输输送（设设PTAA库房两两座，两两座库房房面积共共98000m22，贮存存周期约约25天天）（二）浆浆料制备备（三）酯酯化（第第一、二二酯化及及工艺塔塔）（四）预预缩聚（第第一、二二预缩聚聚，预聚聚物过滤滤及输送送）（五）终终缩聚（终终缩聚、熔体输输送及过过滤）（六）切切片生产产、输送送及包装装（七）尾尾气淋洗洗（八）催催化剂制制备（九）消消光剂制制备辅助生产产装置包包括以下下部分：（一）热热媒站（配配备单台台热负荷荷8000万大卡卡的热媒媒炉三台台
3、，两用用一备）（二）罐罐区（设设容积550000m3的乙二二醇贮罐罐两个，贮贮存周期期约522天；设设容积110000m3的燃料料油贮罐罐两个，贮贮存周期期约322天。）（三）过过滤器清清洗（四）化化验室聚酯装置置主工艺艺流程图图如下:外购原料料PTAA通过叉叉车将PPTA贮贮存于PPTA仓仓库,人人工将PPTA投投入链板板输送前前的小料料仓后,用链板板输送方方式将PPTA送送到聚酯酯大楼的的日料仓仓。另一一主要原原料乙二二醇贮存存在罐区区，用泵泵通过管管线送入入车间。催化剂剂三醋酸酸锑（或或乙二醇醇锑）用用桶装、消光剂剂二氧化化钛用袋袋装运入入聚酯大大楼四楼楼。聚酯装置置主要由由催化剂剂配制
4、、二氧化化钛配制制、浆料料配制、酯化、缩聚、切片生生产及包包装等几几个工序序组成。酯化缩缩聚设置置了五个个反应器器，其中中两个是是酯化反反应器，两两个是预预缩聚反反应器，一一个后缩缩聚反应应器。两两个酯化化反应器器为立式式搅拌釜釜，设内内盘管加加热，两两台反应应器共用用一个分分离乙二二醇和水水的工艺艺塔。第第一预缩缩聚反应应器为立立式槽，不不设搅拌拌装置，用用液环真真空泵产产生真空空。第二二预缩聚聚反应器器和后缩缩聚反应应器为圆圆盘转子子式，两两个反应应器共用用一套三三级乙二二醇蒸汽汽喷射泵泵系统(它用液液环泵作作排气的的)，在在每个缩缩聚反应应器和它它的真空空装置间间设刮板板冷凝器器。在第第
5、二预缩缩聚反应应器和后后缩聚反反应器之之后分别别设有熔熔体过滤滤器。从从终缩聚聚反应器器出来的的熔体每每天3000吨供供应长丝丝八条生生产线，每每天2000吨供供应另外外的长丝丝四条生生产线，其其余大约约有每天天20-400吨熔体体通过水水下切粒粒机生产产半消光光切片，本本装置配配有两台台切粒机机，切出出的切片片通过干干燥装置置后，用用气相脉脉冲输送送方式将将切片送送至切片片料仓，打打包后出出厂。辅助装置置有：热热媒(HHTM)系统（主主要由三三台8000万大大卡的热热媒炉组组成）、过滤器器清洗等等辅助设设施。本本装置用用液相热热媒作反反应器等等设备、管线的的加热和和保温，共共设置了了十一个个
6、二次热热媒回路路，分别别服务不不同的使使用点。聚酯生产产中的每每一段工工序其作作用分别别简要说说明如下下：1、浆料料配制原料PTTA自PPTA储储存料仓仓采用星星型给料料器出料料，通过过振动筛筛去除夹夹带的异异状物，质质量流量量计连续续计量后后，送入入浆料调调配槽。原料PPTA和和MEGG以及催催化剂溶溶液按规规定比例例连续送送入浆料料配制槽槽中，由由特殊设设计的搅搅拌器使使之充分分混合并并配制为为恒定摩摩尔比（MEG/PTA）的浆料，经浆料输送泵连续送入酯化反应器中。2、酯化化反应酯化反应应系统共共设置两两台酯化化反应器器。在第第一酯化化反应器器中酯化化率可以以达到991%；第二酯酯化反应应
7、器后控控制酯化化率在996.55%左右右。通过过调节反反应器的的温度、压力和和液位等等，可以以控制反反应酯化化率，同同时保证证装置的的稳定运运转。两两个酯化化反应器器的汽相相物采用用一个工工艺塔用用于乙二二醇回收收。分离离的重组组分乙二二醇回流流到两个个酯化反反应器中中。塔顶顶轻组分分冷凝后后，凝液液用作塔塔的回流流液，其其余作为为生产污污水送污污水预处处理系统统处理。3、预缩缩聚反应应预缩聚反反应系统统共设置置两台预预缩聚反反应器。第一预预缩聚反反应器的的操作压压力控制制在1000mbbar左左右，使使用乙二二醇蒸汽汽喷射泵泵和液环环真空泵泵产生真真空，并并控制第第二预缩缩聚反应应器的操操作
8、压力力在100mbaar左右右。并与与终缩聚聚反应器器共用乙乙二醇蒸蒸汽喷射射泵产生生真空。在预缩缩聚反应应器及其其真空设设备之间间设置刮刮板冷凝凝器，采采用乙二二醇喷淋淋以捕集集汽相中中的乙二二醇及夹夹带物。乙二醇醇凝液收收集在液液封槽中中，以循循环冷却却水作为为冷却介介质，通通过冷却却器降低低温度后后循环使使用。因因乙二醇醇凝液中中水含量量较高，可可送入酯酯化反应应系统工工艺塔中中进行分分离。第第二预缩缩聚反应应器采用用齿轮泵泵出料，经经预聚物物熔体过过滤器过过滤后送送入终缩缩聚反应应器中。4、终缩缩聚反应应设置一台台终缩聚聚反应器器，终缩缩聚反应应器中的的操作压压力控制制在1mmbarr
9、左右。通过控控制真空空度使熔熔体的聚聚合度达达到指标标要求。为控制制终缩聚聚系统真真空度，采采用冷冻冻水作为为乙二醇醇喷淋液液的冷却却介质。新鲜乙乙二醇加加入在终终缩聚反反应器的的刮板冷冷凝器、乙二醇醇蒸发器器和液环环真空泵泵组中。终缩聚聚反应器器和乙二二醇蒸汽汽喷射泵泵组气相相凝液水水含量较较低，无无需分离离即可直直接回用用。该部部分乙二二醇和预预缩聚系系统经工工艺塔分分离后的的乙二醇醇混合，可可直接送送到浆料料配制槽槽用作浆浆料调配配用。采采用乙二二醇蒸汽汽喷射产产生真空空，用液液环泵作作为它的的排气级级。通过过调节补补加在喷喷射泵吸吸入口的的乙二醇醇蒸汽量量，控制制操作真真空度。喷射泵泵
10、组的第第一级混混合冷凝凝器的真真空度在在6 mmbarr左右，第第二予缩缩聚反应应器的刮刮板冷凝凝器的未未凝气引引至这个个混合冷冷凝器。设置乙乙二醇蒸蒸发器，为为喷射泵泵提供动动力蒸汽汽。5、熔体体分配及及切片生生产聚酯熔体体采用齿齿轮泵出出料和增增压，经经熔体过过滤器过过滤后，通通过特殊殊设计的的熔体分分配系统统，一部部分送熔熔体直纺纺长丝装装置，另另一部分分送切片片生产系系统铸带带切粒。设置二二条切粒粒生产线线，当其其中一台台切粒机机换刀维维修时，另另一台切切粒机可可承担全全部负荷荷。聚酯酯熔体从从铸带头头挤出成成型，采采用除盐盐水作为为冷却介介质，通通过换热热器冷却却循环使使用。6、切片
11、片输送和和包装设置一条条气力输输送线，采采用密相相输送方方式，将将切片从从接收料料斗输送送到成品品料仓储储存和包包装。设设置切片片料仓二二台，切切片自动动包装系系统一套套。7、乙二二醇分配配及催化化剂配制制新鲜EGG自原料料及化工工料罐区区乙二醇醇储罐经经EG输送送泵送至至聚酯装装置本系系统，过过滤后分分配至装装置各用用户。乙乙二醇锑锑作为缩缩聚反应应的催化化剂，采采用间歇歇调配方方式，从从供料槽槽连续计计量加入入到浆料料配制槽槽中。8、二氧氧化钛配配制二氧化钛钛是纤维维级聚酯酯切片常常用消光光剂。将将二氧化化钛配制制成浓度度较高的的消光剂剂悬浮液液，经研研磨机研研磨打碎碎聚集的的大颗粒粒后，
12、加加入乙二二醇稀释释到工艺艺要求的的浓度，再再并经离离心机分分离其中中大颗粒粒、过滤滤器过滤滤后，送送入消光光剂供料料槽中，计计量后连连续送入入第二酯酯化反应应器。辅助生产产装置1、PTTA卸料料及输送送系统根据原料料来源情情况，外外购袋装装PTAA采用叉叉车或桥桥式吊车车卸料，并并储存在在PTAA仓库。PTA采采用叉车车运输至至卸料区区，由防防爆电动动葫芦吊吊至PTTA卸料料口拆包包卸料，送送至聚酯酯装置PPTA日日料仓储储存。2、过滤滤器的清清洗采用水解解法清洗洗聚酯装装置预聚聚物和终终聚物过过滤器滤滤芯，既既过热蒸蒸汽解聚聚方式。过滤器器芯先在在解聚槽槽中用3310过热蒸蒸汽解聚聚24小
13、小时，然然后是224小时时热碱洗洗，244小时热热水洗，在在用510Mppa高压压水洗，最最后是超超声波处处理，鼓鼓泡检验验。3、一次次热媒系系统（热热媒站）在三期聚聚酯工程程的热媒媒站增设设三台88,0000,0000 kcaal/hh热媒炉炉，两用用一备为为聚酯装装置用户户提供热热源。热热媒循环环泵将恒恒定温度度的热媒媒（320）送至至聚酯装装置，使使用后温温度降低低的热媒媒通过循循环管路路回到热热媒站，通通常称该该死循环环系统的的热媒为为一次热热媒。送至聚酯酯装置中中每个供供热回路路循环的的热媒称称为二次次热媒。通过调调节进入入每个二二次回路路的一次次热媒量量，可以以控制二二次热媒媒的温
14、度度，实现现工艺上上对每个个设备不不同温度度的要求求。4、原料料及化工工料罐区区乙二醇贮贮罐：外外购乙二二醇采用用乙二醇醇槽车运运输，经经乙二醇醇卸车泵泵卸料后后，贮存存于乙二二醇贮槽槽中。设设置2XX5,0000m33乙二醇醇贮罐二二台，经经乙二醇醇输送泵泵送至聚聚酯装置置各用户户。燃料油贮贮槽：外外购燃料料油采用用燃料油油槽车运运输，经经燃料油油卸车泵泵卸料后后，贮存存于燃料料油贮槽槽中。设设置2XX10000m3燃料油油贮罐二二台，经经燃料油油循环泵泵送至热热媒站使使用。5、分析析化验设置分析析化验室室，用于于中间产产品和产产品分析析和化验验。分析析化验项项目包括括：特性性粘度、外观、熔
15、点、端羧基基含量、色相、凝聚粒粒子、二二甘醇含含量、二二氧化碳碳含量、灰分、铁含量量、水分分、百粒粒量、异异型切片片、粉末末含量，以以及催化化剂和二二氧化钛钛调制液液分析，馏馏出水、熔体及及循环乙乙二醇等等。本装置有有以下几几个工艺艺特点：（一）采采用低温温工艺和和较长的的停留时时间。尤尤其是使使第一酯酯化反应应器达到到较高的的酯化率率，确保保产品质质量和装装置稳定定运行。本工艺艺的浆料料摩尔比比1.008，第第一酯化化反应器器温度在在2600。与高高浆料摩摩尔比(1.992.0)和和高温(2800)的酯酯化工艺艺比较，酯酯化反应应器中乙乙二醇的的蒸汽量量较小，装装置中分分离乙二二醇的工工作负
16、荷荷也较小小，大大大减少了了这部分分的能耗耗。（二）采采用多段段圆盘式式缩聚反反应器，并并合理确确定预缩缩聚反应应器和终终缩聚反反应器的的负荷分分配，充充分发挥挥终缩聚聚反应器器圆盘转转子的传传质功能能作用，实实现单系系列较大大的生产产能力。（三）乙乙二醇在在系统内内全部内内循环，无无需设置置专用的的乙二醇醇回收设设施。（四）设设置一个个工艺塔塔并采用用高效导导向浮阀阀塔，除除承担两两台酯化化反应器器气相物物的分离离外，还还在乙二二醇全回回用流程程中承担担缩聚反反应器气气相物的的分离。（五）采采用乙二二醇蒸汽汽喷射方方式产生生真空，与与水蒸汽汽喷射方方式相比比，能耗耗较低；乙二醇醇的蒸发发潜热
17、是是水的440%，制制作乙二二醇蒸汽汽比水蒸蒸汽的能能耗低。本装置置采用三三级乙二二醇蒸汽汽喷射，用用液环泵泵作向大大气的排排气级，与与其它装装置用五五级蒸汽汽喷射相相比较，节节省能量量。在乙乙二醇蒸蒸汽喷射射系统中中，用循循环冷却却水作冷冷却介质质冷却喷喷淋液。而在水水蒸汽喷喷射系统统中，要要求在第第一级喷喷淋冷凝凝将汽相相中绝大大部分乙乙二醇冷冷凝，因因此需要要用冷冻冻水作冷冷却介质质冷却喷喷淋液。本设计计采用乙乙二醇蒸蒸汽喷射射系统不不需用冷冷冻水作作冷却（指指17EE03），相相应就节节省了制制备冷冻冻水的能能耗。蒸蒸汽凝液液中含水水量少，经经分离即即可在装装置中循循环使用用；污染染小
18、，避避免了蒸蒸汽喷射射排放凝凝液因含含乙二醇醇等有机机物，而而增大治治理污染染的负荷荷。（六）对对真空系系统的尾尾气，采采用喷淋淋塔将尾尾气中的的有害物物质喷淋淋吸收，以以减少对对环境的的污染。第二章 聚酯生生产基础础知识第一节 基本本概念一、低分分子、高高分子和和聚合度度涤纶分子子是相当当长的链链状分子子，在结结构上是是对称的的苯环结结构线性性大分子子。其分分子式可可表示为为：HOOCHH2CH2COOOC6H4C00nCH2CH2OH，因因为分子子结构中中含有酯酯基-CCOO-，故称称为聚酯酯纤维。涤纶分分子链通通常由110000个以上上原子组组成，分分子量在在约为2200000-3000
19、00数数量级，分分子长度度为10000-20000 ，所所以涤纶纶是一种种高分子子物质，和和高分子子物质相相比，对对苯二甲甲酸和乙乙二醇的的分子量量，组成成分子的的原子数数量及分分子长度度都是很很小的，此此类物质质叫做低低分子物物质。涤纶分子子之所以以很长，是是因为具具有重复复单元-CH22CH2COOOC6H4C00-，该单单元在分分子中重重复的个个数n称称为聚合合度。在在化学反反应的不不同阶段段，n可可以为11、2、3，甚至至数百数数千以上上，反应应程度越越高，nn越大，分分子链越越长。我我厂生产产的聚酯酯其聚合合度一般般在1003左右右。二、粘度度、特性性粘度粘度是用用来量度度流体粘粘性
20、大小小的，它它的物理理意义是是指流体体内部摩摩擦力即即粘性力力。在绝绝对制单单位中，粘粘度的单单位用泊泊或厘泊泊表示，国国际单位位中为帕帕斯卡秒(PPaS)。在聚酯生生产中，特特性粘度度是个很很重要的的产品质质量控制制指标。因为聚聚酯的特特性粘度度与分子子量有直直接关系系。在本本装置中中，特性性粘度以以符号表示，单单位用ddL/gg表示，得得出特性性粘度与与高分子子物质的的分子量量之间有有如下关关系：这里的aa和b为为常数，对对每一聚聚合物和和每种溶溶剂都需需要实验验测定，MMn是某某种聚合合物的分分子量。我厂生生产的聚聚酯其特特性粘度度在0.6400dL/gg，数均均分子量量一般在在2000
21、00左左右。三、酯化化反应和和缩聚反反应：酯化反应应：缩聚反应应：以对苯二二甲酸和和乙二醇醇为原料料生产涤涤纶聚酯酯的化学学反应可可表示为为：反应应1是有有机酸和和醇的反反应，由由酸的羧羧基与醇醇的羟基基相互作作用生成成了酯基基和水，这这类反应应就叫酯酯化反应应。反应应2是由由一种（或或几种）低低分子物物质（如如对苯二二甲酸乙乙二酯）彼彼此化合合生成一一种高分分子物质质（如聚聚对苯二二甲酸乙乙二酯），同同时还生生成另一一种低分分子物质质（如乙乙二醇）的的过程，此此类反应应就叫缩缩聚反应应。四、酯化化率和缩缩聚转化化率物质在发发生化学学变化时时，不是是杂乱无无章的，而而是严格格遵守一一定规律律的
22、，化化学反应应的特征征是生成成了新的的物质。在化学学变化中中，物质质按一定定的数量量关系进进行反应应，生成成一定量量的产物物。化学学计算中中，转化化率是一一个很重重要的概概念，它它定义为为进料或或进料中中某种组组份转为为某种产产物的分分率。通通常要对对以什么么进料为为基准，转转化成什什么产物物加以说说明，不不然结果果就会混混乱。酯化率和和缩聚转转化率标标志着酯酯化反应应和缩聚聚反应完完成的程程度。在在本装置置中，将将酯化率率定义为为生成酯酯基的羧羧基克分分子数对对于进料料PTAA的羧基基克分子子总数的的分率，将将缩聚转转化率定定义为生生成聚对对苯二甲甲酸乙二二酯所需需要的羧羧基克分分子数对对于
23、进料料PTAA的羧基基克分子子总数的的分率，这这里选择择的基准准均为进进料PTTA，酯酯化产物物为BHHET，缩缩聚产物物为PEET，以以统计反反应前后后羧基克克分子数数的变化化来确定定酯化率率和缩聚聚转化率率，和上上述转化化率的定定义是统统一的。五、催化化剂在化学反反应中，催催化剂是是一种能能改变反反应速度度，但本本身不参参加化学学反应的的物质。用于实实际生产产的催化化剂一般般应具有有催化活活性大，对对副反应应作用小小，使产产品污染染程度小小等优点点。催化化剂的浓浓度要依依各具体体反应而而定。因因为如果果浓度过过小，反反应速度度会很慢慢；如果果浓度过过大，则则副反应应速度也也加大，副副产品增
24、增加，主主产品的的质量降降低。六、压强强、绝对对压、表表压、真真空度涤纶生产产过程中中所处理理的物料料，绝大大多数是是气体和和液体，气气体和液液体都是是能够流流动的，总总称为流流体。（真空度）流体垂直直作用于于单位面面积上的的压力，称称为压强强。由于于在实际际生产中中，操作作压强的的高低相相差悬殊殊，有的的在正压压下操作作的，有有的在负负压下操操作的，因因此压强强的单位位有多种种，在我我厂常用用的单位位有：公公斤/厘厘米2，巴（bbar）、毫米汞汞柱、大大气压等等。各单单位之间间的操作作关系为为：1巴=11.01197公公斤/厘厘米2=0.98669大气气压=7750毫毫米汞柱柱凡是用绝绝对零
25、压压（即绝绝对真空空）作起起点计算算的压强强称为绝绝对压。由压力表表上表示示的压力力读数叫叫表压，它它是被测测量的绝绝对压力力与大气气压压力力的差值值；即P绝=P大气气+P表。如果流体体的压强强低于大大气压，即即处于真真空或负负压状态态，则在在压力表表上指示示的读数数为真空空度。真真空度与与绝对压压的关系系为：绝绝对压=大气压压真空空度从上式可可看出，真真空度越越大，绝绝对压越越小。第二节 乙二二醇和对对苯二甲甲酸的性性质一、乙二二醇的性性质乙二醇（分分子式为为HOCCH2CH2OH）是是具有甜甜味的粘粘稠性液液体，分分子量为为62，能能以任何何比例溶溶于水，沸沸点1997.44，熔点点-12
26、2.6，密度度1.1140-1.11550克/厘米（20时），比热0.561卡/克度（20时），蒸发热208千卡/公斤（190时），闪点116（开口容器）它具有两个碳原子并含有两个羟基（-OH），故称为乙二醇。乙二醇能大大降低水的冰点，这是其重要性质。含40%体积乙二醇的水溶液于-25结冰，而含60%体积乙二醇的水溶液则在于-49结冰，乙二醇的吸水性强，同时也能很好地溶解树酯、染料等有机物。乙二醇的的着火温温度为4410，起火火时可用用火、干干粉等灭灭火。二、对苯苯二甲酸酸的性质质对苯二甲甲酸（ ）系系白色针针状结晶晶体，分分子量1166.13，密密度1.5100克/厘厘米3，比热热0.228
27、733卡/克克度，升升华热223.55千卡/克分子子，熔点点（在封封管中）425，升华点402，能溶于碱溶液，稍溶于热乙醇，微溶于水。对苯二甲甲酸具有有羧酸的的一般性性质，因因此能和和醇作用用生成酯酯，与碱碱反应生生成盐，其其最低爆爆炸浓度度为0.05克克/升。第三节 酯化化反应原原理直接酯化化反应是是这样进进行的：先将粉粉末状的的PTAA溶解于于乙二醇醇中，已已溶的PPTA再再在高温温下与乙乙二醇发发生酯化化反应，其其反应式式如下：根据对苯苯二甲酸酸的性质质可知，它它在乙二二醇中的的溶解度度很小，且且无确定定的熔点点，仅在在4022升华，而而乙二醇醇的沸点点为1997.44，大大大低于PPT
28、A的的升华点点，所以以上述反反应体系系属于固固液非均均相体系系，反应应主要只只发生在在已溶解解的PTTA和乙乙二醇之之间，所所以反应应速度很很慢。反应刚开开始时，溶溶液中对对苯二甲甲酸总是是处于饱饱和状态态，反应应速度与与对苯二二甲酸和和乙二醇醇的浓度度无关，一一直向生生成对苯苯二甲酸酸乙二酯酯（BHHET）的的方向进进行。随着反应应的进行行，因为为PTAA在反应应混全物物中溶解解度远较较在纯EEG中高高，PTTA粒子子溶解速速度逐渐渐增加，当当PTAA完全溶溶解时，反反应开始始转入均均相酯化化阶段，此此时酯化化率约为为89-911%，反反应速率率将随PPTA和和EG浓浓度的改改变而改改变。另
29、外，在在高温及及醇基浓浓度高的的条件下下，还将将发生两两分子乙乙二醇脱脱去一分分子水生生成二甘甘醇的副副反应。第四节 对苯苯二甲酸酸乙二酯酯缩聚反反应原理理缩聚反应应是发生生在乙二二醇酯基基之间的的反应，即即每两个个乙二醇醇酯基缩缩聚并生生成一分分子乙二二醇，反反应按下下式进行行：所得初步步缩合物物，它的的每个分分子仍然然具有活活性双官官能团（乙乙二醇酯酯基），因因此缩合合反应还还可以继继续下去去。实验验指出，反反应开始始后单体体很快消消失，生生成各种种不同聚聚合度的的低聚物物（聚合合度n为为4以下下的低聚聚体），形形成的低低分子产产物与原原料单体体相互缩缩合，也也可以彼彼此之间间缩合，这这样
30、一直直下去，直直至形成成涤纶大大分子，总总括起来来，可将将反应式式写为：缩聚反应应是个可可逆反应应。从反反应式可可以看出出：反应应中乙二二醇浓度度低将使使反应向向生成高高聚物方方向进行行。有关关聚合度度与平衡衡常数、析出的的小分子子乙二醇醇浓度的的关系可可用下式式表明：式中：XXn为PPET的的数均聚聚合度K为平衡衡常数nw为体体系中的的乙二醇醇分子数数。从这个关关系式可可以看出出：聚合合度与KK的平方方根成正正比，而而与nww的平方方根成反反比。即即K值越越大，或或越小，PPET的的聚合度度就越高高。由于于平衡常常数K是是一定值值，且对对于缩聚聚反应来来讲，KK值很小小，因此此要得到到高聚合
31、合度的聚聚合物，就就要设法法把生成成的乙二二醇尽量量从体系系中排出出，也就就是尽量量减少nnw。在高温条条件下，随随着聚合合物分子子量的增增长。同同时还会会发生可可逆的独独立的热热裂解、热氧化化、线性性高聚物物环化等等多样副副反应，结结果生成成乙醛以以及带有有端羧基基的聚合合物和环环状齐聚聚物等，此此外酯化化反应中中产生的的二甘醇醇也会与与酯发生生醚化反反应，生生成醚和和酸。这这些副反反应将导导致聚酯酯分子量量降低，熔熔点下降降和着色色。最终终使纤维维性能恶恶化。聚酯生产产过程中中主要的的副反应应有：（1）醚醚化反应应： 2HOOCH22CH2OH HOOCH22CH2-O-CH2CH2OH+
32、H2O-OOCCC6H4COOOCH22CH2OH+HOCCH2CH2OH -OOCCC6H4COOOCH22CH2-O-CH2CH2OH+H2O（2）降降解反应应：指产物中中酯基-COOO-与水水产生水水解反应应及在一一定条件件下与PPTA、EG产生生的酸解解反应和和醇解反反应。（3）熔熔体的热热降解和和热氧化化降解：反应后期期，高温温下的产产物处于于熔融状状态，具具有发生生热降解解的倾向向，而温温度越高高，停留留时间越越长，这这种热降降解倾向向越大。如果系系统中泄泄漏进氧氧气，则则会发生生强烈的的热氧化化降解，热热氧化降降解和热热降解会会导致分分子结构构发生变变化。（4）链链交换反反应:即
33、高分子子缩聚物物的端基基和另一一高分子子缩聚物物的的链链节进行行的链交交换反应应。（GM）m（GM）n（GM）r（GM）s式中：mm + n = r + ss，GMM为聚酯酯分子链链的基本本链节第五节 聚酯装装置的主主要工艺艺参数及及其控制制在前面两两节中，我我们分别别讨论了了直接酯酯化反应应原理和和缩聚反反应原理理。在生生产过程程中，实实际的化化学反应应并不是是按照先先酯化完完全，再再开始缩缩聚的顺顺序进行行，而是是当酯化化反应一一旦生成成了一定定量的对对苯二甲甲酸乙二二酯后，缩缩聚反应应便与酯酯化反应应同时发发生了，所所以在聚聚酯装置置中很难难明确地地划分酯酯化阶段段和缩聚聚阶段。我们把把
34、在两个个酯化釜釜和两个个缩聚釜釜中进行行的反应应过程称称为酯化化阶段，此此时酯化化率约为为97%，缩聚聚率约为为90%，而在在最终反反应器里里进行的的反应过过程称为为缩聚阶阶段。鉴鉴于在反反应过程程中酯化化反应和和缩聚反反应同时时发生，相相应的工工艺控制制就不能能只从一一种反应应出发，而而要结合合两种反反应机理理来考虑虑，当然然在不同同时期两两种反应应的深度度不一，工工艺控制制又要有有所侧重重。下面面就PTTA和乙乙二醇一一次混合合配成浆浆料、经经两段酯酯化、两两段预缩缩聚和最最终缩聚聚生成聚聚酯熔体体的整个个生产过过程谈谈谈其主要要工艺参参数的控控制。一、原料料摩尔比比根据PTTA和乙乙二醇
35、直直接酯化化原理，提提高乙二二醇的浓浓度，酯酯化率和和反应速速率都会会加大，同同时也会会使生成成二甘醇醇的醚化化副反应应的速率率增大，为为了抑制制由于乙乙二醇浓浓度过高高而引起起的醚化化副反应应，通常常将第一一酯化釜釜中的EEG和PPTA之之比控制制在1.3-2，加加料摩尔尔比则控控制在11.088左右。不足部部分靠把把酯化釜釜中蒸出出的乙二二醇-水水气相混混合物分分离而得得到的EEG重新新返回酯酯化釜来来补充，从从而使乙乙二醇的的耗用量量得到减减少。二、温度度控制在反应初初期，反反应体系系属非均均相体系系，此时时提高温温度有利利于PTTA的分分散和溶溶解，促促进反应应体系均均匀化。实验表表明
36、：温温度每升升高1，反应应速率大大约可以以增加一一倍。但但是生成成二甘醇醇的副反反应速率率也有相相应程度度的提高高。对缩聚反反应来讲讲，提高高反应温温度可加加快反应应速度，有有利于乙乙二醇的的排除，促促使反应应向生成成物方向向进行，缩缩短缩聚聚时间，但但温度过过高会使使聚合物物发生热热降解，也也易使EEG及BBHETT分子间间发生脱脱水的醚醚化副反反应，影影响涤纶纶树酯的的色泽和和和质量量，故缩缩聚温度度要控制制在PEET的热热降解温温度（2290）以下下。综合上述述因素考考虑后本本装置各各反应的的温度控控制为：第一酯酯化釜为为2600左右，以以后温度度沿各级级逐渐上上升，以以满足缩缩聚反应应
37、的要求求，在最最终缩聚聚阶段，则则将温度度控制在在2844左右。三、压力力控制酯化反应应可在加加压或常常压下进进行。但但当酯化化温度高高于EGG在常压压下的沸沸点时，若若在常压压下进行行反应，乙乙二醇就就会大量量蒸发，根根据压力力升高，液液体相应应的沸点点也升高高的原理理，高温温下的酯酯化反应应应在加加压下进进行，这这样液相相中乙二二醇浓度度得到提提高，从从而可加加快反应应应速度度，减少少进料中中乙二醇醇与PTTA的配配比。不不过压力力提高不不利于酯酯化反应应生成的的水的逸逸出，这这就要影影响酯化化率的提提高，因因此要找找一个适适宜的压压力，并并在不同同的酯化化阶段进进行不同同的压力力控制，酯
38、酯化率低低时时使使反应在在较高压压力下进进行，以以提高液液相中乙乙二醇的的浓度；酯化率率高时使使反应在在较低压压力下进进行，以以利于水水的逸出出，进一一步提高高反应度度。对于缩聚聚反应而而言，压压力（通通常用真真空度表表示）是是其最重重要的工工艺参数数，因为为在生产产上采取取对反应应体系抽抽真空的的办法来来达到排排除体系系中残留留乙二醇醇的目的的。如果果真空度度不高，乙乙二醇排排除慢，系系统中残残留乙二二醇就高高，相应应的粘度度就低，同同时还引引起逆反反应应速速度增大大，正反反应速度度减小，反反应时间间处长，热热氧化降降解增多多而使产产品泛黄黄等，因因此，缩缩聚反应应必须在在高真空空下进行行。
39、本聚酯装装置中，第第一酯化化釜的压压力为1180KKPa（绝绝），第第二酯化化釜降低低到222KPaa （表表）,在在第一预预缩和第第二预缩缩过程中中逐渐形形成真空空（0.08-0.16 KPaa左右，绝绝）。这这种采取取不同压压力的控控制方法法符合不不同反应应阶段的的要求，并并能保证证生产的的稳定。如果在在预缩聚聚阶段立立即形成成高真空空，则会会由于反反应混合合液中低低聚物的的蒸发而而造成设设备和管管道的堵堵塞，从从而带来来生产的的不稳定定。四、催化化剂对于酯化化反应来来讲，可可以用催催化剂，也也可以不不用催化化剂，反反就体系系中来自自PTAA的氢离离子（HH）具有有自催化化作用，加加入催化
40、化剂可以以提高反反应速度度，但了了可能产产生副作作用，如如引起副副反应增增多，使使聚合物物着色等等，本装装置的酯酯化反应应没有采采用催化化剂。缩聚催化化剂有很很多种，本本装置用用的是锑锑催化剂剂，因为为锑催化化剂具有有很高的的活性，尤尤其是在在高粘度度阶段，对对副反应应的影响响较小。对于一一定的反反应，催催化剂浓浓度了有有一定的的值。提提高催化化剂浓度度可加快快缩聚反反应速度度，但浓浓度过高高也会使使降解反反应速度度加快，且且由于分分散不均均或沉结结结块在在聚酯熔熔体中形形成局部部过催化化，增加加凝聚粒粒子，影影响纺丝丝生产和和纤维质质量。五、消光光剂由于化学学纤维表表面光滑滑，具有有一定透透
41、明度，所所以在光光线照射射下，因因为反射射光强度度很大而而产生极极光，使使纤维具具有肉眼眼看起来来很不愉愉快的强强烈的光光泽，若若在纤维维中添加加少量折折射率不不同的物物质，则则光线向向不同方方向进行行漫射，纤纤维光泽泽就变暗暗，这种种方法称称为消光光，加入入的物质质称为消消光剂。本厂所生生产的涤涤纶长丝丝、聚酯酯切片都都是加入入了消光光剂的。所用的的消光剂剂为二氧氧化钛，因因为二氧氧化钛的的折射率率与涤纶纶的相差差较大，二二氧化钛钛比常见见的合成成纤维树树脂的折折射率高高近2倍倍，其消消光原理理主要利利用了它它的高折折射率，两两者的折折射率之之差越大大消光效效果越好好（锐钛钛型二氧氧化钛：2
42、.555；聚聚酯：11.7225），二二氧化钛钛同时还还具有化化学稳定定性高，不不溶于水水，在高高温下不不起变化化，在后后处理过过程中不不会消失失等优点点。大有有光（也也称其为为“超有有光”）聚聚酯切片片中的二二氧化钛钛含量为为零；“有有光”聚聚酯切片片中的二二氧化钛钛含量为为0.110%左左右；“半半消光”聚聚酯切片片中的二二氧化钛钛含量为为（0.320.003）%；“全全消光”聚聚酯切片片中的二二氧化钛钛含量为为2.44%22.5%。工业二氧氧化钛根根据其晶晶型结构构可分为为锐钛型型和金红红石型。金红石石型晶体体结构紧紧密，相相对密度度大，耐耐候性好好，遮盖盖力高，着着色力强强，但颗颗粒硬
43、，不不容易分分散，在在化学纤纤维纺丝丝时容易易磨损喷喷丝板、切丝刀刀，不宜宜作化学学纤维的的消光剂剂；锐钛钛矿型比比较松软软，白度度白，易易分散，适适宜用作作化学纤纤维的消消光剂。化纤钛白白粉平均均粒径一一般在00.355m，粒粒子很细细，表面面积很大大，任何何质量优优越的钛钛白粉在在储运、包装、堆放、和运输输过程中中又絮凝凝或凝聚聚在一起起形成大大粒粒团团，在使使用前一一定要通通过研磨磨才能使使用，否否则由于于分散性性不好会会造成粒粒子在纤纤维中分分散不均均匀，不不仅消光光效果不不好，甚甚至会出出现毛丝丝、断丝丝现象。二氧化化钛经球球磨分散散后不仅仅能使絮絮凝后的的二氧化化钛重新新分散开开来
44、，而而且可能能去除钛钛白粉中中可能夹夹带的极极微量大大粒子（大大于5微微米）。二氧化化钛粒子子表面带带有负电电荷，在在溶液中中由于相相同电荷荷电斥力力的作用用使它保保持稳定定分散状状态，如如果在制制造过程程或于分分散介质质中吸附附了其他他离子，就就会使分分散性能能降低。二氧化化钛分散散在树脂脂中，其其表面会会吸附一一层树脂脂层，这这种单分分子吸附附层，具具有走向向缓冲作作用，又又称空间间位阻效效应，也也能起到到分散作作用，使使其保持持稳定分分散状态态。本装置中中是将二二氧化钛钛与乙二二醇配制制成悬浮浮液，经经球磨分分散、离离心、沉沉降、过过滤后再再加入第第二酯化化釜内室室中的反反应物中中。为了
45、了保证聚聚酯产品品的可纺纺性，也也就是说说聚酯熔熔体或切切片中的的凝聚粒粒子不得得超过规规定指标标，对二二氧化钛钛的粒度度分布有有一定的的要求，对对配制悬悬浮液过过程中的的工艺参参数，如如分散时时间、沉沉降时间间、过滤滤方式等等也有严严格的控控制。本装置设设一套消消光剂配配制系统统，每天天制备一一批供生生产所需需。第六节 主要要工艺设设备1、第一一酯化反反应器 型式为为立式单单室搅拌拌釜，釜釜内设有有盘管式式内加热热器。为为减少热热损失，增增加加热热渠道，反反应器设设有外部部夹套。为保证证物料清清洁，减减少制造造成本及及热阻，内内筒体和和内封头头采用3304LL166Mn复复合钢板板。 夹套采
46、采用螺旋旋盘绕的的“L”型液相相热媒夹夹套，由由于热媒媒无腐蚀蚀性，故故夹套选选用166MnRR钢板制制造。内内盘管采采用螺旋旋型盘管管，材质质为0CCr188Ni99。搅拌拌器采用用上装式式，桨叶叶靠近反反应器内内筒低部部。由于于轴很长长，轴下下端设有有下稳定定支撑轴轴承。轴轴封采用用双端面面机械密密封，有有独立的的润滑、冷却系系统。搅搅拌器选选用防爆爆电机驱驱动。本本反应器器由国内内自行设设计、制制造，搅搅拌器选选用进口口产品。 2、第第二酯化化反应器器 本反应应器为立立式双筒筒夹套搅搅拌釜，在在圆筒型型立式反反应器内内装有一一圆筒型型隔离筒筒，将反反应器分分为内、外两室室，物料料由外室室
47、入，内内室下部部出。物物料在搅搅拌下进进行反应应，由内内盘管和和夹套进进行加热热与保温温。 搅拌桨桨为上部部安装，下下部设有有剪切轮轮和稳定定轴承。内加热热盘管结结构与第第一酯化化反应器器相同，夹夹套结构构和搅拌拌器密封封结构也也类似。本反应应器由国国内自行行设计、制造，搅搅拌器选选用进口口产品。 3、第第一预缩缩聚反应应器 本反应应器为立立式夹套套真空反反应釜，釜釜内不设设搅拌器器。反应应器设有有“L”型液相相夹套和和螺旋型型液相盘盘管，并并设有分分室圆形形筒将反反应器分分为内、外两室室，外室室安装螺螺旋盘绕绕的“L”型夹套套。内室室安装有有螺旋型型盘管。全部国国内设计计、制造造。 4、第第二预缩缩聚反应应器 本反应应器为卧卧式圆盘盘真空反反应器，在在夹套式式卧置圆圆筒型反反应器体体内，设设一圆盘盘搅拌系系统。该该系统为为一横向向支承的的主轴，轴轴上用特特殊键固固定多块块圆盘。圆盘搅搅拌系统统由特殊殊的电机机、减速速机驱动动。轴与与穿出的的端盖间间用橡胶胶“J”型密封封装置进进行密封封，以保保持缩聚聚反应器器所需的的真空度度。传动动装置和和密封设设有独立立的润滑滑、冷却却油系统统。除减减速机和和轴承引引进外，