PET的合成-------设计论文.doc

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse《化工过程模拟与优化》课程设计报告PET的合成院系化工学院专业化学工程2000博学生叶代勇庞煜霞指导教师钱宇教授陆恩锡教授二零零零一年五月目录一、前言…………………………………………………………………………………..…..…..3二、生产工艺设计………………………………………………………………………..…..…..3(1)、生产流程………………………………………………………………………...…….3(2)、生产设计……………………………………………………………………..…..……3(3)、工艺参数的优化……………………………………………………………..….……..4三、化学反应………………………………..…………………………………………..….……..8(1)、酯化…………………………………………………………………………..….……..8(2)、缩聚…………………………………………………………………………..….……..8(3)、原料影响因素………………………………………………………………..………...8四、反应过程模拟分析………………………………………………………………….………..12㈠、对苯二甲酸和乙二醇直接酯化反应过程分析及主反应化学平衡研究…………….12㈡、酯化反应过程动力学研究…………………………………………..………….……..13㈢、酯化反应过程中传质研究…………………………………………..………….……..14㈣、酯化反应过程数学模拟…………………………………………..………….………...16㈤、预缩聚反应过程分析和反应动力学研究……………………………………………..18㈥、预缩聚反应过程的数学模拟…………………………………………..………..……..20㈦、后缩聚反应过程研究和数学模拟…………………………………………..……..….22五、反应过程模拟计算…………………………………………..………………………………..24六、反应过程模拟结果…………………………………………..………………………………..27PET的合成一、前言PET,即聚对苯二甲酸乙二酯,自50年代工业化大生产以来,最大的用途是加工成涤纶纤维,其次是包装瓶和薄膜。目前,世界各国PET生产采用的技术路线主要有3种。(1)、DMT法采用对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇(EG)进行酯交换反应,然后缩聚成为PET。(2)、PTA法采用高纯度的对苯二甲酸(PTA)或中纯度对苯二甲酸(MTA)与乙二醇(EG)直接酯化,连续缩聚成聚酯。自从1963年开发了PTA法生产PET工业化技术后,PET生产得到了迅速的发展,由于PTA法较DMT法优点更多(原料消耗低;EG回收系统较小;不副产甲醇,生产较安全;流程短,工程投资低,公用工程消耗及生产成本较低;反应速度平缓,生产控制比较稳定),70年代后期新建PET装置纷纷转向PTA法,目前世界PET总生产能力中约75%以上采用PTA法。(3)、EO法用PTA与环氧乙烷(EO)直接商化,连续缩聚成PET。日本过去曾用此法进行过生产,但由于此法具有易爆,易燃、有毒等缺点,目前已淘汰。60年代初,PET的生产以间歇法为主,60年代后,西欧各国、日本继美国之后,也成功地开发出了连续化生产技术,由于连续化工艺较间歇法工艺优越,产量大、质量好、可直接纺丝、产品成本低,所以得到迅速发展。目前已成为PET生产的主流。70年代以后建的PET装置,规模大的都采用连续化工艺。进入80年代以后,新建的PET装置即以PTA法的连续化为主。另外,随着PET工业用丝及瓶用的发展,又出现了PET固相缩聚增粘技术,而且其工艺也有间歇和连续法之分。二、生产工艺设计(1)、生产流程PTA法合成聚酯过程包括酯化和缩聚两个阶段,每个阶段根据反应程度的不同,可以采用1~3个反应器;根据反应器数量的不同,可以将合成工艺分为三釜流程和五釜流程。杜邦技术采用三釜流程,即酯化釜、预缩聚釜和终缩聚釜;而吉玛、钟纺和伊文达技术均采用五釜流程,即第一酯化釜、第二酯化釜、第一预缩聚釜、第二预缩聚釜和终缩聚釜。五釜流程每个阶段的反应较均匀,副产物少;三釜流程的反应均匀性稍逊色,但流程短,可减少设备和管道的数量。从发展上看,三釜流程更有前程。三釜流程与五釜流程的缩聚工艺条件基本相似,但酯化工艺条件差别较大。五釜流程采用较低酯化温度和较低操作压力;而三釜流程则采用较高的EG/PTA摩尔比和较高的酯化温度,目的是强化反应条件,加快反应速度,缩短反应时间。五釜流程的总反应时间约为6~10h;~。整个生产过程中,各阶段温度是逐渐提高的,由酯交换阶段的230℃左