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1、湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计题目年产十二万吨聚对苯二甲酸乙二醇酯工艺设计作者邓 超学院化学化工专业材料化学学号1006030109指导教师曾祥成二一四年五月二十五日湖 南 科 技 大 学毕业设计任务书 化学化工学 院 材料 系（教研室）系（教研室）主任: （签名） 年 月 日学生姓名: 邓超 学号: 1006030109 专业: 材料化学 1 设计（论文）题目及专题：年产十二万吨PET合成工段工艺设计2 学生设计（论文）时间：自2014年02 月18日开始至 2014年 5 月30日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：（1）中国期刊网；（2）外文期刊网；（3）聚合物合成工艺设计。4
2、设计（论文）应完成的主要内容：（1）PET性能简介。（2）PET合成路线的选取及工艺计算。（3）合成工厂的设计和设备的选型。5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：（1）设计说明书规范、整洁，文字力求简练；（2）设计图纸规范、整洁；（3）按毕业设计大纲要求完成规定数量的图纸；（4）设计图纸必须全部采用计算机绘图。6 发题时间： 2014 年 02 月 18 日指导教师： （签名） 学 生： （签名）湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）指导人评语主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进
3、行综合评价指导人： （签名）年 月 日 指导人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）评阅人评语主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价评阅人： （签名）年 月 日 评阅人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）答辩记录日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共页2 设计（论文）图 纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）
4、的介绍，回答问题情况等进行综合评价答辩委员会主任： （签名）委员： （签名）（签名）（签名）（签名） 答辩成绩： 总评成绩： 摘 要本设计是年产12万吨涤纶（PET）生产工艺设计。本文主要对PET的研究，生产和应用进行了详细的概述，阐述了其在化学工业中的作用和地位。并介绍了PET的制备方法和确定PET的生产工艺。在确定PET生产工艺的基础上进行了物料衡算、热量衡算、经济衡算，设备选型和车间设计等过程。并对安全，供水，排污等方面进行简单的阐述。最后绘制带控制点的工艺流程图，主要设备图及厂区布置图。关键词 ：聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET，直接酯化法，缩聚ABSTRACTThis design is
5、 to produce 120,000 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 determinin
6、g 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 la
7、yout.Key words ： Polyethylene terephthalate；PET；Direct esterification; Condensation polymerizationI湖南科技大学本科生毕业设计目录第一章 前 言1第二章 发展概况22.1发展历程22.2产能发展22.3国外生产能力及技术分布32.4国内发展5第三章 PET的性能与用途83.1性能简介83.2组织结构103.2.1化学结构103.2.2物理结构113.2.3聚集态结构113.3用途11第四章 PET合成原理和方法134.1合成原理134.3 PET生产工艺流程分类164.3.1连续缩聚164.3.2
8、间歇缩聚164.4合成路线的选取164.5 PTA法用原料要求及其生产174.5.1主要原料要求174.5.2原料PTA的生产184.5.3原料EG的生产204.6 PET生产工艺条件的影响以及添加剂的作用和要求204.6.1催化剂的作用214.6.2稳定剂的作用214.6.3缩聚反应的温度与时间的影响224.6.4缩聚反应的压力的影响224.6.5搅拌的234.6.6其他添加剂的影响234.6.7聚酯切片质量指标及影响因素244.6.8合成PET的副反应264.6.9总结284.7合成流程简述28第五章 物料衡算315.1计算的基准、单位、顺序315.2物料平衡关系示意图315.3物料发生的
9、物理与化学变化315.3.1.化学变化315.3.2物理变化（相变化）325.3.3化学变化及物理变化的变化关系325.4主要物料流量325.5顺流程逐个设备的计算335.5.1R101物料衡算335.5.2 R102物料衡算345.5.3 R201物料衡算345.5.4 R202物料衡算355.5.5R203物料衡算355.6物料平衡表36第六章 能量衡算376.1主要物性参数376.2基本公式376.3主要计算过程37第七章 设备的选型及工艺计算397.1聚酯反应器的选型397.2搅拌器的选型417.3换热器的选型427.4搅拌釜的选材427.5工艺管道的计算427.5.1EG进料管的选型
10、437.5.2水蒸气排放管的选型437.5.3料浆进料管的选型437.6厂房设计43第八章 公用工程458.1供水458.2供电458.3供暖458.4通风45第九章 生产安全及环境保护469.1安全要求469.2环境保护469.2.1三废治理469.2.2噪声控制479.2.3聚酯瓶的回收利用47第十章 经济衡算4910.1投资金额分析4910.2经济效益分析49第十一章 PET的发展方向和前景5211.1 PET的开发和改进5211.2 PET的发展前景53参考文献55致 谢56附录A 设计图57湖南科技大学本科生毕业设计第一章 前 言 聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene te
11、rephthalate,简称PET) 化学式为-OCH2-CH2OCOC6H4CO-,由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应所得。 PET为乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好1。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
12、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）直接酯化，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
