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1、成 绩 华北科技学院课程设计报告项目名称：年产7万吨聚对苯二甲酸乙二醇酯的工艺初步设计 教师评语： 目录第一部分3总论3PET简介3PET的发展历史与现状3第一章 设计依据4第二章 产品方案6第三章生产方法与工艺流程8第四章 工艺计算14第五章 设备的选型18第二部分20心得体会20参考文献23致谢24第一部分总论 PET 是乳白色或浅黄色、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。PET 有酯键，在强酸、强碱和水蒸汽作用下
2、会发生分解，耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差。一般通过 增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性，以玻璃纤维增强效果明显，提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。但仍需改进结晶速度慢的弊病， 可以采取添加成核剂和结晶促进剂等手段。加阻燃剂和防燃滴落剂可改进 PET阻燃性和自熄性。 它优良的综合性及较好的服用性，在保持其固有特点同时，在接近天然化如穿着舒适性、染色性、抗静电性、吸湿性及外表美观等方面更接近于天然纤维，因此使其更具发展优势。 PET简介 PET的发展历史与现状 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是1941年英国的J.R.
3、Whenfield和J.T.Dikson采用乙二醇与对苯二甲酸直接酯化缩聚制得，最初是作为合成纤维的原料而开发的。PET是饱和聚酯中最早商品化的。1946年英国ICI公司首先将PET工业化，美国的杜邦于1948年开始生产，主要由于纤维和薄膜类制品，直到1966年日本帝人公司开发出玻璃纤维增强制品后，才开始用于工程塑料领域。前期对苯二甲酸的精制工艺尚未工业化，首先工业化的是对苯二甲酚二甲酯（DMT）生产工艺，因此直到20世纪60年代中期，DMT一直是PET生产的主要原料。随着高纯度对苯二甲酸（PTA）工艺的不断发展，尤其是Amoco公司在这方面做出很多工作，使得对苯二甲酸PTA开始用于PET生产
4、而且还逐渐替代了DMT成为PET生产厂家的首选。采用高纯度的PTA不需要回收，也不用回收甲醇，而且还有一个优点就是预聚化物的酯化过程比酯交换反应快得多，酯交换反应是由DMT作原料生产PET的第一步反应。聚酯在20世纪70年代以前一直保持高速发展，其生产增长率为:1960年200%、1965年50%、1970年60%，此后增速减缓并呈周期性发展趋势，1975年增速为30%、1982年为10%、1987年为12.6%、1992年为6%、1999年为4.3%、2001年为4.8%。20世纪90年代，聚酯工业的发展重心开始转向亚洲。前半期，世界聚酯工业发展非常迅速。一方面，由于80年代末90年代初亚太
5、地区经济高速增长，带动全球经济增长，因而聚酯需求也随之出现较大的增长，聚酯市场出现供不应求的现象，到1995年供不应求的矛盾发展到顶峰。90年代后期，由于生产能力增长过快产能扩充过多和亚洲金融危机的影响，除中国外世界聚酯产业出现供过于求的局面。到1999年，聚酯工业又迎来新的发展阶段，主要由于瓶用和膜用、复合等非纤用聚酯的用量增加，衣用涤纶需求也达到高峰。从19992005年，聚酯产能年均增长率为6.68%。从2000年开始，世界聚酯工业又进入新一轮的快速发展期。PET聚酯曾以二位数速率增长，效益高于大多数其他塑料树脂。前10年内，其占全球塑料需求份额翻了一番，达到占6%。在聚酯产品上，非纤聚
6、酯的发展速度很快。1996年，世界聚酯包装树脂和薄膜产量分别为451.9万吨和138.2万吨，占世界聚酯总产量的20.7%和6.3%，1998年则分别为699.5万吨和163.1万吨，占世界聚酯总产量的24.6%和5.7%。2000年分别达到823.6万吨和176.9万吨，年均增长率分别为17.6%和6.2%，各占世界聚酯总产量的26.0%和5.59%。我国聚酯的生产起步较晚，70年代开始形成上海、天津、辽阳等生产基地，80年代国产间歇式、半连续的小聚酯生产装置建设较多，据统计已有110家以上。全国93家较大聚酯生产厂总聚酯生产能力已由1997年334万吨/年增加到2000年676万吨/年，2
7、001年底约达到730万吨/年。2002年我国聚酯生产能力同比增加200万吨/年以上，一举突破1000万吨/年大关，达到1100万吨/年，占世界聚酯总生产能力的1/4以上，居世界聚酯生产的首位。第一章 设计依据一、设计题目 PET合成工艺设计二、基本资料1、生产数据资料：生产规模：年产量7万吨/年；生产时间：年工作日336天/年；相关技术指标：工艺配方：催化剂用量：c = 0.05%（质量）PTA消光剂用量：d = 0.5%（质量）PTA（配制成20%EG混合浆液）投料配比：EG：PTA = 1.12（摩尔比）切粒、包装工序物料损失率：e = 0.5%各反应器工艺控制参数及相关的气液平衡数据表
8、反应器位号R101R102R201R202R203酯化率0.890.970.9911缩聚反应程度0.750.870.960.9840.9901EG：PTA（摩尔比）1.121.121.051.0261.0099平均聚合度4.07.692325.062.5101.0抽出低聚物/%（质量）000.10.050水汽化/%（质量）9790气相EG/%（摩尔）36.7539.372、工艺方案设计（1）路线的选择-要考虑生产现状、生产方法分析比较（原料来源，催化剂性能，安全、环保分析，经济性分析）。 （2） 工业合成方法：酯交换法（DMT法）、直接酯化法（PTA法）和环氧乙烷法（EO法）。这三种方法只是起
9、始原料不同，中间过程和缩聚反应基本相同，都要经过一个相同的中间体生成对苯二甲酸双一羟乙酯(BHET)，然后由BHET作为合成单体在催化剂作用下缩聚成PET。一般都会选择PTA发。（3）选择PTA的原因：PTA法较DMT法优点更多：1.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，生产控制比较稳定等，目前世界PET总生产能力中大多采用PTA法。 2.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，目前已成为PET生产的主流。 三、设计内容根据所给的工艺要求和其它数据资料，进行PET合成工艺设计，具体内容包括
10、：(1)确定PTA直接酯化缩聚连续操作的工艺流程；(2)对连续聚合反应过程进行物料衡算；四、设计成果 1、编写说明书一份；2、绘制直接酯化缩聚连续操作工艺流程图，物料流程图； 3、绘制关键设备布置图。第二章 产品方案一、产品基本性能(1) 名称： PET是由对苯二甲酸和乙二醇经酯化和缩聚而成的高聚物，是热塑性聚酯之一。(2) 性质：PET树脂的玻璃化温度较高，结晶速度慢，模塑周期长，成型周期长，成型收缩率大，尺寸稳定性差，结晶化的成型呈脆性，耐热性低等二、力学性能有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的35倍，耐折性好三、PET的用途 非常常用的塑料，广泛应用于工业、生活等用途。其中与我们生活密
11、切相关的应用有：1. 纤维。俗称涤纶，应用最广的化纤，几乎每个人身上的衣服都有它；2. 瓶子。市面上几乎所有的饮料瓶都是他做成的，包括瓶盖在内；3. 薄膜BOPET，即双向拉伸聚酯薄膜。广泛应用于包装、工业用。举例，几乎所有的食品包装袋都有一层PET膜，印刷转移用PET膜一般用于烟酒包装纸盒的印刷和皮革布料的烫印，电容器用聚酯薄膜，太阳能背板；4. 汽车的贴膜；5. 液晶屏由10多种不同的PET薄膜组合而成目前最高档的应用。 PET主要用于纤维，少量用于薄膜和工程塑料。PET纤维主要用于纺织工业。PET薄膜主要用于电器绝缘材料，如电容器、电缆绝缘、印刷电路布线基材，电极槽绝缘等。PET薄膜的另
12、一个应用领域是片基和基带，如电影胶片、X光片、录音磁带、电子计算机磁带等。PET薄膜也应用于真空渡铝制成金属化薄膜，如金银线、微型电容器薄膜等。PET的另一个用途就是吹塑制品，用于包装的聚酯拉伸瓶。 玻璃纤维增强PET适用于电子电气和汽车行业，用于各种线圈骨架、变压器、电视机、录音机零部件和外壳、汽车灯座、灯罩、白热灯座、继电器、硒整流器等。PET工程塑料目前几个应用领域的耗用比例为：电器电子26%，汽车22%，机械19%，用具10%，消费品10%，其他为13%。目前PET工程塑料的总消耗量还不大，仅占PET总量的1.6%。 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的成型加工。 PET的成型加工可以注塑
13、、挤出、吹塑、涂覆、粘接、机加工、电镀、电镀、真空镀金属、印刷。以下主要介绍三种： 1注塑：加工PET可用螺杆式或柱塞式注塑机进行，对于长纤维增强的PET，因粒料中纤维呈束状分布，与树脂混合不够好，只能用螺杆式注塑机成型。PET树脂对缺口很敏感，成型时尖角处容易出现应力集中，降低承受载荷的能力，在受力或冲击时易发生破裂，所以制品外型应尽量设计得平滑而有规则，尽量避免尖角。四、PET的危害 阿联酋一个12岁的女童，因为连续16个月使用同一个矿泉水瓶，得了癌症。研究发现，塑料瓶里面含有一种叫做PET的物质，这种物质使用一次是安全的，但如果你为了节俭或图方便而重复使用该类塑料瓶，就会受到癌症的威胁。
14、 塑料瓶的底部都有一个带箭头的三角形，三角形里面有一个数字，以下这些塑料瓶底三角形中的数字，指代的是该瓶子包含的成分和该成分对人体健康的影响常见于矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等。温度达到70时易变形，且有对人体有害的物质融了。1号塑料品使用10个月后，可能释放出致癌物DEHP。这类瓶子不能放在汽车内晒太阳，不能装酒、油等物质。五、 鉴别方法 1、先闻味道，PET的味道不同一般塑料，用打火机烧一下，然后会闻到非常芳香和舒适的味道(随便烧个瓶子来闻闻)，如果PET里含有其他成分，味道就很刺鼻。有种瓶子里面含有SEBS的成分就不能用。12、看烧起来的部分，如果过分发黑或者油滴的很快，多数熔点不正常，这在PET薄膜片中常有。3、拉丝，烧着的时候在打
