聚对苯二甲酸乙二酯的合成化工过程模拟与优化课程设计报告

聚对苯二甲酸乙二酯合成反应式
聚对苯二甲酸乙二酯，又称聚乙烯酰基苯酯（PET），是一种重要
的合成聚合物。

其聚合反应式如下：
化学式：n-（C10H8O4）m
反应类型：缩合聚合
反应条件：催化剂、高温高压
反应原理：将对苯二甲酸和乙二醇缩合成聚合物
反应方程式：nHO2CC6H4CO2H + nHOCH2CH2OH → n-
（O2CC6H4CO2CH2CH2）m + 2nH2O
详细过程分步骤如下：
1. 取对苯二甲酸（HO2CC6H4CO2H）和乙二醇（HOCH2CH2OH），
在催化剂的作用下进行聚合反应。

2. 在缩合反应的过程中，羟基与羟基在脱水缩合的作用下，失去水分子，生成酯键。

3. 随着反应继续进行，聚合物的分子量逐渐增大。

4. 当反应结束后，通过加入醋酸或蒸馏等操作，将聚合物从反应物和
催化剂中分离出来。

5. 最终得到的聚合物是一种具有优异性能和广泛应用的高分子材料。

聚对苯二甲酸乙二酯具有高强度、高硬度、优异的化学稳定性、良好
的综合性能等特点，广泛应用于塑料瓶、食品包装、纤维制品等领域。

Y1314南京工业职业技术学院毕业论文题目：聚对苯二甲酸乙二醇酯工艺流程作者：郁春雪学号：1301013138院、系：机械工程学院专业班级：高技1311指导教师：栗娟.2016年5月20日聚对苯二甲酸乙二醇酯生产流程摘要本装置采用三釜工艺，以PTA、EG、二氧化钛、乙二醇锑、A型添加剂等为原辅料参加反应。

主要经过下料、浆料输送、浆料入罐混合、酯化反应、预聚反应、终聚反应6个主要生产步骤。

控制粘度、温度、压力等主要参数来达到生产目的。

慢慢形成满足纺丝车间需求的熔体和生产出合格的聚酯切片。

关键词：聚酯工艺聚酯纤维酯化反应预聚反应终聚反应PTA process for the production of ethylene terephthalateAbstractDevice adopts three reactor, as raw materials in the reaction with PTA, EG, titanium dioxide, ethylene glycol antimony, A type additive. The main after feeding, the slurry, slurry, esterification, condensation and other major production steps. The main parameters to control the temperature, pressure, viscosity to meet production goals. Slowly formed to meet the needs of melt spinning workshop and the production of qualified polyester chipsKey Words: Polyester process ；Temperature；Viscosity；Esterification；Condensation Reaction目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章 PET的概述 (2)1.2聚对苯二甲酸乙二醇酯性质 (1)1.3聚对苯二甲酸乙二醇酯的应用 (1)第二章聚对苯二甲酸乙二醇酯生产工艺 (3)2.1 原理 (3)2.2原辅材料简介 (3)2.2.1对苯二甲酸（PTA） (3)2.2.2乙二醇（EG） (4)2.2.3二氧化钛 (4)2.2.4乙二醇锑 (4)2.3生产工艺流程 (5)2.3.1 PTA投料 (6)2.3.2浆料混合 (6)2.3.3酯化反应 (6)2.3.4缩聚反应 (8)第三章聚对苯二甲酸乙二醇酯工艺探讨 (9)3.1影响固相缩聚的主要参数 (9)3.1.1催化剂 (9)3.1.2二甘醇 (9)3.1.3温度与时间 (9)3.2事故预案及处理方法 (10)3.2.1高温EG泄露的处理预案 (10)3.2.2热媒泄露事故处理预案 (11)3.3小结 (12)第四章聚酯行业展望 (13)结论 (14)参考文献 (15)致谢 (16)第一章PET 的概述1.1 PET 性质 聚对苯二甲酸乙二醇酯：化学式为COC6H 4COOCH 2CH 2O 。

娠妊位异．在讲课之前,首先让
我们一起来回顾以前
学习的：正常女性内
生殖器解剖图
女性内生殖器图
掌握要点：掌握要点：子宫及输卵子宫及输卵管的正常位管的正常位置置
女性内生殖器图
正常受精卵运行图
掌握要点：掌握要点：卵子受精卵子受精部部位
概述正常妊娠时，受精卵着床于子宫体腔
内膜。

当受精卵在子宫体腔以外的部位着床，称为异位妊娠，习惯称为宫外孕
?
妇产科常见急腹症之一.?孕产妇主要死亡原因之一..发生率近年上升趋势明显?．异位妊娠发生部位图
异位妊娠发生部位分部图
其他(输卵管伞部及间质部）输卵管壶腹部输卵管60%峡25%．
病因
输卵管炎
输卵管发育不良或功能异
常
各种节育措施后
受精卵游走
其他
肿瘤压迫、输卵管手术、子宫内膜异
位症．
---病理 异位妊娠的变化和结局
输卵管妊娠流
产输卵管妊娠破裂继发性腹腔妊娠子宫的变化。

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PTA）20万吨/年生产线设计
一、概要
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PTA）称为对苯亚乙烯二醇（PEG），它是一
种由聚醚酯化料和二甲苯基脲聚合而成的无醛聚醚类高分子化合物，具有
良好的耐热性和耐湿性，水溶性好，用于聚氯乙烯塑料、氨纶、醋酸纤维、聚酯纤维等领域，是有机合成的重要原料。

本文结合实际生产情况，为
20万吨/年PTA生产线提供设计方案。

二、工艺流程
三、设备规格
根据PTA生产线的工艺流程，可确定主要的生产设备，包括：1）合
成汽油制氢装置：圆筒形气液塔1台，负压合成塔1台；2）精制蒸馏装置：毛细管加热炉1台，酸净装置2台，乙烯塔1台；3）脱色蒸汽脱硫：排放阀3台，检漏阀3台，脱硫塔3台；4）加氢褪黑装置：反应器1台，进料阀1台，产物阀1台；。

聚对苯二甲酸乙二醇酯工艺设计聚对苯二甲酸乙二醇酯工艺设计前言聚对苯二甲酸乙二醇酯英文名称Polyethylene terephthalate简称PET,别名涤纶树脂或聚酯树脂，俗称涤纶。

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，英国的卜内门（ICI）公司的Crothers于20世纪30年代末发现，40年代投入工业化生产，主要用于生产涤纶纤维。

1953年杜邦公司首次开发出PET纤维产品。

由于它的原料纯对苯二甲酸和乙二醇及合成树脂技术成熟，其发展速度使任何一种纤维都难以比拟。

PET的用途不主要局限于纤维，而是进一步拓展到各类容器、包装材料、薄膜、胶片、工程塑料等领域，目前，PET正在越来越多地取代铝、玻璃、陶瓷、纸张、木材、钢铁和其他合成材料，聚酯的家庭也在持续扩大。

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。

我国自20世纪50年代开始生产PET，现在生产能力很大。

2000年总生产能力可达5000Kt/a。

国内在90年代引进了吉玛、钟纺、伊文达和杜邦的工艺，使聚酯生产进入了工业腾飞时期。

但目前PET树脂多用于纤维生产。

PET工程塑料产品成本低，工作性优于PBT，且原料易得，可加速发展PET塑料的开发与应用。

在我国，早在二十世纪九十年代前后，中国石化巴陵公司就完成了PET工程塑料的实验室研制项目。

然而，到目前为止，我国PET工程塑料的生产并没有大规模推广开来，只有极少量生产，基本上还属于空白，因此也有着极大的发展潜力。

而且近年来随着人们生活水平的提高，我国乃至全球对聚酯的需求越来越大，更为我国聚酯行业的发展带来巨大的商机，我们应该抓住这难得的机会，不断完善和提高聚酯的生产技术，并研究开发新型聚酯产品，以增强我国聚酯行业的竞争能力。

1 PET简介1.1 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.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。

中外企业家2011年第1期（下）总第365期科技之光·Science And Technology Of B rightness1.前言热塑性聚酯是由饱和二元酸和二元醇通过缩聚反应制得的线性聚合物。

根据二元酸和二元醇的不同，可以合成多种热塑性聚酯。

目前已经工业化生产应用的品种主要有：聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT ）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET ）、聚对苯二甲酸环己撑二甲醇酯（PCT ）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN ）、聚萘二甲酸丁二醇酯（PBN ）和聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT ）等。

在这几个品种中，应用范围最广的是PET 和PBT ，尤其是PET 。

国外早在20世纪30~40年代就开始了PET 的研究[1]，英国于1946年发表了第一个制备PET 的专利。

美国Dupont 公司于1978年首先研制出解决PET 作为工程塑料低温快速结晶的技术。

我国将PET 作为工程塑料开发利用的研究起步相对较晚，与国外相比，还有相当大的差距。

并且国内很多研究大多还只是停留在书本或实验室研究阶段，真正工业化的产品很少，这也是国内PET 工程塑料开发中的致命弱点。

因此，国内市场急需开发综合性能优良的PET 工程塑料的工业化产品，以满足不断增长的市场需求。

2.PET 的制备工艺2.1主要原料制备PET 的主要原料是对苯二甲酸和对苯二甲酸二甲酯、乙二醇，这3种原料主要是以石脑油为原料制得的，其工艺过程如下：2.2PET 的合成[2-5]PET 树脂的合成方法主要有：酯交换法、直接酯化法、缩聚法、吉玛法和固相缩聚法。

2.2.1酯交换法酯交换法是将对苯二甲酸二甲酯（DM T ）和乙二醇按照一定配比加入酯交换反应器内，在催化剂存在下生成对苯二甲酸羟乙酯，然后再进行缩聚反应，生成PET 树脂。

该法的反应过程可以用下式表示：2.2.2直接酯化法首先将对苯二甲酸在乙二醇中配成淤浆料，然后再在220℃~250℃、加压的条件下进行反应。

化工过程模拟与优化课程设计报告-苯乙烯生产过程的设计与优化（仅供参考）专业:化学工程1999年8月目录设计任务书1. 过程设计分析 (1)1.1. 乙苯生产过程的分析 (1)1.1.1. 乙苯合成 (1)1.1.2. 乙苯产品分离过程分析 (1)1.2. 苯乙烯生产过程的分析 (1)1.2.1. 苯乙烯合成 (1)1.2.2. 苯乙烯分离 (2)2. 乙苯生产过程设计.42.1. 反应系统 (4)2.1.1.反应物和产物分布 (4)2.1.2. 反应条件 (4)2.1.3. 反应选择性和转化率 (4)2.1.4. 反应的循环结构 (5)2.1.5. 产量和进料量 (5)2.1.6. 反应器的确定 (6)2.1.7. 反应热的计算 (6)2.2. 分离系统设计 (6)2.2.1. 分离序列 (6)2.2.2. 苯塔分离条件的确定 (7)2.2.3. 乙苯塔分离条件的确定.72.3. 换热网络合成 (8)2.3.1. 各换热单元热负荷计算 (8)2.3.2. 换热网络 (8)2.4. 乙苯过程流程 (9)3. 乙苯制苯乙烯过程设计 (10)3.1. 反应系统 (10)3.1.1. 反应物和产物分布 (11)3.1.2. 反应条件 (11)3.1.3. 反应选择性和转化率 (11)3.1.4. 反应的循环结构 (11)3.1.5. 产量和进料量 (12)3.1.6. 反应器的确定 (13)3.1.7. 反应热的计算 (13)3.2. 分离系统设计 (13)3.2.1. 分离序列 (13)3.2.2. 轻组分分离条件的确定 143.2.3. 乙苯塔分离条件的确定 (14)3.2.4. 苯塔分离条件的确定 (15)3.2.5. 产品塔分离条件的确定 163.3. 换热网络合成 (16)3.3.1. 各换热单元热负荷计算 (16)3.3.2. 换热网络 (16)3.4. 苯乙烯过程流程 (17)4. 由苯制苯乙烯全过程设计 (19)4.1. 物料流程的联合 (19)4.2. 能量流程的联合 (20)4.3. 全过程流程 (21)5. 全流程经济衡算 (23)5.1. 原料费用 (23)5.1.1. 原料费用 (23)5.1.2. 催化剂费用 (23)5.2. 产品及副产品价值 (23)5.3. 设备投资费用计算 (23)5.3.1. 反应器的费用模型 (23)5.3.2. 塔设备的费用模型 (24)5.3.3. 闪蒸器的费用模型 (25)5.3.4. 换热器的费用模型 (26)5.3.5. 压缩机与膨胀机的费用模型 (26)5.3.6. 其它费用 (26)5.4. 操作费用计算 (27)5.5. 全流程经济衡算 (27)5.6. 全流程经济潜力 (27)5.6.1. 产量对经济效益的影响 (27)5.6.2. 乙烯和苯的进料摩尔比的影响.28 5.6.3. 苯乙烯过程反应转化率的影响.295.7. 经济最优化的流程结构 (29)6. 技术经济评价 (31)6.1. 生产成本费用估算 (31)6.1.1. 成本费用估算的依据 (31)6.1.2. 成本费用估算及分析 (31)6.2. 财务评价 (31)6.2.1. 财务评价的依据及主要参数 (31)6.2.2. 财务盈利能力分析 (32)6.3. 不确定性分析 (32)6.3.1. 盈亏平衡分析 (32)6.3.2. 敏感性评价 (33)6.4. 综合评价 (33)参考文献 34附图1 乙苯过程流程图 35附图2 苯乙烯过程流程图 36附图3 全过程流程图 37附录1 乙苯过程流程模拟输入文件 (38)附录2 乙苯过程流程模拟结果 (40)附录3 苯乙烯过程流程模拟输入文件 (54)附录4 苯乙烯过程流程模拟结果 (56)附表1 工程投资估算表 (75)附表2 可变成本估算表 (76)附表3 总成本和费用估算表 (77)附表4 销售收入和流转税金计算表 (78)附表5 损益表 (79)附表6 现金流量表 (80)附表7 贷款偿还平衡表.81附表8 资金来源与运用表.82附表9 资产负债表 (83)附表10 敏感性分析表 (84)附表11 经济效益综合指标汇总表 (85)附表12 基础数据 (86)1 设计任务乙烯 + 苯→乙苯→ → 苯乙烯2 设计要求(1)方案说明书;(2)流程图;(3)ASPEN、PRO/II输入文件清单;(4)输出文件清单(包括各主要单元和物流的组成、温度、压力数据表);(5)设计优化方案比较和分析讨论(列出2-3个物流工艺方案和2-3个换热器网络方案)过程设计分析乙苯生产过程的分析乙苯合成1879年M.Balsohn发现用苯和乙烯可合成乙苯,他将乙烯气体通入苯和三氯化铝的混合物中并加热到70~80℃得到乙苯和多烷基苯.乙苯的工业生产既可以用C2组分和苯烷基化反应来制取,也可以从煤或石油炼制得到的芳烃馏分中分离而获得.本设计拟采用苯和乙烯进行Friedel-Crafts烷基化反应合成乙苯.苯+C2H2 乙苯ΔH298 = -114 kJ/mol在芳烃烷基化中的主要问题在于:开始得到的烷基芳烃还可能发生多烷基化反应.其主要反应如下:苯+C2H2 乙苯乙苯 + C2H2 二乙苯二乙苯 + C2H2 三乙苯2乙苯苯+二乙苯因此,要提高反应产物乙苯的收率,必须将烷基化反应的初始转化率控制在较低的水平,并将多烷基芳烃进行循环.目前,苯乙基化反应的初始转化率维持在40%左右,在烷基转移反应后乙苯总收率可达到98%(mol).图1-1为乙苯生产的热力学平衡图.由图1-1可以看出,乙烯和苯最适宜的摩尔比是0.9左右,随着乙烯浓度的增加,多烷基苯衍生物的生成量也相应增加.为了保证较高的选择性和满意的转化率,工业上合成乙苯时,采用乙烯与苯的摩尔比只有0.35~0.55.乙苯产品分离过程分析由前面的分析可知,在乙苯合成过程中,由于适宜的反应转化率较低,反应器出口含大量未反应的原料;而且反应过程中伴有多烷基化反应副反应,生成多烷基苯衍生物.因此,必须对反应产物进行分离,将反应产物中的多烷基苯衍生物和未转化的反应物(主要是过量苯)分离出来.在本设计中,合成乙苯的目的是生产苯乙烯,分离后乙苯的质量应满足生产苯乙烯的要求.因此,设计要求分离后乙苯的纯度达到98%,沸点为134~137℃,密度为0.8676~0.8684,苯的最高含量不超过1%.苯乙烯生产过程的分析苯乙烯合成苯乙烯的工业生产目前几乎全采用乙苯催化脱氢方法.乙苯苯乙烯 + H2 ΔH873 = 125 kJ/mol乙苯催化脱氢在温度高达600℃左右进行.由于脱氢为吸热过程,根据Le Chatelier's原理,高温和低压(现代工业装置中压力小于0.1MPa)有利于反应进行,但在高温时苯乙烯和乙苯热分解显著,使苯乙烯收率减低.其主要反应如下:乙苯苯乙烯 + H2乙苯苯+C2H4乙苯 + H2 甲苯 + CH4图1-1 乙苯生产的热力学平衡图1 苯;2 乙苯;3 二乙苯;4 三乙苯;5 四乙苯;6 五乙苯;7 六乙苯在工业生产中,限制初始转化率以减少不希望的副产物的生成,并循环使用未转化的乙苯以提高苯乙烯的收率,因而只产生少量苯、甲苯和高沸点芳烃.为降低分压和防止积炭或防止催化剂的频繁再生,需向反应器中渚入水蒸气.通常用氧化铁作催化剂(活性组分),用氧化铬(稳定组分)和氧化钾(积炭抑制剂),并加入助催化剂(CuO, V2O5)来改善催化剂性能.当采用新型催化剂时,乙苯转化率为60~70%,选择性为85~90%,催化剂使用寿命常在2~4年.苯乙烯分离由于反应转化率只有60~70%,而且伴有一些副反应的发生,因此反应器出口的粗苯乙烯中含有大量未反应的乙苯以及部分副产物,如苯、甲苯和高沸点芳烃等.同时,由于反应要求在高温下进行,需用燃料气进行加热,因此也需将燃料气从产物中分离出来.工业生产苯乙烯的主要目的在于进一步聚合生产聚苯乙烯,因此,应根据聚合的要求来规定苯乙烯的精制.通常要求苯乙烯浓度达到99.9%(重量),且C8和C9芳烃的含量低于1000ppm.2. 乙苯生产过程设计2.1 反应系统2.1.1 反应物和产物分布该反应系统的主要反应物为苯和乙烯,产物为乙苯(主产物)和二乙苯及三乙苯.设反应进料组成为乙烯和苯的摩尔比为x0,根据图1的数据可回归得反应产物的分布(摩尔组成)如下: 苯的摩尔分率=-0.0336x03+0.3174x02-0.9759x0+1.0002 (式2-1)乙苯的摩尔分率=-0.1008x03-0.6068x02+0.9345x0+0.0167 (式2-2)二乙苯的摩尔分率=-0.0516x03+0.1222x02+0.1929x0-0.0433 (式2-3)三乙苯的摩尔分率=-0.0423x03+0.2252x02-0.214x0+0.0666 (式2-4)2.1.2 反应条件气相连续反应反应温度:820oF,等温反应压力:300psia,等压催化剂:ZSM-5沸石催化剂2.1.3 反应选择性和转化率在苯过量和上述条件下,乙烯几乎全部转化.设乙烯的转化率x0为100%,根据反应物和产物的化学计量关系,可将苯的转化率x1由乙烯的转化率和产物组成来表达:由式(2-1)至式(2-4)可得:式(2-5)反应的选择性s1可表示为产物组成的函数:由式(2-1)至式(2-4)可得:式(2-6)2.1.4 反应的循环结构在乙苯合成过程中,由于适宜的反应转化率较低,反应器出口含大量未反应的原料;而且反应过程中伴有多烷基化反应副反应,生成多烷基苯衍生物.因此,必须对反应产物进行分离,将反应产物中的多烷基苯衍生物和未转化的反应物(主要是过量苯)分离出来.要提高反应产物乙苯的收率,必须将未转化的反应物和多烷基芳烃进行循环.其循环结构如下:未反应的苯和多乙苯苯乙烯乙苯图2-1 乙苯合成的循环结构图2.1.5 产量和进料量本设计中的产物乙苯(中间产物)为合成苯乙烯(终产品)的原料,因此乙苯的产量应该由苯乙烯的产量来决定.设乙苯的产量为Pma,其具体量由第三章确定(下一反应的新鲜进料量F2f,当取苯乙烯终产品的产量为250mol/h,转化率x2=0.35时,由第三章可知F2f为327.4mol/h).设分离系统收率为y1=100%,由物料平衡可知:反应器出口乙苯流率 (式2-7)反应器出口二乙苯流率(式2-8)反应器出口三乙苯流率(式2-9)当反应进料组成为乙烯和苯的摩尔比x0取0.5时,由式2-5和式2-6可得:x1=0.4027 s1=0.7752由式2-7至式2-9可得:P1a=327.4mol/h P1b=83.49mol/h P1c=11.46mol/h由物料平衡和反应产物可知反应器进料:新鲜苯进料量 (式2-10)循环进料量 (式2-11)新鲜乙烯进料量 (式2-12)总进料量 (式2-13)由式2-10和式2-13可得:F1f=422.3mol/h F0f=524.4mol/hF1r=619.3mol/h F1t=1566mol/h2.1.6 反应器的确定根据反应条件,本设计拟采用固定床反应器.原料气经预热到反应温度,混合后匀速通过催化剂层,其停留时间τ约为10分钟.根据下列计算式可计算反应器容积:进料体积流率 (式2-14)反应器容积 (式2-15)由上式可得,当反应进料组成x0取0.5时,反应器容积VR=0.749m3.2.1.7 反应热的计算在设计的反应条件下,主反应的反应热为H1=-158.46kJ/mol,为简化计算过程,多烷基化反应的反应热以主反应的反应热来估算.有此可得下式:反应热 (式2-16)当反应进料组成x0取0.5时,反应热为HR=-66924.87kJ/h=-6.343*104Btu/h.为维持反应器的等温操作条件,须及时从反应器取热.2.2 分离系统设计2.2.1 分离序列由于反应产物中存在未反应的苯、产物乙苯和副产物多乙苯,必须将产物乙苯分离出来作为生产苯乙烯的原料,同时将未反应的苯和多乙苯循环使用.因此,存在着分离序列的选择.本设计采用启发—试探法进行排序.排定塔序的推理法则如下:流量最大的组分最先分离;最轻的组分最先分离;高收率的组分最后分离;分离困难的组分最后分离;等摩尔分割优先;下一个分离应该是最便宜的.由前面的计算可知,当反应进料组成x0取0.5时,反应器出口组成见表2-1:(此时反应转化率为0.4027.经查数据手册,得各物质的沸点如下表2-1:表2-1 反应产物的流量和沸点物质苯乙苯二乙苯三乙苯流量(mol/h) 553.41 340.90 86.93 11.93沸点((F) 176.2 277.1 361.0 412.1注:二乙苯和三乙苯的沸点采用其同分异构体沸点的算术平均值由表2-1可知,按照分离序列规则,苯应该最先分离;其次是乙苯;在本设计中二乙苯和三乙苯不为产品,而作为循环物流,因此不需再分离.其流程如下图2-2:苯循环进料多乙苯反应产物产品乙苯图2-2 产品乙苯分离序列苯塔分离条件的确定根据反应产物分布及其沸点分布,苯塔可采用常压操作,进料采用泡点进料.根据分离精度要求,用PRO II模拟可得塔板数,塔内温度和压力分布,回流比,塔顶及塔底产品流率,塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷.拟设苯塔的分离要求为:塔顶产品中乙苯及多乙苯的含量少于0.1%,塔底产品中苯含量少于0.1%.经过SHORTCUT模拟得苯塔在要求的分离精度下的最小回流比为Rmin=0.45,最少理论板数为NTmin=8.8.在实际生产中,一般取实际回流比R为最小回流比Rmin的1.1-1.2倍.本设计中取R=1.2Rmin,经过蒸馏塔模拟可得苯塔的操作条件如表2-2所示,各股物流的流量及组成如表2-3所示.表2-2 分离系统操作条件理论板数NT 回流比R 压力P(Psia) 温度T((F)最小实际最小实际进料塔顶塔底苯塔 8.8 20 0.45 0.54 15 206.8 177.1 290.9乙苯塔 11.7 26 0.60 0.72 15 290.9 278.6 367.7进料位置Nf 物流流量(mol/h) 热负荷(MM Btu)进料塔顶塔底塔顶冷凝器塔釜再沸器苯塔 10 946.7 524.5 422.3 -3.70 11.94乙苯塔 15 422.3 327.4 94.8 -3.62 8.95乙苯塔分离条件的确定根据苯塔塔底产物分布及其沸点分布,乙苯塔可采用常压操作,进料采用泡点进料.根据分离精度要求,用PRO II模拟可得塔板数,塔内温度和压力分布,回流比,塔顶及塔底产品流率,塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷.拟设乙苯塔的分离要求为:塔顶产品中多乙苯含量少于0.1%,塔底产品中乙苯含量少于0.1%.经过SHORTCUT模拟得乙苯塔在要求的分离精度下的最小回流比为Rmin=0.6,最少理论板数为NTmin=11.7.在实际生产中,一般取实际回流比R为最小回流比Rmin的1.1-1.2倍.本设计中取R=1.2Rmin,经过蒸馏塔模拟可得乙苯塔的操作条件如表2-2所示,各股物流的流量及组成如表2-3所示.其中,产品乙苯的产量为327.4mol/h,纯度为99.8%.表2-3 各股物流的流量及组成塔物流流量(mol/h) 苯(mol%) 乙苯(mol%) 二乙苯(mol%) 三乙苯(mol%)苯塔进料 946.7 55.4 34.6 8.8 1.2塔顶 524.5 99.9 0.1 0.0 0.0塔底 422.3 0.1 77.4 19.8 2.7乙苯塔进料 422.3 0.1 77.4 19.8 2.7塔顶 327.4 0.1 99.8 0.1 0.0苯塔底 94.8 0.0 0.1 87.8 12.1换热网络合成2.3.1 各换热单元热负荷计算在本设计中的换热单元如下:原料预热到反应温度,为保持反应的等温条件而及时移走反应热,反应产物冷却到泡点以保证分馏塔的泡点进料条件,各分馏塔的塔顶冷凝器和塔釜再沸器.由于产品乙苯送至苯乙烯过程作为原料,不需进行冷却.设新鲜进料温度为80(F,进料压力为15Psia,由于反应要求进料压力为300Psia,故必须对原料进行压缩.同样,在反应器出口压力为300Psia,而分馏塔却在常压下(15Psia)操作,因此需对反应产物进行膨胀.本设计为尽量利用低温热,拟采用原料预热到合适温度,再压缩,使压缩机出口温度和压力满足反应要求.在反应器出口为尽量提供高温热和降低膨胀机体积,拟采用先冷却到合适温度,再膨胀,使膨胀机出口温度和压力满足分馏塔的操作要求.由此可得其初步流程如下:新鲜进料循环苯循环多乙苯图2-3 换热系统初步流程根据PRO II模拟可得各换热单元的热负荷及冷热物流的起始温度和目标温度,如表2-4所示.设膨胀机和压缩机的效率均为80%.换热网络合成为充分利用系统能量,降低公用工程消耗,本设计采用夹点分析进行换热网络合成.经过能量优化匹配可得该系统的换热网络如乙苯过程流程图附图1所示.为充分利用压缩机的热效应,将原料预热到合适温度后进入压缩机,利用绝热温升达到反应温度.为充分利用分离系统余热,将原料先经过分馏塔塔顶冷凝器预热后,再与产物换热.为节约蒸汽用量,适当提高蒸汽压力,依此经过乙苯塔和苯塔再沸器.由PRO II模拟可得各单元的热负荷和各物流的温度.模拟的输入文件和模拟结果见附录1.表2-4 换热单元的热负荷预算值换热单元流量(mol/h) 进口温度(oF) 进口压力(Psia) 出口温度(oF) 出口压力(Psia) 热负荷(MMBtu)原料混合 *946.7 80.015153.7150.00**524.5 177.1***94.8 367.7原料预热 1566.0 153.7 15 567.6 15 23.27原料压缩 1566.0 567.6 15 820.0 300 12.88反应 1566.0 820.0 300 820.0 300 -0.06产物冷却 946.7 820.0 300 208.0 300 -38.14产物膨胀 946.7 208.0 300 206.8 15 -0.08苯塔顶冷凝 524.5177.1 15 -3.70苯塔底再沸 422.3290.9 15 11.94乙苯顶冷凝 327.4278.6 15 -3.62乙苯底再沸 94.8367.7 15 8.95注:表中*为新鲜进料;**为循环苯进料;***为循环多乙苯进料为保证压缩机和膨胀机的气相操作条件,原料必须先预热,再压缩;而反应产物须先膨胀后冷却.经过换热网络的合成,该乙苯过程须消耗电能为:压缩机功率5055.9HP,膨胀机功率2041.4HP,二台泵的功率分别为25.4HP和10.8HP;冷公用工程(循环水32oF,15Psia)770mol/h;热公用工程(饱和蒸汽469oF,450Psia)1200mol/h.乙苯过程流程经过前面的模拟分析,可得乙苯过程流程如附图1所示.新鲜进料苯(80oF/15Psia,422.34mol/h)经过反应器的夹套层预热到85oF,以移走反应热(Q反=0.06MMBtu/h),维持反应的等温条件.然后将苯与乙烯进料(80oF/15Psia,524.4mol/h)相混合(52.3oF/15Psia,946.7mol/h),用泵(W=25.4HP)依次送入苯塔和乙苯塔的塔顶冷凝器,进行进一步预热到113.6 oF和181.2 oF,再与苯塔顶产物循环苯(177.1oF/15Psia,524.6mol/h)和乙苯塔底产物循环多乙苯(367.7oF/15Psia,94.4mol/h)混合,混合后(199.3oF/15Psia,1565.7mol/h)与反应产物换热到567.5oF,再经过压缩机(W=5055.9HP)压缩到820oF,300Psia进入反应器.反应产物(820oF/300Psia,946.7mol/h)经过膨胀机(W=2041.1HP)膨胀到695.7oF,15Psia,与原料进行热交换(Q=16.8MMBtu/h),温度降低到286.1oF,再进一步用循环水(32oF/15Psia,770mol/h)冷却(Q=16.23MMBtu/h)到泡点206.8oF,以满足苯塔的泡点进料要求.苯塔塔顶产品苯(177.1oF/15Psia,524.6mol/h)循环,塔底产品(290.9oF/15Psia,422.1mol/h)进入乙苯塔进一步进行分离.塔顶冷凝器(Q=3.71MMBtu/h)采用原料(52.3oF/15Psia,946.7mol/h)冷却,塔釜再沸器(Q=11.92MMBtu/h)采用由乙苯塔塔釜再沸器出来的蒸汽(457oF/450Psia,1200mol/h)加热.乙苯塔也采用泡点进料,塔釜产品多乙苯(367.7oF/15Psia,94.4mol/h)循环,塔顶产品乙苯(278.7oF/15Psia,327.8mol/h)作为苯乙烯过程原料,其纯度为99.8%.塔顶冷凝器(Q=3.62MMBtu/h)采用原料(113.6oF/15Psia,946.7mol/h)冷却,塔釜再沸器(Q=8.96MMBtu/h)采用蒸汽(469oF/450Psia,1200mol/h)加热.循环水(32oF/15Psia,700mol/h)经与反应产物换热后(Q=316.23MMBtu/h)可达252.9oF蒸汽,可供生活用水热源.(469oF/450Psia,1200mol/h)饱和蒸汽先经过乙苯塔塔底再沸器(Q=8.96MMBtu/h),温度降到457oF,再经过苯塔塔底再沸器(Q=11.92MMBtu/h),得冷凝水(294oF/450Psia,1200mol/h),可供苯乙烯过程使用.其具体流程可见附图1乙苯过程流程图.图中还标示了各单元设备的负荷和操作条件,各股物流的温度、压力及流量.乙苯制苯乙烯过程设计3.1 反应系统3.1.1 反应物和产物分布该反应系统的主要反应物为乙苯过程的产品乙苯,其纯度为99.8%.产物为苯乙烯(主产物)和氢气、甲烷、乙烯、苯及甲苯.设反应转化率为x2,其产物分布为:苯摩尔数/苯乙烯摩尔数=0.333x2-0.215x22+2.547x23 (式3-1)苯摩尔数/苯乙烯摩尔数=0.084x2-0.264x22+2.638x23 (式3-2)3.1.2 反应条件气相连续反应反应温度:1115oF,等温反应压力:25psia,等压催化剂:FeO(活性组分)+ CrO2(稳定组分)+ K2O(积碳抑制剂)+ CuO,V2O5(助催化剂)3.1.3 反应选择性和转化率反应平衡常数: Keq = (2.67(10-21)exp[4.72(104 / T(0R)式3-3)主反应速度常数: k1 = (383)exp{-20440 / [RT(0R)]}h-1 (式3-4)在反应条件为11150F、25 Psia 时,由式3-3可得:Keq = (2.67(10-21)exp[4.72(104 / T(0R)] = 0.249由主反应的平衡条件知:计算知:x2eq=0.354反应的选择性s2可表示为产物组成的函数:由式(3-1)至式(3-2)可得:(式3-5)3.1.4 反应的循环结构在苯乙烯合成过程中,由于反应的平衡转化率较低(x2eq=0.354),反应器出口含大量未反应的原料.因此,必须对反应产物进行分离,将反应产物中未转化的反应物(过量乙苯)分离出来.同时,要提高反应产物苯乙烯的收率,必须将未转化的反应物进行循环.其循环结构如下:未反应的乙苯乙苯苯乙烯其它副产品图3-1 苯乙烯合成的循环结构图3.1.5 产量和进料量本设计中取苯乙烯终产品的产量P为250mol/h,反应转化率x2=0.35时,分离系统收率为y2=100%,由物料平衡可知:反应器出口苯乙烯流率 (式3-6)反应器出口乙苯流率 (式3-7)反应器出口苯流率 (式3-8)反应器出口甲苯流率 (式3-9)反应器出口甲烷流率 (式3-10)反应器出口乙烯流率 (式3-11)反应器出口氢气流率 (式3-12)当取反应转化率x2=0.35时,由式3-5可得:s2=0.7636由式3-6至式3-12可得:P2a=250mol/hP2b=608.02mol/h P2c=49.85mol/h P2d=27.55mol/hP2e=27.55mol/h P2f=49.85mol/h P2g=222.45mol/h由物料平衡和反应产物可知反应器进料:新鲜乙苯进料量 (式3-13)循环进料量 (式3-14)总进料量 (式3-15)由式3-13至式3-15可得:F1f=327.4mol/h F1r=608.02mol/hF1t=935.42mol/h3.1.6 反应器的确定根据反应条件,本设计拟采用管道式反应器,L/D取12(一般大于6).原料气经预热到反应温度,混合后匀速通过催化剂层.从主反应的反应速率常数k的单位(式3-4)知该反应是一级反应.根据下列计算式可计算反应器容积:进料体积流率 (式3-16)反应器容积 (式3-17)由上式可得,当反应转化率x2取0.35时,反应器容积VR=1.079m3.3.1.7 反应热的计算在设计的反应条件下,主反应的反应热为H2=125kJ/mol,为简化计算过程,多烷基化反应的反应热以主反应的反应热来估算.有此可得下式:反应热 (式3-18)当反应转化率x2取0.35时,反应热为HR=40925kJ/h=3.879*104Btu/h.为维持反应器的等温操作条件,须及时向反应器供热.3.2 分离系统设计3.2.1 分离序列由于反应产物中存在未反应的乙苯和副产物苯、甲苯、甲烷、乙烯及氢气,必须将产物苯乙烯分离出来,同时将未反应的乙苯循环使用.因此,存在着分离序列的选择.本设计采用启发—试探法进行排序.排定塔序的推理法则如下:流量最大的组分最先分离;最轻的组分最先分离;高收率的组分最后分离;分离困难的组分最后分离;等摩尔分割优先;下一个分离应该是最便宜的.由前面的计算可知,当反应转化率x2=0.35时,反应器出口组成见表3-1.经查数据手册,得各物质的沸点如下表3-1:由表3-1可知,在本系统中,氢气、甲烷和乙烯极易从其它组分中分离出来,且均非主要产物,彼此不用进一步分离;而产品苯乙烯则和未反应的乙苯的沸点相当接近,很难进行分离.按照分离序列规则,氢气、甲烷和乙烯等轻组分应该最先分离;其次是将苯和甲苯分离出来,最后分离乙苯和苯乙烯.其流程如下图3-2:表3-1 反应产物的流量和沸点物质甲烷乙烯苯甲苯乙苯苯乙烯氢气流量(mol/h) 27.55 49.85 49.85 27.55 608.02 250 222.45沸点((F) -258.7 -154.7 176.2 231.1 277.1 293.3 -423.0轻组分回收苯反应产物甲苯乙苯循环产品苯乙烯图3-2 产品乙苯分离序列轻组分分离条件的确定根据反应产物分布及其沸点分布,对轻组分的分离可采用闪蒸塔常压操作.用PRO II模拟可得,当闪蒸塔进料温度为500F时,可达到分离要求,其操作条件见表3-2.因此,将反应产物冷却到500F,采用混合进料,压力为反应器出口压力25Psia.经过PRO II模拟,可得闪蒸塔塔顶和塔底的物流的流量及组成,如表3-3所示.闪蒸塔塔顶物流为气相,主要为氢气、甲烷和乙烯,非本系统的主要产物,因此不再作进一步分离.塔底物流为液相,主要为苯、甲苯、乙苯和产品苯乙烯,加热后进入乙苯塔进一步分离.乙苯塔分离条件的确定根据闪蒸塔塔底的物流分布及其沸点分布,乙苯塔可采用闪蒸塔出口压力操作,进料采用泡点进料.根据分离精度要求,用PRO II模拟可得塔板数,塔内温度和压力分布,回流比,塔顶及塔底产品流率,塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷.拟设乙苯塔的分离要求为:塔顶产品中乙苯及苯乙烯的含量少于1%(塔顶产品产量远小于塔底产品产量),塔底产品中苯和甲苯的含量少于0.1%.由于进料中含有少量轻组分乙烯,故须指定塔顶产品为混合相,其温度为1500F,且因苯和甲苯不是主要产物,不需将乙烯分离出来.经过SHORTCUT模拟得乙苯塔在要求的分离精度下的最小回流比为Rmin=8.54,最少理论板数为NTmin=15.8块.在实际生产中,一般取实际回流比R为最小回流比Rmin的1.1-1.2倍.本设计中取R=1.2Rmin,经过蒸馏塔模拟可得乙苯塔的操作条件如表3-2所示,各股物流的流量及组成如表3-3所示.表3-2 分离系统操作条件理论板数NT 回流比R 压力P(Psia) 温度T((F)最小实际最小实际进料塔顶塔底闪蒸塔25 50.0 50.0 50.0乙苯塔 15.8 34 8.54 10.25 25 158.7 150.0 318.9苯塔 16.6 38 0.99 1.19 25 150.0 150.0 267.9产品塔 77.3 153 6.95 8.34 25 318.9 315.0 330.2进料位置Nf 物流流量(mol/h) 热负荷(MM Btu)进料塔顶塔底塔顶冷凝器塔釜再沸器闪蒸塔1235.3 295.4 939.8乙苯塔 18 939.8 82.7 857.2 -13.92 20.76苯塔 16 82.7 55.3 27.4 -1.52 1.68产品塔 63 857.2 607.8 249.4 -84.08 84.10表3-3 各股物流的流量及组成塔物流流量(mol/h) 组成(mol%)氢气甲烷乙烯苯甲苯乙苯苯乙烯闪蒸塔进料 1235.3 18.0 2.2 4.0 4.0 2.2 49.2 20.2塔顶 295.4 75.2 9.1 15.1 0.20.2 0.1塔底 939.80.1 0.5 5.2 2.9 64.6 26.6乙苯塔进料 939.80.1 0.5 5.2 2.9 64.6 26.6塔顶 82.7 0.3 0.7 6.2 59.5 32.2 1.0塔底 857.20.1 70.8 29.1苯塔进料 82.7 0.3 0.7 6.2 59.5 32.2 1.0塔顶 55.3 0.5 1.1 9.3 89.0 0.1塔底 27.40.1 96.9 3.0 0.1产品塔进料 857.20.1 70.8 29.1塔顶 607.80.1 99.8 0.1塔底 249.40.1 99.9苯塔分离条件的确定根据乙苯塔塔顶的产物分布及其沸点分布,苯塔可采用乙苯塔顶压力操作,进料采用混合进料,温度为乙苯塔塔顶产品温度1500F.根据分离精度要求,用PRO II模拟可得塔板数,塔内温度和压力分布,回流比,塔顶及塔底产品流率,塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷.拟设苯塔的分离要求为:塔顶产品中甲苯等含量少于0.1%,塔底产品中苯等含量少于0.1%.由于进料中含有少量轻组分乙烯,故须指定塔顶产品为混合相,其温度为1500F,且因苯不是主要产物(可循环至乙苯过程为反应原料),不需将乙烯分离出来.经过SHORTCUT模拟得苯塔在要求的分离精度下的最小回流比为Rmin=0.99,最少理论板数为NTmin=17.6.在实际生产中,一般取实际回流比R为最小回流比Rmin的1.1-1.2倍.本设计中取R=1.2Rmin,经过蒸馏塔模拟可得苯塔的操作条件如表3-2所示,各股物流的流量及组成如表3-3所示.产品塔分离条件的确定根据乙苯塔塔底的产物分布及其沸点分布,产品塔可采用乙苯塔底压力操作,进料采用泡点进料.由于乙苯和苯乙烯的沸点非常相近(分别为277.10F和293.30F),也可以采用减压操作.但经过模拟发现,减压操作对分离效果的影响很小,反而增大了塔的热负荷和增加膨胀机,因此舍弃减压操作方案.根据分离精度要求,用PRO II模拟可得塔板数,塔内温度和压力分布,。

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的合成一、实验目的和要求1.掌握PET合成工艺流程；2.了解PET加工设备的基本结构及各部分的作用，掌握设备基本操作。

二、实验原理PET属于聚酯，是单体间通过酯基相互连接的一类聚合物。

常见的酯化反应类型包括：○1醇和羧酸的直接酯化；○2醇-酯的酯交换反应；○3羧酸-酯的酯交换反应；○4酯和酯的酯交换反应；○5酰氯和醇的酯化反应；○6酸酐和醇的酯化反应。

反应方程式如下：上述反应中，除酰氯与醇的反应外，大多属于平衡反应，其平衡常数与单体的性质有关，通常较低，要获得高分子量的聚酯，必须使反应副产物（水、醇、酸）等从聚合体系中排出，使反应平衡向有利于聚合反应的方向进行。

如果使用酰氯，由于酯化反应平衡常数大，通常可以看作是不平衡反应。

因此聚酯化反应可分为两大类：适于醇-羧酸、醇-酯、羧酸-酯等聚合体系的高温熔融聚合和适于酰氯等高活性单体的低温溶液聚合。

三、实验原材料和仪器设备1.原材料对苯二甲酸（PTA），乙二醇（EG），催化剂、热稳定剂。

2.仪器设备5L反应釜 1台温控系统 1台蒸馏系统 1套分馏系统 1套缓冲罐 1个真空泵 1台手套 1付切粒机 1台冷却水槽 1个PET加工设备主体结构如下：（1）反应釜。

由搅拌电动机、减速机构和轴承等组成。

具有保证合成过程中搅拌、制品质量的稳定性以及保证能够变速作用。

（2）分馏系统。

在酯化阶段将反应生成的水与乙二醇分离，保证酯化反应的转化率。

（3）蒸馏系统。

在聚合阶段减压，将体系中多余的乙二醇和反应生成的水从体系中分离出来，保证聚合反应的转化率。

（4）缓冲罐。

体系中分离出来的乙二醇和水的前期储存装置，保证反应在密闭体系中进行。

反应装置如下图所示。

图1 PET合成装置四、实验步骤PET的合成主要有两种方法，一是对苯二甲酸二甲酯(DMT)与乙二醇的酯交换法，简称DMT法，二是对苯二甲酸(PTA)与乙二醇(EG)的直接酯化，简称PTA法。

酯交换法和直接酯化法的合成流程见图2。

《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 (12)㈠、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 (12)㈡、酯化反应过程动力学研究 (13)㈢、酯化反应过程中传质研究 (14)㈣、酯化反应过程数学模拟 (16)㈤、预缩聚反应过程分析和反应动力学研究 (18)㈥、预缩聚反应过程的数学模拟 (20)㈦、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 (27)PET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。

聚对苯二甲酸乙二酯产品的工艺流程1. 概述本文档旨在介绍聚对苯二甲酸乙二酯（PET）产品的生产工艺流程。

作为一种常用的高分子材料，PET在纺织、包装、电子等领域具有广泛的应用。

本文将从原料准备、聚合、挤出成型、成品后处理等环节介绍PET产品的生产过程。

2. 原料准备2.1 对苯二甲酸（PTA）准备PTA是PET生产中的关键原料之一。

首先将对二甲苯与空气经过氧化反应产生对苯二甲酸酐（PTA酐），然后经过加水酸解生成PTA。

最后，通过蒸馏和干燥等步骤获得纯净的PTA产品。

2.2 乙二醇（EG）准备EG是PET生产中的另一种重要原料。

通过对乙烯和水进行反应，经过脱水、分离等步骤，最终获得高纯度的乙二醇。

此外，还需要对乙二醇进行储存和分装，以备后续使用。

3. 聚合3.1 聚合反应将PTA和EG按一定比例混合，在酸催化剂的作用下进行聚合反应。

通常，反应釜内同时加入PTA和EG，并在高温、高压的条件下进行，以促进聚合反应的进行。

反应结束后，通过真空蒸馏等工艺步骤，得到PET预聚体产品。

3.2 精馏PET预聚体中可能存在未完全聚合的低分子物质和杂质。

为了提高PET产品的质量，需要进行精馏操作。

通过加热、分馏和冷却等步骤，使得杂质和未完全聚合的低分子物质被蒸馏分离，获得纯净的PET产品。

4. 挤出成型4.1 造粒将经过聚合和精馏的PET预聚体通过熔融挤出机来进行造粒。

在高温高压下，将预聚体挤出成为小颗粒状。

然后通过冷却和分级筛选等处理，得到均匀大小的PET颗粒。

4.2 热塑成型PET颗粒在加热的条件下进一步熔融，然后通过注塑机进行热塑成型。

PET颗粒被加热到熔融状态后，通过模具注入，并在一定的压力下冷却固化，形成所需的PET制品。

5. 成品后处理5.1 除湿PET产品在生产过程中可能会受到湿气的影响，为了提高产品的质量，需要进行除湿处理。

通过烘烤或真空抽湿等方式，降低PET制品的湿度。

5.2 检测和包装对PET制品进行外观质量和尺寸检测，确保产品符合标准。

综述CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2021， 38（3）： 77聚对苯二甲酸乙二酯（PET）近几年发展迅速，随着PET工业生产规模越来越大，生产技术得到了不断改进。

由于它具有多种优良特性，广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车、环境景观等领域，是连接石油化工和多个行业的一个重要中间产品［1-2］。

本文对PET生产技术及其所用催化剂的研究进展进行了综述，并简单介绍了PET在景区周边公路环境景观中的应用。

1 生产技术进展PET的生产技术分为酯交换法［对苯二甲酚二甲酯（DMT）法］和直接酯化法［对苯二甲酸（PTA）法］。

工业化生产PET最初采用DMT作为主要原料的酯交换法。

从20世纪60年代中期开始，PTA法生产PET逐渐取代了DMT法，成为生产PET 的首选技术。

20世纪60年代后期，PET的生产技术从间歇生产过渡到连续化生产。

由于PTA法连续生产技术具有原料消耗低、反应时间短、产量高、质量稳定、生产成本低等优势，得到迅速发展。

20世纪80年代以后，新建的PET装置均采用PTA法的连续化生产技术［3-5］。

德国Zimmer公司、美国杜邦公司、德国-瑞士伍德依文达菲瑟有限责任公司（简称伍德依文达菲瑟公司）和日本钟纺株式会社（简称Konebo公司）的PTA法连续生产技术被广泛用于PET的生产［3-5］。

1.1 Zimmer公司技术Zimmer公司以先进连续固相缩聚技术著称，用该技术生产的PET可用于聚酯工业丝的生产。

采用该技术建成的装置单线生产能力大，既可以采用DMT法生产，也可以采用PTA法生产；装置操作弹性大，允许在50%～100%的负荷下运行，甚至在135%负荷下亦可运行。

该技术采用刮板式冷凝器，可有效解决齐聚物堵塞真空管道系统的问题，大幅提高了装置的运转周期。

在此基础上，Zimmer公司还开发了一种不需要固相缩聚即可生产瓶级PET的技术。

聚对苯二甲酸二乙酯的制备工艺及其性能研究聚对苯二甲酸二乙酯（PET）是一种重要的高性能化学纤维原料及工程塑料。

它在塑料、纤维、膜等领域具有广泛应用。

本文将介绍PET的制备工艺及其性能研究。

1. PET的制备工艺PET是由对苯二甲酸和乙二醇制得的聚酯。

PET的制备工艺主要分为两个步骤：制备对苯二甲酸二乙酯单体，将单体聚合成PET。

1.1 对苯二甲酸二乙酯单体的制备对苯二甲酸和乙二醇经过酯化反应得到对苯二甲酸二乙酯单体。

酯化反应一般采用酸催化剂，如硫酸、磷酸等。

反应条件是在高温下进行，一般在200-240℃，压力为1-4MPa。

反应后的产物中，对苯二甲酸二乙酯单体的质量分数为90-95％左右，其余为未反应的原料和少量的副产物。

1.2 PET的聚合PET可以采用熔融法或溶液聚合法制备。

熔融法是将对苯二甲酸二乙酯单体和催化剂加热至熔点以上，使其聚合成PET。

溶液聚合法是将对苯二甲酸二乙酯单体和催化剂溶解在适当的溶剂中，通过控制温度、压力等条件使其聚合。

2. PET的性能研究2.1 物理性能PET的物理性能主要包括密度、熔点、玻璃转移温度、热膨胀系数等。

PET的密度为1.37-1.39g/cm³，熔点为245-265℃，玻璃转移温度为75-100℃。

PET的热膨胀系数较小，为60-70×10^-6/℃，因此PET在高温下维持形状稳定性比其他塑料更高。

2.2 机械性能PET的机械性能是其广泛应用的原因之一。

PET具有优异的拉伸、弯曲、冲击强度和疲劳强度等机械性能。

PET的弯曲模量为3000-4000MPa，拉伸模量为3000-4500MPa，拉伸强度为50-75MPa，伸长率为15-30％。

2.3 热稳定性PET具有优秀的热稳定性。

PET可以承受高温至260℃的空气热氧化，并且可以承受短时间高温至300℃的加热。

根据PET在高温下的热稳定性能，PET可以用于制备高温下的电子零部件、光学仪器等。

绪论本设计的课程名称是高分子材料，而本设计的最终生产产品是聚对苯二甲酸乙二酯（PET），它的分子量一般大于10，密度为1.38，熔点约258摄氏度；属于热塑性聚酯，具有优良的坚韧性，拉伸、抗冲击强度、耐磨性，电绝缘性。

由于具有韧性佳、质量轻、不透气、耐酸碱等特点，近年成为汽水、果汁、碳酸饮料等之常用容器。

聚对苯二甲酸乙二酯一般由对苯二甲酸二甲酯与过量乙二醇起酯交换反应成对苯二甲酸乙二酯后经缩聚制得。

主要用途用于制合成纤维，名涤纶，是聚酯纤维的主要品种。

也可用作工程塑料，制机械零件，目前大量用于饮料瓶的生产。

聚对苯二甲酸乙二酯的化学稳定性好于聚酰胺。

吸湿性（0.4%）极小。

耐光性仅次于聚丙烯腈。

由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经仿丝制成的合成纤维。

聚酯纤维的中国商品名。

可由聚对苯二甲酸乙二酯制造。

1941年，英国的J.R.温菲尔德和J.T.迪克森以对苯二甲酸和乙二醇为原料，在实验室内首先研制成功聚酯纤维，命名为特丽纶。

1953年美国生产商品名为达可纶的聚酯纤维。

此后在世界各国迅速发展，成为合成纤维的第一大品种，占总产量的50％左右。

涤纶有优良的抗皱性、弹性和尺寸稳定性；有良好的绝缘性能，耐光、耐磨，不霉不蛀；有较好的耐化学试剂性能，耐弱酸、弱碱。

但与天然纤维相比，涤纶存在含水率低、透气性差、染色性差、容易起球起毛、易玷污等缺点。

为了改善这些缺点，采取化学改性和物理变形等方法。

涤纶用途广泛，可以纯纺，也可与棉、毛、丝、麻以及其他化纤混纺，适宜制作男女衬衫、外衣、儿童服装，以及室内装饰用料；也可作絮棉。

高强度涤纶可用于制作轮胎帘子线、运输带、消防水管、缆绳、渔网等，也可用作绝缘材料、耐酸过滤布和造纸毛毯等。

用涤纶制作的无纺织布可用作室内装饰物、地毯底布、医药工业用布、絮绒、衬里等。

本设计主要内容包括设计的目的及意义、原材料的选择及在配方中含量的确定、各组分的作用、生产工艺流程、生产所需设备及工艺参数、产品性能检测及检测参考标准、产品的应用范围等。

直接酯化合成聚对苯二甲酸乙二醇酯单体的反应精馏工艺模拟赵国胜;杨伯伦;殷小波
【期刊名称】《石油化工》
【年(卷),期】2004(033)005
【摘要】为开发聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯单体新的生产工艺,利用剩余曲线图,对反应精馏直接酯化合成的可行性进行了分析.利用Aspen Plus软件,就现行的多釜串联酯化反应工艺和反应精馏塔合成工艺进行了模拟比较.讨论了酯化反应精馏塔操作参数、回流比、进料位置、塔顶馏出率等对反应的转化率和选择性的影响.结果表明,反应精馏工艺比传统的多釜串联工艺具有较高的酯化率和选择性,同时简化了流程.
【总页数】5页(P432-436)
【作者】赵国胜;杨伯伦;殷小波
【作者单位】西安交通大学,环境与化工学院,陕西,西安,710049;西安交通大学,环境与化工学院,陕西,西安,710049;西安交通大学,环境与化工学院,陕西,西安,710049【正文语种】中文
【中图分类】TQ203.2
【相关文献】
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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 学生姓名： 樊立新 学 号： 201001064122 专业班级： 材科B101 指导老师： 任学军 同组人： 吴优 万宗华 陈诺教师评语： 成绩目录第一部分 (3)总论 (3)PET简介 (3)PET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.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。