[7]工藝總反應(yīng)時(shí)間工藝條件產(chǎn)品質(zhì)量原料消耗設(shè)備五釜流程6-10h低溫低壓較好較低三釜流程設(shè)備和機(jī)械攪拌較少，工藝路線簡(jiǎn)單，有利于裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行三釜流程3.5-4h高EG和PTA的摩爾比DEG含量較高較高由表2-2可知，盡管這兩種不同的工藝都有各自的特點(diǎn)，但三釜流程具有流程短、設(shè)備簡(jiǎn)單穩(wěn)定、反應(yīng)時(shí)間短等突出優(yōu)勢(shì)，因此本設(shè)計(jì)選用三釜流程。1.3直接酯化工藝過程1.3.1反應(yīng)過程PTA法生產(chǎn)PET分為兩個(gè)階段：酯化階段：PTA與EG之間在酯化釜進(jìn)行一次酯化反應(yīng)，生成BHET；縮聚階段：BHET在催化劑的作用下被縮聚成PET，該反應(yīng)于縮聚釜中進(jìn)行。酯化反應(yīng)PTA和EG進(jìn)行酯化反應(yīng)。在該反應(yīng)中，EG與PTA的摩爾比是2:1，反應(yīng)溫度控制在約260oC。因?yàn)樵摲磻?yīng)是可逆的，所以必須除去反應(yīng)過程中生成的水。該反應(yīng)方程式如圖2-5所示：圖2-5PTA與EG的酯化反應(yīng)在加熱加壓的條件下，PTA可以分解為酸根和氫離子，如圖2-6所示：圖2-6PTA的分解反應(yīng)系統(tǒng)中氫離子鍵的存在會(huì)引起一種酸催化反應(yīng)。首先，PTA的分子被用來進(jìn)行質(zhì)子化，然后與EG分子反應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)非常不穩(wěn)定的中間體，反應(yīng)如圖2-7所示：圖2-7酸催化反應(yīng)又由于中間體的不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生如圖2-8所示反應(yīng)：圖2-8不穩(wěn)定中間體的分解反應(yīng)由于酯化后的反應(yīng)本身一定是平衡的和可逆的，所以上述各個(gè)反應(yīng)機(jī)理也一定是平衡可逆的，PTA分子的其他羧基也同樣可以通過上述步驟，最終酯化生成對(duì)苯二甲酸乙二酯（BHET）產(chǎn)物。縮聚反應(yīng)在BHET的縮聚反應(yīng)中，每次通過兩個(gè)BHET分子之間的酯交換縮聚反應(yīng)而直接形成新的醚鍵時(shí)，就一定會(huì)有一個(gè)乙二醇分子向溶液中釋放出來。具體反應(yīng)過程如圖2-9所示：圖2-9縮聚反應(yīng)該化學(xué)反應(yīng)也是平衡和可逆的。1.3.2反應(yīng)條件催化劑縮聚反應(yīng)中使用較多的催化劑是三氧化二銻（Sb2O3）和醋酸銻。由于Sb2O3在EG中的低溶解度會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生不溶性雜質(zhì)，在嚴(yán)重的情況下，使用過程中管道會(huì)堵塞，以及醋酸銻在使用過程中會(huì)產(chǎn)生較大的氣味等缺點(diǎn)，一些公司研發(fā)出了新的催化劑，乙二醇銻。它是一種沒有毒的白色結(jié)晶狀顆?；蚍勰瑲馕肚宓?，相較于Sb2O3和醋酸銻，其在EG溶液中具有高溶解性、含銻量高、活性高、雜質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)，能使聚酯產(chǎn)品質(zhì)量更好。消光劑具有亮眼的光澤是聚酯產(chǎn)品的一個(gè)特點(diǎn)，所以會(huì)在產(chǎn)品中添加消光劑來柔化產(chǎn)品的光澤。二氧化鈦（TiO2）消光劑是聚酯材料生產(chǎn)和加工過程中常用的一種無機(jī)物消光劑，它通常是一種沒有毒的白色固體或粉末的兩性氧化物，不透明度高，光澤好。其他有時(shí)，為了能夠獲得更多顏色比較均勻的有色PET纖維，常常會(huì)將各種色料隨著縮聚原料一起放入反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)。因?yàn)榭s聚時(shí)的反應(yīng)溫度相對(duì)較高，所以需要耐熱的著色劑，如炭黑等。1.4工藝流程圖2-10直接酯化法工藝流程圖PTA法的工藝流程如圖2-10所示，該流程主要分為：PTA漿料的配制系統(tǒng)、酯化體系、縮聚體系、真空系統(tǒng)和切片輸送打包系統(tǒng)。PTA漿料配制系統(tǒng)通過測(cè)量和稱量，將日常料倉(cāng)中的PTA連續(xù)地添加至漿料配制罐中，并且EG的添加量由PTA的添加量進(jìn)行控制，將其設(shè)置成具有恒定摩爾比（PTA/EG），然后與催化劑一起加入，攪拌合格后送入酯化釜。本設(shè)計(jì)采用PTA:EG摩爾比為1:1.95。酯化系統(tǒng)圖2-11酯化系統(tǒng)酯化系統(tǒng)如圖2-11所示。將這些攪拌好后的漿料輸送進(jìn)酯化釜中即可進(jìn)行酯化反應(yīng)，在此化學(xué)反應(yīng)中，除了酯化和縮聚兩種形式為主的反應(yīng)，還有一些包括生成二甘醇（DEG）和乙醛的副反應(yīng)存在。如果DEG在系統(tǒng)中含量太多，會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此需要使用連續(xù)流動(dòng)的全混式反應(yīng)器，以便盡可能降低酯化反應(yīng)器的EG含量。該系統(tǒng)中酯化塔的作用是除去產(chǎn)生的水和分離出來的EG，再使分離的EG直接進(jìn)入酯化EG罐中被反復(fù)利用。縮聚系統(tǒng)圖2-12縮聚系統(tǒng)縮聚系統(tǒng)如圖2-12所示，該系統(tǒng)分為預(yù)縮聚和終縮聚。在向預(yù)聚釜輸送酯化反應(yīng)生成物時(shí)，在倆釜之間會(huì)加進(jìn)二氧化鈦、催化劑、穩(wěn)定的EG等添加劑。熔體是從下而上進(jìn)入預(yù)聚釜的，反應(yīng)后再通過液位差被送入終聚釜，完成最終反應(yīng)。真空系統(tǒng)該系統(tǒng)將真空用于EG蒸汽噴射泵。與水蒸氣噴射方式相比，其優(yōu)點(diǎn)在于它使用較少的能量來回收和再利用蒸汽冷凝物EG。切片輸送打包系統(tǒng)熔體在恒定壓力和高溫下聚酯后，將獲得的合格產(chǎn)品經(jīng)切粒機(jī)切成片，用水進(jìn)行預(yù)隔熱、干燥，通過振動(dòng)篩過濾后，檢查并儲(chǔ)存最終產(chǎn)品，最后打包運(yùn)輸?shù)焦S。酯化過程和縮聚過程的