聚酯的发展及概念 1Word格式.docx

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萧山益农镇荣盛化纤集团

实习内容：

去生产工厂实地实习，了解聚合工段、切片干燥、纺丝、加弹、卷绕、牵伸、变形后处理、物理化验的生产。

了解合纤的主要品种、加工方法、性能指标;

了解各道工序的作用，产品的生产工艺流程；

了解各主要机械设备的型号、性能，主要机构的作用原理及主要部件的名称；

了解各道工序的主要参数及设定原理、设定的方法；

基本掌握主要工序的操作方法；

根据实习现场的聚合工段、纺丝工段、加弹工段的三个工段，分别绘制流程图、设备布置图，用文字说明个工作原理、工艺参数、质量控制、技术管理；

完成实习日记，实习结束后完成实习报告。

实习单位简介：

荣盛化纤集团创办于1989年，以8台有梭织机及租用的6间平房起家，经过16年的潜心经营，成功实现了由传统的织布向加弹、纺丝、聚酯、石化一体化发展的现代化企业集团跨越。

目前集团已形成了一条以石化、聚酯、纺丝、加弹为主业，以贸易、物流、热电等为辅业的相对完整的产业链。

集团以荣盛化纤集团有限公司为母公司，辖属浙江荣翔化纤有限公司、杭州盛元房地产有限公司、浙江荣盛贸易有限公司、浙江荣盛化纤技术研发有限公司、浙江荣通物流有限公司等企业，集团现有员工3000余人，总资产达40亿元。

主业已形成成PTA60万吨、聚酯60万吨、纺丝55万吨、加弹35万吨的生产规模，预计2005年产销逾80亿元。

　　集团遵循“把满意留给客户，把追求留给自己”的质量方针，严格按照ISO9001：

2000标准的要求，坚持以顾客为中心，不断完善质量管理体系，产品质量和服务质量稳步提升。

　　主要产品　“RONGXIANG”（荣翔）牌聚酯切片（PET）、涤纶预取向丝（POY）和涤纶牵伸丝（FDY）、涤纶低弹丝（DTY）畅销全国，并出口美国、英国、南非、韩国等二十多个国家和地区。

被授予“用户满意产品”和“浙江名牌”产品等称号。

“RONGXIANG”商标被评为“浙江省着名商标”；

“荣盛化纤”被认定为“浙江省知名商号”。

2004年，企业规模在全国同行业中列前十位，全国民营企业500强中，列八十二位。

　　集团秉承“诚信立业，追求卓越”为经营理念，在不断发展壮大的过程中，坚持回报员工、回馈社会为归结。

集团愿与社会各界携手共同努力　，缔造新的辉煌。

第1章聚酯生产

（一）聚酯的发展及概念

一、聚酯，1928～1932年，美国杜邦首先选用二元醇和脂族二元酸制成高分子量可纺性聚酯，这些聚酯如乙二醇与脂族二酸聚酯生成的熔体，可拉伸至原来长度的四倍，这就是最早的聚酯，但由于脂肪酸聚酯，熔点较低，所试制的聚酯熔点均小于100℃，所以被认为不适用于纤维。

聚酯暂时被放弃。

40年代，英国卡利科印染协会，采用苯二甲酸和乙二醇制得聚酯，很适合成纤，这就是苯二甲酸乙二脂。

1949年，英国帝国化学公司（ICI）开始试生产，1955年正式投产。

杜邦于1950年先于ICI决定工业化，1953年生产，涤纶生产只有30多年的历史。

由于成纤效果良好，因而深受欢迎。

1972年产量达251万吨，在合纤中名列第一，以后一直居前。

聚酯是由二元或多元醇与二元或多元酸酸缩聚而成在大分子主链链含有酯键-[C-O]-的一大类高聚物之总称，根据用途及原料有不同的聚酯，主链含有苯环的聚酯及对苯二甲酸乙二醇称为涤纶聚酯，简称PET。

因为其他种类的含酯基的高分子化合物极少，因此我们一般就将聚对苯二甲酸乙二醇酯称为聚酯，其主要的组成原料为精对苯二甲酸和乙二醇，其英文简称为（PTA或TPA）及EG。

PTA法

总的反应为：

2EG＋PTA酯化物＋水

n酯化物n聚酯＋（n－1）EG

n为聚合单体数

二、聚酯的基本概念：

聚酯是一种醇酸树脂一般而言，聚酯有两种产品形式，即聚酯切片和聚酯纤维，其它的产品都是以这两种产品为基础制造而成的。

1.聚酯切片

聚酯切片是将聚酯熔体经过铸带，切粒而得到的基本产品，根据聚酯熔体特性粘度和各种添加剂的不同可以进行分类。

按特性粘度分：

可分为低粘（特性在左右）和高粘～

按是否有消光剂（TiO2）可分为半消光（TiO2含量在％wt左右），有光切片（TiO2含量在％wt一下）和超有光切片（不加添加剂）。

用途可分为民用或工业用。

我国聚酯常规切片有如下几种

纤维级半消光切片，用于纺丝

纤维及有光聚酯切片，不加消光剂TiO2这种切片纺出的纤维有强烈的闪光性，适应于纺织服装，用于纺制缝纫线，金银线等。

2.聚酯纤维

纤维的性能应有两个特征：

一是纤维的长径比相当大，达到数百倍或数千倍以上，从使用价值来讲，纤维必须具有纺织加工性能，必须使其产品能成为适应工业和日常生活等。

聚酯熔体经过加工后变成数千到几十万米的柔软丝条，称之为涤纶长丝。

将聚酯纤维的长丝束（与长丝不同）根据需求切断成一定的长度的纤维称之为短纤维。

我国常见的聚酯纤维品种有：

模型断纤维：

用于同模花混纺织布

中长短纤维：

用于同粘胶纤维混纺

毛型短纤维：

用于同羊毛等毛类天然纤维混纺

长丝

异型纤维

（二）聚酯的生产工艺

荣盛采用的是由康泰斯公司设计承建采用美国杜邦“三釜”流程工艺技术，设计日产量450吨/天。

“三釜”是指工艺流程中三大反应器，分别是指酯化釜、上流式预聚釜（简称UFPP）、终聚釜。

一、反应原理：

1、酯化反应化学方程式：

HOOC－－COOH＋2HOCH2CH2OH——HOCH2CH2OOC－－COOCH2CH2OH＋2H20

2、缩聚反应化学方程式：

HOCH2CH2OOC－－COOCH2CH2OH

H｛OCH2CH2OOC－－CO｝nOCH2CH2OH＋（n－1）HOCH2CH2OH

图1-1

图1-1就是PTA合成聚酯的工艺流程图

二、原辅料简介

1、TPA

化学名：

精对苯二甲酸

外观特征为白色、比较松散的粉末。

分子量：

密度：

1550kg/m3

堆积密度：

1120kg/m3

酸值：

674±

3

粒径：

100～110ηm

对苯二甲酸粉尘有爆炸危险，与它接触气体的氧含量低于15％，并限制空气中粉尘含量不超过50g/m3。

个人防护措施：

佩戴防尘呼吸器或防尘口罩。

2、EG

乙二醇

外观：

粘稠状透明液体，稍带甜味。

溶于水。

化学分子式：

HOCH2CH2OH

熔点：

－13℃

沸点：

℃

闪点：

116℃

比重：

3、添加剂、消光剂TiO2

TiO2亦称钛白粉，白色粉末。

TiO2将加入酯化物中，浓度为20％（wt）。

最终产品中的TiO2含量为％（wt）。

4、催化剂Sb2O3

本工艺中所使用的催化剂是Sb2O3，外观是白色的或接近于白色的固体，有一定的毒性。

储存时注意通风。

Sb2O3的在EG内的溶解性较差，需加热至160℃以上时才能在规定的时间内完成溶解。

三氧化二锑中含有微量的重金属，能引起皮肤刺激，粉尘对呼吸系统有刺激。

佩戴防护面具，穿着防护衣物。

催化剂加入酯化物中，浓度为1％（wt）用于催化缩聚反应，最终的产品中Sb含量为260～300ppm，较高浓度的催化剂将影响聚酯的“L”值（增大灰度）。

催化剂的数量应在保证适当的聚合粘度的情况下，保持最小。

5、DEG

无色液体。

用于改进纺丝的染色性。

DEG喂料罐1241－T01中储存一天的用量。

DEG通过添加剂注入喷嘴1244－S02A～D加入系统以使最终产品DEG含量大约为％。

DEG通过桶泵送至DEG喂料罐。

二甘醇是由乙二醇自身发生醚化反应生成，也是一种易燃有机物料。

6、导生（热媒）

导生是由联苯和联苯醚混合组成，它们分别占％和％。

导生在常态下:

沸点：

257℃熔点：

12℃闪点：

124℃

着火点：

127～135℃

三、工艺流程

1.PTA卸料、存储及输送

PTA分成罐装送料和袋装投料两部分，

（1）罐装送料是由槽车运送，一方面槽车料直接通过管道送到生产装置趋于内的日料仓；

另一方面可以直接送到大的存储料仓备用，无槽车料时大料仓送到日料仓。

日料仓150立方米容积，大的存储料仓为两个，每个1200立方米容积。

PTA输送的动力为压缩氮气。

因为PTA粉尘和空气按一定比例混合时，遇到火星可发生剧烈爆炸，所以要用氮气输送。

氮气循环回用。

（2）袋装投料，从投料处通过发送罐用氮气送到日料仓。

2.EG卸料

EG一般外购由槽车从宁波码头运送至公司，卸到EG储罐（2000立方），用EG输送泵打到装置区内，目前EG用量大概吨/小时。

（产量按现有产量540吨/天计）

3.浆料配置

浆料配置是PTA和EG在浆料混合罐（1213－T01）中按一定比例混合的过程，混合的配比是根据产量的大小进行调控，目前荣盛聚合EG和PTA的摩尔比是2：

1左右。

摩尔比的在线检测靠混合罐到喂入罐之间的密度计实现，通过自动调整进入浆料混合罐中的EG的量保证摩尔比稳定。

配置好的浆料通过流体输送机械——浆料离心泵送到浆料喂入罐（1214-T01）。

浆料喂入罐主要起缓冲作用，保证在浆料混合系统有故障时，维持较长时间的连续生产。

浆料喂入罐容积为78立方米，可保持较长时间不断料。

4.酯化工艺

浆料喂入罐（1214-T01）内的PTA浆料，通过浆料喂入泵，经过浆料喷嘴注入到酯化反应器中。

酯化反应系统由热虹吸管连接的加热器和酯化反应釜组成。

浆料喷嘴把浆料在加热器下部的热虹吸管注入，靠热动力浆料由加热器下部上升，上升过程中进行加热，开始酯化反应的循环过程。

酯化反应是吸热反应（需要用大量导生蒸汽供热）反应温度一般在275～285℃，反应过程是PTA和EG进行酯化，生成酯化物和水。

但还有过量的EG和少量的酯化物伴随着反应的副产品由酯化釜1222－R01的顶部排出，进入安装在反应釜顶部的分离塔1223－T01进行进一步的处理，在分离塔中，气相物质首先脱过热，水和低沸点的碳氢化合物从馏点相对较高的EG中蒸馏出，塔底产物送往带搅拌的酯化EG罐1223－T02中。

在此过程中蒸出大量的EG，酯化EG蒸出后，在工艺塔中蒸馏和水分离，流到酯化EG罐（1223-T02），一部分回流喷淋，一部分打到浆料混合罐调配PTA浆料。

酯化工艺塔分离出酯化产生的水，是以蒸汽形式出来的，在酯化水换热器中由循环冷却水进行冷却成40左右摄氏度的酯化水，进入酯化废水罐（1223-T03），一部分水回流冷却塔顶，大部分水溢流至炉区废水罐，进行汽提处理后，排放到污水处理厂。

目前我部对酯化余热进行再回收利用，添加溴化锂制冷机以达到节能降耗的目的。

5.酯化物输送

酯化后的酯化物通过三台齿轮泵，经质量流量计、控制阀，由夹套管送到的预聚反应器（UFPP）。

酯化物管线的压力是控制的基础，通过酯化泵的转速的改变来维持管道的压力，酯化物的流量是通过UFPP的液位变送器将信号传递给流量控制阀来进行调整的。

齐聚物管线同样有导生蒸汽伴热以维持温度。

6.预聚工艺

预聚就是在此阶段中将进一步完全酯化反应，主要进行低聚合度的缩聚反应命，为终缩作准备。

反应温度一般在280～290℃，温度的控制是调整脱过热后的HTF蒸汽压力来实现，一次HTF直接提供给预加热器壳程和底部夹套。

缩聚反应是一个可逆反应，几个小分子连在一起形成大分子，并生成EG（乙二醇）。

为有效进行预缩反应，必须及时排出熔体内的过量EG，促使物料输送，UFPP必须在大约10～15mmHg（绝压）真空条件下操作。

7.终聚工艺

预聚完成后，预聚物通过环封管线进入下一阶段的终聚过程。

我部增容改造以为后续纺丝减少断头为生产目的在终聚进口增添预聚熔体过滤器，取消其原先设计的环封管线。

终聚是将聚合度较小的低聚物合成大分子的过程，象预聚一样都属缩聚反应。

它是一个可逆反应，必须及时将EG抽出，才能得到我们最终所需要的产品。

终缩釜1261－R01是一个有夹套的卧式釜，HTF蒸汽通过夹套加热。

搅拌器的设计利于物料的均匀混合，并增大物料的表面积，利于EG的排出。

终聚搅拌器是采用特制的短轴鼠笼式搅拌器。

终缩釜的操作温度在287～297℃，压力控制在1～5mmHg（绝压）。

转速在1～6rmp。

这些工艺参数和终缩釜液位的控制将根据产量、预聚的反应程度和熔体粘度来调整。

8.熔体输送

终聚釜的熔融PET熔体经通过位于终缩釜底部出口的熔体齿轮输送泵1271－P01分别送往切粒机或直接纺丝。

为将熔体顺利送出，一般采用熔体齿轮泵来完成输送。

齿轮泵是依靠齿轮相互啮合的空间，即通过齿轮和泵体之间的容积变化来实现熔体的输送。

三、产品品质（指标）

荣盛公司聚酯成品的质量指标（考核）

a）.±

b）COOH，meq/g≤38

c）DEG，wt.％±

d）TiO2，wt.％±

e）水分，wt.％≤

f）熔点，℃＞259

g）色值

h）L77±

i）B±

1

j）凝聚粒子（大于10μ）≤2/mg

第2章纺丝生产

（1）、涤纶纤维的分类、性能和用途

一、涤纶纤维的分类

1、按制造长度可分为：

长丝、短纤

2、按性能分：

常规、差别化（CDP、色丝、异形、细旦多孔丝、吸湿排汗、高收缩丝等）、功能性（阻燃纤维、高强低伸、防腐纤维等）涤纶。

涤纶按TiO2的含量不同可分为大有光、半消光、全消光。

3、按加工速度与属性分　

初生丝未取向丝常规纺丝）UDY或UOY

半取向丝（中速纺）：

MOY

预取向丝（高速纺丝）：

POY

高取向丝（超高速纺丝）：

HOY、FOY

拉伸丝拉伸丝（纺丝拉伸二步法）：

DY

　　　　　全拉伸丝（纺丝拉伸一步法）：

FDY

　常规变形丝：

TY

　　　　变形丝　　　　位伸变形丝：

DTY

　　　　　　　　　　　空气变形丝：

ATY

二、涤纶长丝性能

模量初始模量高，民用不低于90cN/dtex，产业用丝可达140cN/dtex。

强度有较高的强度，且在95度的水中保留强度达73%以上，稍低于锦纶。

弹性弹性没有锦纶好，但涤纶有较高的初始模量，所以其尺寸稳定性好。

折皱恢复性涤纶织物对不希望产生的折皱的恢复率是很高的，这一特点来源于纤维的内部刚性，无论在干态还是湿态，纤维的刚性都能减少由折皱引起的织物变形。

韧性仅次于锦纶，因其断裂伸长较低，对能量的吸收性能和耐磨损性都较低。

密度近于cm3,比锦纶和丙纶要高。

电性能因其吸湿性差，电阻率较高，在1011~1014Ω/cm，是一种绝缘材料。

起球易起球，但已有低拉强度不易成球的涤纶，它同样保持了高耐磨性。

耐热性：

可在70～170C使用，是合成纤维中耐热性和热稳定性最好的。

染色不易上染，可用分散染料式非离子染料染色效困较好，需要较强劲的染色条件，包括轧染、干燥和热固色。

化学性能：

抗氧化剂、耐酸不耐碱，耐无极性溶剂和大多数极性溶剂。

可燃性易燃，但纤维会熔化而自灭。

与纤维素纤维混纺更易燃烧，产生黄色火焰和浓烟。

必须采用特别的整理方法或在纺丝时添加阻燃剂才能使织物达到阻燃的目的。

耐光性仅次于腈纶，对紫外线引起的降解有一定的抵抗能力，光照后产生轻微的泛黄现象。

粘附性粘附能力较差，只有在表面涂特种油剂或胶料时才能用于轮胎帘子布和涂层织物等方面。

三、聚酯涤纶的用途

1、民用：

主要是纤维类，如服饰、装饰、床上用品。

2、工业用：

帘子线、土工布、绝缘材料、帐篷、工业绳索、传送带等。

（二）纺丝生产工艺流程（POY）

纺丝原理：

聚酯的纺丝成型是一个复杂的物理变化过程。

在这个过程中，随着热各力的传递，聚酯经历固（切片）-------“液”（熔体）------纤维（固）

控制要点：

一、切片的预结晶与干燥

1、预结晶床（流化床）的作用：

提高切片的软化点（湿切片的软化点为65-68℃），使切片在后续工序中不结块,并使切片获得初步的结晶度。

2、干燥的目的:

为脱除切片中的水分,提高结晶度,降低在熔融工序中的水解反应。

3、长丝对切片干燥的要求：

含水率<

３０ppm

IV降小于

粉尘少。

4、干燥工艺条件及注意事项

干燥原理：

切片干燥是一个传热、传质的物理过程。

除了切片的含水量发生变化外，切片的结构也发生变化。

预结晶的温度和时间：

160~180℃，约15分钟。

干燥温度和时间：

170~180℃，>

4hr。

干空气露点：

空气中的水气达到饱和时的温度，称为该空气的露点。

空气中含湿量越低，露点也越低，愈低愈有利于干燥，一般<

-60℃。

干燥进风量：

160~250Nm3/h，控制好下料速度与风量的配合性，使之不粘结。

水分的脱除：

F=F1+F2

F-----切片的含水量

F1-----自由含水量：

可被脱除的水分

F2-----平衡含水量：

不能完全脱除，干燥的关键是减少平衡含水量。

a、水分的平衡既是切片内部与表面的平衡，又是切片表面与干燥介质的平衡。

应保证一定的温度，一定的干燥时间。

b、结晶切片温度超过玻璃化温度后，无定形区即开始结晶。

干燥过程中的结晶分别在预结晶和干燥两个价段完成，预结晶的目的是防止切片在干燥时发生粘连。

工艺条件：

✓预结晶的温度和时间：

160~180℃，15~25分钟。

✓干燥温度和时间：

170~180℃，4~8小时。

✓干空气露点：

空气中含湿量越低，露点也越低，愈低愈有利于干燥，须小于<

-30℃。

✓干燥进风量：

160~250Nm3/h

二、熔融挤出（熔体的制备）

聚酯切片熔融是聚酯大分子的热运动达到一定程度的结果。

随着温度的提高，切片中非晶态部分从玻璃态转化为高弹态，再进一步转变为粘流态；

晶态部分则发生结晶的熔化，从而得到熔体。

在此过程中应注意切片产生水解、热裂解、氧化降解。

通常在纺丝过程中采用测定无油丝粘度降的方法来表征纺丝过程中聚酯大分子的降解反应程度。

△IV<

螺杆挤出机：

担负固相物料的输送、固相物料的加热熔化及液相物料的计量、均化及输送的任务。

预过滤→熔体分配管（箱体）→静态混合器→定量挤出（计量）

3、纺丝箱

工作原理：

相当于一个大的热交换器，熔体与联苯蒸器进行热交换，通过联苯锅炉控制元件的精确控制，使熔体温度保持均匀性。

组成：

熔体分配管、计量泵、组件、箱体保温层，传感器等。

纺丝部分（Spinning）的工艺条件：

1、螺杆压力与温区温度

2、联苯锅炉温度

3、纺孔的选择

4、泵供量、GP转速

5、设定、MP转速

6、PACK的组态，压力选择

7、PACK预热温度、时间

4、纺丝的冷却、上油、成型

（1）冷却：

冷却分为侧吹风的冷却和