聚酯（PET）包装材料生产线原材料、设备设施及工艺流程

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　聚酯（PET ）包装材料 生产线 线 设备 设施和 工艺流程 编号：LZH/JYQX-HP01d-2020

　 作者 ：玖月琼兮 2020 年 年 8 月

　2 1 主体工程及产品方案 本项目产品方案为年产 15 万吨功能性聚酯（PET）包装材料项目。产品方案及生产规模见表 1。

　表 表 1

　产品方案及规模表 车 间 名称 生产能力（t/a）

　年运行时数（h）

　备注 聚合车间（单线日产 450 吨聚酯生产线 1 条）

　聚酯熔体(有光) 150960 8640 中间体（熔体直接输送至生产瓶级聚酯切片）

　有光聚酯切片 切片生产及包装线 150960 8640 中间体 固相增粘车间 增粘 PET 片材 150000 8640 中间体 PET 片材车间 功能性聚酯（PET）包装材料 150000 8640 产

　品 建设项目产品上下游关系见图 4.2-1。

　 PTA、EG 等原材料 聚合装置 有光熔体 固相增粘装置

　 有光聚酯切片 PET 片材装置 功能性聚酯（PET）包装材料（外售）

　边角废料 进入固体废物

　3 2 生产工艺流程及产污环节 聚合车间生产工艺

　本项目采用意大利诺伊自主开发的成熟工艺技术，以精对苯二甲酸和乙二醇为主要原料，以乙二醇锑为催化剂，采用直接酯化、连续缩聚的工艺流程技术（2道缩聚）生产聚酯熔体。

　（1）主反应: a.酯化反应

　第一酯化反应器中酯化率可以达到91.0%，第二次酯化总酯化率达到96.5％。在缩聚阶段，酯化继续进行，最终酯化率达到 99.8％。

　b.缩聚反应

　（2）副反应 HOCH 2 CH 2 OH

　CH 3 CHO + H 2 O

　 EG

　乙醛

　水

　2HOCH 2 CH 2 OH

　 HOCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OH + H 2 O EG

　 二甘醇（DEG）

　水

　乙二醇锑 COOH- -COOH + 2HOCH 2 CH 2 OH HOCH 2 CH 2 OOC- -COOCH 2 CH 2 OH + 2H 2 O PTA

　 EG BHET

　水 nHOCH 2 CH 2 OOC- -COOCH 2 CH 2 OH BHET HO〔CH 2 CH 2 OOC- -COO〕 n CH 2 CH 2 OH + (n-1)HOCH 2 CH 2 OH PET

　EG

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　 图 图 4.4-1

　 聚合车间工艺流程图

　新鲜 EG

　有光熔体

　乙二醇锑

　新鲜 EG

　PTA

　新鲜 EG

　 浆液调配槽

　第一酯化

　反应器

　第二酯化反应

　器

　预缩聚反应器

　终 缩聚反应器

　终 缩聚

　过滤器

　EG 分离塔

　制冷机

　喷淋冷凝器

　喷淋冷凝器

　催化剂

　配制

　EG 蒸汽喷射真

　空系统

　废气 G1-2

　废水Ｗ1-1

　废气 G1-3

　低聚物废渣 S1-1

　杂质废渣 S1-2

　废气 G1-1

　低聚物废渣 S1-1

　新鲜 EG

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　作者：玖月琼兮

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　工艺说明如下：

　（1）浆液调配 在催化剂调配罐中加入定量的新鲜 EG（乙二醇），搅拌加入定量的乙二醇锑，温控在 30~35℃充分溶解后由泵送入浆料调配釜。

　PTA（精对苯二甲酸）经输送装置送入料仓，将一定配比的 PTA、催化剂调配液及回用的乙二醇送入浆料调配釜，充分混合形成浓度均匀的悬浮浆料。

　在 PTA 输送过程中，在 PTA 投料车间有少量 PTA 粉尘 G1-1 经除尘器处理后无组织排放。

　（2）酯化 设第一酯化、第二酯化反应器。

　PTA、EG 在加热状态下进行酯化反应生成低分子产物 BHET（对苯二甲酸乙二醇酯）。乙二醇和酯化反应产生的水的混和蒸汽进入乙二醇分离塔进行分离，分离后的乙二醇返回浆料调配系统。分离塔的塔顶蒸汽进入制冷机，推动制冷机做功后，冷凝成液体，部分冷凝液回返回塔顶控制分离塔温度，多余冷凝液作为废水 W1-1 排放，分离塔塔顶有尾气 G1-2 产生。

　（3）缩聚 预缩聚反应器与终缩聚反应器共用一套真空喷射系统；此阶段为负压反应，反应生成的熔体输送到缩聚反应器。终缩聚反应生成的熔体经熔体泵、熔体过滤器、熔体分配阀输送到 PET 切片装置。

　本项目采用乙二醇蒸汽喷射方式产生真空，它和采用水蒸汽喷射方式相比较，汽提废气

　酯化废水

　 直接蒸汽

　去污水预处理

　废气 G1-2

　至 G1-3

　酯化废水 W1-1

　去热媒炉焚烧

　图 图 4.4-2

　聚合车间工艺流程及产污环节

　汽提塔

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　 6 首先可降低装置能量消耗，其次减少蒸汽凝液中水含量，并经分离即可在装置中循环使用。

　在缩聚反应器和它的真空设备之间设置喷淋冷凝器（冷凝温度 18℃），由反应器引出的气相物质由喷淋冷凝器横筒远离立筒处进入，冷却后凝聚物沉积在开口附近及横筒壁上，然后随时由装在横简内旋转的刮板刮掉，产生低聚物废渣 S1-1。气体进入立置的喷淋塔后，流经装在塔内的伞板，被下淋的 EG 冷却，落入横筒，然后通过堰板由下面的开口排出，未冷凝气体被下游真空泵由冷凝器顶抽走，蒸汽喷射真空系统有废气 G1-3 产生。

　预缩聚反应器的汽相凝液中含水量较高，送到乙二醇分离塔脱除水份后，连同终缩聚反应器的汽相凝液和乙二醇蒸汽喷射泵的凝液直接加入浆料调配槽。

　终缩聚聚物过滤器有杂质废渣 S1-2 产生。

　（4）汽提塔 酯化废水处理工艺流程如图 4.4-3 所示。预缩及终缩系统液环真空泵的工艺尾气以及工艺塔排放尾气通过总管收集，由蒸气喷射泵提供动力将它引入汽提塔。酯化废水重力流至汽提塔供料罐，废水温度大约是 48℃。从汽提塔供料罐出来的水流到进料预热器，通过与汽提塔塔釜出料进行换热，温度上升到 96℃ ，然后从汽提塔顶端填料上部液体分布器进入汽提塔。废水从汽提塔顶部侧面进入，经过充分接触后，尾气从塔顶排出。尾气排出前，在塔的最上部先通过除雾器除去水分，再通过蒸汽盘管加热以保证排出气体的温度，输送到热媒炉燃烧室热力燃烧处理。

　汽提塔尾气焚烧条件如下：热媒炉燃烧稳定；热煤炉运行残氧量>4%；停车信号停止烧废气；有火焰报警信号停止烧废气。

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　图 图 4.4-3 聚酯装置废气、废水处理流程图 （5）过滤器清洗 宝生聚酯江苏有限公司熔体过滤器清洗设计为在线水解+在线氧化+高温蒸汽反吹。

　其过程如下：

　滤芯由过热蒸汽冲刷，在蒸汽和温度的联合作用下，高分子被断裂，熔体过滤器内的残留熔体降解为小颗粒及废气等被带出系统，这些气体将与蒸气一起离开腔体。水解过程中保证无氧的水解作用以避免产生粘胶和炭化残渣。

　氧化过程是用加热过的高温空气吹刷滤芯腔，并且氧化剩余的熔体残渣。进行这一步的时候，滤芯内残渣的量必须很少时，因为其氧化的时候容易发生过热，烧毁滤芯后清洗阶段。

　滤芯后处理操作步骤如下：

　蒸汽反冲：滤芯彻底清洗后，用蒸汽反吹。

　清洗：用清水冲洗滤芯。

　超声波清洗：用超声波清洗，以清除那些仍存留在过滤芯间隙的固体杂质。

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　 8 干燥：使用超声波清洗之后，应再次利用清水冲洗一次，然后进行干燥(干燥温度 120℃，时间 24h)。

　固相增粘工艺

　（1）生产 本项目采用国内自主开发的成熟工艺技术，利用固相增粘生产工艺将 PET原料进行加工，其后再进行切片包装。其反应方程式如下：

　固相增粘反应：

　主反应：

　1．酯交换：

　 PET-COO-CH 2 -CH 2 -OH + HO-CH 2 -CH 2 -OOC-PET →

　(1)

　 K 1

　 PET-COO-CH 2 -CH 2 -OOC-PET + HO-CH 2 -CH 2 -OH↑ 2．酯化：

　 PET-COOH + HO-CH 2 -CH 2 -OOC-PET →

　(2)

　 K 2

　 PET-COO-CH 2 -CH 2 -OOC-PET + H 2 O↑ 固相增粘工艺是通过把固体切片相似的聚合物加热到聚合物的剥离转换温度以上，但熔点以下完成的。典型的固相增粘工艺是在惰性气体如氮气环境中进行，以免聚合物在高温下产生降解，聚酯的分子量通过缩聚而增加。PET 是一线性聚合物，分子量的增加（链条串起来）可以通过缩聚和酯化反应。酯交换反应（1）和酯化反应（2）都是可逆反应，为了使平衡向正反应方向移动，必须及时排除挥发性的小分子产物。

　（2）工艺流程图

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　 9 瓶级PET切片切片缓冲料仓预加热固聚反应釜冷却挤压过滤三辊冷却压光包装粉尘 G1预结晶器热输送粉尘、乙醛、乙二醇 G2粉尘 G3杂质 S1 图 图 4.4-5

　 生产工艺流程图

　固相增粘氮气净化工艺

　在固相增粘工艺中氮气带走反应产生的挥发性物质，包括乙醛、乙二醇、水、

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　 10 粉尘等。氮气离开反应器时温度大约 210℃。氮气通过氮气净化塔净化后回用。氮气净化塔主要通过 10℃左右的乙二醇喷淋，通过喷淋将氮气中的乙二醇和乙醛冷凝随着喷淋的乙二醇回用于聚合车间生产工艺。

　固相增粘工序

　聚合工序

　表 表 4.5-4 建设项目能源消耗表 序号 动力名称 单位 用量 协作关系 1 电 万 KWh 2558 园区 110KV 变电所双回路供电 2 新鲜水 m 3 /a 144420 园区自来水管网提供 3 循环冷却水 m 3 /h 3000 / 4 氮气 Nm 3 /h 500 厂区自制 5 燃气 Nm 3 /a 7.0×10 6

　园区天然气管网提供

　 乙醛、乙二醇 预加热器 固相增粘反应器 氮气净化塔 回收 EG 聚合配制浆料 汽提塔 PET 聚合 纯净氮气 新鲜氮气 热媒炉焚烧 乙醛、乙二醇 乙二醇喷淋

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　 11 设备设施 序号 设备名称 台数 所处位置 1 乙二醇蒸汽喷射泵 2 室内 2 熔体增压泵 2 室内 3 冷却塔 8 室外 4 空压机

　5 室内 5 PSA 制氮机 2 室内 6 风机 8 室内 7 切粒机 2 室内