COOH + HOCH2CH2OHCOOH2CH2OOC+ H2O 缩聚反应（polycondensation）

2COCH2CH2OHCOCH2CH2OOC+HOCH2CH2OH

在酯化反应釜中，以酯化反应与酯化缩聚反应为主;在缩聚釜中，以酯化缩聚与缩聚反应为主，在此不考虑副反应，业不对副反应进行物料衡算。为了描述各反应进行的程度特做如下定义： 酯化率： x ＝参加反应PTA（mol）/PTA初始(mol)

＝[PTA初始(mol)－PTA残留(mol) ]/PTA初始（mol） ＝(NTO－NT)/NTO

缩聚反应程度：p=生成PET链节（mol）/PAT初始（mol）＝NP/NTO 乙二醇与PTA摩尔比： Mr＝NP/NTO

平均聚合度：

Xn＝1/(1－p)

② 物理化学变化（相变化）。在各酯化釜中，由于反应温度高，高于水和EG的沸点，酯化生成的水被蒸出反应体系。由于气液平衡关系，所以反应液中仍含有少量的水。水在蒸出的同时，按气液平衡关系夹带出一定比例的EG。为了保持酯化反应的原料配比，蒸出的EG经分离后全部返回到反应器中，所以各酯化反应器中Mr=Mr0。

在缩聚反应釜中，为了使缩聚反应向生成聚合物的方向移动，需尽量降低反应液中

EG的含量，

所以缩聚阶段特别是在反应后期，需在高真空的条件下进行。各缩聚釜中生成的EG大部分被蒸出，使Mr

① 生产规模。年产量(生产能力):9万吨/a ② 生产时间。年工作日：300d/a(24h/d) ③ 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)PAT(配制成20%EG混合浆液) 投料配比： Mr0=NE0:NT0=1.12 切粒、包装工序物料损失率：e=0.5%。 ④化学变化及物理变化的变化关系

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化学物名称 对苯二甲酸 乙二醇 水 PET链节 聚合物 相对分子质量符合 MT MEG MW MP MPET 相对分子质量 166 62 18 162 19454 由于各反应器中发生的主要化学反应相同，但反应进行的程度（x、p）不同，所以各反应器中物质组成变化的计量关系是相同的，分别如下：

各反应器反应液中聚合物数量＝N T 0 [ M T＋ (2 x－ p ) M E G － 2 x M W ] 各反应器反应液中乙二醇数量＝N T 0 ( M r － 2 x ＋ p ) M E G 酯化反应生成水数量＝2 N T 0 ? x M W

各酯化釜中水、EG的汽化量和反应液中残留量由表15中参数计算。 各缩聚釜蒸出EG数量＝N T 0 ? M r M E G

表15 各反应器工艺控制参数及相关的气液平衡数据

反应器位号

x p M r X n

输出低聚物/%(质量） H2O汽化/%(质量) 汽相EG/％（摩尔）

4.2.4计算的基准、单位、顺序 因为是连续操作过程，所以计算基准选时间，计算单位定为kg / h。 虽然整个工艺过程比较复杂，但可以得到产品产量与主要原料（P T A）投料量之间的比例关系，所以采用顺流程的计算顺序。

4.2.5主要原料（P T A）投料流量 PET熔体流量与PTA理论投料流量（W T ）的关系： 熔体流量?MPETxn?MT??WT?(c?d)?WT?19454101?166??WT?0.0055WT

R101 0.89 0.75 1.12 4.0 0 97 36.75

R102 0.97 0.87 1.12 7.6923 0 90 39.37

R201 0.99 0.96 1.05 25.0 0.1（a）

R202 1 0.984 1.026 62.5 0.05（b）

R300 1 0.9901 1.0099 101.0 0

?1.1658WTkg/h

PTA实际投料流量熔体流量???0.85905?熔体流量kg/h（1?a）?(1?b)0.999?0.9995?1.1658WT?? 该生产装置年产量9万吨，年开工300d.连续生产 ，切粒、包装工序物料损失率0.5％。

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PET熔体流量??12562.81kg/h

300?24?（1?0.005）9?107 PTA投料质量流量：W T0＝ 12562.81×0.85905＝10792.08kg/h PTA投料摩尔流量：N T0＝10792.08÷166＝65.0125kmol/h 4.2.6 顺流程逐个设备的计算 ① R101物料衡算 101.1 PTA：10792.08kg/h

EG：N T0 ·M r0·M EG＝N T0×1.12×62＝4514.47kg/h 催化剂：W T0 ×0.05%＝10792.08 ×0.05％＝5.40kg/h 合计：10792.08 ＋ 4514.47 ＋5.40＝15311.95kg/h

101.2 H 2O :2N T0 ×?x ×M W ×0.97 ＝2 N T0 × 0.89 × 18 × 0.97＝2020.51kg/h（酯化反应生成的水有97％被汽化）

EG:2020.51?0.36751?0.3675?6218?4043.68kg/h（气相中EG摩尔分率为0.3675）

101.2 1.010 R101 101.3 101.1 合计：2020.51 ＋ 4043.68 ＝ 6064.19 kg/h

101.3 EG: 4043.68 kg/h ( 蒸出的乙二醇经分离后全部返回到反应器R101中，且无其他组分) 101.1

催化剂：5.40 kg/h

H 2O:2020.51 ×0.03 ÷ 0.97 ＝ 62.49 kg/h

EG: N T0×(M r－2x＋p)×M EG ＝ N T0 (1.12－2×0.89＋0.75)×62＝362.77㎏/h 聚合物：N T0 [M T ＋( 2x － p ) M EG － 2 x M W ] ＝N T0 [166＋( 2×0.89－0.75 ) ×62－2×0.89×18 ] ＝12860.77 kg/h

合计: 5.40＋62.49＋362.77＋12860.77＝13291.43 kg/h

R101物料衡算验算： 总进料量＝15311.95＋4043.68＝19355.63 kg/h 总出料量＝13291.43＋6064.19＝19355.62 kg/h ② R102物料衡算 102.2

H 2O：(2 N T0×?x×18＋62.49 )×0.9＝[2 N T0× (0.97－0.89 )×18＋62.49]×0.9 ＝224.75 kg/h(R102中生成水加上R101中残留水的90％被蒸出)

EG:224.75?0.39371?0.3937?6218?502.69kg/h

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合计：224.75＋502.69＝727.44 kg/h 102.3 EG：502.69 kg/h 102.1

催化剂：5.40 kg/h

H 2O：224.75×0.1÷0.9＝24.97 kg/h

EG：N T0× ( M r －2x＋p )×M EG＝N T0×(1.12－2×0.97＋0.87)×62 ＝201.54 kg/h

聚合物：N T0 [M T ＋2x－ p )×M EG－ 2x M W] ＝N T0×[166＋(2×0.97－0.87)×62－2×0.97×18] ＝12834.77 kg/h

合计：5.40＋24.97＋201.54＋12834.77＝13066.68 kg/h ③ R201物料衡算

在R201中加入消光剂EG溶液（003.1）。由于抽真空会有少量聚合物被夹带出，使201.1中的 N

T0减少为

N T0' ,同时夹带出极少量的消光剂及催化剂。

003.1 （20%消光剂－EG混合浆液） 消光剂：W T×0.005=53.96 kg/h EG: 53.96×0.8÷0.2 =215.84 kg/h 合计：53.96＋215.84=269.80 kg/h 201.1 N T0 '=0.999 N T0 =64.9475 kmol/h （由于抽真空带出低聚物引起） 消光剂：53.96×0.999=53.91 kg/h 催化剂：5.40×0.999=5.39 kg/h

EG：N T0 '( M r－2x＋p)×M EG=N T0 '( 1.05－2×0.99＋0.96 )×62 =120.80 kg/h

聚合物：N T0 '[ MT＋(2x－p)×M EG－2xM W ]

=N T0 '×[166＋(2×0.99－0.96)×62－2×0.99×18] =12573.84 kg/h

合计：53.91＋120.80＋12573.84＋5.39=12753.94 kg/h 201.2 消光剂：53.96×0.001=0.05 kg/h 催化剂：5.40×0.001=0.01 kg/h

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