CN2592645Y - 从粗对苯二甲酸到聚对苯二甲酸乙二醇酯连续化生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及从粗对苯二甲酸经过精制得到精对苯二甲酸，再经酯化、缩聚而生产聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产装置。粗对苯二甲酸在加氢精制、结晶提纯、打浆洗涤、过滤分离等工序之后，直接将所得到的含水约为12％的湿精对苯二甲酸料与乙二醇配成浆料送到聚酯单元，经二次调配后进行酯化、缩聚。酯化阶段脱水塔同时承担脱除酯化反应生成的水以及湿精对苯二甲酸料中含有的水。该装置省去了精对苯二甲酸干燥机，在精对苯二甲酸与聚对苯二甲酸乙二醇酯生产装置衔接过程中无需设置多个精对苯二甲酸料仓，避免了气力输送过程中的粉尘污染，从而简化了生产工艺，节省了设备投资，降低了操作难度和费用。

Description

从粗对苯二甲酸到聚对苯二甲酸乙二醇酯连续化生产装置

技术领域

本实用新型涉及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)生产装置，尤其是涉及从粗对苯二甲酸(TA)经过精制得到精对苯二甲酸(PTA)，再经酯化、缩聚而生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的生产装置。

背景技术

目前工业上聚对苯二甲酸乙二醇酯(可简称PET)生产均采用固体粉末精对苯二甲酸(可简称PTA)与乙二醇(可简称EG)进行酯化、缩聚反应的生产工艺。其中重要原料精对苯二甲酸采用对二甲苯(可简称PX)氧化、精制方法生产，即：先将对二甲苯与空气进行氧化反应，经结晶、分离、干燥后得到粗对苯二甲酸。粗对苯二甲酸中主要含有对羧基苯甲醛(可简称4-CBA)等杂质，需要进一步精制成纤维级的精对苯二甲酸，也就是精对苯二甲酸。精制过程一般采用加氢精制工艺，即：将粗对苯二甲酸在高温高压条件下溶解在脱离子水中，在加氢反应器中加氢精制，使对羧基苯甲醛反应生成对甲基苯甲酸。然后，将加氢反应以后的混合物一起送入结晶器，使精对苯二甲酸结晶，而对甲基苯甲酸等有机杂质仍然保留在水相中。为保证结晶效果，通常采用多级结晶方式。从结晶器出来的浆料在固液分离设备(如离心机)中分离，分离后的废液被送去污水处理单元另行处理，而分离得到的固体成份主要为精对苯二甲酸，被送入打浆槽中加入脱离子水后进行打浆洗涤。洗涤完毕，浆料再送到固液分离设备中分离，常采用真空过滤机、离心机等固液分离设备。分离后的液体可循环使用，而其中含水约12％的固体被送入干燥机进行脱水干燥处理。干燥后得到固体粉末状精对苯二甲酸，用气力输送到精对苯二甲酸装置产品料仓，然后可以打包运输、用槽车运输，或者直接用气力输送到聚对苯二甲酸乙二醇酯装置的原料料仓。贮存在聚对苯二甲酸乙二醇酯装置原料料仓中的精对苯二甲酸，经计量后送入聚对苯二甲酸乙二醇酯装置打浆罐，与乙二醇一起配成所需浓度的浆料，然后送入酯化反应器进行酯化反应，反应生成对苯二甲酸乙二醇酯、低聚合度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(低聚物)以及大量的水。这些水与乙二醇一起被汽化，进入脱水塔进行脱水，废水从塔顶排出，塔底液体中乙二醇含量较高，可回流进入酯化反应釜进一步参与反应。酯化反应的主产物接下来进入缩聚反应器进行缩聚反应，从而得到聚合度更高的聚对苯二甲酸乙二醇酯，即聚对苯二甲酸乙二醇酯产品。

上述工艺过程存在一些缺点和不足。首先，整个工艺过程中需要两次脱水，即：精对苯二甲酸生产过程中分离得到的含水约12％的湿精对苯二甲酸需要送到干燥机干燥脱水，而在聚对苯二甲酸乙二醇酯生产的酯化阶段，又需要设计一个脱水塔以脱除酯化反应生成的水。设置干燥机不仅投资大，操作难，而且能耗高。其次，精对苯二甲酸与聚对苯二甲酸乙二醇酯生产衔接过程中需要设计多个料仓以贮存精对苯二甲酸，设备投资相当大。第三，需要采用气力输送装置输送精对苯二甲酸，不仅工艺复杂，而且精对苯二甲酸粉尘易泄漏，造成污染。所以，寻求一种新的生产装置以克服这些不足，对工业生产来说显得很有必要。

发明内容

本实用新型的目的就是克服现有工艺过程中脱水装置重复设置、工艺流程复杂、投资成本高、操作难度大、使用能耗高、容易造成环境污染等缺点，提供一种从粗对苯二甲酸到聚对苯二甲酸乙二醇酯的连续化生产装置。

本实用新型的发明目的通过以下技术方案来实现：

一种从粗对苯二甲酸到聚对苯二甲酸乙二醇酯连续化生产装置，包括：加氢反应器1、结晶器2、固液分离机3、打浆槽4、固液分离机5、酯化反应器10、脱水塔11、缩聚反应器12，固液分离机5的固态物料出口直接用管道与打浆罐6入口相连，打浆罐6出口管道通过输送泵7接至调配罐8入口，调配罐8出口再经过输送泵9接到酯化反应器10入口。

优选方案是：固液分离机3采用离心机，固液分离机5采用真空过滤机，并且在真空过滤机的出口与加氢反应器1之间设置一条液相接管回路。

上述方案中结晶器2、酯化反应器10、缩聚反应器12均可设置成多釜，同种功能的釜相互之间以串联或者并联方式连接，釜的型式可以采用立式或者卧式。

本实用新型反映出一种新的工艺生产路线，其要点在于将精制、结晶过的含水约12％的湿精对苯二甲酸直接与乙二醇配成浆料送到聚酯装置生产聚对苯二甲酸乙二醇酯产品。原料精对苯二甲酸中含有的水，与酯化反应生成的水一同在酯化脱水塔中脱除。与现有工业装置相比，采用本实用新型的技术方案可以达到以下效果：

(1)省去了结构复杂的精对苯二甲酸干燥机，节省了巨大的设备投资，降低了工艺操作难度和操作费用；

(2)省去了多个精对苯二甲酸料仓和复杂的气力输送装置，节省了设备投资，同时也降低了工艺操作难度和操作费用；

(3)避免了气力输送过程中因粉尘泄漏造成的粉尘污染；

(4)有利于精对苯二甲酸与聚对苯二甲酸乙二醇酯生产装置上下游之间流程整合，起到从粗对苯二甲酸到聚对苯二甲酸乙二醇酯全流程进一步优化的效果，对精对苯二甲酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯上下游联合生产基地有很好的推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型的装置流程示意图。图中代号说明如下：

1	加氢反应器	7	输送泵
				2	结晶器	8	调配罐
3	固液分离机	9	输送泵
				4	打浆槽	10	酯化反应器
5	固液分离机	11	脱水塔
				6	打浆罐	12	缩聚反应器

具体实施方式

本实用新型打破精对苯二甲酸生产后期脱水干燥的一贯做法，将聚对苯二甲酸乙二醇酯生产初期的浆料配制工序部分提前到精对苯二甲酸生产阶段，从而省去了干燥步骤，节省了投资，简化了衔接工艺。而且，浆料输送要比粉末输送来得更为简便、更为安全、更为经济。下面结合说明书附图对本实用新型作进一步的详细描述：

如图1所示，将粗对苯二甲酸和脱离子水加入加氢反应器1进行精制，使粗对苯二甲酸中含有的对羧基苯甲醛反应生成对甲基苯甲酸，反应以后的混合产物一起进入结晶器2。根据需要，结晶器2可以采用多级(如5级)串联形式，使精对苯二甲酸充分结晶，而对甲基苯甲酸等有机杂质仍保留在水相中。从结晶器2出来的浆料在离心机3中分离，分离以后的废水送到污水处理单元另行处理，而得到的固体进入打浆槽4，打浆槽4中另外补充脱离子水，将精对苯二甲酸打浆洗涤。洗涤完成后，物料送入真空过滤机5进行过滤。过滤出来的液体用管道送回加氢反应器1循环使用，而得到的固体中含水约12％(重量含量)，其余为精对苯二甲酸。这部分湿的精对苯二甲酸产品送入打浆罐6，与另外加入的乙二醇一起配成精对苯二甲酸与乙二醇摩尔比为1∶1～1∶2的浆料，经过输送泵7输送到调配罐8内。可采用在线密度仪或者其它仪器测量该浆料的组成，并以此为依据调节调配罐8中需要补充的乙二醇流量。经过调配后的浆料从调配罐8出口用输送泵9送入酯化反应器10中进行酯化反应(一定程度的缩聚反应也同时发生)。根据需要，酯化反应器10可以是单釜也可以采用两釜串联。酯化反应生成对苯二甲酸乙二醇酯、低聚合度的聚对苯二甲酸乙二醇酯以及大量的水，这些水连同湿精对苯二甲酸带入的水与部分乙二醇一起在酯化反应器10釜内蒸发，从顶部排出，进入脱水塔11分离脱水，废水从塔顶排出，塔底液相中乙二醇含量较高，可以部分回流进入酯化反应器10继续参加反应。酯化反应主产物从酯化反应器10的出口送到缩聚反应器12内进行缩聚反应，从而得到聚合度较高的聚对苯二甲酸乙二醇酯产品。其中，缩聚反应器12可以三釜串联或者两釜并联后与另一只釜串联。

对比例：

(1)采用本实用新型技术方案

取重量含水量为12％的精对苯二甲酸5kg，乙二醇2.8kg，适量SbA8作催化剂，依次加入20升的反应釜中，用氮气置换后进行酯化反应，绝对压力保持2.5kg/cm²左右，酯化温度230～250℃，反应时间2～3小时。酯化出水达到预计量后，减压升温，进行缩聚反应。缩聚温度控制在275～285℃，真空度不高于150Pa(绝对压力)。当搅拌扭矩上升达到设定值时，出料、铸带、切粒。所得产品性能列于表1。

(2)原来采用的技术方案

取4.4kg市售的固体粉末状无水精对苯二甲酸，其它原料及实验方法(1)相同，所得产品性能也列于表1中。

表1两种技术方案所得聚对苯二甲酸乙二醇酯产品性能比较

从表1中对比可以看出，两者产品性能相当，其差异在实验误差波动范围之内。这说明采用本实用新型并未对最终产品的性能造成影响。

Claims (4)

1、一种从粗对苯二甲酸到聚对苯二甲酸乙二醇酯连续化生产装置，包括：加氢反应器(1)、结晶器(2)、固液分离机(3)、打浆槽(4)、固液分离机(5)、酯化反应器(10)、脱水塔(11)、缩聚反应器(12)，其特征在于：固液分离机(5)的固态物料出口直接用管道与打浆罐(6)入口相连，打浆罐(6)出口管道通过输送泵(7)接至调配罐(8)入口，调配罐(8)出口再经过输送泵(9)接到酯化反应器(10)入口。

2、按权利要求1所述的生产装置，其特征在于：固液分离机(3)采用离心机，固液分离机(5)采用真空过滤机，并且在真空过滤机的出口与加氢反应器(1)之间设置一条液相接管回路。

3、按权利要求1或2所述的生产装置，其特征在于：结晶器(2)、酯化反应器(10)、缩聚反应器(12)均可设置成多釜，同种功能的釜相互之间以串联或者并联方式连接，釜的型式可以采用立式或者卧式。

4、按权利要求3所述的生产装置，其特征在于：结晶器(2)采用五段结晶器串联、酯化反应器(10)采用两釜串联、缩聚反应器(12)采用三釜串联或者两釜并联后与另一只釜串联。