唐召微，荣耀辉，惠娟
（安阳化学工业集团有限责任公司，河南 安阳455133）
［摘 要］ 安阳化学工业集团有限责任公司300 kt/a聚酯（PET）装置采用四釜聚合工艺和固相增粘工艺（采用“一头两尾”生产线，单线产能为450 t/d），尽管直接酯化法生产PET产品在我国已得到广泛应用，但采用四釜聚合工艺尤其是“一头两尾”生产线的应用较少，可供参考与借鉴的经验不多，且设计单位未提供关于第一酯化反应釜的物料平衡及能量平衡方面的有效数据。鉴于聚酯生产中对聚合反应温度要求较高，而第一酯化反应釜需热量最大，对系统的稳定、经济运行影响最大，为此对第一酯化反应釜的物料平衡和热量供需情况进行计算，以利指导PET生产中物料和热量的供应与调整，并为节能降耗指明方向。
［关键词］ 聚酯装置；第一酯化反应釜；物量衡算；热量计算；热媒炉燃烧效率；节能降耗
［中图分类号］ TQ323.41［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）06-0075-03
0引言
安阳化学工业集团有限责任公司（简称安化公司）聚酯（PET）装置设计产能为300 kt/a（采用“一头两尾”生产线），单线产能为450 t/d，最高负荷可达110%，即目前最高允许负荷为980 t/d。本聚酯装置采用中石油昆仑公司先进的四釜（第一酯化反应釜、第二酯化反应釜、预缩聚反应釜和终缩聚反应釜；其中一线、二线共用1台第一酯化反应釜）聚合工艺和美国UOP公司的固相增粘工艺。
原料精对苯二甲酸（PTA）、煤基乙二醇（EG）及间苯二甲酸（IPA）按比例配成浆料，经第一酯化反应釜（012-R01）进行酯化反应后，分两条线分别进入第二酯化反应釜（113-R01和213-R01）；酯化反应完成后，生成的齐聚物进入预缩聚反应釜（115-R01和215-R01）进行缩聚反应，其后预聚物再由预聚物输送泵输送至终缩聚反应釜（117-R01和217-R01）进一步进行缩聚，达到设定粘度后产出熔体；熔体经过滤、冷却、切粒后风送进入基础切片料仓，基础切片再依次经过固相聚合系统的预结晶、结晶、增粘、冷却工序，产出合格的瓶级聚酯切片。目前安化公司瓶级聚酯切片主要有水瓶级、油瓶级、热灌级、碳酸级，主要用作矿泉水、碳酸饮料、热灌装饮料、果汁、食用油等的包装产品原料。
1 问题的提出
第一酯化反应釜中的主反应为PTA与EG的酯化反应，PTA与EG酯化生成的对苯二甲酸乙二醇酯之间再发生轻度的缩聚反应，生成短链的聚对苯二甲酸乙二醇酯。具体反应方程式如下。
聚酯生产中主反应为可逆反应，且对反应温度要求较高，为加快反应速率、减少副反应，需给各反应釜提供高温、低压环境。直接酯化法生产PET产品在我国已得到广泛应用，但采用四釜聚合工艺尤其是“一头两尾”生产线的应用较少，可供参考与借鉴的经验不多，且设计单位未提供关于第一酯化反应釜的物料平衡及热量供需方面的有效数据，而第一酯化反应釜（012-R01）作为将浆料由常温升至反应温度的第一反应釜，承担了绝大部分热量供应，需对其用热情况进行详细计算，以便给供热车间提供准确的热量调节依据，进而为节能降耗工作指明方向。
2 基础数据和计算依据
以目前聚酯装置的负荷960 t/d（即40 000 kg/h）作为物料量基准，有关基础数据和计算依据如下。
012-R01出口齐聚物（齐聚物为PTA与EG反应生成的酯化物的统称）：温度267.3 ℃，酸值（AN）57 mgKOH/g，皂化值（SN）572 mgKOH/g，端羧基（Av）27.5 mol/t（酸值与端羧基的换算公式为AN=0.056107×Av）；PTA、IPA摩尔质量均为166 g/mol，EG摩尔质量为62 g/mol，PET大分子内单链的摩尔质量为192 g/mol；安化公司基础切片（基础切片即经过两级酯化、两级缩聚反应后经冷却得到的切粒）特性粘度（η）0.605 0 dL/g，端羧基（Av）27.5 mol/t。
更多内容详见《中氮肥》2019年第6期