[发明专利]PET合成工艺中控制PTA和EG精确配比的方法

说明书

技术领域

本发明涉及PET合成工艺。

背景技术

聚酯装置内设1台PTA日仓料11-H01，容积约为125m³ ，可满足装置近5小时的需要量。PTA的称重装置11-M01对PTA粉料作连续计量后加入到浆料配槽11-TA01。在控制上，用PTA的进料量乘以人工设定的要求的摩尔比调节乙二醇的加入量和催化剂加入量，以保证稳定的浆料比。在浆料输送管路上装有质量流量计（密度计），用于测定浆料的密度。

PET装置设计时，对物料处理的一般原则是：在原料进入浆料配置槽前分别进行准确计量，如PTA采用连续计量秤，乙二醇（EG）和催化剂等液体物料使用精确计量的质量流量计。一般情况下，通过人工设定配料量比，配料量比（以下简称摩尔比）的控制通过对计量装置的调控就可以实现。但实际生产中，PTA的称量的准确性与装置本身的精度、初始状态的系统偏差以及粉体PTA的具体状态（如含湿会造成挂料）等有关系，在线调校难度很大，相对而言，液体物料的计量要好得多。而PTA的加入量的不准确会对酯化反应器生产控制稳定性造成较大的影响。

在实际生产中，不少厂家采用浆料密度值（浆料计量采用质量流量计，可以准确指示物料的密度值）来修正配料的摩尔比，进而调整PTA的喂入量，以减少PTA称量装置的误差造成的生产控制的偏差。虽然在固定工况下，通过密度能准确推算浆料中的PTA与EG的比例，进而计算出摩尔比，但由于PET工艺中大都采用回用EG进行浆料配置，使得浆料的温度偏离正常值并经常波动，而温度又对浆料密度值有一定的影响，因此，只有得到物料的摩尔比、密度和温度之间确切的关系式，才能实现在生产控制时连续而准确地反馈控制数据，实现控制。

用浆料密度修正摩尔比的理论分析及产生偏差的原因：

    浆料中主要组成为PTA和EG，其质量比分别约70%和30%，其他组分如催化剂、二甘醇等添加剂的量很少，可以不做考虑。因此浆料的密度ρ_s可由式（1）计算得到，而浆料的量比n_r由式（2）计算得到。

                                       ( 1 )

                                         ( 2 )

式中：ρ_s为浆料的密度（kg·m^-3）；ρ_PTA为原料的PTA的密度/(kg·m^-3)（20℃时，PTA密度为1550kg/m^-3）; ρ_EG为原料EG的密度/(kg·m^-3)（20℃时，纯EG密度为1113kg/m3）; n_r为浆料的摩尔比；m_PTA为原料PTA的加料量/(kg·h^-1)；m_EG为原料EG的加料量/(kg·h^-1)；M_PTA 为原料PTA的摩尔质量，取166.13kg/mol;M_EG为原料EG的摩尔质量，取62.07kg/mol。

由式（1）和式（2）可以得到浆料密度和摩尔比之间的关系式（3）和（4）,

                                           ( 3 )

                                             ( 4 )

将PTA和EG的摩尔质量代入式（3）和式（4）分别得到：

                                              ( 5 )

                                               ( 6 )

由式（5）和式（6）可以看出，如果确切知道了PTA和EG的密度，浆料的摩尔比和浆料密度之间的关系是确定的。问题在于大多数PET工艺都是采用回用EG来进行浆料配置，浆料的温度随回用EG的温度而改变。而温度对浆料中EG和PTA，特别是EG的密度是有明显影响的，在应用上述式（5）和（6）时，必须得到2种原料密度对温度的关系曲线，并将之归纳为温度的函数式，才能确保浆料密度和摩尔比之间转化的准确并确保实际应用的连续和准确。

发明内容