巖征儀器500l聚酯聚合裝置操作流程、應用場景

1. 反應釜

• 容積：500L（有效容積約 400~450L）

  ，材質為不銹鋼（如 316L）或鎳基合金（耐強酸 / 高溫）。

• 結構：

• 攪拌系統(tǒng)：錨式或槳式攪拌器

  ，用于物料混合和傳熱

  ，轉速可調（如 50~200 rpm）。

• 加熱 / 冷卻夾套：通過導熱油

  、蒸汽或冷水實現(xiàn)控溫，溫度范圍通常為 150~300℃

  。

• 真空接口：縮聚階段需抽真空（如≤100 Pa）

  ，促進小分子脫除。

• 進料口 / 出料口：配備閥門控制原料加入和產物排出

  。

2. 原料預處理系統(tǒng)

• 配料罐：用于溶解二元酸

  、二元醇及催化劑（如鈦酸四丁酯），精確控制摩爾比

  。

• 計量泵：定量輸送液態(tài)原料（如 EG）或漿料（如 PTA 懸浮液）至反應釜

  。

3. 酯化 / 縮聚輔助設備

• 分餾柱 / 冷凝器：酯化階段分離出水或甲醇

  ，冷凝后收集（如乙二醇水溶液）。

• 真空系統(tǒng)：包括真空泵（如旋片泵）

  、緩沖罐和冷凝阱

  ，用于縮聚階段創(chuàng)造高真空環(huán)境。

• 催化劑儲罐：儲存催化劑溶液

  ，通過計量泵滴加

  。

4. 控制系統(tǒng)

• PLC/DCS 控制柜：實時監(jiān)控溫度、壓力

  、攪拌轉速

  、真空度等參數(shù)，自動調節(jié)加熱 / 冷卻介質流量和閥門開關

  。

• 傳感器：

• 溫度：熱電偶或熱電阻（精度 ±1℃）

  。

• 壓力：真空壓力表或壓力變送器（量程 0~-0.1 MPa）。

• 液位：超聲波或雷達液位計（用于監(jiān)控反應釜內物料量）

  。

5. 安全與環(huán)保裝置

• 安全閥：防止反應釜超壓（設定壓力通常為 0.3~0.5 MPa）

  。

• 廢氣處理：縮聚階段可能釋放微量有機物，需通過冷凝回收或活性炭吸附處理

  。

• 緊急冷卻系統(tǒng)：應對異常溫升

  ，避免爆聚風險。

三

、關鍵工藝參數(shù)

• 催化劑用量：通常為原料總質量的 0.01%~0.1%（如鈦系催化劑）。

• 醇酸摩爾比：一般 EG/PTA=1.05~1.2:1（過量 EG 補償揮發(fā)損失）

  。

四

、操作流程（以 PET 間歇聚合為例）

1. 投料：

• 向反應釜中加入 PTA、EG 和催化劑

  ，開啟攪拌并升溫至酯化溫度（如 240℃）

  。

2. 酯化反應：

• 保持微正壓，生成的水經(jīng)分餾柱冷凝后收集

  ，當出水量接近理論值且酸值降至設定值（如≤5 mg KOH/g）時

  ，酯化結束。

3. 預縮聚：

• 逐步降低壓力至 0.05 MPa

  ，溫度升至 270℃

  ，促進低聚物鏈增長，控制特性粘度至 0.2~0.3 dL/g

  。

4. 終縮聚：

• 開啟真空泵

  ，將壓力降至≤100 Pa，溫度升至 285℃

  ，持續(xù)攪拌至特性粘度達標

  ，停止加熱并降溫

  。

5. 出料：

• 通入氮氣破真空，將熔融聚酯通過出料口擠入冷卻槽

  ，切粒后得到聚酯產品

  。

五、應用場景

1. 實驗室研發(fā)：開發(fā)新型聚酯（如生物基聚酯

   、阻燃聚酯）
   ，優(yōu)化配方和工藝參數(shù)。

2. 中試生產：驗證工業(yè)化生產工藝的可行性

   ，為放大至千噸級裝置提供數(shù)據(jù)支持
   。

3. 特種聚酯制備：生產小批量高性能聚酯（如光學級 PET、低熔點 PBT）

   ，滿足市場需求
   。

4. 教學與培訓：高校或企業(yè)用于聚合原理演示和操作實訓

   。

六

、注意事項

1. 原料純度：PTA 或 DMT 需嚴格控制雜質（如 4-CBA、灰分）

   ，避免影響聚合度和產品色澤
   。

2. 真空度控制：終縮聚階段真空度不足會導致小分子殘留，影響聚酯力學性能（如拉伸強度下降）

   。

3. 攪拌效果：低轉速可能導致物料局部過熱或聚合不均

   ，高轉速需防止剪切降解。

4. 環(huán)保要求：縮聚廢氣需處理達標后排放

   ，廢催化劑需分類回收（如含鈦廢物）
   。