上海石化15萬噸聚酯裝置現(xiàn)場
榮獲“中國紡織工業(yè)協(xié)會科學技術(shù)進步”一等獎的“低溫短流程平推流聚酯技術(shù)”,經(jīng)歷了10年近20套的工業(yè)化裝置運行實踐,又經(jīng)中石化集團公司和紡織工業(yè)協(xié)會多方面的審查、考核、驗收、鑒定,被確認為國際領(lǐng)先水平的聚酯合成技術(shù)。
中國是世界聚酯第一生產(chǎn)大國,去年化纖產(chǎn)量約3000萬噸。其中滌綸占了2500萬噸左右。
在龐大的產(chǎn)能與產(chǎn)品品種單一的巨大矛盾中,中國的聚酯行業(yè)面對這樣的抉擇,行業(yè)必須徹底改造和提升。除了淘汰落后的小聚酯和上世紀引進的落后聚酯產(chǎn)能,對近年來建設的品種單一的裝置,或者因高溫、長停留時間、原料與產(chǎn)物返混造成的產(chǎn)品質(zhì)量差的裝置進行技術(shù)改造外,還要達到優(yōu)化產(chǎn)能、節(jié)能、降耗、減少污水、優(yōu)化品種結(jié)構(gòu)、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的,最終提高企業(yè)和整個聚酯行業(yè)的利潤率。于是,“低溫短流程平推流聚酯技術(shù)”應運而生。該項目由上海聚友化工有限公司、中國石化上海石油化工股份有限公司、中國紡織科學研究院、桐昆集團股份有限公司、南京昊揚化工裝備有限公司共同完成。
劍指國外先進技術(shù)“軟肋”
我國在聚酯工業(yè)起步階段以及后來的高速發(fā)展階段,先后引進了世界上兩類連續(xù)聚酯技術(shù),這兩類由日本、德國、意大利、美國等發(fā)達國家掌控的聚酯工業(yè)化的“祖師爺”技術(shù),如果與“低溫短流程平推流聚酯技術(shù)”相比,在產(chǎn)品質(zhì)量和物耗能耗方面差距明顯。
第一類是“低溫長流程聚酯技術(shù)”。這類技術(shù)以日本鐘紡公司、德國吉瑪公司(五釜)、瑞士依文達/卡爾菲舍公司等為代表。該技術(shù)的最大特征是在每個反應器均通過機械攪拌器來更新反應界面,提高反應速度。其優(yōu)點是反應溫度較低,缺點是由于反應物與產(chǎn)物不斷的返混也加大了逆向反應速度,反應時間較長,在縮聚反應的鏈增長階段,結(jié)構(gòu)不合理的機械攪拌作用也是加速降解和增加端羧基含量的不利因素。
第二類是“高溫短流程聚酯技術(shù)”。這類技術(shù)的代表是美國杜邦/康泰斯公司(三釜),此類技術(shù)的最大特征是酯化、預縮聚反應器無機械攪拌。特別是在酯化反應器中,通過外循環(huán)加熱使反應器內(nèi)的物流呈單向流動,酯化反應主要在管式反應器中進行,循環(huán)的動力靠物流密度差來形成。其缺點是只能單一靠升高溫度一種手段來實現(xiàn)。
中國創(chuàng)造顯示出全面技術(shù)優(yōu)勢
“低溫短流程平推流聚酯技術(shù)”首創(chuàng)了一種能生產(chǎn)分子量分布窄、質(zhì)量優(yōu)良的高品質(zhì)聚酯產(chǎn)品的裝備和成套技術(shù),在連續(xù)聚合聚酯生產(chǎn)中,物料消耗、能量消耗等重要技術(shù)經(jīng)濟指標全面超越了國內(nèi)外同類技術(shù)。
該項技術(shù)和世界上其他任何一種三釜流程技術(shù)乃至五釜流程技術(shù)都有著明顯的本質(zhì)區(qū)別,既優(yōu)于國外的“高溫短流程聚酯技術(shù)(如杜邦/康泰斯三釜)”,也優(yōu)于國外的“低溫長流程全混聚酯技術(shù)(如:吉瑪五釜、鐘紡五釜、伊文達/卡爾菲舍五釜、四釜等)”,形成了世界首創(chuàng)的、先進的低溫短流程聚酯技術(shù)。
該項目技術(shù)的關(guān)鍵是,在整個化工生產(chǎn)過程中,物流保持在既有利于提高反應速率,又能最大限度降低副產(chǎn)物含量而且對副產(chǎn)物含量能進行控制的合理的平推流狀態(tài)中。特別是在反應時間縮短的情況下酯化反應體系溫度低,不出現(xiàn)傳統(tǒng)的、由攪拌形成的全混流動狀態(tài),反應物及產(chǎn)物不出現(xiàn)返混流動;采取對物流沿流動方向進行精細的分段處理,既有非均相的管式反應區(qū),又有利用塔式設備設置不同分級的技術(shù),在不同階段及時脫出產(chǎn)物小分子,不斷提高反應物的摩爾濃度,從而提高正向反應速率。
在反應器內(nèi)有明顯的非均相反應區(qū)和均相反應區(qū)的界線,使整個過程始終保持平推流。聚酯生產(chǎn)的主工藝過程物料停留時間,較長流程縮短一半。
在三大領(lǐng)域有廣闊市場前景
此項技術(shù)在國內(nèi)大、中型化纖企業(yè)的應用表明,聚酯產(chǎn)品質(zhì)量全面提高,與其他技術(shù)相比,分子量分布窄,有害副產(chǎn)物含量低,且其含量還可根據(jù)后加工的需要進行控制。
目前使用該技術(shù)的單位及主要產(chǎn)品有,生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)異的大有光切片(上海石化滌綸部)、直紡或切片紡長絲(江蘇張家港欣欣化纖)、直紡短纖(江蘇蘇州新蘇化纖)、陽離子可染聚酯(江蘇吳江赴東化纖、浙江桐昆恒盛化纖)和膜用切片(上海邦凱塑膠、上海紫光集團、樂凱集團二膠)。以上各廠的產(chǎn)品質(zhì)量均為國內(nèi)最好,很多指標超過了國內(nèi)外同類產(chǎn)品。其在產(chǎn)業(yè)用、非纖用和工程材料用方面有廣闊的市場發(fā)展前景。建設了目前國內(nèi)聚酯裝置物耗、能耗的綜合消耗技術(shù)經(jīng)濟指標最先進的裝置。
由于該技術(shù)解決了困擾聚酯產(chǎn)業(yè)多年的副產(chǎn)物含量不能有效控制的技術(shù)問題:能對副產(chǎn)物(端縮基和二甘醇)含量和分子量分布窄有效控制,可解決副產(chǎn)物影響國產(chǎn)滌綸面料染色的問題,形成解決聚酯產(chǎn)品影響纖維染色性能的核心技術(shù)。同時,對副產(chǎn)物指標值和允許的波動范圍可控,用于指導生產(chǎn),使生產(chǎn)的聚酯產(chǎn)品質(zhì)量達到了世界先進水平。
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