1. Характеристика исходных материалов, отходов и готовой продукции

Исходные материалы: диметиловый эфир терефталевой кислоты, этиленгликоль.

Диметилтерефталат – токсичен: раздражает слизистые оболочки глаз, дыхательных путей и кожу. ПДК = 0,1 мг/м³.

Этиленгликоль – умеренно токсичен: обладает наркотическим действием, при попадании внутрь может вызвать хроническое отравление с поражением жизненно важных органов (действует на сосуды, почки, нервную систему). ПДК в воздухе рабочей зоны – 5 мг/м³.

Отходы: метиловый спирт и избыток этиленгликоля.

Метиловый спирт – токсичен: действует на нервную и сосудистую системы, обладает кумулятивными свойствами. ПДК в воздухе – 5 мг/м³.

Готовая продукция: полиэтилентерефталат – не токсичен.

На основании сравнения расчетной величины ожидаемого избыточного давления во фронте поражающего действия ударной волны ΔРф_III = 11,23 кПа (п.3.1.) и величин пределов устойчивости основного технологического оборудования (п.3.2, таблица 1) можно сделать вывод, что это оборудование устойчиво к разрушению, поэтому не произойдет выброса (разлива) исходного сырья и готовой продукции, следовательно, не возникнут вторичные поражающие факторы.

2. Описание технологического процесса

2.1. Описание схемы технологического процесса производства полиэтилентерефталата

Технологический процесс производства полиэтилентерефталата включает следующие стадии: растворение диэтилового эфира терефталевой кислоты в этиленгликоле; переэтерификация с получением дигликолевого эфира терефталевой кислоты и низкомолекулярных полиэфиров; фильтрование реакционной смеси; поликонденсация; получение твердого высокомолекулярного полиэфира в виде ленты, нити или блока; дробление; высушивание крошки.

Диметилтерефталат расплавляют в плавильнике 2 из нержавеющей стали, снабженном плавильной решеткой и рубашкой. После расплавления диметилтерефталат перекачивают насосом 1 в аппарат переэтерификации 3. Одновременно с этим в аапарат 3 подают из нагревателя 7 этиленгликоль, содержащий катализатор (ацетаты цинка, марганца и кобальта в чистом виде или в смеси с трехокисью сурьмы и др.). В зависимости от температуры (169 – 180 °С) длительность переэтерификации составляет 6 – 15 ч. В начале переэтерификации отгоняется метиловый спирт, а при повышении температуры до 240 – 250 °С – избыток этиленгликоля. Затем образовавшийся дигликолевый эфир терефталевой кислоты подают в аппарат для поликонденсации 8. Это реактор из нержавеющей стали, снабженный мешалкой и обеспечивающий возможность создания в нем высокого вакуума. Продолжительность поликонденсации 3 – 8 ч. Начальная температура реакции 240 – 260 °С, конечная 280 – 290 °С. Остаточное давление в аппарате при отгонке этилен гликоля, выделяющегося при поликонденсации, не превышает 100 – 200 Па.

Образовавшийся полимер в расплавленном состоянии представляет собой прозрачную, очень вязкую жидкость. Жидкий полиэтилентерефталат после снятия вакуума выгружают через обогреваемый вентиль в дне под давлением сжатого азота.

Если выгружаемый из реактора полимер быстро охладить, то он сохраняет аморфное состояние и остается прозрачным. После нагревания выше температуры склеивания он кристаллизуется, теряет прозрачность и приобретает окраску.

Из реактора расплав поступает в водяную ванну 12 на охлаждение, а затем на измельчитель 13. Крошку (гранулы) подают в бак с мешалкой 14, а из него в вакуум-сушилку 15.

Рис. 1. Схема технологического процесса производства полиэтилентерефталата

Спецификация оборудования

1 – дозирующий насос;

2 – плавильник диметилтерефталата;

3 – автоклав переэтерификации;

4 – конденсатор;

5 – сборник метилового спирта;

6 – фильтр расплава;

7 – нагреватель этиленгликоля;

8 – автоклав поликонденсации;

9 – пароэжекторная вакуумная установка;

10 – вентиль с программным устройством;

11 – конденсатор этиленгликоля;

12 – водяная ванна;

13 – измельчитель;

14 – гомогенизатор;

15 – сушилка.