聚酯生产辅助装置介绍

聚酯生产辅助装置介绍第一节热媒加热系统热媒加热装置是聚酯装置的重要组成部分，其运行方式为燃料（原油）在炉子中燃烧，冷媒以盘管的形式进入热媒炉并得到加热，形成一次热媒回路。将一次热媒回路中的高温热媒送到各反应器等加热用户使用，然后再返回到一次热媒回路，构成二次热媒回路。热媒在整个供热过程中循环使用。一、热媒的性质热媒是化工生产中载热体的总称。根据使用温度不同，热媒主要由无机盐类、矿物油类、水蒸汽和有机化合物四大类。各种热媒之间的基本性质，加热系统设置，使用时的相态和操作方法都大不相同。我公司聚酯装置使用的是有机类载热体，即氢化三联苯。氢化三联苯是一种液相载热体，实际生产中也将其称为导生。它可由三联苯加氢制得；加氢深度在60～70％左右。原料三联苯也是邻、间和对三联苯的混合物。所以，平常使用的氢化三联苯实际是三种同分异构体的混合物。作为载热体的一个重要性质是它的热稳定性要求较高，即在长期高温运行不会分解或变质。氢化三联苯在化学结构上由于三个六元环紧密分布和苯共轭体系的稳定性，在高温下也具有良好的热稳定性，很少发生分解反应，因而在使用过程中具有寿命长，补充量少的特点。但是，氢化三联苯属于有机物，在长期高温下运行后也不可避免地会发生裂解和热聚反应。裂解的结果是氢化三联苯蒸汽压上升，初馏程点和闪点下降，粘度和比重变小；而热聚的结果将生成分子量较大的化合物，最后生成焦碳沉积下来，影响物料输送和传热。另外，由于泄漏或氮封不良，在空气和高温氢化三联苯直接接触时，将加速反应生成残碳。操作温度越高，这种裂解和热聚反应速率加快。所以，在实际使用中，最高温度不能超过375℃，最高使用温度应控制在343℃以下。二、热媒加热工艺过程及其控制一次热媒以炉子为中心，一次热媒输送泵为动力构成一个高温热媒的循环回路。二次热媒以反应器，熔体管道等热媒用户为中心，二次热媒输送泵为动力构成循环回路。一次热媒加热二次热媒，而二次热媒则去加热用户。（工艺流程略）热媒系统的工艺控制关键在于热媒炉的燃烧控制，使炉子稳定运行，高效燃烧，避免停炉故障的发生。首先要控制好燃料油量和空气量的比例（风油比），使炉膛燃烧处于一个良好的状态。要随时观察火焰燃烧情况，根据火焰监测的参数变化作相应的调整。定期测量烟气中的氧含量，最好安装在线氧含量分析仪。其次，聚酯装置上耗热也应稳定，即聚酯生产负荷尽量不要波动。所以要求严格控制聚酯生产工艺参数，保持二次热媒系统的用热，供热平衡。第三，送往聚酯装置热媒的流量，压力和温度都应严格控制在设定值上。因此，在热媒加热过程中设置了一系列的控制回路。如热媒总管上设有高温报警，高压报警和低流量报警，而且出现报警后还会自动联锁停炉。燃料油供应量受到热媒热媒炉出口热媒温度的控制，而燃烧所需的空气量则受燃料油流量的控制，在工艺上给定了合适的风油比后，整个一次热媒的温度就可以得到保证，燃料的燃烧也非常充分，炉子的热效率高。另外，为了随时监视炉膛的燃烧状况，防止炉子熄火，在炉底设置火焰监测器，并远传到控制室进行观察。三、热媒加热工艺操作开车热媒加热装置的开车必须经过严格的检查和充分的准备才能进行。现场防火设施应该相当完善，随时可以启用，相应的工具和人员也配备齐全。此外，还应注意以下几点。对燃烧系统作最终检查。燃料油已充满整个回路，油泵已经作循环运行。这时，油路上压力正常，油量调节阀灵活，燃油管线的蒸汽伴热和燃油过滤器等运行正常。燃烧器前的雾化蒸汽中排尽冷凝水，点火用液化气压力正常，烧咀油孔畅通，火焰检测器等仪表可以投运。热媒系统投运。一次热媒和二次热媒系统充满冷态热媒，然后对热媒循环运行，脱气，静密封点无泄漏。一、二次热媒的流量控制和压力控制系统在冷态下调试完毕。热媒膨胀罐具有一定的液位，并加氮封保护。确认机电仪状态。包括控制室内的热媒系统机电仪及公用工程都应处于良好状态。进行单独点火。在点火条件都满足后，要进行单独点火试验，再次确认点火系统的可靠性。点火。点火应按程序步骤进行，现场随时观察风机出口压力，液化气压力，雾化蒸汽压力和油泵出口压力，注意火焰监测器的灵敏度。如果连续两次点火失败，要暂时停车点火，以免炉膛或烟道内形成易爆炸的混合气体，待仔细查找确认原因后方可继续试点。点火成功后，要继续在炉区观察十几分钟，确认主要参数运行稳定。然后，逐步稳定的将热媒炉负荷提高到设定值。切不可急于快速升负荷，否则会出现燃烧波动而停炉。正常运行正常运行后加强巡检是非常重要的。注意各工艺参数的变化情况，及时调节参数。热媒炉负荷调节一定要平稳进行，不能大起大落。热媒温度出现波动时，要手动调节炉子负荷，慢慢恢复热量供求平衡。在热媒流量波动时，要注意细心调节热媒循环泵出口阀的开度。经常注意观察燃油的温度和压力变化情况，并进行平稳调节。在调节油泵出口压力时，可请仪表、设备人员协调完成。在冬季夜间或者炉子负荷变化时，要及时调节燃料油管蒸汽伴热情况，避免出现油温低报或高报而停炉。火焰监测器出现故障时，必须联系仪表人员，将火焰监测器信号短接，就可卸下监测器清整镜面赃物或探头上污垢。停车需要一台炉子停运时，必须先将炉子负荷缓慢的调到最低点，才能将炉子停下来。停炉后应卸下烧杆、清理烧嘴，关闭炉底雾化蒸汽阀，打开排净阀。调节燃油蒸汽伴热量，避免油温过高。但是，风机在炉子停运后还应单独运行几分钟，以使赶走炉膛内的可燃气体。如果热媒炉停运后作备台使用，则要对泵及相应的管道等保持预热状态，系统热媒温度应控制在200℃以上，使再一次启动炉子时间短，动作快。如果停炉检修则需在与其他系统隔离的情况下使热媒降到150℃以下后排净。每个排净阀，隔离阀都要挂禁动牌子。修后开车应进行检漏（加冷热、热态升温检漏），烤炉和低速升温，热紧固等工作。所有炉子全部停运时，基本步骤和操作方法与停一台炉时差不多。常见故障处理火焰监测器报警停炉。火焰监测器报警后，说明炉膛内已经熄火，必须联锁停炉。所以关键是要找出导致停炉的原因。在单一的火焰监测器报警时，很有可能是监测器本身的问题，如镜面不干净等引起误报警，这时只要擦净处理即可。但在火焰监测器报警的时候，伴随有其它报警如热媒膨胀罐液位低报后联锁一次热媒循环泵停运，最后导致热媒炉全停，这时应结合其它报警信号综合分子查找原因处理问题。燃料油温度报警。燃料油温度高报时，可迅速关闭燃料油加热和伴热蒸汽，单独启动油泵循环冷却降温，待温报警消失后再启动炉子。如情况紧急，可请仪表人员短接报警信号先启动炉子，当温度正常后立即解除短接。热媒炉盘管或出口热媒高温报警。这种情况的报警一般都是炉子负荷调节不当或停炉后重新点炉时升温太快所致。这时，若总管热媒温度符合工艺要求，可等到热媒温度下降后再启动炉子。但急需点炉时，可单独启动风机吹扫炉膛降温，报警消失后马上点炉。热流量低报。突然性的热媒流量低报，并伴随着炉温上升时，一般是热媒用户循环用热媒流量减少所致。这时应着重检查三条线的总进出阀门开度情况，或者检查一次热媒系统流量调节系统以及泵的运行情况。第二节溴化锂制冷装置制冷是人为地使某一物系的温度降低到低于周围环境温度的过程。制冷的方式有压缩式，蒸汽喷射式和吸收式等几种。压缩式制冷需要制冷剂工质，而吸收式制冷则还需要吸收剂工质。制冷剂用来产生冷效应，吸收剂却是用来吸收产生冷效应后的冷剂蒸汽。吸收式制冷机的工质通常使用二元溶液，它由不同沸点的两种物质组成，其中低沸点的组分用作制冷剂，高沸点的组分用作吸收剂。目前常用的二元溶液有氨水和溴化锂水溶液两种。溴化锂水溶液用于吸收式制冷具有以下优点：装置设备简单；制冷剂与吸收剂之间沸点差大；可以利用低品位热能（75℃以上的热水），是一种高效节能设备。所以，这种制冷机的应用非常广泛。但由于溴化锂水溶液对普通金属材料有较强的腐蚀性，对装置材质的要求较高。溴化锂吸收式制冷机可分为单效制冷机（利用废汽或热水，温度在75～105℃）和两效制冷机（利用蒸汽及高温水，温度在160～200℃）两种。同时按机组安装方式不同，又可分为单筒，双筒及三筒型等。所谓单筒型就是将发生器，冷凝器，蒸发器和吸收器四个部分安装于一单筒体内的形式。仪化聚酯装置中C5J型溴化锂吸收式制冷机就是属单效、单筒型制冷机。一、溴化锂制冷的工作原理和循环过程（略，见聚酯设备）二、溴化锂溶液的性质及质量指标固体溴化锂的性质和来源溴化锂在常温下为无色晶体，化学性质稳定，在大气中不变质，不挥发，不分解。无水溴化锂的特性参数如下：分子式：LiBr（M=86.86）；比重：3.46（25℃）熔点：549℃；沸点：1265℃溴化锂来源：HBr+LiOH→LiBr+H2O2HBr+Li2CO3→2LiBr+H2O+CO2通常，固体溴化锂产品中会含有1~2个分子的结晶水，所以，其分子式也写成LiBr·H2O或LiBr·2H2O。此外，还含有少量杂质。溴化锂溶液的物理性质溴化锂水溶液为无色液体，没有毒性，有咸味，会使皮肤发痒。使用时应防止溅入眼睛。溴化锂在水中的溶解度随温度的上升而增加，所以在制冷过程中，必须保持一定的温度，否则，溴化锂结晶的析出会影响机组的正常运行。另外，溴化锂溶液的饱和蒸汽压比纯水要小得多，例如浓度为54％温度为33℃的溴化锂溶液饱和蒸汽压为866.6pp，而同温度下的饱和蒸汽压为5026.2pa。溶液的饱和蒸汽压越低，其吸收水的能力就越强。所以，溴化锂溶液具有吸收温度比它低得多的水蒸气的能力。对于水蒸汽而言，溴化锂溶液是一种良好的吸收剂。但是，水在0℃时会结冰，因此，用水作制冷剂时所能达到的低温只能在0℃以上。溴化锂溶液的质量指标由于溴化锂溶液对普通金属材料如碳钢、紫铜等具有较强的腐蚀性，而且有空气存在时其腐蚀速度更快。所以，在运行过程中除要定期检查设备的腐蚀程度外，必须防止空气漏入系统中。另外，为了防止或减轻对设备的腐蚀，往往需要在溴化锂溶液中添加缓蚀剂。所以，溴化锂溶液的质量指标中除溴化锂含量在54％和外观为无色或浅黄色等外，还必须有缓蚀剂这一项。目前，使用的缓蚀剂一般为0.15～0.25％的Li2CrO4或0.0298%的LiNO3这两种。三、制冷量的调节及影响因素仪化公司聚酯装置溴化锂制冷采用TRANE公司的吸收式制冷机，使用聚酯工艺塔塔顶冷凝器送来的热水制冷，制冷量为25．5万㎏／h，产生102m3/h的+7℃冷冻水（回水为+13℃），热水量为100m3/h,进口温度90℃，出口温度为80℃，设备的蒸发器，冷凝器，吸收器和发生器材质均用Cｕ－Ni材质，ＬiＢr浓度为54％。制冷量的调节和控制生产过程中的需冷量往往是变化的，因此要求制冷机的制冷量也应随之变化，工艺上可以用以下几种方法来调节和控制。调节加热介质量。将蒸发器出口冷冻水温度信号去调节加热介质流量，可以达到控制制冷量的目的。当外界需冷量减少时，蒸发器出口冷冻水温度下降，测量到的温度信号可及时去关小进入发生器的热水量，发生器热负荷降低，冷剂水的发生量就减少，从而降低机组的制冷量，使冷冻水温度回升到设定值上。这种调节方法安全可靠，可以有效地防止溴化锂的结晶析出。但由于进入发生器稀溶液的量不变，热力系数降低，经济上不太合理。而且从一种工况变到另一种工况所需的时间较长。调节冷却水量。将蒸发器出口温度信号去调节冷却水的用量，也同样可以达到控制制冷量的目的。当外界需冷量减少时，蒸发器出口冷冻水温度将降低，测温信号使进入冷凝器的冷却水量减少，会使冷凝器温度升高，发生器压力上升，导致冷剂水发生量变小，从而降低了机组的制冷量，使冷冻水出口温度回升到设定值。这种方法不涉及机组的真空系统，故不存在泄漏或调节元件的防腐问题，也安全可靠。但制冷量调节范围较窄，仅适用于80～100％负荷间的调节。调节溶液循环量。将蒸发器出口冷冻水的温度信号去调节稀溶液进入发生器量，可达到控制制冷量的目的。当外界需冷量减少时，冷冻水出口温度下降，测温信号使进入发生器稀溶液量减少，导致发生器的发生量变小，从而降低了机组的制冷量，使冷冻水温度回升。这种方法在100％制冷量变到10％时，单位制冷量所消耗的热能几乎不变，是一种比较经合理的调节方式。但由于调节阀处在溴化锂溶液的管路上，对密封和防腐要求严格。另外，若对加热介质量不加以控制时，会造成发生器中溶液浓度增加产生溴化锂结晶而堵塞管路。因此，实际生产过程中往往采用的双向调节系统，即在蒸发器出口冷冻水管上设置一温度测量点，而在冷却水进口管上也设置一温度测量点，两个信号都可以去控制热水流量，从而达到控制制冷量的目的。影响制冷的因素影响制冷的因素较多，其中外界因素有冷冻水，热水和冷却水的温度，压力，流量等，当冷冻水出口温度下降时，会使制冷量上升，热水温度下降，同样也会使制冷量上升，但冷却水进口温度降低时，制冷量却下降。另外，浓溶液与稀溶液之间的浓度差增加，制冷量也增大。但浓度差太大时，浓溶液容易产生结晶，所以一般控制浓度差为4～5％。溶液的循环量加大时，制冷量是增加的，但循环量过高，浓度差变小，反而会使制冷量下降。此外，体系中的不凝器气体的存在会使制冷量大大下降，所以，在运行期间隔一定周期应对系统脱气，如抽真空等。第三节仪表压缩空气和过滤器清洗聚酯生产用仪表压缩空气是气动仪表的气源，必须做到无油，无水，无尘，而且要求连续供气压力稳定。生产仪表压缩空气可用压缩机，目前常用的有离心压缩机，旋转压缩机和往复式压缩机等。我公司聚酯生产中使用的是往复式压缩机。一、往复压缩机（略，见聚酯生产设备一书）二、仪表压缩空气的生产工艺过程（略，见操作手册）三、熔体过滤器清洗聚酯生产中熔体过滤器的清洗方法主要有以下几种。煅烧法煅烧法是在箱式煅烧炉中将清洗部件在500～700℃的高温炉膛中用明火灼烧６～8小时，使聚酯熔体熔融、分解和碳化，取出冷却后再在热水或蒸汽中用刷子洗净6一种古老8法。产量大、工艺简单、维修方便，但容易使金属氧化或使金相结构发生变化，破坏金属表面精度、甚至产生形变。同时，温度控制误差大，清洗时间长，不易彻底清洗干净，而且环境污染相当严重。三甘醇溶剂清洗法三甘醇（TEG）溶剂清洗法是目前国内外聚酯厂家广泛使用的清洗方法。即以TEG为溶剂，将熔体过滤器等熔体接触件放入后升温到270℃左右，就可以使聚酯熔体熔解在TEG中，再结合碱洗和超声清洗，可以获得较理想的清洗效果。TEG清洗的特点是清洗温度低，避免了高温引起清洗件变形、机械损伤等；清洗效果好，即使是聚酯老化结焦，也基本上可以清洗干净；溶剂可以进入每个角落，部件可得到充分洗涤。尤其是过滤器烛芯，由于材质为细的不锈钢丝，网孔为20～30um，在500℃高温下极易变形或堵孔，因此，TEG清洗特别适合于烛芯的清洗。⑴TEG清洗基本原理聚酯熔体过滤器及其接触件上粘附者的熔体属于酯类有机物，醇与制可在一定条件下发生醇解反应：所以，在TEG清洗槽中，只要保持足够的新鲜TEG，上述反应即可向醇解产物方向进行，从而使清洗件上的熔体不断地得到清洗。另外，TEG是一种较好的溶剂，可以使一部份熔体得到溶解，所以，有时即使在烛芯上存在少量碳化物，也可以被松动而清洗下来。但是，用TEG清洗后，过滤器烛芯等清洗表面尚留有一层聚合体薄膜需要清除，应再用碱液等继续清洗。此外，滤芯上的一些微小固体或机械杂质，还必须经过高压蒸汽或水才能得到清洗，也可用超声波清洗的方法除去。⑵TEG清洗的工艺过程TEG清洗的工艺过程主要由下列步骤组成：TEG清洗→清洗冲洗→碱洗清洗→水中蒸煮→超声波清洗→干燥验收其详细的工艺过程见《聚酯生产工艺》⑶TEG清洗的条件控制清洗温度。一般说来，温度越高，醇解速度越快，溶解效果越好，清洗件就干净。但TEG的沸点为276℃，所以采用常压方式清洗时，最高温度不得超过沸点值，否则大量TEG汽化蒸发，不但影响清洗效果，而且增加消耗和引起环境污染，甚至酿成火灾事故。因此，TEG常压清洗温度一般控制在270～272℃左右。TEG槽中低沸物的控制。由于清洗用TEG的纯度较低，在清洗过程又有聚酯分解反应发生，会有少量的低废物产生，如醛、水、乙二醇。随着TEG槽在清洗过程的升温加热，这些低沸点物质也会随之被蒸出。因此，在TEG清洗槽顶部设一冷凝回收罐，专门收集处理低沸物，避免环境污染和引起不必要的损失。充氮保护。聚酯熔体在高温下有氧存在时易发生碳化了，严重影响TEG的清洗效果。另外，清洗槽中低沸物中醛达到一定浓度后与氧相遇会发生爆炸事故，因此，必须向三甘醇清洗槽内通氮气保护，防止空气进入系统。清洗介质浓度。无论是TEG还是碱液，在清洗过程中其浓度对清洗质量影响较大。随着清洗次数的增加，TEG中低聚物含量渐增，而碱液中有效的清洗组分渐减，清洗效果将越来越差。所以，在实际操作过程中，必须按规定定期更换清洗介质，以保证清洗质量。碱液清洗中碱液的选择。根据不同的厂家和不同的原料来源，碱洗中使用的碱有NaOH、Kelite235和Oakite等。其中Kelite235还具有除锈功能，易溶于水，对碳PET属不腐蚀，对PET有水解作用。我公司使用Oakite碱液是一种复合碱，清洗效果好。其主要成分为苛性碱，碱性盐、鳌合剂和阴离子表面活性剂等。外观为白色粉末，溶于水后成清澈溶液。清洗时使用的浓度为35％左右，使用大约十五次后就应该重新更换。另外，Oakite对碳钢或不锈钢不腐蚀，但对铝质腐蚀相当严重。所以碱洗过程中要防止人体灼伤。⑷超声波清洗原理及作用由于生产消光或半消光聚酯熔体或切片时，在熔体过滤器及其接触件上附着的熔体中也会有一定量的二氧化钛。因为TiO2性质稳定，虽经TEG或碱清洗后，仍会有一部分二氧化钛附在滤芯上，需要依靠超声波清洗的方法除去TiO2和其它不溶性固体杂质。超声波清洗使用专门的超声波清洗设备，超生波发生器的振荡频率在19～25kHz左右，这种超声波在溶液中会产生“空化作用”，使清洗液内部微元产生强大的机械力，液体分子时而受拉伸，时而遭压缩。当液体分子受拉伸时，液体就被“撕裂”，形成一个个微小的空腔，称为空化泡。这些空化泡随着超声振动，不断合并长大，这种现象发展到一定程度，由于空化泡的内外压力差十分悬殊，在液体分子受压的瞬间突然闭合，从而产生一个微激波。虽然微激波波动范围较小，但冲击力相当强。当清洗件表面遇到微激波时，嵌附在其表面的二氧化钛粒子或其它固体杂质就会被冲刷下来。从而达到清洗的目的。用超声波清洗的时间一般需要２小时以上。⑸清洗质量的检查在熔体过滤器及其接触件经过各道工序清洗后，在组装投用前必须对被根烛芯进行质量检测。检验的方法一般有两种，即目测镜检和气泡试验。目测镜检是用放大镜或显微镜对每根滤芯进行目测，发现滤芯有破