设备与控制
合成纤维工业ꎬ２０１８ꎬ４１(５):６２ＣＨＩＮＡ㊀ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ㊀ＦＩＢＥＲ㊀ＩＮＤＵＳＴＲＹ
㊀㊀
收稿日期:２０１８￣０４￣２８ꎻ修改稿收到日期:２０１８￣０８￣０８ꎮ
作者简介：沈建松(１９７０ )ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ主要从事聚酯及其纤维的生产与技术管理工作ꎮＥ￣ｍ
ａｉｌ:３１５５６８８２９＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ
㊀∗通讯联系人ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｘｉａｏ６４７１＠１２６.ｃｏｍꎮ
沈建松１ꎬ方韶峰１ꎬ徐耀民１ꎬ肖顺立２∗ꎬ孙燕琳２
(１.桐昆集团浙江恒腾差别化纤维有限公司ꎬ浙江长兴３１３０００ꎻ２.桐昆集团股份有限公司ꎬ浙江桐乡３１４５００)
摘㊀要：针对德国吉玛公司四釜反应流程聚酯装置真空系统的运行现状ꎬ分析了真空系统能力变差的原因
并提出了真空系统堵塞的在线处理方法ꎮ真空系统能力变差的最主要原因是刮板冷凝器顶部真空管道结垢堵塞ꎬ主要堵塞部位是喷淋管线㊁大气腿和真空通道ꎮ通过实施热冲洗管道改造和刮板冷凝器顶部夹套改造ꎬ实现在线优化处理ꎬ解决了真空系统管道的缩颈和堵塞的问题ꎬ确保了真空系统长期稳定地运行ꎮ
活性炭采样管
关键词：聚酯装置㊀真空系统㊀管道堵塞㊀在线处理㊀热冲洗
中图分类号:ＴＱ３４０.６３＋５㊀㊀文献标识码:Ｂ㊀㊀文章编号:１００１￣００４１(２０１８)０５￣００６２￣０４
㊀㊀在聚酯缩聚反应中ꎬ真空度是很重要的反应条件之一ꎬ一定的真空度是使缩聚反应产物达到所需要的相对分子质量的基本条件ꎬ合适的真空度可以降低反应温度ꎬ减少聚酯热降解的机会ꎬ有利于提高产品的相ꎮ真空系统的正常运行对聚酯缩聚反应非常重要ꎮ真空系统出现管道堵塞等异常情况ꎬ真空能力严重不足ꎬ短时间内可引起产品降等ꎻ真空系统持续恶化ꎬ真空能力不能满足高负荷生产ꎬ可能导致降产甚至停车的严重后果ꎮ因此ꎬ如何在不停车检修的情况下ꎬ通过对真空系
统进行在线优化处理㊁提高真空余量ꎬ保证熔体和产品质量ꎬ成为目前亟待解决的难题ꎮ作者从生产实际出发ꎬ分析并总结了真空系统堵塞的原因ꎬ实施了合理的改进措施ꎬ延长了装置运转周期ꎮ１㊀装置真空系统现状
聚酯装置采用德国吉玛公司四釜反应流程ꎬ真空系统由刮板冷凝器及其乙二醇(ＥＧ)喷淋循环系统㊁真空喷射泵及其ＥＧ喷淋循环系统和液环真空泵组成ꎬ聚酯装置真空系统工艺流程见图
n0492１ꎮ
图１㊀聚酯装置真空系统工艺流程
Ｆｉｇ.１㊀ＦｌｏｗｄｉａｇｒａｍｏｆｖａｃｕｕｍｓｙｓｔｅｍｏｆＰＥＴｐｌａｎｔ
１ 刮板冷凝器ꎻ２ 液封槽ꎻ３ꎬ７ ＥＧ循环泵ꎻ４ꎬ８ 板式换热器ꎻ５ 真空喷射泵ꎻ６ 液封罐ꎻ９ 液环真空泵
㊀㊀缩聚反应生成的ＥＧ蒸气首先进入刮板冷凝器ꎬ经过液相ＥＧ喷淋冷却后ꎬ大部分ＥＧ蒸气和夹带的小分子聚合物冷却析出后由大气腿进入液封槽内室ꎬ由挡板和滤篮过滤后溢流至外室ꎬ液相
铜制品制作
ＥＧ经输送泵㊁板式换热器冷却后重新进入刮板冷凝器进行循环ꎻ未在刮板内冷凝的部分ＥＧ蒸气和夹带的小分子聚合物进入真空喷射泵ꎬ同样经过液相ＥＧ喷淋冷却ꎬ经液封罐㊁输送泵㊁板式换热器冷却后实现循环ꎻ最后ꎬ不凝气体由液环真空泵抽出ꎮ聚酯装置在生产负荷㊁熔体黏度控制范围等条件保持不变的情况下ꎬ终缩聚真空阀位逐渐降低(不足２０％甚至为０)ꎬ极限真空值逐渐接近正常控制值ꎬ真空余量不足ꎬ熔体黏度波动较大ꎬ导致降产㊁产品降等ꎮ
２㊀真空系统的影响因素及常见故障
缩聚真空系统的组成包含的设备较多ꎬ而且工作介质多种ꎬ使得缩聚真空系统受诸多因素的影响ꎮ
２.１㊀喷射泵组抽气能力
如果喷射泵组抽气能力变小ꎬ则可调区变小ꎬ严重时会使得真空系统失调㊁失控ꎮ喷射泵组抽气能力取决于其工作介质蒸气的温度㊁压力是否满足要求ꎬ喷嘴是否堵塞或破损ꎬ喷淋介质流量㊁温度㊁压力是否正常ꎬ喷射器通道是否堵塞ꎬ是否有外漏等ꎮ
２.２㊀液环泵工作状况
液环泵作为喷射泵组的末端尾气泵ꎬ与喷射泵组共同组成抽气系统ꎬ其工作状况直接关系到缩聚反应釜能否达到预期的真空度ꎮ合理的工作介质温度㊁工作介质的组成更新ꎬ可以使得液环泵处于一个最佳工作状态ꎮ合理的设置尾气压力ꎬ可以保证喷射泵组处于良好的工作状态ꎮ不合理的尾气压力设置ꎬ可导致喷射泵组不能工作ꎮ由于液环泵设计的抽气能力大于系统最大负荷时的尾气量ꎬ故需在其吸入口加入调节气体(尾气)ꎮ调节阀的开度大小反映了系统负荷的大小ꎬ同时也直观反映了液环泵的工作状况ꎮ调节阀开度大ꎬ说明液环泵工作状况良好ꎻ反之ꎬ则说明变差ꎮ２.３㊀真空通道结垢堵塞
真空通道是否畅通直接影响到喷射泵组的能力是否能充分发挥ꎮ如果真空通道加热良好(一般用气相热媒加热)ꎬ每次建立真空时采用缓慢建立的方法ꎬ工艺控制过程中不一次性大幅度改变真空度设定值及动力蒸气阀门开度ꎬ控制反应条件ꎬ减少副反应发生(低聚物的生成)ꎬ刮板冷凝器的伞板合理定位ꎬ气相挡板的合理定位ꎬ配置合理的喷淋量㊁喷淋温度ꎬ保持喷淋介质的清洁ꎬ可以防止真空通道堵塞ꎮ
２.４㊀ＥＧ喷淋冷凝系统冷凝效率
ＥＧ喷淋冷凝系统的冷凝效率直接影响到喷射泵组的抽气负荷和液环泵的抽气负荷ꎮ冷凝效率与喷淋冷凝器的结构以及喷淋ＥＧ的温度㊁流量㊁压力㊁品质及ＥＧ喷嘴是否畅通有关ꎮ喷淋冷凝器的内部结构完善和合适的喷淋量可保证冷凝器不会形成气阻ꎬ冷凝器内的气体能正常流通ꎮ２.５㊀系统气密性
如果真空系统外漏ꎬ空气漏入系统会增加抽气量ꎬ同时由于空气为不凝性气体ꎬ不能为ＥＧ所冷凝ꎬ使喷淋冷凝器背压增加ꎬ相应喷射泵喷嘴的动力蒸气流量即流速下降ꎬ抽气能力下降ꎬ而抽气负荷又增加ꎬ从而导致系统真空恶化㊁可调性变差ꎬ严重时真空失控ꎮ另外ꎬ空气的漏入会造成熔体氧化降解ꎮ
㊀㊀综上所述ꎬ真空系统的影响因素及其常见故障详见表１ꎮ经过理论分析和实践检验ꎬ真空系统能力变差的最主要原因是刮板顶部真空管道结垢㊁堵塞ꎮ
表１㊀真空系统影响因素及常见故障
Ｔａｂ.１㊀Ｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｆａｃｔｏｒｓａｎｄｃｏｍｍｏｎｆａｕｌｔｓｏｆｖａｃｕｕｍｓｙｓｔｅｍ影响因素㊀㊀㊀常见故障㊀㊀㊀㊀㊀
喷射泵组抽气能力
工作蒸气压力波动
动力蒸气ＥＧ组分水含量高
内存缓冲区喷淋ＥＧ温度高
液环泵系统
液环泵工况差
尾气管道积液㊁出气不畅真空通道
大气腿堵塞
刮板冷凝器出口堵塞
ＥＧ喷淋冷凝系统液封槽内ＥＧ脏ꎬ组分水含量高
ＥＧ温度高
系统气密性真空系统外漏空气
㊀㊀缩聚反应产生的蒸气中夹带的小分子聚合物被液相ＥＧ捕捉后析出ꎬ颗粒状残渣被滤篮捕获或者
沉入残渣箱ꎬ经人工掏料后排出系统ꎬ小颗粒残渣㊁尤其是粉末状残渣悬浮于液相ＥＧ中ꎬ易在喷淋管线㊁大气腿管壁上层积㊁结垢ꎬ最终导致真空系统管道缩颈㊁堵塞ꎬ严重影响真空系统能力ꎮ经过生产实践发现ꎬ真空系统易堵塞的部位主要是喷淋管线㊁大气腿和真空通道ꎮ
３㊀真空系统堵塞的处理措施
３.１㊀常用措施
针对真空系统内小分子残渣易挂壁㊁堵塞管
３６
第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀沈建松等.聚酯装置真空系统堵塞的原因及在线处理
道的问题ꎬ目前主要有两个处理方向ꎮ
一是从减少循环ＥＧ中的残渣量㊁避免残渣挂壁出发ꎬ常用的处理方法主要有两种:(１)设置残渣沉降分离系统ꎬ利用旋流分离将残渣排出系统ꎻ(２)通过设计一套真空抽料系统ꎬ将残渣排出系统ꎮ余建林等[２]运用旋流分离理论并通过了实验验证ꎬ有效分离提纯了真空系统中的循环
ＥＧꎮ王伟华[３]通过真空抽料系统定期地真空抽料ꎬ大大提高了ＥＧ循环泵和板式换热器的运行周期ꎬ有效减少了真空系统中小颗粒聚合物的残留ꎮ林伟等[４]通过对残渣沉降分离系统和真空抽料系统进行了对比分析ꎬ设计了新的沉降分离系统即外循环过滤系统ꎮ通过上述几种方法的实施ꎬ真空系统均得到了优化ꎮ
二是从清理挂壁残渣出发ꎬ常用的处理方法主要有两种:(１)用铜锤等敲击堵塞的管道以清除挂壁的残渣ꎻ(２)通过在线冲洗的方式以清除挂壁的残渣[５－７]ꎮ
高压阻尼线史凯迎等[８]对喷淋管线清洗工艺进行了改进ꎬ通过改造实现了在线碱洗和水洗ꎬ克服了真空管线结垢现象ꎮ王建华等[９]通过定期用高温ＥＧ蒸气对真空系统进行热冲洗ꎬ同时在阀门及弯头处增加ＥＧ冲洗喷嘴ꎬ取得了很好的效果ꎬ大大减少了小分子聚合物在管线内壁的残留ꎬ保障了装置的长久平稳运行ꎮ
３.２㊀在线优化处理
本套装置在设计时ꎬ已经引入了残渣沉降分离系统ꎬ该系统虽能有效地分离循环ＥＧ中的大块㊁颗粒状残渣ꎬ但对于悬浮于ＥＧ中的微小颗粒难以分离ꎬ而真空抽料系统又不能有效地避免真空通道内小分子聚合物的挂壁和层积ꎬ因此主要从清理挂壁残渣的两种方法出发ꎬ处理真空系统堵塞的问题ꎮ
(１)真空系统在线热冲洗管道改造
很多聚酯装置处理真空系统堵塞问题都是进行停车检修ꎬ采用热ＥＧ㊁适当浓度的碱液㊁水等冲洗真空管线ꎬ效果虽好ꎬ但无法实现在线处理ꎮ鉴于此ꎬ经过分析论证ꎬ实施了在线管道改造ꎬ实现了在线热冲洗ꎮ如图２所示ꎬ将工艺塔底的１７５ħ左右的回流热ＥＧ接入刮板冷凝器顶部喷淋口和三级喷射泵每一级喷淋管线ꎬ热冲洗管线平时处于关闭状态ꎬ需要疏通真空管道时ꎬ关闭原循环管线上的阀门ꎬ打开对应的热冲洗阀门即可ꎮ热冲洗时ꎬ可根据真空系统和生产控制的实际情况ꎬ合理调节热冲洗的时间和次数ꎮ经过定期的热ＥＧ冲洗后ꎬ取得了很好的效果ꎬ液封槽残渣箱多次打捞出大块的黑结焦物ꎬ真空情况也得到了明显改善ꎬ真空阀位能够稳定在３５％以上ꎬ真空余量充足
ꎮ
图２㊀热冲洗管线改造示意
Ｆｉｇ.２㊀Ｄｉａｇｒａｍｏｆｈｏｔｆｌｕｓｈｐｉｐｅｌｉｎｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ
１ 刮板冷凝器ꎻ２ 新增管道及阀门
㊀㊀(２)刮板冷凝器顶部夹套改造
真空管线实施定期热冲洗改造后ꎬ由于热ＥＧ的冲击和溶解作用ꎬ降低了小分子聚合物在真空管道内壁的堆积ꎬ对可能发生的真空管道堵塞情况起到了很好的预防作用ꎬ但部分ＥＧ循环管线之外的真空通道无法进行热冲洗(如刮板冷凝器顶部气相管)ꎬ管壁上层积的低聚物得不到有效处理ꎬ限制了真空系统的进一步优化ꎮ由于刮板冷凝器顶部气相管外有气相热媒夹套保温ꎬ直接外部敲击也无法起到应有的效果ꎮ
㊀㊀为了解决上述难题ꎬ经过分析论证ꎬ决定在刮板冷凝器顶部外层夹套上实施在线开孔ꎬ使得铜锤等可以直接接触内层气相管ꎬ可通过物理敲击清除管壁层积的低聚物ꎮ
图３为夹套开孔的示意图ꎬ夹套内退出气相热媒后ꎬ进行氮气吹扫ꎬ加装热媒阀门将该段夹套与气相热
媒系统隔开ꎬ然后在夹套的上端和下端对称位置分别开两个孔(１＃ꎬ２＃开孔平面与３＃ꎬ４＃开孔平面相互垂直)ꎮ当刮板冷凝器顶部气相管缩颈㊁堵塞导致真空系统变差时ꎬ可将夹套内气相热媒退出ꎬ对内层管壁进行敲击疏通ꎬ处理完成后再封闭夹套外层开孔处ꎮ此方法处理管道堵塞ꎬ每次都需要很长的时间ꎬ且操作繁琐ꎬ但却具有明显的效果ꎬ在不停车检修的情况下ꎬ对于处理真空系统气相管堵塞问题ꎬ是一个好的选择方法ꎮ
４６㊀合㊀成㊀纤㊀维㊀工㊀业㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第４１卷
图３㊀刮板冷凝器顶部夹套开孔示意
Ｆｉｇ.３㊀Ｄｉａｇｒａｍｏｆｊａｃｋｅｔｏｐｅｎｉｎｇａｔｔｈｅｔｏｐｏｆｓｃｒａｐｅｒｃｏｎｄｅｎｓｅｒ
４㊀结论
ａ.通过对聚酯装置真空系统堵的工作现状
和影响因素进行分析ꎬ发现真空系统能力变差的最主要原因是刮板顶部真空管道结垢堵塞ꎬ易堵塞部位主要是喷淋管线㊁大气腿和真空通道ꎮ
ｂ.根据真空系统堵塞的常见处理方法ꎬ结合
装置实际ꎬ实施在线优化处理ꎬ通过热冲洗管道改造和刮板冷凝器顶部夹套改造ꎬ终缩聚真空系统得到明显地改善ꎬ真空余量充足ꎬ运行至今未出现真空系统不足以维持高负荷生产的情况ꎮ
电梯砝码
参㊀考㊀文㊀献
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ＷａｎｇＪｉａｎｈｕａꎬＸｕＳｏｎｇꎬＷａｎｇＹｕｎｈｕａꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｍｏｎｐｒｏｂ￣
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Ｒｅａｓｏｎｓａｎｄｏｎｌｉｎｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｖａｃｕｕｍ
ｓｙｓｔｅｍｂｌｏｃｋａｇｅｏｆｐｏｌｙｅｓｔｅｒｐｌａｎｔ
ＳｈｅｎＪｉａｎｓｏｎｇ１ꎬＦａｎｇＳｈａｏｆｅｎｇ１ꎬＸｕＹａｏｍｉｎｇ１ꎬＸｉａｏＳｈｕｎｌｉ２ꎬＳｕｎＹａｎｌｉｎｇ２
(１.ＺｈｅｊｉａｎｇＨｅｎｇｔｅｎｇＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＦｉｂｅｒＣｏ.Ｌｔｄ.ꎬＴｏｎｇＫｕｎＧｒｏｕｐꎬＣｈａｎｇｘｉｎｇ３１３０００ꎻ
２.ＴｏｎｇｋｕｎＧｒｏｕｐＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＴｏｎｇｘｉａｎｇ３１４５００)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｖａｃｕｕｍｓｙｓｔｅｍｃａｐａｂｉｌｉｔｙｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｏｎｌｉｎｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｖａｃｕｕｍｓｙｓｔｅｍ
ｂｌｏｃｋａｇｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｖａｃｕｕｍｓｙｓｔｅｍｏｆｐｏｌｙｅｓｔｅｒｐｌａｎｔａｐｐｌｉｅｄＧｅｒｍａｎＺｉｍｍｅｒｆｏｕｒ￣ｒｅａｃｔｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.Ｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｒｅａｓｏｎｆｏｒｖａｃｕｕｍｓｙｓｔｅｍｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎｗａｓｔｈｅｓｃａｌｅｂｌｏｃｋａｇｅｏｆｖａｃｕｕｍｐｉｐｅａｔｔｈｅｔｏｐｏｆｓｃｒａｐｅｒｃｏｎ￣ｄｅｎｓｅｒꎬｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｓｐｒａｙｐｉｐｅｌｉｎｅꎬｂａｒｏｍｅｔｒｉｃｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｉｐｅａｎｄｖａｃｕｕｍｃｈａｎｎｅｌ.Ｔｈｅｏｎｌｉｎｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｎｅｃｋｉｎｇａｎｄｂｌｏｃｋａｇｅｏｆｖａｃｕｕｍｓｙｓｔｅｍｐｉｐｅｌｉｎｅｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｈｏｔｆｌｕｓｈｐｉｐｅｌｉｎｅａｎｄｊａｃｋｅｔａｔｔｈｅｔｏｐｏｆｓｃｒａｐｅｒｃｏｎ￣
ｄｅｎｓｅｒꎬｔｈｕｓｔｈｅｌｏｎｇ￣ｔｅｒｍｓｔｅａｄｙｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｖａｃｕｕｍｓｙｓｔｅｍｃｏｕｌｄｂｅｇｕａｒａｎｔｅｅｄ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｐｌａｎｔꎻｖａｃｕｕｍｓｙｓｔｅｍꎻｐｉｐｅｌｉｎｅｂｌｏｃｋａｇｅꎻｏｎｌｉｎｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎꎻｈｏｔｆｌｕｓｈ
５
６第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀沈建松等.聚酯装置真空系统堵塞的原因及在线处理
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