史凱迎，付 斌，石洪波，王振忠，鄢紅玉

(1.中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司，遼寧遼陽(yáng)111003;2.英華化工廠(chǎng)，遼寧遼陽(yáng)111003)

聚酯裝置中真空系統(tǒng)的作用是抽脫縮聚反應(yīng)過(guò)程中所產(chǎn)生的乙二醇及少量水、醛類(lèi)及低聚物，提供反應(yīng)所需的真空條件。乙二醇噴淋系統(tǒng)設(shè)置在真空系統(tǒng)的入口，其作用是通過(guò)向系統(tǒng)中噴入冷乙二醇，將從反應(yīng)器抽出的含有乙二醇、水和齊聚物等的高溫氣體降溫冷凝，形成初級(jí)真空。在實(shí)際生產(chǎn)中，中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司200 kt/a聚酯裝置的真空系統(tǒng)故障較頻繁，其主要問(wèn)題在于乙二醇噴淋系統(tǒng)。作者分析了聚酯裝置真空噴淋系統(tǒng)堵塞和結(jié)垢的原因，通過(guò)合理的工藝優(yōu)化進(jìn)一步完善聚酯真空噴淋系統(tǒng)工藝，延長(zhǎng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期，預(yù)防在真空系統(tǒng)管道內(nèi)積聚物料，避免真空管道結(jié)垢、縮徑和堵塞現(xiàn)象［1］。

1 聚酯裝置真空系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)介

從圖1可看出，聚酯裝置的真空乙二醇噴淋冷凝系統(tǒng)由乙二醇循環(huán)泵、板式冷卻器、刮板冷凝器以及液封槽組成，縮聚反應(yīng)產(chǎn)生的氣體首先進(jìn)入刮板冷凝器內(nèi)，經(jīng)過(guò)乙二醇的噴淋，使乙二醇蒸氣以及夾帶出來(lái)的低聚物冷凝下來(lái)，通過(guò)降液管進(jìn)入到液封槽的內(nèi)室，內(nèi)室的乙二醇經(jīng)過(guò)擋板和濾籃的過(guò)濾進(jìn)入到液封槽的外室，再經(jīng)過(guò)乙二醇循環(huán)泵使其循環(huán)噴淋。噴淋系統(tǒng)效率高低的評(píng)價(jià)主要有兩個(gè)方面［1］:一是齊聚物、乙二醇和水等被冷凝的比率越高、出口尾氣的溫度越低，效率越高;其二就是循環(huán)乙二醇越干凈越好［1－2］。聚酯裝置經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)真空噴淋系統(tǒng)管線(xiàn)內(nèi)發(fā)生結(jié)垢、縮徑，給工藝調(diào)整帶來(lái)一定的困難，當(dāng)縮徑嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成管線(xiàn)堵塞，導(dǎo)致裝置停產(chǎn)。

圖1 聚酯裝置真空噴淋系統(tǒng)工藝流程Fig.1 Flow diagram of vacuum spray system of PET plant

2 聚酯裝置真空系統(tǒng)工藝改進(jìn)措施

2.1 增設(shè)真空抽料系統(tǒng)

縮聚釜反應(yīng)產(chǎn)生氣體所夾帶的低聚物質(zhì)在經(jīng)過(guò)刮板冷凝器后析出，絕大部分存留在液封槽的內(nèi)室，經(jīng)刮板式攪拌器清除的齊聚物結(jié)塊被液封槽濾網(wǎng)擋住，沉積在槽底，定期排放。但是在析出的物質(zhì)中，體積較小的物質(zhì)不容易被清除，尤其是類(lèi)似粉末的物質(zhì)懸浮于乙二醇中，隨著乙二醇在噴淋系統(tǒng)中循環(huán)，這也是增加真空噴淋系統(tǒng)管路堵塞的原因之一。從圖2可看出，在真空抽料系統(tǒng)液封槽內(nèi)室的底部連接一根管線(xiàn)直接接于真空泵的入口處，在管路上裝有一細(xì)網(wǎng)的過(guò)濾器、膨脹節(jié)以及控制抽吸的閥門(mén)等，將細(xì)小的低聚物排除到系統(tǒng)之外。此真空抽料系統(tǒng)為間歇式操作，根據(jù)裝置生產(chǎn)負(fù)荷確定使用周期，裝置滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)每?jī)商靻?dòng)一次抽料系統(tǒng)。

圖2 真空抽料系統(tǒng)示意Fig.2 Schematic diagram of vacuum pump feeding system

真空抽料系統(tǒng)使用流程如下:首先關(guān)閉閥門(mén)②和閥門(mén)③，打開(kāi)控制真空的閥門(mén)①，利用裝置現(xiàn)有的真空系統(tǒng)使其管路里面為真空狀態(tài)，然后關(guān)閉閥門(mén)①，按順序打開(kāi)閥門(mén)③和閥門(mén)②。由于壓差的關(guān)系，液封槽里的乙二醇經(jīng)過(guò)新增的過(guò)濾器進(jìn)入到抽料系統(tǒng)的管路中，乙二醇中懸浮物被過(guò)濾器過(guò)濾掉，達(dá)到清潔的目的。管路上設(shè)計(jì)膨脹節(jié)的目的是為了能夠更多地抽出臟的乙二醇。待抽料結(jié)束后，打開(kāi)閥門(mén)③將過(guò)濾后的乙二醇排放回液封槽的外室，最后清洗過(guò)濾器。通過(guò)以上抽吸過(guò)程可以將聚集在液封槽內(nèi)室底部的大量低聚物抽吸到過(guò)濾器里面，起到了排除到系統(tǒng)之外作用，縮短了乙二醇循環(huán)泵的切換頻率，同時(shí)也減緩了噴淋系統(tǒng)管道結(jié)垢、縮徑的問(wèn)題。

2.2 刮板冷凝器改造

從圖3可看出，噴淋乙二醇將反應(yīng)釜里抽出來(lái)的乙二醇蒸氣及其夾帶物進(jìn)行噴淋冷凝，由于乙二醇蒸氣在冷凝降溫過(guò)程中會(huì)把其中夾帶的低聚物析出，這些低聚物冷卻析出后附著在刮板的內(nèi)壁上［3］。刮板冷凝器內(nèi)設(shè)刮板式攪拌器，刮板不斷旋轉(zhuǎn)，刮刀將這些掛在壁和聚集在入口處的低聚物塊刮下排除。聚合物容易結(jié)成硬塊，并且越集越大，越積越多，最后導(dǎo)致刮板冷凝器轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)不堪重負(fù)，就可能出現(xiàn)聯(lián)軸節(jié)斷銷(xiāo)、刮板擰彎等現(xiàn)象。自開(kāi)車(chē)生產(chǎn)以來(lái)，預(yù)縮聚Ⅱ釜刮板和終縮聚刮板冷凝器各出現(xiàn)一次故障，這是因?yàn)楣伟謇淠鞫铝隙蔚稛o(wú)法正常旋轉(zhuǎn)，生產(chǎn)上只能將生產(chǎn)負(fù)荷降到最低勉強(qiáng)維持到大修期間停車(chē)處理。根據(jù)這兩次故障發(fā)現(xiàn)刮板的刮刀被大料塊卡住無(wú)法向正常方向運(yùn)轉(zhuǎn)，刮刀只能反向運(yùn)轉(zhuǎn)，但是反向運(yùn)轉(zhuǎn)刮刀沒(méi)有刀刃，無(wú)法切擊堆積的高硬度的物料，這是刮板冷凝器運(yùn)行的一個(gè)弊端。

圖3 刮板冷凝器刮刀改造示意Fig.3 Diagram of scraper condenser cutter transformation

為了使刮板冷凝器能長(zhǎng)期運(yùn)行，對(duì)刮板冷凝器刮刀進(jìn)行了改造，在刮刀背面焊接上方向相反的刮刀，將刮刀改為雙刃，其優(yōu)點(diǎn):一是能加強(qiáng)刮刀的強(qiáng)度，使刮刀不易變形;二是刮板冷凝器的刮刀運(yùn)轉(zhuǎn)具有方向性，在正常的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中朝刮刀刀刃方向運(yùn)轉(zhuǎn)，刮刀被大料塊卡住無(wú)法正常方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)電機(jī)的定時(shí)反轉(zhuǎn)可以使刮刀反向運(yùn)轉(zhuǎn)，利用刀刃去切擊堆積的高硬度的物料，延長(zhǎng)刮板運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。

2.3 噴淋管線(xiàn)清洗工藝改進(jìn)

2.3.1 裝置改造前的清洗流程

在噴淋管線(xiàn)改造前，生產(chǎn)中真空系統(tǒng)發(fā)生故障后，確定是由于噴淋管線(xiàn)堵塞或縮徑嚴(yán)重引起乙二醇噴淋不足，而致使真空發(fā)生波動(dòng)時(shí)，處理方法是停車(chē)后通過(guò)堿洗和水洗過(guò)程對(duì)噴淋管線(xiàn)進(jìn)行處理，這也是制約裝置長(zhǎng)周期生產(chǎn)的瓶頸。

(1)堿洗過(guò)程

從圖4可看出，在堿洗前液封槽中的乙二醇和殘?jiān)箍?。向液封槽?nèi)投入1 t質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40% ～42%的堿溶液，然后再加入6 m3水，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%～7%堿溶液，利用蒸汽將堿液加熱到60～70℃。啟動(dòng)乙二醇循環(huán)泵，使堿液在液封槽經(jīng)換熱器到刮板冷凝器之間循環(huán)，循環(huán)時(shí)間在8～12 h。清洗完畢拆下乙二醇流量表和自動(dòng)控制閥，檢查管線(xiàn)清洗效果。廢堿液排到堿液收集罐中加水進(jìn)行稀釋?zhuān)?jīng)泵送到公用車(chē)間排污井。

(2)水洗過(guò)程

整個(gè)噴淋系統(tǒng)堿清洗完畢后，在管道表面、泵體及閥體殘留堿性清洗劑，對(duì)其有一定的腐蝕性，所以堿清洗結(jié)束后要馬上進(jìn)行水洗。水清洗采用兩次清洗過(guò)程，第一次水清洗采用溫度約60℃熱水;第二次水洗可采用室溫水洗。每次水洗的時(shí)間為1～2 h，可以將殘余的堿液洗凈，防止腐蝕管線(xiàn)和設(shè)備。水洗流程和堿洗流程相同。

圖4 原噴淋管線(xiàn)清洗工藝示意Fig.4 Schematic diagram of former spray pipeline cleaning process

2.3.2 裝置改進(jìn)后的清洗流程

(1)真空噴淋管線(xiàn)改造

從圖5可看出，通過(guò)改造將乙二醇噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為兩套可以獨(dú)立循環(huán)的管路，這兩套循環(huán)管路在正常生產(chǎn)時(shí)一備一用，當(dāng)在線(xiàn)管路發(fā)生堵塞或縮徑時(shí)可以切換到備用的循環(huán)管路，新增的清洗系統(tǒng)可以進(jìn)行在線(xiàn)堿洗和水洗，解決了噴淋系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)只能停車(chē)處理的弊端。通過(guò)增加的清洗管線(xiàn)將:A泵→換熱器A→刮板冷凝器組成一循環(huán)回路和B泵→換熱器B→堿液收集槽通過(guò)堿液清洗管線(xiàn)組成另一回路循環(huán)，互不影響，達(dá)到了在線(xiàn)清洗的效果。其中A泵和B泵之間相互連通，兩個(gè)循環(huán)泵可相互工作于兩個(gè)獨(dú)立的循環(huán)清洗管路。

(2)在線(xiàn)清洗流程

以清洗B泵與換熱器B管線(xiàn)為例介紹清洗流程:在生產(chǎn)時(shí)當(dāng)B泵與換熱器B管線(xiàn)發(fā)生堵塞時(shí)，啟動(dòng)A泵→換熱器A→刮板冷凝器循環(huán)回路給系統(tǒng)噴淋。在線(xiàn)清洗B泵與換熱器B管線(xiàn)，具體流程如下:如圖5所示，關(guān)閉閥門(mén)⑥⑦⑧⑨，按照堿洗方案向堿液收集槽注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%左右的堿液，然后打開(kāi)蒸汽閥，對(duì)堿液進(jìn)行加熱，當(dāng)堿液溫度達(dá)到40℃左右時(shí)，打開(kāi)閥①將堿液充入B泵(堿液收集槽的高度比泵A/B略高)，啟動(dòng)B泵，然后按照順序打開(kāi)閥門(mén)③④⑤②，使得堿液能夠在B泵→換熱器B→堿液收集槽管線(xiàn)這一回路中循環(huán)。保持堿液在70℃左右循環(huán)8 h。最后關(guān)閉加熱閥，停泵降溫后將堿液回收到堿液收集槽內(nèi)。堿清洗結(jié)束后，從拆下流量表和自動(dòng)控制閥連接的管口處可以判斷是否清洗干凈。整個(gè)系統(tǒng)堿清洗完畢后，用同堿清洗相同的流程對(duì)系統(tǒng)再進(jìn)行水洗，水洗的時(shí)間為1～2 h，把殘余的堿液洗凈，以防止腐蝕管線(xiàn)和設(shè)備。

圖5 真空噴淋管線(xiàn)改造示意Fig.5 Diagram of vacuum spray pipeline transformation

3 結(jié)論

a.通過(guò)增設(shè)真空抽料系統(tǒng)，排出縮聚釜反應(yīng)產(chǎn)生氣體所夾帶的低聚物，降低了乙二醇循環(huán)泵的切換頻率，減緩管道結(jié)垢及縮徑現(xiàn)象。

b.對(duì)刮板冷凝器進(jìn)行改造，將刮刀改為雙刃，延長(zhǎng)了刮板運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。

c.對(duì)真空噴淋管線(xiàn)進(jìn)行改造，將乙二醇噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兩套獨(dú)立循環(huán)的管路，實(shí)現(xiàn)了在線(xiàn)清洗，克服了管線(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，延長(zhǎng)真空系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)生產(chǎn)。

［1］ 陳國(guó)康.EG噴淋真空系統(tǒng)的改造及維護(hù)［J］.聚酯工業(yè)，2002，15(5):48 －49.

［2］ 余建林，陳金義，劉洪星.聚酯裝置真空噴淋系統(tǒng)結(jié)垢堵塞的原因和對(duì)策［J］.聚酯工業(yè)，2007，20(3):28－31.

［3］ 查慶祥.聚酯裝置中刮板冷凝器的改造［J］.聚酯工業(yè)，2000，13(3):57 －58.