EG清洗反應(yīng)釜技術(shù)在聚酯裝置的應(yīng)用

牛弘哲

(中國石油化工股份有限公司 天津分公司化工部，天津 300270)

EG清洗反應(yīng)釜技術(shù)在聚酯裝置的應(yīng)用

牛弘哲

(中國石油化工股份有限公司 天津分公司化工部，天津 300270)

2016年在裝置首次使用乙二醇清洗縮聚釜，與三甘醇清洗相比，檢修后開車物料放流量明顯增加，綜合對比放流量、清洗費用、清洗效果等因素，乙二醇清洗具有明顯優(yōu)勢，值得在今后檢修中推廣實施。

醇解；蒸汽； 清洗；放流;乙二醇; 三甘醇

天津石化200kt/a聚酯裝置引進德國吉瑪技術(shù)，以精對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)為原料，連續(xù)生產(chǎn)聚酯熔體(PET)。由兩條生產(chǎn)線(14、15區(qū))組成。14區(qū)熔體用于生產(chǎn)長絲和切片，2008年進行了改造，全部熔體用于生產(chǎn)切片；15區(qū)熔體主要用于紡短絲，剩余熔體生產(chǎn)切片。吉瑪工藝是經(jīng)典的五釜流程，由兩個酯化釜，三個縮聚釜組成。裝置停車后，盡可能排凈物料，進行在線清洗、人工清掃，保證反應(yīng)釜內(nèi)部潔凈，減少開車期間的放流量。

1 清洗方式

1.1 酯化釜

酯化釜使用EG清洗。停車后，向酯化Ⅰ釜進10tEG，釜溫保持在200～210℃，壓力控制在200kPa，啟動攪拌清洗5h。啟動酯化物輸送泵向酯化Ⅱ釜進EG，釜溫保持在200-210℃，啟動攪拌清洗5h。然后升溫，汽化EG全部排入工藝塔，最終排至罐區(qū)，開車后回用。

1.2 縮聚釜

縮聚釜使用三甘醇(TEG)清洗。本裝置2009、2012年使用TEG清洗縮聚釜，效果明顯，達到了設(shè)備見本色的目的。但TEG清洗危險性大，高溫、強滲透性導致設(shè)備多次發(fā)生泄漏，現(xiàn)場排料槽(冷凍水降溫)彌漫高溫蒸汽，極易發(fā)生火災(zāi)?，F(xiàn)場作業(yè)勞動強度大，每次需人工將100t桶裝TEG打入槽車、縮聚釜，然后回收近百噸高溫TEG。TEG清洗最大弊端是本企業(yè)不具備后續(xù)提純處理能力，必須由具備資質(zhì)的廠家進行焚燒處置，TEG不能回用，造成較大經(jīng)濟損失。

在專用催化劑、一定溫度下，EG與PET發(fā)生醇解反應(yīng)，最終產(chǎn)物主要是對苯二甲酸乙二醇酯(BHET)。中石化同類裝置有EG清洗縮聚釜的經(jīng)驗，但EG清洗醇解過程沒有專用催化劑，EG與TEG清洗原理相同，只是通過醇解降低殘存PET的黏度，同時盡可能使釜壁的碳化物變的松動、剝落，便于人工清理。260℃時EG飽和蒸氣壓達到683.7kPa[1]，縮聚系統(tǒng)呈高壓狀態(tài)，工藝控制難度極大，因此2016年直接使用EG蒸汽清洗縮聚釜。由于EG蒸汽無法達到TEG液態(tài)浸潤、深度醇解、強滲透性的效果，必須進行人工清掃。

2 清洗前準備工作

2.1 清洗流程

圖1 EG清洗工藝流程

Fig.1 EG cleaning process

使用臨時管線將噴射泵EG動力蒸汽管線排閥與預(yù)聚Ⅰ、預(yù)聚Ⅱ、終聚釜頂部氦檢漏手閥連接，優(yōu)點是可以同時向三個縮聚釜進EG蒸汽。粗線為EG清洗臨時安裝管線。

2.2 停車排料

停真空射泵、液環(huán)泵，現(xiàn)場使用N2對各縮聚釜系統(tǒng)破空，充至微正壓(現(xiàn)場表讀數(shù))。打開預(yù)聚Ⅰ釜出口自動閥，將釜內(nèi)物料排至預(yù)聚Ⅱ釜；以10%負荷反復(fù)啟動兩臺預(yù)聚物泵、熔體泵，將預(yù)聚Ⅱ釜、終聚釜及管道內(nèi)物料自排閥、放流閥排出。打開預(yù)聚物、熔體過濾器排閥將物料排出。EG清洗前，關(guān)閉各釜液位自動閥、物料排閥及物料泵、過濾器入出排閥。

3 清洗作業(yè)

3.1 清洗縮聚釜

清洗的關(guān)鍵是封閉各系統(tǒng)內(nèi)的EG蒸汽，與殘留物料充分接觸、醇解。預(yù)聚Ⅰ、預(yù)聚Ⅱ系統(tǒng)可以將EG蒸汽封閉在系統(tǒng)。由于特殊設(shè)計，加之現(xiàn)場不具備安裝盲板的條件，EG蒸汽進入終聚釜系統(tǒng)后，會擴散至真空噴射泵系統(tǒng)，因此終聚系統(tǒng)不能達到封閉EG蒸汽的目的。此外EG蒸汽自頂部進入各釜后，會向上擴散，降低對釜殘的醇解程度。為保證清洗效果，連續(xù)向各釜進EG蒸汽，各釜溫度保持在260～265℃。預(yù)聚Ⅰ、預(yù)聚Ⅱ、終聚釜分別清洗4、8、10h。清洗過程中，EG蒸發(fā)器溫度由210℃提高至230℃，蒸發(fā)器液位始終保持在50%。由于預(yù)聚Ⅱ、終聚釜已排空，停反應(yīng)釜攪拌。真空系統(tǒng)EG流量保持在40～50m3/h，浸沒罐液位保持在40%，充分捕集EG蒸汽，將冷凝EG排入罐區(qū)，待開車回用。

3.2 排料

打開預(yù)聚Ⅰ釜液位自動閥、入口排閥，將醇解物料排凈。預(yù)聚Ⅱ釜清洗結(jié)束后，間歇啟動兩臺預(yù)聚物輸送泵，打開泵出口排閥排料。終聚釜排料流程為熔體泵(2樓)-熔體過濾器-熔體放流口(1樓)，間歇啟動兩臺熔體泵，將終聚釜內(nèi)醇解物料全部排凈。

4 EG清洗總結(jié)

4.1 清洗效果

TEG排料過程中，高溫液態(tài)TEG起到了對管道殘留物料的浸潤、輕度醇解、沖洗的作用，但EG清洗只是排出醇解物料，達不到上述作用。本文主要就縮聚釜、刮板冷凝器的清洗效果與TEG清洗進行比較。

4.1.1 預(yù)聚Ⅰ釜

反應(yīng)釜本體基本沒有殘留物料，但釜壁、盤管、浮筒液位計沒有達到潔凈見本色的目的。人工清掃后，接近TEG清洗效果。

圖3 預(yù)聚Ⅰ釜TEG清洗效果

4.1.2 預(yù)聚Ⅱ釜、終聚釜

反應(yīng)釜攪拌軸、堰板、盤環(huán)、盤環(huán)支撐、釜壁附著碳化物料，反應(yīng)釜中下部尤為突出，未達到TEG清洗效果。使用專用工具，人工集中清掃2天，物料基本清除。每條生產(chǎn)線預(yù)聚Ⅱ、終聚釜共清出物料80～100kg，而TEG清洗后僅為40～60kg。

圖4 預(yù)聚Ⅱ釜攪拌EG蒸汽清洗效果

圖5 預(yù)聚Ⅱ釜攪拌TEG清洗效果

圖6 終聚釜攪拌EG 蒸汽清洗效果

圖7 終聚釜攪拌TEG清洗效果

4.1.3 刮板冷凝器

刮板冷凝器(內(nèi)壁、攪拌軸、刮刀、溢流堰板)、真空噴淋塔(內(nèi)壁、錐帽式分配板)附著一定量的物料，垢質(zhì)疏松，人工簡單清掃后，達到了TEG清洗的效果。但反應(yīng)釜至刮板冷凝器之間汽相管線碳化物料需專門清掃。

圖8 預(yù)聚Ⅰ釜刮板冷凝器EG蒸汽清洗效果

圖9 預(yù)聚Ⅱ系統(tǒng)真空噴淋塔EG蒸汽清洗效果

4.2 放流量

開車放流量包括切換預(yù)聚物、熔體過濾器、啟動切粒機、沖洗反應(yīng)釜、熔體管道等正常作業(yè)產(chǎn)生的放流量總和。

表1 聚酯裝置(14、15區(qū))、短絲裝置放流量對比

14區(qū)在2009、2012年使用TEG清洗，放流量分別為38、32t，控制在40t以內(nèi)。2014年14區(qū)停車，未使用TEG清洗，并且未打開人孔進行清掃，2015年放流量達到165t，沒有可比性。2016年EG清洗、人工集中清掃后，放流量達到87t。因此14區(qū)EG清洗較TEG清洗多放流45-55t。

15區(qū)在2009、2012年使用TEG清洗，開車放流量分別為47、56t，控制在60t以內(nèi)。聚酯裝置開車期間的熔體必須在色值、黏度、純凈度等方面滿足短絲裝置接料要求，最關(guān)鍵的是防止組件堵塞，因此15區(qū)放流量高于14區(qū)。短絲裝置2009、2012年放流量分別為57、66t，平均為61t，放流量波動在10t左右。使用TEG清洗，15區(qū)放流量接近60t時，可以滿足短絲接料要求，短絲最大放流量可以控制在70t以內(nèi)。2016年EG清洗、人工集中清掃后，在15區(qū)放流量達到140t時，短絲放流量為62t，仍控制在為70t以內(nèi)，與TEG清洗后短絲放流量基本一致。這說明進行EG清洗后，在15區(qū)多放流85～95t的情況下，熔體可以滿足短絲接料要求。

EG清洗、人工集中清掃后，相比TEG清洗，14、15區(qū)總計多產(chǎn)生放流130～150t。TEG清洗后14、15區(qū)色值達到優(yōu)等品標準時間分別為7～7.5h、9～11h，EG清洗后14、15區(qū)分別為8、8.5h，無明顯延長，說明在多放流150t的情況下，EG清洗可以保證開車期間的產(chǎn)品色值。

4.3 清洗費用

4.3.1 EG清洗

EG清洗后全部回用，不產(chǎn)生任何費用。縮聚釜人工清掃費用為3萬元。按熔體成本4900/t、放流物料3200元/t、兩區(qū)最多放流量計算，EG清洗總費用為：(0.49～0.32)×150+3=28.5萬元

4.3.2 TEG清洗

14、15區(qū)清洗共使用100tTEG，按TEG價格8000元/t、清洗后焚燒處置費用3700元/t、人工(包括槽車)費用6萬元計算，TEG清洗總費用(EG清洗費用已按照放流增量計算，不再計算TEG清洗放流費用)為：

100×0.8+98(損失2t)×0.37+6=122.26萬元。

按兩區(qū)最多放流量計算，EG清洗比TEG清洗節(jié)省費用：

122.26-28.5-3=93.76萬元。

注：以上按照EG、TEG清洗用電、天然氣消耗量相同計算。

4.4 TEG、EG清洗對比

表2 TEG、EG清洗對比

5 結(jié)論

TEG清洗效果明顯優(yōu)于EG清洗，但EG清洗排放醇解物料，危險性小，EG可以全部回用。通過對比處置方式、色值合格時間、清洗總費用，可以看出EG清洗在安全環(huán)保性、技術(shù)性、經(jīng)濟性三方面都具有較明顯的優(yōu)勢。今后可以采取延長清洗時間、提高溫度、增大EG蒸汽用量等方式提高清洗效果。綜上，EG清洗作業(yè)值得在下一次檢修期間推廣應(yīng)用。

[1] 劉光啟，馬連湘，劉 杰.化學化工物性數(shù)據(jù)手冊有機卷[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002： 596.

ApplicationofEGCleaningReactorTechnologyinPolyesterPlant

NiuHongzhe

(Chemical Engineering Department，SINOPEC Tianjin Company， Tianjin 300270,China)

The first use of ethylene glycol cleaning polycondensation reactor in 2016, compared with triethylene glycol cleaning, discharge was obviously increased in start-up process after maintenance, contrast factors of discharge, cleaning costs, cleaning effect, ethylene glycol cleaning has obvious advantages, it is worth promoting and implementing in the future.

alcoholysis ; steam ;cleaning ;discharge; ethylene glycol; triethylene glycol

2017-09-17

TQ323.4

A

1008-021X(2017)22-0084-03

(本文文獻格式：牛弘哲.EG清洗反應(yīng)釜技術(shù)在聚酯裝置的應(yīng)用[J].山東化工，2017，46(22)：84-86,88.)