第30卷第2期 聚酯工业 V01.30 No.2 2017-03 Polyester Industry Mar.2017 doi:10.3969/j.issn.1008—8261.2017.02.010 PBAT项目缩聚真空系统改造设计 曾 庆 (扬州惠通化工科技股份有限公司,江苏扬州225003) 摘要:介绍了某公司2万t/a PBAT装置现有缩聚真空系统存在的问题,针对这~情况,提出了相应的改造方案,改造后真空 系统稳定,产品品质优良,生产稳定,负荷可调,满足市场变化需求。 关键词:聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯;缩聚真空系统;改造设计 中图分类号:TQ 文献标识码:A 文章编号:1008—8261(2017)0243031-03 0前言 聚反应釜服务。 在聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)生产 1项目简介 中,真空系统是至关重要的一个系统,对产品品质及 某公司2万t/a PBAT装置缩聚反应由3个反 生产安全有着至关重要的影响。如果真空系统达不 应釜构成,即缩聚一反应釜、缩聚二反应釜、终缩聚 到真空要求或真空系统不稳定,缩聚反应产生的低 反应釜,缩聚一和缩聚二共用1个真空系统,由1套 分子物将无法正常抽出,反应可能向逆反应方向进 四级BDO蒸气喷射泵和2套液环真空泵及刮板喷 行,最终产品熔指达不到要求,成为废品¨ 。PBAT 淋系统构成,终缩聚单独1个真空系统,由1套三级 生产中真空系统分为酯化真空系统、缩聚真空系统, BDO蒸气喷射泵和2套液环泵及刮板喷淋系统构 本文主要论述缩聚真空系统。缩聚真空系统为各缩 成。其流程简要如图1所示。 1.缩聚一反应釜;2.缩聚一刮板冷凝器;3.缩聚一热井;4.BDR(回用1,4丁二醇)输送泵;5.BDR冷却器;6.缩聚二反应釜;7.缩聚二刮板冷凝 器;8.缩聚二热井;9.BDR输送泵;10.BDR冷却器;11.五级BDO蒸气喷射泵;l2.真空液封罐;13.BDR输送泵;14.BDR冷却器;15.液环真空 泵组;16.终缩聚反应釜;17.终缩聚刮板冷凝器;18.终缩聚热井;19.BDR输送泵;20,BDR冷却器;21.三级BDO喷射泵;22 真空液封罐;23, BDR输送泵;24.BDR冷却器;25.液环真空泵组;A.新鲜BDO;B.BDO蒸气;c.接淋洗系统 图1原缩聚真空流程简图 Fig.1 Original polycondensation vacuum process diagram 收稿日期:2016—12-06。 作者简介:曾庆(1987一),男,江西丰城人,工程师,工学学士,从事化工工程设计和管理工作。 32 聚 酯 工 业 第30卷 2现有真空系统的问题 (1)真空系统及其附属设备众多,投资成本高。 2套BDO蒸气喷射泵运行,各自配套真空液封 系统及BDO蒸气系统。 大,原料损耗大,产品利润率低,项目成本回收难,现场 存在一定得安全隐患,为此,该项目进行停产改造。 结合该项目现场生产情况及设计图纸,经与该 公司沟通,打算进行针对性的改造设计。 (1)缩聚反应PBAI、黏度上涨,分子质量不断增 (2)占地空问大,设备布置困难,系统众多,现 场操作频繁,操作强度大,项目操作人员操作难度 加,小分子脱除主要在缩聚一反应釜 】。另外考虑 到缩聚一和缩聚二反应压力相差较大,且缩聚一反 大。 (3)项目运行过程中,发现缩聚反应产生的水, 进入真空系统,喷淋系统无法捕捉下来,BDO蒸气 喷射泵抽气量要求大,原设计抽气量不足,现场真空 喷射泵只能满足60%产能要求,产能操作弹性小。 (4)缩聚反应主要脱除小分子1,4一丁二醇,反 应温度在220~230℃,而1,4一丁二醇在这个温度下 会发生副反应,生成水和四氢呋喃。四氢呋喃属于 易燃易爆品,号称万能溶剂,几乎对所有橡胶都有溶 解性,其火灾危险性为甲类。 缩聚一反应压力为5—10 kPa,缩聚二反应压力 为100~150 Pa,终缩反应压力为50~80 Pa,在反应 压力下,四氢呋喃的沸点为一65~1O℃,属于不凝 气,而用于喷淋的1,4一丁二醇温度一般在50~60 CI=,这种情况下,四氢呋喃基本捕捉不下来。反应产 生的大量四氢呋喃会进入液环泵组。随着四氢呋喃 的积聚,存在于动力液中,液环泵组的动力会越来越 不足,最终导致整个系统的真空度不够,反应压力偏 高,反应产品达不到要求;为了保证真空系统达到要 求,液环泵组就要求不断的进行工作液的置换,置换 下来的工作液由于四氢呋喃含量偏高,同时因为四 氢呋喃的特性,不能回用进行浆料配制,这部分工作 液基本上成为废BDO。 根据项目现场统计,液环泵组工作液3 h需要 置换一次,每次置换量为200 kg,一天1 600 kg,2套 液环泵组置换量为3 200 kg,目前1,4一丁二醇的成 本为8 000多jv_/t,一天仅这一项成本就达到近2.6 万元。成本巨大。 (5)缩聚一和缩聚二真空要求差异大,为满足 缩聚二真空要求,真空系统整体真空度偏高,而缩聚 一真空要求低,不需要那么高的真空度,缩聚一处需 要不断的破真空,破真空介质采用的动力蒸汽,这样 的话,动力蒸汽耗量大,整体能耗高,增加了项目整 体运行成本,同时也加大了真空系统的总抽气量,增 加真空系统的负担。 3 改造方案 该公司生产一段时间,上述问题越来越突出,能耗 应压力为5~10 kPa,真空要求低,不需要使用多级 真空泵来实现。基于此,将缩聚一真空系统和缩聚 二分开更好,一则真空泵组负荷可以减小,二则真空 泵的压力好控制。 (2)缩聚二真空要求和终缩聚真空要求较接 近,可以共用一套真空泵系统,真空调节也容易 2]。 (3)缩聚反应生成大量水,通过现有BDO蒸气 喷射泵,水蒸气不能冷下来,且温度偏高,造成后续 泵压力过大,进入气体不在后续泵的最佳曲线点,影 响后续泵的正常工作。针对这点,在进入后续泵前 增加一级冷凝器泵,冷凝液采用冷冻水,这样一则可 以降低进人后续泵的气体温度,二则可以有效地捕 捉水蒸气。 (4)缩聚反应1,4一丁二醇副产四氢呋喃,四氢 呋喃无法捕捉下来,进入液环泵组,造成液环泵组工 作液需不断置换。改造考虑四氢呋喃特性,在液环 泵组前捕捉下来几乎不可能,要解决工作液置换问 题,只能换泵,使用机械真空泵。四氢呋喃作为尾气 进入淋洗系统,不在真空系统内循环。 基于以上考虑,缩聚一真空系统采用的真空 泵组,即2台机械真空泵,一备一用。缩聚二和终缩 聚共用一套5级BDO蒸气喷射泵组合3台机械真空 泵。5级BDO蒸气喷射泵组在原缩聚一和缩聚二共 用BDO蒸气喷射泵基础上改造,即在原第一级喷射 泵基础上增加一级泵,去掉二级半,增加最后一级冷 凝泵。改造后的缩聚真空流程简要如图2所示。 4改造后的运行 该公司停产改造之后运行效果明显,现场减少 了一套BDO蒸气喷射泵及喷淋系统,用于新上装 置,节省了投资。现场空出了一条操作通道,生产人 员操作更为便利。运行一年多,废BDO不再产生, 不需要专门设置废BDO储罐,减少投资。根据分析 结果,缩聚产生的水蒸气在进入机械泵前基本上都 捕捉下来了,四氢呋喃进入淋洗系统,后进入原有的 四氢呋喃回收系统进行提纯,增加了副产品的经济 效益。真空系统稳定,产品品质优良,而且生产稳 定,负荷可调,满足市场变化需求。 第2期 曾庆:PBAT项目缩聚真空系统改造设计 33 1.缩聚一反应釜;2.缩聚一刮板冷凝器;3.缩聚一热井;4.BDR(回用1,4丁二醇)输送泵;5.BDR冷却器;6.缩聚二反应釜;7.缩聚二刮板冷凝 器:8.缩聚二热井;9.BDR输送泵;10.BDR冷却器;11.机械真空泵组;12.终缩聚反应釜;13.终缩聚刮板冷凝器;14,终缩聚热井;15.BDR输送 泵;16.BDR冷却器;l7.五级BDO喷射泵;18.真空液封罐;19.BDR输送泵;20.BDR冷却器;21.机械真空泵组;A.新鲜BDO;B.BDO蒸气;C. 接淋洗系统 图2改造后缩聚真空流程简图 Fig.2 Polycondensation vacuum process diagram after modification 5 结语 PBAT装置缩聚真空系统的好坏是影响装置稳 定运行的至关重要的一个点。企业在生产过程中发 参考文献: [1]张玉森.吉玛PET工艺真空系统常见问题分析及处理[J].聚 酯工业,2013,26(2):39-42. [2] 高网兰,史定林.PET装置真空系统的改造与节能[J].聚酯 工业,2013,25(2):4O-42. 现问题与设计方紧密合作进行原因分析并积极寻求 相应对策,对该真空系统进行了更新改造,取得了明 [3] 马一萍,张乃文,杨军伟,等.PBAT的制备与性能[J].塑料, 2010.39(4):98.101. 显的效果。该系统改造在同行业中属于首次,经济 效益明显,使企业市场竞争力大为增强。 Polycondensation vacuum system modiifcation design for PBAT project ZENG Qing (Huitong Chemical Engineering Technology Co.Ltd.,Yangzhou 225003,China) Abstract:The existing problems of the present polycondensati0n vacuum system of the 20 000 t/a PBAT plant in a company was introduced.In view of this situation,the corresponding modiication plan was put forward.Affter modiifcation,the vacuum system is stable,the product quality is good,the production is stable,the load is adjusta— ble.The market changing needs is met. Key words:Polybutylene adipate terephthalate;polycondensation vacuum system;modification design 用于乙二醇制备的加氢反应釜 辽阳鑫字化工有限公司开发出一种用于乙二醇制备的加氢反应釜,它包括釜身、釜盖和搅拌器,所述釜身内壁设有加热层,釜身 外壁设有控制加热层温度的控制板;釜盖和釜身活动连接,釜盖上设有出气口,釜身底部设有进气口,出气口和进气口通过管道连接, 管道上设有单向阀门,出气口和单向阀门之间设置有压力表,进气口和单向阀门之间设置有氢气储罐;进气口的内端连接有螺旋向上 的喷气管,该喷气管上设有复数个喷气孔。该反应釜在釜身内设置螺旋向上的喷气管,并在喷气管上设置若干喷气方向不同的喷气 孔,能够保证釜身内部各个方向都有氢气喷洒,使氢气与物料充分混合,反应彻底,提高了生产效率。 (崔小明供稿)