PTA裝置載氣洗滌系統(tǒng)工藝優(yōu)化

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(中國石油化工股份有限公司 洛陽分公司，河南 洛陽 471012)

PTA裝置載氣洗滌系統(tǒng)工藝優(yōu)化

伊春，白江濤，王小波，司靖南

(中國石油化工股份有限公司 洛陽分公司，河南 洛陽 471012)

PTA氧化單元載氣洗滌系統(tǒng)是干燥機的重要輔助設(shè)備，其工況對干燥系統(tǒng)運行有直接影響。近期由于載氣洗滌系統(tǒng)工況較差，導(dǎo)致干燥系統(tǒng)工藝參數(shù)超標、酸耗異常增加、現(xiàn)場環(huán)境污染等。針對系統(tǒng)異常進行了一系列的工藝優(yōu)化，效果顯著。

PTA；干燥機；載氣洗滌；優(yōu)化

0 前言

中國石油化工股份有限公司洛陽分公司精對苯二甲酸(PTA)裝置采用BP-AMOCO工藝技術(shù)，2000年建成投產(chǎn)，原設(shè)計生產(chǎn)能力為225萬t，2003年裝置擴能改造后生產(chǎn)能力達到325萬t。氧化單元干燥機蒸發(fā)的醋酸溶劑通過循環(huán)載氣帶出，經(jīng)過載氣洗滌系統(tǒng)洗去醋酸及夾帶的粉料。載氣洗滌系統(tǒng)是干燥機的重要輔助設(shè)備，近期載氣洗滌系統(tǒng)出現(xiàn)斜管積料堵塞、出口冷卻效果差、風(fēng)機腐蝕嚴重等異常工況，引起干燥系統(tǒng)工藝參數(shù)超標、酸耗異常增加、現(xiàn)場環(huán)境污染等諸多問題。本文對造成系統(tǒng)異常的因素進行了深入地分析，通過一系列改進措施優(yōu)化了工藝條件，效果顯著。

1 工藝概述

濾餅在干燥機M302中將殘存的醋酸進行蒸發(fā)，通過載氣加熱器加熱的惰性循環(huán)載濕氣從干燥機內(nèi)帶出，經(jīng)斜管進入載氣洗滌塔T301，冷卻至飽和冷凝，同時洗去夾帶的醋酸及少量粉料。多數(shù)塔底物料通過塔底泵G304在洗滌塔冷卻器E306中冷卻后循環(huán)至塔內(nèi)作為噴淋，其余外送，以保持塔內(nèi)溶劑平衡。洗滌后的氣相經(jīng)分液罐D(zhuǎn)312分離后，由鼓風(fēng)機C302抽出，與另補充的新鮮惰氣返回干燥機作為再循環(huán)氣體。

載氣洗滌系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 載氣洗滌系統(tǒng)工藝流程

2 異常工況分析

近期載氣洗滌系統(tǒng)出現(xiàn)斜管積料堵塞、出口冷卻效果差、風(fēng)機腐蝕嚴重等異常工況，引起干燥系統(tǒng)工藝參數(shù)超標、酸耗異常增加、現(xiàn)場環(huán)境污染等諸多問題。造成系統(tǒng)異常的因素主要有以下幾個方面：①載濕氣夾帶粉料嚴重；②噴淋管線堵塞；③冷卻器結(jié)垢堵塞；④循環(huán)水溫度較高；⑤風(fēng)機效果差；⑥系統(tǒng)堿洗不徹底；⑦生產(chǎn)異常系統(tǒng)進漿料等。載濕氣夾帶粉料是造成系統(tǒng)異常的主要原因，介質(zhì)中含有一定量的粉料，在噴嘴、冷卻器等部位結(jié)垢，形成塊料之后更易造成管線的堵塞，造成冷卻效果差、噴淋失效，導(dǎo)致工藝指標異常。

3 工藝優(yōu)化對策

針對造成系統(tǒng)異常的因素進行了深入地分析，提出了一系列改進措施對工藝條件進行優(yōu)化。

3.1優(yōu)化載氣流量

載氣的主要作用是帶走醋酸，載氣流量對干燥機的干燥效果影響很大。載氣流量過小，蒸發(fā)的醋酸不能被有效帶走，產(chǎn)品含濕量增大；載氣流量過大，則會增加抽氣系統(tǒng)負荷，甚至?xí)绊憙?nèi)壓，并會夾帶大量的粉塵。正常的少量夾帶對生產(chǎn)的影響較小，定期的切換及系統(tǒng)堿洗即可。夾帶過多造成氣相斜管堵塞、塔內(nèi)塊料聚集、堵塞等一系列影響。在保證負荷恒定的情況下對載氣量進行調(diào)整，觀察系統(tǒng)運行情況，通過實驗選取合適的載氣量。不同載氣流量對工藝指標的影響如表1所示。

表1 不同載氣流量對工藝指標的影響

如表1所示，通過在不同載氣量下對系統(tǒng)運行情況進行對比，對粉料夾帶情況、載酸效果、風(fēng)機負荷、干燥機內(nèi)壓等方面綜合考慮，在滿足生產(chǎn)的情況下，確定了較合理的載氣流量為120 kNm3/h。調(diào)整之后，粉料夾帶量明顯減少，由于傳質(zhì)、傳熱的機理研究有限，僅從滿足載酸效果、減少粉料夾帶方面考慮，未能系統(tǒng)的分析調(diào)整載氣量對其他系統(tǒng)的影響綜合分析，例如干燥機列管結(jié)垢、產(chǎn)品質(zhì)量的細微變化對精制單元反應(yīng)的影響等。

3.2更新高效噴嘴

塔底液經(jīng)過出口換熱器的冷卻回到塔內(nèi)作為噴淋，降低塔內(nèi)介質(zhì)溫度，使氣相凝結(jié)。原噴淋噴嘴為封閉形式，介質(zhì)中的粉料在此附著結(jié)垢，使流道變小影響噴淋量，塊料更容易將噴嘴堵塞。更新的新型高效噴嘴，為開放式結(jié)構(gòu)，不易結(jié)垢堵塞，噴淋效果更好。

3.3提高冷卻器效率

塔底冷卻器作為冷卻塔內(nèi)介質(zhì)，降低系統(tǒng)溫度，從而有效回收醋酸的重要設(shè)備，其工況的好壞直接影響系統(tǒng)的正常運行。當(dāng)其冷卻效果差，出口及塔頂溫度升高時，就需切換備臺運行。通過循環(huán)水改造、冷卻器清洗等手段，提高冷卻效率。

3.3.1 循環(huán)水系統(tǒng)改造

由于裝置循環(huán)水用量較大，曾對循環(huán)水系統(tǒng)進行技術(shù)改造，在滿足工藝要求的情況下，主設(shè)備使用新鮮循環(huán)水，部分設(shè)備使用串級循環(huán)水。由于近期裝置負荷較高，加之天氣炎熱，水溫較高，冷卻效果較差。對該換熱器循環(huán)水系統(tǒng)改造，從循環(huán)水總管引一根新鮮水管線。溫度較高，負荷較大時，使用新鮮循環(huán)水，串級循環(huán)水能夠滿足要求時改為串級循環(huán)水流程，既能夠有效降低系統(tǒng)溫度，又達到節(jié)水的目的。

3.3.2 管程打壓清洗

冷卻器的管程內(nèi)徑較小，很容易堵塞，堵塞十分嚴重。介質(zhì)中的粉料在此附著結(jié)垢，這些覆蓋垢層都表現(xiàn)為附加的熱阻,使傳熱系數(shù)減少,換熱器性能下降，還有可能造成垢下腐蝕。使用高壓射水流對管程進行打壓清洗，能夠有效去除堵塞及管內(nèi)徑結(jié)垢，換熱效果明顯提高。

3.3.3 殼程化學(xué)清洗

冷卻器殼程使用循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，由于水質(zhì)較差，冷卻后水溫較高，運行一段時間后,換熱面上會積起水垢、污泥、油污等覆蓋物垢層。因此，換熱器的定期清洗是非常必要的。

用化學(xué)清洗法對殼程進行清洗，使用一定濃度的硝酸溶液作為清洗劑，另外適量添加表面活性劑、黏泥剝離劑、發(fā)泡劑等藥劑配置清洗液。采用循環(huán)方式清洗，清洗時，清洗液從泵站進入換熱器殼程后出來返回至泵站，水沖洗時切換進出口反沖洗。該法操作簡便，清洗后殼程表面清潔無垢，效果良好。

3.4更換風(fēng)機組件

洗滌后的氣相經(jīng)分液罐D(zhuǎn)312分離后，由鼓風(fēng)機C302抽出，保證系統(tǒng)的微負壓環(huán)境。由于氣相中有一定濃度的醋酸，長期運行中風(fēng)機葉片腐蝕穿孔，效率降低，系統(tǒng)內(nèi)壓升高酸氣含量更大。更新風(fēng)機轉(zhuǎn)子，對材質(zhì)進行升級，同時更新了迷宮式軸封，防止含酸氣體外泄，有效提高風(fēng)機效率，改善現(xiàn)場環(huán)境。

3.5強化生產(chǎn)管理

保持生產(chǎn)平穩(wěn)是系統(tǒng)正常運行的必要條件，日常操作嚴格按照操作規(guī)程，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)節(jié)確認到位，防止出現(xiàn)過濾機堵塞，漿料翻至下料側(cè)，造成系統(tǒng)積料、堵塞等情況。同時，規(guī)范定期作業(yè)環(huán)節(jié)，斜管清料作業(yè)時，將粉料推至干燥機一側(cè)，避免塔內(nèi)積料；系統(tǒng)堿洗按照要求，將塔內(nèi)積料塊料徹底排空，確認無塊料堵塞，保證達到堿洗效果。

4 結(jié)論

根據(jù)前期對系統(tǒng)異常的原因分析，提出了一系列的優(yōu)化對策，通過優(yōu)化載氣流量、更新高效噴嘴、冷卻器循環(huán)水改造、冷卻器管程殼程清洗、更新風(fēng)機組件等，載氣洗滌系統(tǒng)工藝指標方面取得了明顯改善，效果顯著。

[1]吳 靜，王宏耀，李選友.PTA干燥工藝的研究和干燥設(shè)備的試制[J].通用機械,2006,(6):34-35.

[2]楊曉良.換熱器清洗技術(shù)[J].清洗世界,2010,26(8)：14-20.

2014-05-26

伊 春(1985-)，男，工程師，碩士，從事PTA生產(chǎn)管理工作，電話：15896668280。

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