聚酯生产装置中存在的部分问题方案和解决方法

安全管理EHS手册2019-12-04 07:41:59

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聚酯生产装置中存在的部分问题方案和解决方法

     清洗技术研发部:钱  凯


一、前言

    国内外地区的聚酯生产厂家无论什么时候都离不开对设备的保养和维护以及对自身所生产出的产品质量等系列问题进行探讨与提升,在这个时候就必须采取一些手段来完成必须要做好的工作,而一些技巧性的技术与相关备件等就在聚酯行业有了用武之地。例如,随着聚酯工厂对产品质量的要求在不断提高,这就要求设计出理想的机器设备和工具以及清洁保养工艺。熔体过滤器、纺丝组件、计量泵在使用一定时间后,均会被脏物堵塞,纺丝组件的压力以及进出口熔体过滤器的压差上升,故需要切换清洗后,才能重新使用,清洗主要是用物理、化学的方法,将黏附的聚酯在高温下煅烧、溶解、氧化或者水解除去,再进行水洗、碱(酸)洗和超声波清洗。


二、聚酯生产装置中常见事宜透视


1. 三甘醇清洗在聚酯装置中的应用

在聚酯装置检修期间,必须对酯化系统,特别是缩聚系统的附壁物料进行人工清洗。由于缩聚釜内物料聚合度高、黏稠,流动性差,反应釜降温后,附壁物料、盘环、搅拌轴的黏附物料、釜底残留物料冷却凝固,人工难以清除。装置升温、开车可以将凝固物料熔融,但高温下物料会降解、碳化,导致物料色相差,增加熔体放流量,为减少开车期间的放流损失,保证熔体可纺性,装置开车前对反应釜进行三甘醇(TEG)清洗作业。三甘醇的沸点较高,比装置原料乙二醇高出约81℃,因此在清洗作业中系统可以保持较高温度,增加清洗效果,这也是选用三甘醇作为清洗剂的主要因素。三甘醇渗透性强,虽然爆炸极限较小,但下限很小,泄漏容易发生火灾爆炸,因此作业危险性较大。

根据中石化聚酯厂家介绍的清洗方案如下:将25吨三甘醇打人浆料罐,然后依次进入酯化I、酯化Ⅱ、预聚I、预聚Ⅱ、终聚釜,最终启动熔体泵将清洗液排出系统。也就是说,该项作业是在不启动真空系统的条件下导通全流程,从工艺操作角度可以视为装置开车运行,因此,必须在装置具备开车运行的条件下进行。而聚酯装置三甘醇清洗作业危险性大、周期长,通过精心准备,准确调整是完全可以实现的;装置进行TEG清洗后,提高了熔体品质,降低了排废量;相关专业人士也提醒聚酯生产厂家在今后的装置检修停车后,进行三甘醇清洗,再经过乙二醇清洗置换,可有效地保证开车后熔体可纺性的提高,对下游装置意义重大。


2.聚酯熔体过滤器清洗方法的改进

根据黑龙江龙涤股份有限公司王春海写的文章中介绍如下:黑龙江龙涤股份有限公司的纤维级聚酯生产线,产量由80 kt/a增加到130 kt/a,熔体过滤器使用周期缩短,尤其是最终熔体过滤器,几乎不能二次上机,故对聚酯熔体过滤器清洗方法进行了改进。改进前熔体过滤器清洗过程为水解→碱洗→水洗→超声波清洗→泡点和流量检测,由于增容后经过滤芯单位面积上熔体量增加且切换后初始压力上升,使熔体过滤器切换周期变短。现有的清洗工艺无法将滤芯清洗干净。经分析,清洗后滤芯的滤毡掉落物是大量的二氧化钛球状物及锑的纤维状物质,其中二氧化钛质量分数52.44% ,锑0.56% ,铁0.33% 。为彻底清洗这些污垢,对滤芯进行清洗实验(见表1),方法是将1,3,4号滤芯整根浸泡,然后用高压水清洗,有大量污垢被冲洗下来,滤芯表面氧化层也被清洗掉,恢复了光泽。再用超声波清洗,最后用高压水清洗,基本无污垢。将2号滤芯割掉一段,外观检验毡网表面有大量白色污垢(二氧化钛),然后用试剂浸泡,50 min后高压清洗,滤毡表面已清洁;在显微镜下观察,基本无污垢。于是把碱洗改为酸洗,用55% 的柠檬酸溶液进行酸洗,一组预熔体滤芯能上机50次左右,最终熔体滤芯能上机4次。滤芯经过酸洗后,在360 t/d生产负荷下,经过一段时间的运行检验,切换周期延长,清洗次数减少。

                      1   滤芯清洗实验

   

滤芯

  

泡点压力/KPa

流量压力/KPa

清洗前

清洗后

清洗前

清洗后

1

2.2

1.9

2.6

2.3

2

2.1

-

2.6

-

3

1.7

1.5

2.2

2.1

4

1.4

1.4

2.3

2.0

注:l5чm滤芯标准,泡点压力2.3-1.3 kPa;流量压力3.0-2.0 kPa。


3.聚酯生产厂家热媒管道和设备内物料的清除方法

根据江苏扬州惠通聚酯技术有限公司相关技术专业人士介绍的方法如下:

3.1热媒管道

将所有与设备相连的管道全部拆除落地,采用高压清洗车进行清洗。该设备有两种枪头,一种较大点的适用于DN150及以上管道,一种较小的适用于DNI50以下的管道,其枪头部位垂直喷射的最高压力可达到100 MPa。若管道的弯头较多,则将管道用锯弓截断(注意:千万不能使用割枪,以防管道内热媒起火,发生烫伤和火灾)分段清洗。若一些小管道(D25以下)无法疏通,则采取更换管道的措施。管道清理完毕后,应用生产水和压缩空气充分吹扫干净。所有管道都可以用这种方法清洗。


3.2反应釜的盘管和夹套

因反应釜的夹套间隙较小,盘管为弯曲螺旋,故采用高压水清洗的方法不可行。最初,用压缩空气接到其进口接管上,还有不小的气量从出口通过,故未作处理。但在后面用导热油循环清洗的过程中,积存的物料软化熔融,再次将盘管和夹套堵死,甚至又堵塞其它已清理完毕的管道。后采取在反应釜内安装远红外加热板,将N2接到反应釜的各个支路的回油接管上,进油口用钢管(临时管)接引至室外,当釜内温度加热至250℃左右,打开各支路的N2进口阀,将熔融的物料用N2吹出。注意:① 因管道内有大量的油气和EG等易燃物,被吹出时,速度较快,易磨擦产生火花而被点燃,故应考虑接根蒸汽管道与引出管捆绑在一起用于消防,接引点周围应有专人看护,杜绝行人和其它车辆通过而发生不必要的意外;② 反应釜在加热前应充N2进行釜内气体置换,且人孔周边要保温良好,加热完成后冷却时应使其自然冷却降温,千万不要拿掉人孔周边的保温层进行强制风冷,以防釜内的搅拌轴、盘管等部件因高温氧化和急冷变形。


3.3热媒加热炉

热油炉内的列管较多且排列较复杂,对流段、辐射段的列管大部份被酯化物堵塞,用一般的机械清理的方法根本不可能。先查阅油炉的图纸,确定其进出口的高差位置,将炉子的放空和排油阀门接上N2,从炉子的低位出口接上临时管道,引至室外,将木材放在炉膛的对流段部位加热,到一定温度开N2阀门将物料吹出,再切换至进口管道吹扫,各路多吹扫几遍,尽量清除列管内的物料。处理进程中若加热过猛,易发生炉管爆裂的情况,故加热时应缓慢进行,适当控制对流段的温度,并事先准备好蒸汽、黄沙、灭火器等消防器材,人员分工到位,一旦出现火灾,及时扑救和处理。


4. 超声波清洗技术在聚酯行业的应用

科技进步影响着工业发展的各个角落,因此,我们一直努力通过技术革新提高产量以增强企业在全球经济领域的竞争力。在喷丝板及与挤出喷丝相关的设备清洗领域,有许多新颖的清洗方法,象高压喷射、特殊化学方法以及高频和宽频超声波法等。尽管这些清洗方法都各有所长,但是没有一种方法能够超过磁致伸缩20 kHz (超声) 技术。此技术又被作为喷丝板清洗的工业标准(方法) 。一种由Lewis 超声波研究所推出的Nearfield新型专利技术,前景看好。这种超声波清洗系统已在自动化和胶片清洗行业应用多年。传统的超声波清洗机是使用一体化的声波来完成清洗的。声波是压力波,通过洗浴池移动,感应引起气穴现象,在被清洗物的表面产生一个洗擦效应,规则地释放100 MPa 的压力给被洗物,以松弛和提起被洗物难以接触到的表面的灰尘及异物,起到擦洗作用并达到彻底清洗的目的。

  Nearfield 技术原理同上,但是传感器的配置有很大不同。Nearfield 清洗系统是由两个频率为16kHz 20 kHz 反向磁致伸缩式传感器激励。两个传感器的辐射面被一个窄缝或窄道分开,这种方式称为Nearfield。用Nearfield 清洗的部件都是清洗其截面,Nearfield 系统爆聚的空泡气蚀在被清洗物截面产生一个剧烈的洗擦效应。使用Nearfield清洗系统清洗一炉喷丝板,发生器的输出功率与溶液的加仑数比值相当于一般清洗系统的20 倍。

  用于喷丝板清洗的一个典型的磁致伸缩超声波槽,每加仑溶液的功率是50 W-100 W。一个Nearfield清洗系统每加仑溶液的功率可以达到1 500 W-3 900 W。在每个清洗系统,其清洗效果受以下四个因素影响①时间---清洗物需要系统清洗多长时间;②温度---溶液的温度 化学污染---污染物的化学成分和污染情况④机械冲击---洗擦设备的机械能量。为了达到要求的清洗效果,在这四个因素中需要找出一个临界的平衡(最佳的使用状态)。Near-field 技术允许我们增加超声波的机械洗擦能量,因而可以减少循环次数和提高清洗效率。

  标准的使用程序概括如下:

  a) 预浸:将喷丝板浸入82 ℃的碱液中大约30min ,碱液的体积比浓度为20 %。这一步清洗的目的是使污染物从喷丝板上松弛,在超声波清洗时容易去除(尽管一般情况下此步不是必要的,但是实践证明对于顽固的污染物的清洗是非常有效的

  b) 超声波清洗:在一个传统的磁致伸缩超声波罐或Nearfield 超声波清洗机中清洗喷丝板,使用的碱液体积比浓度是10 % ,温度是65- 74 时间是30 min - 60 min ( Nearfield 清洗系统下使用的时间较少

  c) 预漂洗:使用水龙头的水漂洗。从被清洗物上洗去化学药品残余,以防这些脏物进入最后的漂洗工序。

  d) 最后漂洗:使用超声波或压缩空气,漂洗喷丝板时用65 -71 ℃的自来水或蒸馏水漂洗10 min-20 min。(注:当清洗几何形状复杂的喷丝板和挤出孔很小的喷丝板时,使用超声波进行漂洗是非常必要的。)

另外,根据相互交流的经验,针对许多不同的工艺技术和化工要求成功地设计出了一个总体清洗技术方案,可以保证清洗设备很容易适用于清洗各种工具或部件。根据污垢的种类,用户可以在多种化学试剂中进行选择,以找到最合适的混合溶剂,由此可使清洗的部件避免长期或短期的侵蚀和破坏,因而可确保喷丝板和过滤部件具有最长的使用寿命。

再者,相比其他多种的清洗方式,超声波清洗机显示出了巨大的优越性,尤其在专业化、集团化的生产企业中,己逐渐用超声波清洗机取代了传统的浸洗、刷洗、压力冲洗、振动清洗和蒸气清洗等工艺方法,超声波清洗机的高效率和高清洁度,得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击疚,所以很容易将带有复杂外形,内腔和细空的零部件清洗干净,对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程,在超声波作用下只需两三分钟即可完成,其速度比传统方法可提高几倍,甚至几十倍,清洁度也能达到高标准,这在许多对产品表面质量和生产率要求较高的场合,更突出地显示了用其它处理方法难以达到或不可取代的结果。


5. 干冰清洗在提高聚酯热煤炉热效率中的应用

干冰清洗是使用于冰介质(颗粒)通过压缩空气加速度来撞击所需清洗的表面,干冰撞击瞬时结合能量的损失及非常迅速的热能传递,使污物表面降温脆化,干冰颗粒在污物与表面之间瞬时从CO2固体变成气体,千分之几秒时间内CO2体积膨胀800倍,使污物脱离表面。清洗下来的污垢,减少了后道工序的热损失,提高了效率。干冰粒子的硬度相对于其他材料低,清洗过程中依赖粒子高速度来达到撞击能量,粒子高速度是通过超音速推进器来实现的。干冰粒子为低温(-78.5℃)介质,清洗过程中干冰对被清洗污物表面热感应产生热效应,使清洗污物表面与干冰之间产生温差,不同材质之间温度下降使表面污垢龟裂,此时干冰撞击而破坏了表面污物的完整性,污物剥离表面,同时干冰气化将污物带走,达到清洗之目的。干冰清洗技术属于划时代除垢的新技术,目前应用于模具清洗、电器除垢、发电机组及静电除污等。干冰清洗热煤炉具有如下优点:⑴干式除垢,利用停车机会进行,不影响生产;⑵干冰清洗后短时间气化无残留物,不产生二次废料;⑶干冰清洗为非破坏性除垢,不损设备。  

热媒炉干冰清洗可行性:干冰清洗效率较高,有别于高压水清洗和喷砂清洗,使用0.6 MPa的压缩空气引射干冰粒子,对盘管的损伤较小,清洗出来的碳化污垢从炉底4个清灰孔中人工清除。清洗需要的条件(压空、电)满足,由于炉管特殊结构,喷嘴及工装器具需清洗公司专于炉管特殊结构,喷嘴及工装器具需清洗公司专门设计制造,经过现场清洗实验,干冰清洗对清洗热媒炉效果非常好。


三、结束语

    聚酯生产企业的各个环节都是十分重要的,每个环节不细心做好工作都会对所生产的产品质量起到一定的负面作用,也对聚酯企业实际效益带来巨大影响。因此,为了能够生产出更加优质的产品,提升产品高附加值,相关企业和研究人员也必须要在聚酯生产设备上下功夫,把更多的技巧性工作做的更好。



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