聚酯装置说明、危险因素以及防范措施(最新版)

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聚酯装置说明、危险因素以及防
范措施(最新版)
Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people
make mistakes
聚酯装置说明、危险因素以及防范措施(最
新版)
一、装置简介
(一)装置发展及类型
1．装置发展
聚酯工艺产生于20世纪40年代，在50年代实现了工业化，是利用基础化工原料生产合成纤维的工艺技术。

20世纪70年代以后，各国针对聚酯存在的吸水率低、不易染色、易产生静电等缺点进行了改性研究，取得了较多成果，使聚酯工业有了飞速的发展。

70年代末，我国从前西德引进了第一套直接酯化连续缩聚生产涤纶树脂的工业化生产装置。

经过几十年的发展，聚酯在我国三大合成纤维工业中已占有举足轻重的地位。

截止到2003年底，我国聚酯装置的产能已经达到1115×104
t／a，占世界总产量的三分之一左右。

进入21世纪，随着工艺技术的不断发展，我国聚酯装置正向工艺技术更先进、经济效益更好的方向发展。

2．生产工艺路线
聚酯通常是由二元酸和二元醇经酯化和缩聚反应而制得的一种高分子缩聚物。

目前用途最广的聚酯是由对苯二甲酸和乙二醇经酯化和缩聚反应所生成的聚对苯二甲酸乙二醇酯。

生产聚酯的工艺技术主要取决于精对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯及乙二醇的生产发展。

用于合成聚对苯二甲酸乙二醇酯中间体的主要原料路线有以下几种：一种是酯交换法(简称DMT法)；另一种是直接酯化法(简称PTA 法)；第三种是环氧乙烷酯化缩聚路线(简称环氧乙烷法)。

酯交换法(DMT法)：是将以对苯二甲酸与甲醇反应生成易于精制提纯的对苯二甲酸二甲酯，或采用对二甲苯合并氧化、酯化制成对苯二甲酸二甲酯，再将提纯的对苯二甲酸二甲酯与乙二醇进行酯交换反应制得聚酯。

该方法在聚酯工业化的初期，未找到有效提纯对二甲苯的方法的时候得以广泛应用。

直接酯化法(PTA法)：是以精对苯二甲酸与乙二醇为原料，进行直接酯化连续缩聚的反应制得聚酯。

到90年代初期，PTA法的产量已经超过了DMT法，成为聚酯工业的主流生产工艺。

环氧乙烷法因为使用环氧乙烷代替乙二醇(EG)，可省去环氧乙烷水解工序，合成反应生成物为单一的对苯二甲酸双β—羟乙酯(BHET)，不需要回收设备，工艺流程短，成本低，所以是较有前途的生产方法。

从工艺流程上来看，PTA法连续化生产以前以六釜流程为主，即三段酯化，二段预缩，一段后缩，该流程技术较落后，物耗、能耗较高，已经基本被淘汰。

现在的生产流程是以吉玛公司、钟纺公司、伊文达公司为代表的五釜流程，或以杜邦公司、莱茵公司为代表的三釜流程为主。

五釜流程即二段酯化，二段预缩，一段后缩，三釜流程即一段酯化，一段预缩，一段后缩。

他们共同的特点是技术先进、工艺流程简化、生产控制先进、装置操作弹性大。

二、重点部位及设备
(一)聚酯装置主要原料危险性分析
1.聚酯装置主要原料安全特性
在聚酯生产整个工艺过程中，存在有PIA、乙二醇(EC)、二氧化钛(TiO2)、三醋酸锑或三氧化二锑(Sb2O3)、热媒(HTM)、二甘醇(DEG)、三甘醇(TEG)等多种易燃易爆，有毒有害介质见表3—64、表3—65。

当生产不稳定或发生泄漏时很容易酿成重大事故，危及生产和人身安全。

2．聚酯装置主要原料危险性分析
聚酯装置为关键生产装置及重点生产部位，其装置特点是生产连续化，流程复杂化，介质危险程度高。

这些特点决定了装置的管理要细化，操作人员要有较高的技术素质。

(1)聚酯装置为负压下生产的装置，主要物料为精对苯二甲酸和乙二醇，均为易燃易爆品，加热物料的载体为热媒，为有毒物质。

(2)主要中毒物料为EG和三氧化二锑，长期接触EG会引起慢性中毒，三氧化二锑加热能放出氧化锑剧毒烟雾。

(3)热媒热载体，温度很高，一般在330左右，所以操作时必须穿防热服、手套和面罩。

(4)由PTA装置输送PTA粉末和由PTA中间料仓向聚酯装置送PTA 粉末采用氮气输送。

防止粉尘爆炸。

并对输送PTA的氮气进行氧含量分析。

3.聚酯装置主要危险物质分
根据聚酯装置工艺流程特点，以及装置设备、管线的实际布置情况，调查装置所使用有毒有害危险化学晶的实际分布如表3—66、表3—67。

(二)重点单元及部位
1.主反应器系统
聚酯装置的主反应器系统由酯化反应器、预缩聚反应器和后缩聚反应器组成。

由于其采用的工艺条件及操作参数的不同，整个生产流程具有高温、高压、高真空等特点，因此对反应器的结构要求不同，反应器的形式既有立式、又有卧式。

在实际生产中，若出现大的故障，如第一酯化反应器搅拌机封泄漏、预缩聚反应器气相系统结焦、后缩聚反应器气相系统结焦等，将影响装置的正常安全生产，严重时需要紧急停工处理(该部分是事故多发区)。

2．热媒加热系统
聚酯装置的热能是通过热媒的二次热传递来实现，热媒加热系统由热媒炉、泵以及各一次热媒蒸发器和二次热媒蒸发器组成。

热媒系统属于高温、高压，因此对设备及管线的要求严格。

在实际生产中，热媒炉内盘管冲刷、热媒泵机封磨损、一次与二次热媒部分阀门磨损出现泄漏，都将造成严重事故。

3．制冷系统
聚酯预缩聚及后缩聚气相真空系统中，乙二醇冷凝器、换热器的冷冻水由冰机提供。

冰机出现故障，直接影响预缩聚和后缩聚的真空效果，严重时造成预缩聚、后缩聚气相真空管线堵塞，停工处理。

4．重点部位
根据聚酯生产的特点，以及在实际生产中总结的经验，并依据中国石化总公司关键生产装置的界定原则，在聚酯装置中：主反应装置、热媒炉区、PlA输送为关键生产装置，中间罐区为重点生产部位。

(1)热媒炉区：由热媒炉、热媒闪蒸罐和热媒循环泵组成。

(2)中间罐区：由新鲜EG罐、粗EG罐、新鲜TEG罐、粗TEG罐、热媒储罐和燃料油罐。

(3)PTA输送区：由PTA储存料仓、PTA日料仓及若干氮气罐和输送风机组成。

聚酯装置危险点主要集中在：中间罐区、热媒炉区、热媒泵区、TEG蒸煮、熔体过滤器。

(三)重点设备
目前聚酯装置设备国产化率可达85％(以台数计)左右。

所用原辅材料及聚合物均无腐蚀性，但整个生产反应过程不允许有铁离子及杂质对物料污染，因此凡与物料接触的设备、管道均为不锈钢。

装置主反应器(酯化、预缩、终缩)，由于设备规格大，操作温度高，加之有夹套使设备简体还需承受外压，因此筒体设计壁厚较厚，为节约不锈钢降低造价，反应器壳体材料均采用不锈钢复合钢板，与热媒接触的夹套及热媒系统的设备可采用碳钢材质。

聚酯装置重点设备机组及设备为主反应器、热媒炉、冰机。

此外，还有许多的特
殊阀门如控制热媒流量的调节阀、主物料调节阀等，这些阀门出现故障会导致装置部分停工或全装置停车，若处理不当也有可能导致恶性事故的发生。

1．主反应器
(1)酯化反应器。

聚酯装置一般采用大型立式搅拌反应器，吉玛工艺第一酯化反应器为立式带夹套单室搅拌釜。

第二酯化反应器为立式带夹套双筒搅拌釜，即反应釜内装有一个圆筒型隔离筒。

将反应釜分为内外两室，物料由外室进入内室并从底部排出。

两反应器内均设有内螺旋盘管；夹套采用L型螺旋盘绕热媒夹套；搅拌器为上装式，叶轮下部设有稳定轴承，密封采用双端面机械密封。

杜邦工艺则采用底部为列管加热式、上部为蒸汽分离器立式反应器。

第一酯化反应器是装置的龙头，其工艺操作参数属高温、高压条件下进行，若出现泄漏(如搅拌机封、热媒加热盘管夹套等)、故障(搅拌)，不能运转，装置只能停工。

(2)预缩反应器。

吉玛预缩反应器为立式夹套真空反应釜和带夹套卧式园盘真空反应器。

反应器内装有一根水平贯通轴，轴上装有
许多园盘的搅拌系统。

轴与穿出的端盖间采用橡胶“厂型密封装置，以保证该反应器所需的真空度。

杜邦预缩反应器则采用多层塔式溢流立式反应器。

(3)后缩反应器。

吉玛后缩反应器设计为带夹套卧式真空双驱动园盘反应器。

反应器内由纵向串联，上面装有多块园盘的两根搅拌轴组成，其结构形式和搅拌原理与第二预缩反应器基本相似。

两根轴的另一端分别由左右端盖穿出，支撑于固定在各端盖的轴承上，轴与端盖采用“厂型橡胶密封，以便保持反应器内的高真空。

杜邦终缩聚釜为卧式反应釜，带有鼠笼式搅拌器，可以扩大熔体的表面积，有利于脱除EG。

(4)刮板冷凝器。

吉玛工艺技术在两个预缩和后缩反应器汽相出口的后面设有刮板冷凝器，有如原吉玛公司工艺路线中预缩中的真空喷淋冷凝器和EG回收系统。

刮板冷凝器为一“L”型结构的真空容器，刮板安装在一端支撑于简体内，一端穿出端盖有固定支撑的水平轴上。

并与驱动电机、减速机相连。

2．热媒加热炉
热媒加热炉系统主要设备有热媒炉、热媒炉风机、热媒泵等共同构成，通过燃烧热媒加热热媒炉内的多组热媒盘管，为装置提供热能。

该机为聚酯装置的动力心脏，若出现问题不能运转，整个装置只能停工。

一般大型聚酯装置都设置两台主风机、两台输送热媒泵，一开—备，这对保证装置安全生产十分重要。

3.冰机
冰机是聚酯装置的特护大型设备之一，其作用是为聚酯装置预缩、后缩真空系统提供冷冻水。

一但冰机出现故障，预缩、后缩真空度将受到影响，并直接影响到聚酯切片的质量，严重时造成装置停工。

因此，在大型聚酯装置中都设置多台冷冻冰机，以确保实际生产的需求。

4.特殊阀门
在聚酯装置的一次液相热媒单元及二次气相、液相热媒单元中，使用大量大口径的气动和电磁阀门，它们工作介质均为高温、高压热媒，大多数阀门操作温度在300—500~C左右，既有调节性能，又有安全快速的切断(打开)性能。

三、危险因素及其防范措施
聚酯装置由于它高温、高真空的技术特点，在实际生产过程中，其酯化段压力较高，且温度在260℃左右，原料EG和PTA均属于甲类危险品，EG在高温、高压反应条件下，易产生可燃性醛类物质。

所以，在聚酯装置中易出现着火、烫伤事故，严重时可发生火灾爆炸事故。

聚酯装置除了物料泄漏而易发生事故外，不同原理的聚酯装置因自身的特点差异，因设备老化、冲刷腐蚀、真空系统堵塞等造成的事故也不同。

根据多年的生产实际及经验，聚酯装置易发生影响开工率的危险因素主要有以下几方面。

(一)开停工阶段危险因素分析及其防范措施
1．开工阶段危险因素分析
在聚酯装置开工过程中，装置从常温、常压逐渐升温、升压至工艺要求的各项正常操作指标，要经过开车前的准备工作(机、电、仪、公用工程正常交付使用，一次热媒循环、升温、恒温，二次热媒循环、升温、恒温，冰机开启冷冻水正常循环，预缩、后缩系统
建立真空、浆料配制循环备用等)，所以在开工时，装置的操作参数变化较大，物料的引入、引出较为频繁，容易发生事故。

(1)聚酯装置开工步骤
开车前准备一热媒系统循环、升温、恒温一建立酯化汽相循环一建立预缩、后缩系统真空→EG假物料试车打通流程一酯化反应器进料一预缩反应器进料一终缩反应器进料→切粒→PET输送一包装。

(2)开工阶段危险因素分析
在开工时刻各个环节紧扣，在开工过程中应控制好反应压力平衡、热媒热平衡及物料平衡。

下面就聚酯装置在开工各阶段曾经发生的事故进行分析。

事故案例一：处理阀门措施不当，物料喷出7人烫伤
事故经过：1986年5月30日，某石化化纤公司聚酯车间投料开车过程中，因72
#2U0i线料送不出去，确认送料泵人口阀堵塞，需要处理。

在拆卸送料泵阀门时，高温物料喷出6m多远，将附近7名拆卸操作人员不同程度烫伤。

事故原因：
①由于与泵相连的聚合塔(1)203)系统没有降温(270℃)，预聚物中含有大量EG，在聚合塔(D203)系统蒸发，使系统产生压力。

②处理操作不当，防护措施未落实。

事故案例二：升温过快烧毁热媒加热炉
事故经过：1985年12月12日，某石化公司烷基苯厂热媒加热炉发生一起历时2小时38
分的火灾事故。

88根炉管有24根严重变形，其中一根炉管中段有一约200mm的棱形裂口对流段炉管全部烧化，炉衬局部烧毁，炉外壳体一半烧变形，炉体倾斜高达90mm，热媒炉周围的照明设备、导线烧毁，一次仪表53台全部报废，炉子其余部件及附件不同程度损坏炉管内热媒从炉管裂口处泄漏，燃烧34吨。

事故直接经济损失53．8万元。

事故原因：
①大修后匆忙开车，热媒炉开车升温速度过快，炉内凝固的高膨胀系数的热媒油局部受热，导致炉管破裂。

②热媒炉开车前准备不充分，没有开车方案，升温梯度没有给定。

③热媒炉在停车检修时没有按规定排空热媒，导致炉管内大量热媒凝固在其中。

④操作人员素质低，开工准备不足组织不力是事故发生的根本原因。

(3)开工阶段危险防范措施
通过上述聚酯装置在开车过程中所发生的典型事故案例，我们可以看出在开车阶段，若操作不当，易发生热媒系统外漏、高温EG 过热氧化、物料过热降解等人身、设备安全李故。

因此，聚酯装置在开车过程中应重点对上述可能发生事故危险的防范措施预以落实。

①热媒系统外漏防范
聚酯装置所用热媒为联苯(C6U5C6U5)和联苯醚((C6H5)2O)的混合物，在常压加热状态下为气态，遇明火或热源易燃爆。

因此，首先在装置开车前，需要对热媒系统进行检漏及保压试验，确保热媒
系统气密性。

其次在装置各系统升温的过程中，必须严格按工艺操作技术规程控制升温梯度。

第三热媒系统的循环、升温必须严格操作控制流量、压力，并逐步达到恒定。

②高温EG过热氧化转化生成醛遇氧自燃的防范
聚酯装置在开车时，首先用EG进行假物料试车，打通流程，同时清洗管线及设备。

EG在加热过程中，容易转化成含有醛基的化合物并以气态存在，在热状态下遇氧很容易发生燃爆，发生危险。

为防止此类危险，在开车过程中应采取以下措施：
a．反应釜在加热升温过程中充氮气保护；b．正压酯化釜的气相处理系统——酯化塔系统的冷却水必须打开；c．酯化塔排废管线冷却水必须打开；d．缩聚釜真空泵开启，建立微负压，随开车需要逐步加大反应釜真空度；e．反应釜升温速度要严格按操作法规定执行，不能过快。

③物料过热降解自燃的防范
聚酯装置在开车打通流程过程中，物料在反应釜中有可能长期停留，流程局部对物料长期加热会造成物料热降解，生成易燃的低
分子物，在热状态下遇氧很容易发生燃爆，发生危险。

为防止此类危险，在开车过程中应采取以下措施：
a．反应釜在加热升温过程中充氮气保护；b．正压酯化釜的气相处理系统——酯化塔系统的冷却水必须打开；c．酯化塔排废管线冷却水必须打开；d．缩聚釜真空泵开启，建立微负压，随开车的需要逐步加大反应釜真空度；e．在开车过程中需要打开取样阀时，应采取以下措施：操作员穿好工作服、工作鞋，配戴好带有防护面罩的安全帽，戴好防热手套；将取样阀附近的风机打开吹风，将可燃气体吹散；对取样阀下方及周围环境进行清理，防止引燃其他物品或造成人员烫伤；打开取样阀时，应有人监护。

2．停工时危险因素分析及防范
装置停工是装置由正常操作状态逐渐降温、降压的过程。

其各项操作参数变化较大，所以也属于不稳定操作状态，因操作不当而造成着火、泄漏、窒息、烫伤的事故也曾有发生。

(1)聚酯装置停工步骤
逐步降低酯化进料量→装置各系统逐步降低负荷→酯化反应器
停止进料改进EG→适时停止切粒排料→酯化反应器系统热洗→预缩反应器热洗→后缩反应器及其真空系统热洗→各系统废料的排空→需检修系统热拆→系统降温→热媒系统停车→EG循环系统停车排空。

(2)停工阶段危险因素分析
下面就聚酯装置在停工各阶段曾经发生的事故进行分析。

事故案例一：吹出室爆炸
事故经过：1981—1983年某石化公司聚酯装置吹出室曾先后发生两次爆炸，一次着火。

事故产生条件，主要是因反应器(R—206)停车时间过长，温度控制高，致使压力增高，防爆
膜破裂，长时间高温闷料致使乙二醇分解成醚、醛、酮类物质，而乙醛自燃点只有140℃，此气体进入吹出室遇空气而自燃发生爆炸。

事故原因：吹出室不密封，大量空气涌人，是发生爆炸的关键。

吹出室的作用：是将反应器来的乙二醇蒸气，通过水封冷却降温并
吸收乙二醇后排人大气。

事故案例二：热清洗物料排放烫伤
1988年10月18日，某公司聚酯车间缩聚反应器用EG进行热清洗后，排放阀被聚酯硬块料堵塞，操作工在进行疏通时，由于防卫不当，反应器内大量的EG热蒸气和液体突然唢出，造成人身烫伤面积达57％的重伤事故。

(3)停工阶段危险防范
通过上述聚酯装置在停车过程中所发生的典型事故案例，我们可以看出在停车阶段，若操作不当，也易发生反应器气相系统热洗高温EG过热氧化、预后缩反应器物料过热降解等人身伤害事故。

因此，在聚酯装置在停车过程中应重点对上述可能发生事故危险的防范措施予以落实。

重点严格圆盘反应器热清洗操作、后缩真空热清洗操作，严格控制系统降温、降压及氮气保护措施。

现场操作人员必须相互配合，必须配戴严格的防护装备(头罩及石棉手套，工作服、安全帽、工作鞋穿等)。

(二)正常生产中危险因素分析及其防范措施
正常生产时装置各工艺参数是稳定的，但是在长周期运转过程中，由于受到工艺流程、设备、公用工程等条件、机电仪的调节、工艺操作人员的水平、仪表可靠度等因素的影响正常生产中仍会有许多影响安全的因素存在。

下面就实际生产过程中的危险因素及其防范加以分析。

1．正常生产中危险因素分析
事故案例一：预缩真空系统堵塞酿成火灾
事故经过：1996年2月9日18：16分，某石化涤纶厂缩聚釜发生失真空。

岗位操作人员判断为预缩釜EG喷淋冷凝器的气相真空堵塞，造成失真空。

操作人员进行多次疏通均告失败。

因此，停止EG 喷淋及预缩釜进料。

3：00左右，由于发现冷凝器内有大量熔体物料，因此被迫打开其法兰、视镜进行清理。

但由于事先未进行充氮气液封保护，大量EG蒸气和降解可燃气体遇空气后起火，同时有大量熔体物料从其中喷出。

造成30h非计划停车。

事故原因：操作人员对失真空，大气腿堵塞事故认识不足。

处
理事故不果断、不及时同时操作人员技术水平及处理突发事故的能力差，操作判断出现失误。

事故案例二：热媒炉管破裂着火
事故经过：1989年元月3日11：00，某石化公司聚酯装置一次热媒防爆膜破裂，大量热媒返回热媒罐，系统压力急剧下降，热媒气化，造成热媒循环泵气蚀，热媒管线剧烈振乱热媒系统防爆膜破裂。

7：20左右操作工检查时发现，热媒炉底有热媒流出，向厂里汇报，判断为热媒炉管破裂，8：05发现炉膛内着火，立即通知消防队，并准备了充足的灭火工具和器材，以防在开门时，空气大量涌人炉膛使火势增大和爆炸，打开热媒炉防爆门后，立即通人氮气和蒸汽，并把防爆门关到最小程度。

用保温被将炉门包住，最大限度地减少空气进入量，并用30多个8kg于粉灭火器将火压住，使热媒炉管漏出的热媒被干粉吸附，中止化学反应，使其不能燃烧，在火势减弱的情况下，向系统内充N2，打开紧急排放阀，使热媒排至热媒储罐，由于措施得当，扑灭了炉火，保住了热媒炉。

事故教训：
①安全联锁，绝不允许随意摘除，有问题应及时修理；②防爆膜破后，应立即停热媒循环泵，严防管线气蚀振动；③开启炉子一定要严格控制升温速度，特别是补加热媒后，要予热排气；④热媒炉着火，一般情况下，不要用水救，以防损坏炉体和炉管。

事故案例三：二次液相热媒泄漏事故
事故经过：1998年1月8日14：30左右，某石化公司聚酯装置终缩聚反应器排料管线的热媒夹套伴热管线盲肠部分发生破裂，大量高温(300×)液相热媒泄漏，并迅速汽化，在楼内风机的带动下，通过楼内吊装孔扩散到整个装置。

事故原因：缩聚车间和厂安全处有关人员对更换下来的旧管线进行了检查，裂缝长32mm，宽11mm。

经初步分析认为，此次发生泄漏的原因可能是：管线使用时间较长，管线本身存在应力腐蚀，因应力腐蚀而破裂，造成热媒的泄漏，裂缝是被高温热媒流体撕开。

事故案例四：二次汽相热媒泄漏事故
事故经过：1999年8月18日23：10，某石化聚酯装置后缩熔体过滤器因热媒泄漏突然起火。

约23：12，控制室烟雾报警器报警。

当班人员立即去现场检查，发现终缩聚反应器处热媒烟雾很大，后缩熔体过滤器处着火，班组人员奋力扑灭。

为防止复燃，班组人员用氮气和少量水进行保护。

泄漏原因：经过对泄漏部位的检查，确认泄漏源为分布在套筒底部多半个圆周的多个点。

造成泄漏的原因主要是套筒底部热媒夹套层焊缝在长期高温冲击承重情况下，造成焊缝开裂。

采取措施：在此次设备维修过程中，去除了套筒底部热媒夹套，将热媒进出口封闭，保证物料及时流出，减少了泄漏点，同时彻底根除了因底部承重造成再次开裂的可能。

2.正常生产中危险性防范
(1)真空系统堵塞防范
在正常生产过程中，预缩真空系统与后缩真空系统在经过较长周期的运转后，易发生堵塞现象，影响预缩、后缩真空度。

因此，必须定期对预缩、后缩真空系统进行切换清理。

(2)机封外漏防范
在正常生产中，酯化反应器由于操作压力与温度均较高，酯化。