聚酯生产过程中真空系统运行稳定性探讨

聚酯生产过程中真空系统运行稳定性探
讨
摘要：近年来，在PET产能过剩、利润微薄的背景下，以提高装置的稳定，
保证熔体的质量和纺丝的优等率，提高产品的竞争力已经成为行业的共识。

尤其
是如何确保聚酯装置真空系统的稳定，保障装置的运行稳定已经成为研究的热点。

在聚酯生产过程中，缩聚阶段对系统内真空要求极高，特别在终缩聚阶段需要约
绝压1.5～4mm/Hg的真空条件，保证链增长反应达到所需的聚合度。

缩聚反应生
成的乙二醇蒸汽会夹带低分子聚合物，这些低聚物在喷淋冷凝器内冷却析出后沉
积在真空系统的管壁上，不仅增加管线堵塞的风险，影响真空系统的抽气能力，
而且降低了装置抵抗风险的能力，对聚酯质量的稳定存在极大的隐患。

在聚酯突
发的降等事故当中，因真空系统引起的比例越来越高，成为当前亟待解决的难题，因此，探讨真空系统波动的影响因素，总结过往经验教训，从而得出有效解决方法。

目前对真空系统稳定性的研究大多是针对吉玛工艺，本文将对杜邦工艺真空
系统的稳定运行展开探讨。

关键词：聚酯生产过程；真空系统运行；稳定性
1真空系统分析
1.1降液管道堵塞
杜邦工艺的立式冷凝器相比于吉玛工艺的刮板冷凝器，不同点在于后者设有
卧式连续运转的刮板，可将凝结在器壁上的聚合物连续不断的刮下并搅碎，因此
降液管堵塞发生的概率极低。

而杜邦立式冷凝器，顶部探针用于清除冷凝器顶部
气相管壁上的结垢，不能将大块聚合物彻底粉碎破坏，大的残渣刮落后会卡在底
部管口处，易造成降液管道堵塞。

堵塞后的现象一般有以下几种：1）热井液位
控制调节阀开度变小；2）立式冷凝器底部视镜被淹没；3）液环真空泵进口压力
显著减小；4）系统内的真空度下降。

但也有优点，相比于吉玛工艺来说，杜邦
工艺真空系统中的循环乙二醇更干净，颗粒状碎渣也越少，利于乙二醇循环系统
过滤。

极少出现真空喷淋流量断流的情况。

1.2真空管道结垢
经过喷淋冷凝后的乙二醇内含有大量粉末状碎渣，这些低聚物在冷却析出后，具有一定的吸附能力，小颗粒及粉末状碎渣会加速结垢的成长，长时间的积累造
成管线的结垢和堵塞。

由于立式冷凝器上部和下部的环形乙二醇喷淋管道和乙二
醇喷嘴之间的管径最小，堵塞情况在这个位置最为严重，导致乙二醇喷淋流量下降，捕捉蒸汽不均匀。

在真空系统调节阀阀片位置，由于是蝶阀，小分子低聚物
也极易吸附在阀片上，极易造成调节阀调节失灵，抽气量不足等情况产生。

在立
式冷凝器不凝气出口水平管道位置也是小分子低聚物附着沉积的重灾区域，若长
时间不处理则导致管道缩径抽气量不足，大块的低聚物结块也容易滑落堵塞降液
管道。

1.3真空系统泄漏
随着装置长期运行，部分结构会存在漏气现象[2]，主要表现为中控控制黏
度不稳定，真空余量下降，真空负荷提升等情况。

特别是在立式冷凝器顶部探针
位置，甚至可能出现探针直接掉落至喷淋冷凝器内部造成系统失真空。

系统泄漏
会导致体系内部氧气含量的上升，熔体发生氧化降解，影响产品品质。

在日常的
巡检过程中重点检查终缩聚搅拌器机封，探针密封和真空仪表等地方，需做好日
常维护工作。

1.4参数设定的影响
参数设定主要包括循环喷淋乙二醇温度及喷淋流量，液环真空泵进口压力和
动力蒸汽出口压力等。

合适的喷淋温度和喷淋流量可以保证在达到节能降耗的同
时也能保证不错的喷淋效果，若一味的考虑节能降耗，设置过高的喷淋温度和过
低的喷淋流量，则会导致增加冷凝器形成气阻，增加系统的抽气负荷，减小真空
余量。

设置合适的液环泵进口压力可以保证3级喷淋系统处于最佳的工作状态，
提高真空余量，设置压力过高则导致系统抽气效率的降低。

在设置动力蒸汽出口
压力时，需保证蒸汽压力满足真空喷射泵工作要求，设置喷射压力过低调节能力下降，甚至出现真空失控而导致熔体黏度失控。

2真空系统优化
2.1常用措施
2.1.1从减少循环乙二醇内低聚物废渣角度角度出发
1）在终缩聚热井底部用绞笼除渣机替换原先的捕捉罐。

替换后有2方面的好处：①使喷淋乙二醇中絮状物和块状物得以有效分离[3]；②不会存在液封槽液位掉光的情况，保证了大气腿的安全。

此方法在生产过程中证明有效；2）增加乙二醇循环泵后过滤器滤芯过滤面积。

主要改造为对滤芯长度的增加，延长过滤器切换时间，在运行过程中增加抗风险能力。

2.1.2从清理附着在挂壁上的低聚物废渣角度出发
1）对真空调节阀片定期用循环乙二醇冲洗。

用循环乙二醇冲洗调节阀上下2面，中控控制调节阀控制开度（0%～100%），保证冲洗到位，用循环乙二醇冲洗真空调节阀片后，真空开度有所改善，并且预防了因为小分子低聚物附着导致阀门卡死和管道缩径的现象。

2）冲洗立式冷凝器出口气相管线。

气相管线上雾沫废渣易聚集结垢，导致通气量减少，大块结垢废渣也会顺气相管道滑落至冷凝器降液管从而堵塞管道。

因此在气相管线上安装多段乙二醇冲洗管线，主要冲洗气相管线底部废渣，冲洗过程中中控操作需保持液封罐液位及系统真空，此方法可降低立式冷凝器气相出口端管道堵塞的现象发生。

3）在降液管底部和中下部通入2Kg/cm2普氮，时间约在1～10s左右，氮气沿着降液管上升，在到达喷淋冷凝器底部管口时，体积突然增大，膨胀的一瞬间产生振动，将管口的废渣震落，同时又疏通了降液管，此外用四氟锤敲击管道，此操作对中控操作员要求较高，稍有失误容易造成工艺波动。

4）拆洗喷淋冷凝器喷嘴，喷淋乙二醇在循环过程中虽然经过多道过滤，在乙二醇中不乏有部分残留的废渣、PTA粉末等。

在喷嘴和乙二醇分配器位置由于管径小，弯头多，日积月累废料依附在管壁上，造成喷淋流量下降，喷嘴雾化效果差，从而影响真空。

拆洗喷嘴前，现场配合中控确定喷嘴堵塞位置，拆开时要迅速，保证系统不失真空。

拆除后，对碰嘴螺旋形缩径
导流片彻底清理。

此操作对日常生产影响较小，在正常生产的情况下就可以完成
疏通。

2.2在线处理
众多聚酯装置在处理管道堵塞问题时往往是在聚酯装置停车检修的时候，无
法在线处理，成了威胁聚酯生产的重大难题。

在线处理可以在不影响生产的前提
下改善真空状况，保障装置的稳定运行。

根据前期生产经验，本装置在安装期间
完成了真空系统在线热乙二醇蒸煮管道改造。

本装置内热乙二醇来源主要有酯化
乙二醇（塔釜乙二醇）和动力乙二醇蒸汽，介于温度、管线改造难易程度和乙二
醇纯净度考虑，最后选择后者。

改造如下：在乙二醇蒸发器循环泵出口添加一路
到预缩和终缩的立式冷凝尾气出口管线处。

在尾气管线需要用到热乙二醇蒸煮时，双泵运行增加流量。

热乙二醇在进入尾气管线时瞬间气化，能大面积覆盖气相管
线内部表面，热乙二醇又具有热解和冲击废渣结垢物的作用。

在经过多次蒸煮后，真空状况有所改善，真空余量充足。

可以根据真空状况，控制流量、蒸煮时间、
频次等，保障真空系统的稳定运行。

3结语
聚酯装置真空喷淋系统普遍存在管道和设备的结垢、缩径堵塞的现象，困扰
和制约着聚酯装置稳定长期运行和产品的品质。

根据杜邦工艺真空系统的实际情
况实施了相应的处理方法，如氮气反吹降液管道，乙二醇冲洗真空调节阀和真空
尾气管道。

对热井除渣系统进行了升级，在终缩聚热井处使用增加绞笼除渣系统。

对真空气相管线实施了在线优化处理，通过对热乙二醇管线的改造，在终缩聚和
预缩聚立式冷凝器尾气管道出口处接入热乙二醇蒸煮，真空系统得到明显改善，
真空余量充足。

参考文献
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