淺談聚酯工廠設(shè)計

李 恬

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510230）

0 前言

聚酯工廠是對苯二甲酸和乙二醇進(jìn)行反應(yīng)生產(chǎn)聚酯的重要工廠，其內(nèi)部涉及大量的輸送管道、反應(yīng)設(shè)備、存儲容器等，眾多的設(shè)備和管道以及復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境對聚酯工廠的設(shè)計提出了更高的要求。聚酯工廠的設(shè)計是復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，結(jié)合聚酯工廠的生產(chǎn)特點對聚酯工廠進(jìn)行合理的規(guī)劃布局，要從聚酯工廠的生產(chǎn)、安全、節(jié)能、環(huán)保等多方面入手做好聚酯工廠的設(shè)計規(guī)劃布局。

1 聚酯工廠設(shè)計中的工藝設(shè)計

聚酯工廠生產(chǎn)工藝除了用于生產(chǎn)特殊產(chǎn)品外，在聚酯工藝上應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇以苯二甲酸為原材料的直接酯化縮聚生產(chǎn)工藝。當(dāng)在聚酯工廠中選用連續(xù)直接酯化縮聚工藝進(jìn)行后續(xù)纖維級聚酯產(chǎn)品的生產(chǎn)時，在聚酯生產(chǎn)工藝的選擇上應(yīng)當(dāng)采用乙二醇在裝置中全回用的工藝流程。在聚酯工廠中所使用的生產(chǎn)工藝設(shè)備的設(shè)計與選取上應(yīng)當(dāng)以物料衡算和熱量衡算所得出的數(shù)據(jù)作為聚酯工廠生產(chǎn)裝置設(shè)計的基礎(chǔ)，結(jié)合聚酯工藝流程對聚酯工廠中各生產(chǎn)設(shè)備的進(jìn)出口物流數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的計算，并進(jìn)行復(fù)核，確保聚酯工藝流程各設(shè)備的選取符合相關(guān)要求。對于各設(shè)備的熱媒流量需要經(jīng)過詳細(xì)的計算，結(jié)合熱量需求選擇合適的熱媒。熱媒主要有氣相和液相兩種，在選用不同的熱媒時需要結(jié)合該熱媒的特點進(jìn)行相應(yīng)性的設(shè)計，以確保其滿足相關(guān)規(guī)范要求。聚酯工廠設(shè)計應(yīng)當(dāng)以安全、可靠為第一原則，對于各種新工藝、新技術(shù)以及新材料等應(yīng)當(dāng)在做好論證試驗的基礎(chǔ)上再投入使用。聚酯工廠的產(chǎn)能設(shè)計需要以廠家所提供的產(chǎn)能數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，在明確需求產(chǎn)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計。在聚酯工廠工藝設(shè)計時應(yīng)當(dāng)先就聚酯生產(chǎn)中所需要的各種設(shè)備以及輸送管道進(jìn)行先期設(shè)計，在論證滿足相關(guān)生產(chǎn)要求后再對前期設(shè)計規(guī)劃進(jìn)行補(bǔ)充和完善。聚酯工廠工藝設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)注意以下幾方面的問題：

（1）聚酯生產(chǎn)所使用的各種聚合和反應(yīng)裝置中都應(yīng)當(dāng)設(shè)置必要的取樣口以方便取樣實現(xiàn)對聚酯反應(yīng)進(jìn)程的檢測、監(jiān)控。

（2）在對聚酯廠內(nèi)的聚酯反應(yīng)器管道系統(tǒng)設(shè)計時不僅要考慮到生產(chǎn)需求，還需要考慮到后期的清理、維護(hù)。

（3）在聚酯反應(yīng)中所產(chǎn)生的乙二醇收集可以通過加裝乙二醇儲槽來實現(xiàn)。

（4）完善儀器儀表系統(tǒng)，對于聚酯反應(yīng)中的各部分應(yīng)當(dāng)加裝足夠的壓力、溫度、流量等檢測儀表，用以動態(tài)采集聚酯反應(yīng)中各流程的相關(guān)數(shù)據(jù)。

對于進(jìn)入聚酯工廠生產(chǎn)裝置廠房的原料、水、高溫蒸汽以及壓縮氣等公共工程介質(zhì)，應(yīng)當(dāng)加裝足夠的計量儀表。結(jié)合聚酯生產(chǎn)中的流量計算輸送管道的管徑和阻力降，確保漿液能夠在輸送管道內(nèi)進(jìn)行良好的流通。對熔體輸送泵后熔體管道的管徑、管道壓力將和熔體的停留時間等進(jìn)行相應(yīng)的計算，確保聚酯工廠工藝設(shè)計滿足其要求。

2 聚酯工廠設(shè)計中安全設(shè)計

聚酯工廠設(shè)計中應(yīng)當(dāng)將安全設(shè)計放在重要位置，在聚酯工藝設(shè)備中加裝足夠的安全閥、爆破片、呼吸閥、阻火器、疏水器等安全裝置，并對各安全裝置所能達(dá)到的安全防護(hù)效果進(jìn)行相應(yīng)的計算。進(jìn)出聚酯工廠生產(chǎn)裝置車間的乙二醇、苯二甲酸等原料輸送管道、熱媒管為保障其安全，在設(shè)計時應(yīng)在聚酯生產(chǎn)車間廠房的邊界處設(shè)置隔斷用閥門和8字盲板，以便在緊急情況下隔斷各反應(yīng)器之間的聯(lián)系，在隔斷處加設(shè)操作平臺，增強(qiáng)聚酯工廠的安全性。為保障聚酯車間生產(chǎn)的安全性對于進(jìn)入聚酯生產(chǎn)廠房的公用工程管道需要采用與輸料管道相等的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。此外，為了能夠在緊急情況下排空輸送管道和生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)的反應(yīng)原料，應(yīng)當(dāng)在聚酯工廠的安全設(shè)計時加裝相應(yīng)的排空措施。聚酯工廠中所使用的反應(yīng)設(shè)備都屬于壓力設(shè)備，為保障相應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備的安全性，在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)對反應(yīng)器、蒸發(fā)器以及熱媒儲槽等的壓力設(shè)備的頂部加裝安全閥，用來將壓力設(shè)備的內(nèi)部壓力控制在一個較為合理的范圍內(nèi)，用來確保聚酯生產(chǎn)的安全性，聚酯反應(yīng)的中間產(chǎn)物可能存在有毒有害氣體，因此安全閥所排出的氣體不得直接排入大氣中，而是應(yīng)當(dāng)將安全閥的泄放管接入到儲槽中進(jìn)行末端收集，以備后用。此外，聚酯工廠酯化反應(yīng)器氣相管道上的安全閥，應(yīng)在其入口前設(shè)爆破片或是氣相管道帶保溫夾套，以此確保安全閥能夠在各種復(fù)雜工況下工作，保障聚酯工廠的安全運行。在聚酯工藝管線中的縮聚反應(yīng)器與外界相通的氣相管道上應(yīng)當(dāng)增設(shè)多個零泄漏的止回閥。在聚酯工藝管線的設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)將正壓下工藝尾氣管道上的閥門、法蘭等布置在室外，排風(fēng)風(fēng)機(jī)應(yīng)露天布置以增強(qiáng)排風(fēng)風(fēng)機(jī)的工作效率和工作的安全性。聚酯工廠設(shè)計中需要對各功能區(qū)、危險區(qū)進(jìn)行合理的劃分，以確保聚酯工廠在具備完善功能的同時具有良好的安全性，需要注意的是對于聚酯工廠中的爆炸危險區(qū)進(jìn)行標(biāo)識時應(yīng)當(dāng)在平面圖與剖面圖上都對聚酯工廠中釋放源的位置和危險區(qū)域的類型、范圍等進(jìn)行明確的標(biāo)識，并結(jié)合上述危險區(qū)域合理的采取相應(yīng)的安全措施。在聚酯工廠勞動安全方面的設(shè)計中，對于聚酯工廠中對苯二甲酸料倉和人工開包方式卸料的卸料斗內(nèi)部應(yīng)在設(shè)計中加設(shè)抽氣除塵設(shè)施，因此保障作業(yè)人員的人身安全。

3 聚酯工廠的管道設(shè)計

聚酯工廠內(nèi)部需要布設(shè)大量的管道用于漿液的輸送和轉(zhuǎn)運。在聚酯工廠管道設(shè)計上，對于管道的材質(zhì)多選用不銹鋼，此外，碳鋼材質(zhì)的鋼管也可以用于聚酯生產(chǎn)中熔體的輸送且不影響產(chǎn)品質(zhì)量。此外，出于成本考慮，在聚酯工廠設(shè)計中可以使用奧氏體不銹鋼焊接鋼管，其能夠在-196℃～400℃的范圍內(nèi)正常工作，且相較于無縫不銹鋼管有著20%左右的價格優(yōu)勢。在聚酯工廠管道設(shè)計時可以結(jié)合實際情況對管道管材進(jìn)行選取。

在完成了對于管線的設(shè)計、規(guī)劃與布設(shè)后應(yīng)當(dāng)結(jié)合聚酯生產(chǎn)中物料的毒性和火災(zāi)危險性對管道焊縫進(jìn)行射線照相的檢驗方式與方法。由于聚酯工廠對于管道的連接有著極為苛刻的要求，因此在對布設(shè)完畢后的管道進(jìn)行檢驗時需要使用射線照相對所有的夾套主管焊縫進(jìn)行檢驗。管道壓力試驗是聚酯工廠管線建成后的重要檢測方式之一，在檢測時使用氣壓方式對管線進(jìn)行壓力檢測，如果現(xiàn)場不具備氣壓檢測的條件則可以使用液相熱媒作為聚酯工廠管線壓力測試的測試介質(zhì)對管線進(jìn)行液壓試驗。管線測試中，對于縮聚反應(yīng)器及其連接的管道系統(tǒng)應(yīng)使用氦氣進(jìn)行壓力測試與泄露性試驗，通過這一方式能夠便捷、高效地尋找到聚酯工廠管線中的泄露點。對于管線中夾套主管則不便于進(jìn)行壓力試驗。

結(jié)語

聚酯工廠涉及眾多的環(huán)節(jié)，在聚酯工廠的設(shè)計中需要以地層檢測數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)以及設(shè)計規(guī)范為基礎(chǔ)，對聚酯工廠進(jìn)行針對性、規(guī)范性的設(shè)計，本文在分析聚酯工廠設(shè)計特點的基礎(chǔ)上對如何做好聚酯工廠的設(shè)計進(jìn)行了分析介紹。