聚酯裝置乙二醇換熱器熱清洗方法改進

沈勁松，宋志平

（中國石化儀征化纖股份有限公司聚酯中心，江蘇儀征 211900）

應用技術

聚酯裝置乙二醇換熱器熱清洗方法改進

沈勁松，宋志平

（中國石化儀征化纖股份有限公司聚酯中心，江蘇儀征 211900）

探討某生產線縮聚真空系統(tǒng)乙二醇列管換熱器長時間運行造成的小分子和低聚物在管程內壁附著，直接影響換熱效果和乙二醇（EG）流通量，從而影響真空系統(tǒng)能力，導致真空運行周期短的問題，摸索解決方案，并進行針對性改造。

聚酯 換熱器 熱清洗

上世紀80年代初，中國石化儀征化纖從德國引進的幾條聚酯生產線已不能滿足經濟效益需求，于是在上世紀90年代進行了設計改造，在原設計的基礎上擴大了第一酯化反應釜的體積，同時增加了第三預縮聚反應釜，產量由原來的60 kt／a提高到100 kt／a。隨著生產負荷的提高，縮聚真空系統(tǒng)的負載也相應加重，其中一條生產線的表現(xiàn)頗為明顯。為減小該生產線縮聚真空系統(tǒng)的壓力，將其酯化率進行下偏控制，然而，真空系統(tǒng)中夾帶的低聚物的量也隨之增加，逐漸縮短了縮聚真空系統(tǒng)乙二醇列管換熱器的使用周期。

1 縮聚真空系統(tǒng)及其存在問題

1.1 縮聚真空系統(tǒng)流程

圖1為縮聚真空系統(tǒng)流程簡圖，以終縮聚系統(tǒng)為例。

圖1 縮聚真空系統(tǒng)流程簡圖

如圖1所示，終縮反應釜中產生的低聚物進入真空系統(tǒng)，經乙二醇噴淋捕集后進入EG收集液封槽；EG收集液封槽中EG由噴淋泵送至真空系統(tǒng)進行噴淋，一部分直接送至二、三級噴淋，另一部分流經EG換熱器降溫后送至第一級噴淋。

隨著真空系統(tǒng)夾帶低聚物數(shù)量的增加，捕集的小分子就越多，越容易在EG換熱器處結垢，如此循環(huán)，大大縮短了縮聚真空系統(tǒng)乙二醇列管換熱器的使用周期。

1.2 改進前清洗方法及存在問題

由于增容改造，縮聚真空系統(tǒng)的負載也相應加重。為減小該生產線縮聚真空系統(tǒng)的壓力，將其酯化率下偏控制，然而，真空系統(tǒng)中夾帶的低聚物的量也隨之增加，長時間運行造成小分子和低聚物在換熱器管程內壁附著，直接影響換熱效率和乙二醇的流通量，從而影響真空系統(tǒng)能力，逐漸影響了縮聚真空系統(tǒng)乙二醇換熱器的使用周期。為維持真空系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，就需要定期對乙二醇換熱器進行清洗。

改造前，縮聚真空系統(tǒng)乙二醇換熱器有兩種清洗方法。

1.2.1 拆封頭人工清洗法及存在問題

將換熱器內的乙二醇排盡后打開兩側封頭，人工用鋼釬疏通或鋼絲刷來回拉，使粘附在管程內壁上的低聚物脫落，再用蒸汽進行吹掃，最后用生產水沖洗。

存在問題：

a）由于列管換熱器本身存在死角，乙二醇無法完全排盡，即使壓縮空氣吹掃，也不可能將管道中乙二醇完全吹掃干凈，因此在拆封頭時，雖然已做好了收集工作，還是有乙二醇損失，同時會造成廢水中的COD高；

b）用鋼釬疏通或鋼絲刷來回拉，會對管壁造成傷害，多次拆洗甚至會造成管壁破裂。一旦管壁破裂就會造成乙二醇竄到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中或循環(huán)水竄入乙二醇系統(tǒng)中。如果乙二醇竄到循環(huán)冷卻水中，會使循環(huán)冷卻水中藥劑失效，必須將系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻水全部置換；如果水竄入乙二醇系統(tǒng)中，就會影響系統(tǒng)真空能力，甚至造成系統(tǒng)失真空，影響最終產品質量或造成熔體排廢等直接經濟損失；

c）蒸汽吹掃會消耗大量蒸汽；

d）生產水清洗會造成生產水的大量消耗；

e）會消耗大量勞動力，同時還有螺栓及墊片的損耗。

1.2.2 利用經蒸汽加熱后的乙二醇作為介質進行清洗及存在問題

清洗的流程是：低壓蒸汽走殼程，乙二醇收集槽來的乙二醇走管程，用低壓蒸汽加熱乙二醇，乙二醇經加熱后將附著在管壁上的低聚物溶解，通過低排管線排到乙二醇低點收集槽，達到清洗的目的。每次清洗需用時2～3天，期間就需要低壓蒸汽一直對換熱器進行加熱，DN25的疏水器每分鐘能疏水17 L，每清洗一臺換熱器就需要消耗49～74 t蒸汽。根據經驗，該生產線每年要清洗28次，相當于需要消耗蒸汽1 372～2 072 t。

存在問題：

a）低壓蒸汽的消耗量較上述第一種方法中更高；

b）反復的清洗會造成清洗效果的逐年下降，從而使得換熱能力及噴淋量明顯下降，無法將管壁的結垢徹底清洗掉。最后，還是需要按照上述第一種方法進行拆封頭人工清洗，從而產生拆封頭人工清洗的諸多問題。

2 改進方法

改進思路是用酯化系統(tǒng)工藝塔多余的高溫乙二醇來清洗換熱器。

這是由于：正常生產時，酯化反應中產生的乙二醇蒸汽在精餾塔中分離，一部分高溫乙二醇回流到酯化系統(tǒng)中參加反應，多余的高溫乙二醇通過采出閥送到乙二醇收集槽中，再送到中間儲槽進行漿料配制，能源得到了有效利用。倘若將多余的高溫乙二醇用來清洗終縮系統(tǒng)乙二醇換熱器，溶解器壁上的低聚物效果會相對第二種方法好些?？梢岳么蟛糠脂F(xiàn)有管線進行改造，將這部分多余的高溫乙二醇引至原來的熱清洗管線內，在需要進行清洗時，關閉到乙二醇收集槽的閥門，使工藝塔內180℃的高溫乙二醇通入列管換熱器（列管換熱器設計溫度≤215℃）管程，關閉循環(huán)冷卻水，進行低聚物溶解清洗，這樣就不需要再開蒸汽進行加熱，同時避免了第二種方法中存在的諸多問題，起到節(jié)能降耗及減少工作量的作用。乙二醇列管換熱器熱清洗流程簡圖見圖2所示（虛線部分管線為改造新增），以終縮聚系統(tǒng)為例。

現(xiàn)將實踐中改進前后熱清洗介質溫度和換熱器外表面溫度進行對比，見表1、2所示。

表1 清洗介質溫度對比

表2 換熱器外表面溫度對比

由表1可以看出，改進后熱清洗乙二醇的溫度較改進前高出40～80℃，由于溫度越高，溶解效果越好，可以得出結論，在同樣的清洗時間下，改進后熱清洗效果較改進前好。

由表2可以發(fā)現(xiàn)，改進后換熱器外表面清洗時溫度有大幅上升，清洗質量得到了保證。筆者做了一個對比試驗：選取1臺換熱能力明顯下降已無法滿足正常生產且用蒸汽清洗無效果的換熱器，經高溫乙二醇熱清洗1天后，該換熱器的換熱能力達到了用拆封頭人工清洗一樣的效果，完全滿足了正常生產需要的換熱能力。表明改進后熱清洗效果與用蒸汽熱清洗相比有明顯改善。但值得注意的是，在進行熱清洗作業(yè)時需關閉循環(huán)冷卻水閥，打開循環(huán)冷卻水排盡閥，確保系統(tǒng)留有敞口，防止在熱清洗過程中憋壓，造成設備損壞。

圖2 乙二醇列管換熱器熱清洗流程簡圖

3 結 語

酯化率下偏控制，會增大真空系統(tǒng)中夾帶低聚物的量，是造成小分子和低聚物在管程內壁附著的根源。生產過程中，需要不斷優(yōu)化工藝參數(shù)，在酯化率和真空系統(tǒng)優(yōu)化運行條件中找一個平衡點，維持生產的正常進行。同時，裝置長周期運行和有時噴淋量不夠或噴淋效果不好，會使低聚物在列管換熱器管壁堆積堵塞液體流道。經過改進，改善了列管換熱器的清洗條件，確保了清洗質量，提高了換熱量和流通量，延長真空的運行周期。同時減少了裝置的蒸汽消耗，節(jié)約了人工成本，降低了設備損耗，實際運用效果良好。

Methods to improve cleaning ethylene glycol heat exchanger on PET plant

Shen Jinsong，Song Zhiping

（Sinopec Yizheng Chem ical Fibre Company Lim ited，Yizheng Jiangsu 211900，China）

This paper is about to analyze the fact that there exist smaller molecules and oligomers in tube wall of ethylene glycol tube heat exchanger of polycondensation vacuum system in some production line because of longtime running，which directly influences the effect of heat exchange and ethylene glycol circulation，affects capacity of vacuum system and finally results in short performing cycle of vacuum system.Possible solutions and targeted reforms are as follow.

polyester；heat exchanger；thermal cleaning

TQ051.5

B

1006-334X（2013）04-0031-03

2013－11－05

沈勁松（1968—），江蘇南京人，技師，長期從事聚酯生產工作。