淺談聚酯工廠設(shè)計(jì)

李 恬

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

0 前言

聚酯工廠是對(duì)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(chǔ)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(duì)聚酯工廠的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。聚酯工廠的設(shè)計(jì)是復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，結(jié)合聚酯工廠的生產(chǎn)特點(diǎn)對(duì)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(jì)規(guī)劃布局。

1 聚酯工廠設(shè)計(jì)中的工藝設(shè)計(jì)

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(jí)聚酯產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)，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(jì)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(jì)的基礎(chǔ)，結(jié)合聚酯工藝流程對(duì)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(jì)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(duì)于各設(shè)備的熱媒流量需要經(jīng)過詳細(xì)的計(jì)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(shí)需要結(jié)合該熱媒的特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)性的設(shè)計(jì)，以確保其滿足相關(guān)規(guī)范要求。聚酯工廠設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以安全、可靠為第一原則，對(duì)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(yàn)的基礎(chǔ)上再投入使用。聚酯工廠的產(chǎn)能設(shè)計(jì)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(jì)。在聚酯工廠工藝設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)，在論證滿足相關(guān)生產(chǎn)要求后再對(duì)前期設(shè)計(jì)規(guī)劃進(jìn)行補(bǔ)充和完善。聚酯工廠工藝設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)聚酯反應(yīng)進(jìn)程的檢測(cè)、監(jiān)控。

（2）在對(duì)聚酯廠內(nèi)的聚酯反應(yīng)器管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)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(chǔ)槽來實(shí)現(xiàn)。

（4）完善儀器儀表系統(tǒng)，對(duì)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(cè)儀表，用以動(dòng)態(tài)采集聚酯反應(yīng)中各流程的相關(guān)數(shù)據(jù)。

對(duì)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(jì)量?jī)x表。結(jié)合聚酯生產(chǎn)中的流量計(jì)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(duì)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(shí)間等進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，確保聚酯工廠工藝設(shè)計(jì)滿足其要求。

2 聚酯工廠設(shè)計(jì)中安全設(shè)計(jì)

聚酯工廠設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)將安全設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)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(jì)時(shí)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(tái)，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(duì)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(jì)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(jì)時(shí)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(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)反應(yīng)器、蒸發(fā)器以及熱媒儲(chǔ)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(gè)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(chǔ)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(yùn)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(gè)零泄漏的止回閥。在聚酯工藝管線的設(shè)計(jì)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(jì)中需要對(duì)各功能區(qū)、危險(xiǎn)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(shí)具有良好的安全性，需要注意的是對(duì)于聚酯工廠中的爆炸危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行標(biāo)識(shí)時(shí)應(yīng)當(dāng)在平面圖與剖面圖上都對(duì)聚酯工廠中釋放源的位置和危險(xiǎn)區(qū)域的類型、范圍等進(jìn)行明確的標(biāo)識(shí)，并結(jié)合上述危險(xiǎn)區(qū)域合理的采取相應(yīng)的安全措施。在聚酯工廠勞動(dòng)安全方面的設(shè)計(jì)中，對(duì)于聚酯工廠中對(duì)苯二甲酸料倉(cāng)和人工開包方式卸料的卸料斗內(nèi)部應(yīng)在設(shè)計(jì)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(jì)

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(yùn)。在聚酯工廠管道設(shè)計(jì)上，對(duì)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(jì)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(jià)格優(yōu)勢(shì)。在聚酯工廠管道設(shè)計(jì)時(shí)可以結(jié)合實(shí)際情況對(duì)管道管材進(jìn)行選取。

在完成了對(duì)于管線的設(shè)計(jì)、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(xiǎn)性對(duì)管道焊縫進(jìn)行射線照相的檢驗(yàn)方式與方法。由于聚酯工廠對(duì)于管道的連接有著極為苛刻的要求，因此在對(duì)布設(shè)完畢后的管道進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)需要使用射線照相對(duì)所有的夾套主管焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)。管道壓力試驗(yàn)是聚酯工廠管線建成后的重要檢測(cè)方式之一，在檢測(cè)時(shí)使用氣壓方式對(duì)管線進(jìn)行壓力檢測(cè)，如果現(xiàn)場(chǎng)不具備氣壓檢測(cè)的條件則可以使用液相熱媒作為聚酯工廠管線壓力測(cè)試的測(cè)試介質(zhì)對(duì)管線進(jìn)行液壓試驗(yàn)。管線測(cè)試中，對(duì)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(cè)試與泄露性試驗(yàn)，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(diǎn)。對(duì)于管線中夾套主管則不便于進(jìn)行壓力試驗(yàn)。

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(jì)中需要以地層檢測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)以及設(shè)計(jì)規(guī)范為基礎(chǔ)，對(duì)聚酯工廠進(jìn)行針對(duì)性、規(guī)范性的設(shè)計(jì)，本文在分析聚酯工廠設(shè)計(jì)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好聚酯工廠的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析介紹。