3 工艺设计
3.1 一般规定
3.1.1 固相缩聚工厂的工艺设计范围应符合下列规定:
1 连续固相缩聚装置的工艺设计宜符合下列规定:
1)上游有聚酯装置的联合工厂,宜从原料聚酯基础切片送料系统末端的切片接受槽开始,宜包括切片接受、预结晶、结晶、预热、反应、冷却除尘、产品输送及储存(包装),以及辅助单元的氮气循环处理系统和热媒循环加热系统;
2)外购聚酯基础切片的工厂,宜从基础切片包装袋或槽车卸料开始,宜包括切片接受、振动筛分检、金属检测、切片输送、预结晶、结晶、预热、反应、冷却除尘、产品输送及储存(包装),以及辅助单元的氮气循环处理系统和热媒循环加热系统。
2 间歇固相缩聚装置宜从原料聚酯基础切片包装袋或槽车卸料开始,宜包括切片接受、振动筛分检、金属检测、称量(非直接投料装置采用)、真空反应器、产品输送及储存(包装),以及辅助单元的真空系统和加热系统。
本条规定了固相缩聚工厂的工艺设计界定范围。由于固相缩聚产品用途众多,技术来源各不相同,其生产工艺设备配置要求也不尽相同。因此,固相缩聚工厂设计宜按工艺实际需要增减其内部工序。
3.1.2 工艺设计应以物料平衡和热量平衡为依据。
固相缩聚生产中产生的“三废”一般为热媒中的低沸物、少量低聚物、少量粉末和排气中极微量的乙二醇、乙醛等。
3.1.3 固相缩聚工厂的设计能力应以100%负荷的产品切片产量为计算依据,并应以“t/d”作为单位表示。
目前国内外固相缩聚装置都是采用按“t/d”计算装置生产能力。
3.1.4 固相缩聚装置设计生产能力的操作弹性宜为50%~110%。
3.1.5 固相缩聚工厂的设计年生产天数宜按350d(8400h)计算。
根据目前国内固相缩聚工厂的设备性能,以及实际运行状况,年生产天数可达到350d/a。同时,其上游聚酯装置和下游工业丝纺丝装置的相关规范规定的年生产天数也为350d。因此,本规范确定固相缩聚装置设计年生产时间宜按350d计算。
3.1.6 固相缩聚工厂应设置化验室,并宜与厂区上游的聚酯装置或下游的加工装置合并设置。
由于国内固相缩聚工厂大多与聚酯工厂或涤纶工业丝工厂建设在同一厂区内,而固相缩聚工厂分析化验项目与聚酯工厂或涤纶工业丝工厂的分析化验项目相近,因此,应合并建设以节省人力和物力。
3.1.7 热媒站应单独设置。当上游设置有聚酯装置的固相缩聚工厂,热媒站宜与聚酯装置合并设置;当下游设置有涤纶工业丝装置的固相缩聚工厂,热媒站宜各自单独设置。
聚酯装置和固相缩聚装置都使用液相热媒作为加热源,且温度也相近,合并建设有利于减少设备投资和占地面积,节约能源,方便管理,而工业丝装置通常使用的是气相热媒,因此,宜各自单独设置热媒站。
3.1.8 与聚合物切片和循环氮气直接接触的设备和管道,应采用不锈钢材质。
本条规定的目的主要是防止设备和管道产生锈蚀而影响产品质量。
3.1.9 连续固相缩聚装置宜设置货运电梯。
由于固相缩聚装置楼层较高,设置货运电梯是方便运送维修设施、消防设施和收集的切片粉尘。
3.1.10 固相缩聚装置中无防雨设施的钢平台和钢梯,应采取防滑和防锈处理。
进行防锈处理主要是为了保证操作人员的安全。
3.1.11 固相缩聚装置的绝热措施或防护结构,应能防止雨水或寒冷气流对系统的影响。
如果雨水或寒冷气流直接作用于切片经过的设备及管道表面,将造成相关设备及管道的温度波动,从而对产品的质量均匀性造成影响。因此,固相缩聚装置的绝热措施或防护结构应能保证设备的温度波动尽可能小。
3.1.12 设备和管道系统设置安全阀,应符合现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB 50160和《工业金属管道设计规范》GB 50316的相关规定。
本条规定是为了确保在不正常条件下可能超压的加热器、反应器、过滤器、换热器设备和管道系统不存在危险和隐患。
3.1.13 连续固相缩聚装置的循环气体风机应采取减振措施。
大功率风机运行过程中振动较大,会给建筑结构带来安全隐患。
3.1.14 采用导热油加热系统的导热油温度偏差应控制在±1℃以内。
本条规定是为了保证产品质量的均匀性。
3.1.15 固相缩聚热媒加热循环系统应设置高位膨胀槽。
固相缩聚的液相热媒加热循环系统运行时,由于热媒在升温过程中密度变化较大,需在系统最高点设置膨胀槽来解决热媒升温时其体积膨胀和整个系统的平衡以及排水、排汽、添加新鲜热媒等的需要。
热媒在升温、脱水、脱气结束后,应往热媒膨胀槽注入氮气,构成系统内的密闭状态,防止高温热媒因接触空气而氧化,另外,施加一定压力可保持液相运行。
3.1.16 固相缩聚装置反应尾气必须经过处理且符合国家排放标准后再排放。
本条为强制性条文,制定本条有利于环境保护。
目前国内某些工厂已采用水或EG喷淋及活性炭吸附方法除去废气中的乙二醇、乙醛等小分子物质后再排放,以净化环境。国外某公司利用聚合反应后的回收乙二醇,通过喷淋洗塔进行净化后输送到聚酯生产线回用,估算回收率为1.5kg/t(600t/d规模的工厂,每天可回收EG0.9t),且最终的固相缩聚产品色泽要比氮气催化氧化法好。
按照现行国家标准《大气污染物综合排放标准》GB 16297的规定:新建项目乙醛无组织排放监控浓度应低于40ppm;改、扩建项目乙醛排放量应低于50ppm。
3.1.17 固相缩聚装置应设置将设备和管道内的热媒紧急排放的接受设施。
本条规定是为了保证紧急状态下的设备和人员安全。
3.1.18 固相缩聚装置中的循环氮气纯化后的氧含量不宜大于20ppm,CO含量不宜大于50ppm,压力露点不宜高于-40℃。
本条规定是为了保证产品质量。