ABS装置掺混单元急冷水系统改造
2018-10-16
（天津大沽化工股份有限公司，天津300000）
在聚合物生产领域，ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体通过聚合而成的热塑性工程塑料，被归为五大通用塑料之一。ABS树脂广泛应用于汽车、家电、管材、医用器械等领域。
大沽化工ABS装置2010年末投产，一、二期共21条生产线年产ABS 40万t，其中一期9条生产线，二期12条生产线，大沽化工的ABS采用乳液接枝聚合本体SAN掺混的生产工艺。此工艺掺混单元是ABS生产的最后阶段，将HRG粉和SAN粒子按照一定比例经过挤出机混炼挤出拉条，通过水浴冷却，造粒，形成最终产品。其中急冷水系统则是为挤出机挤出的ABS拉条提供冷却水的重要公用系统。
1 ABS装置掺混单元急冷水系统介绍
急冷水系统由泵、过滤器、换热器、循环管道、储水地坑等部分组成。泵提供水动力，过滤器过滤系统中的杂质，换热器对系统中的循环水降温，循环管道提供循环水流道，储水地坑对循环水进行临时储存。
大沽化工掺混工段急冷水系统是通过坑泵为循环提供动力，使循环水经过过滤器过滤掉循环水中ABS粒子等杂质，然后循环水经过板式换热器进行热量交换，经过换热器出来的冷水进入各条生产线ABS拉条水浴，对拉条进行冷却，吸收了热量的热水流回地下循环回水管道，经过总管流回到地坑中。这样形成一个闭合的循环系统。
2 ABS装置掺混单元急冷水系统存在的问题
自2010年投产以来，大沽化工ABS生产装置掺混单元急冷水系统在生产实践中暴露出了一些问题，特别是在最近几年产量不断增加的情况下，问题日益严重，急冷水系统已无法满足掺混单元的高负荷运行，影响了生产产量。
2.1 急冷水系统坑泵能力不足，维修率过高
ABS装置掺混单元二期急冷水系统用两台坑泵PP-D5009A/B提供循环水动力，一运行一备用，而实际生产中，两台坑泵同时运行时才可以勉强提供8～9条生产线的冷却水量。无法满足12条满负荷生产的要求。并且在长时间生产实践中发现坑泵维修率过高，2014年11次，2015年10次，2016上半年5次，维修次数基本已经达到月平均0.87次。
2.2 急冷水系统回水能力不足
在掺混单元的实际生产中，当二期超过9～10条生产线同时运行时，循环水水浴回水将出现冒水的情况，由地坑打出的循环水无法完全回流到急冷水坑中，现场在水浴出口出现返水的情况，特别是离地坑近的生产线返水严重。造成工艺水的大量损失，影响现场环境，增加了现场管理的难度。
3 ABS装置掺混单元急冷水系统的改造措施及分析
3.1 急冷水系统坑泵的改造与分析
经过改造ABS装置二期掺混单元将急冷水系统坑泵2台改为3台，并且原系统两台坑泵均为立式离心泵，现3台泵增加了2台自吸式离心泵保留了1台立式离心泵具体情况如图1所示。
图1 改造前与改造后现场照片对比
由于两台泵已无法满足掺混单元的生产要求，因此改造中要求增加1台坑泵以满足生产要求。经过工艺技术员与设备员沟通得出泵维修率过高的另外一个原因是掺混单元立式离心泵传动轴过长。在高负荷运行中，特别容易磨损，造成维修率高。因此再增加了一台自吸泵，克服了立式离心泵的使用缺点。在看到效果之后，掺混单元将原有的一台立式离心泵也改成了自吸泵。这样在满负荷运行时开两台自吸泵，一台立式离心泵备用。仅在自吸泵需要维修情况下紧急提供出口压力。这样大大降低了坑泵维修率，改造前维修率为0.87次/月，改造后的一年实际使用中仅为0.17次/月。
自2016年改造完成后，生产实践应用中，ABS二期掺混开11条生产线90%以上的负荷情况下（共12条生产线），两台自吸泵同时运行（PP-D5009A和 PP-D5009C），如图 2，DCS急冷水系统可以看出坑泵出口压力达到设定压力并且还有30%多的调整回流值，改造后的急冷水系统完全可以满足满负荷运行，保证生产。
图2 急冷水系统DCS
3.2 回水系统改造与分析
改造将ABS装置二期掺混急冷水系统回水总管进入地坑出口的过滤网去掉，在水浴出口增加过上下两层过滤网。
回水系统的改造有一下几方面的优点:
1）增强过滤效果：原本在回水系统总管加的圆筒过滤网，在实践使用中，经常出现未到季度检修，就已经脱落或者网子破损等情况，过滤网不能起到对循环水的过滤作用，ABS粒子和料块会被吸入泵壳中卡在泵体叶轮之间对坑泵造成极大影响，导致坑泵运行失衡，能力下降。改造后，第一层过滤掉杂质粒子和料块，第二层过滤主要防止在人工清理一级过滤网时粒子和料块进入地坑的情况。这样经过两次的过滤保证完全拦截ABS粒子和料块进入到地坑中。并且可以随时观察过滤网有无破损情况，并做到及时处理。
2）减少了掺混单元检修的作业量:掺混单元每季度检修的重要工作之一就是清理急冷水地坑，清理处理出口总管过滤网，并清理进入到地坑中的ABS粒子和料块。改造后两级过滤基本可以保证不会有粒子和块料进入地坑。极大的减少了地坑检修期间的作业量。
3）解决急冷水系统回水问题:改造将急冷水回水总管的过滤网去掉，增加了水浴出口的过滤网，12条生产线水浴出口的过滤网面积要远远大于回水总管过滤网面积，这样通过增加循环水的过滤面积来减少回水阻力，增强了急冷水回水能力。自今年8月份改造后，开车观察，ABS装置二期掺混开11条生产线的情况下，生产现场水浴回水稳定。改造前后有明显差异，改造后各条生产线均没有之前的水浴出口冒水情况发生。
4 总结
ABS装置掺混急冷水系统是ABS生产的重要保障，也是影响ABS高产的主要因素之一，经过对ABS装置二期掺混急冷水系统的改造，解决了坑泵能力不足，系统回水能力不足等一系列问题，去除了急冷水系统限制ABS高产的隐患，进而又减少了检修作业量，维修作业量，工艺水浪费。因此，急冷水系统的改造既保证了ABS持续高产，又为企业降低了消耗节约了成本。
