聚酯装置真空系统的设计探讨

阚道远

中核华纬工程设计研究有限公司 江苏南京 210019

聚酯作为重要的三大合成材料之一，正以前所未有的速度飞快发展。聚酯装置真空系统是聚酯生产的关键工艺之一，而聚酯工业日益成为关系国计民生的支柱产业。另外，真空系统在整个聚酯装置中就像人体的呼吸系统一样，尤其重要。聚酯生产到后期，缩聚反应和降解反应基本上达到平衡状态，为了使正反应顺利进行，必须依靠真空作用不断将反应生成的小分子物质从系统中抽走，从而达到较好的反应效果，进而生成高黏度的聚酯产品。

1 聚酯真空系统的基本组成

聚酯装置真空系统的主要作用有：①抽除酯化反应产生的水。②抽除缩聚反应过程中所产生的乙二醇，使反应向链增长方向进行。③抽除反应过程中所产生的乙醛等低沸点杂质，从而提高产品质量。从我国聚酯装置的真空系统看，虽然形式各异，但归纳起来不外乎几个基本组成部分。即被抽容器缩聚釜、EG喷淋冷凝系统及由多级喷射泵组所组成的真空动力系统[1]。

多级喷射泵由于无运动部件，使用维修方便、故障率低，且抽气能力可满足聚酯生产线设计能力的要求而几乎为所有聚酯生产装置所采用。其工作介质是EG、EG蒸汽及水蒸汽，最常用的是水蒸汽。根据生产工艺要求的不同，喷射泵组也相应有所不同。

此外，EG喷淋冷凝系统用于冷凝回收从缩聚反应釜中抽出的EG蒸汽，同时降低喷射泵组的抽汽负荷。其冷凝效果将直接影响到喷射泵组的工作效率，进而进一步影响到整个聚酯真空系统是否能满足工艺生产的要求。

2 EG喷淋冷凝系统设计比较

中纺院工艺在EG喷淋冷凝器之前设有一个齐聚物捕集器，可使升气中央带的低聚物得到有效的沉降并定期排出系统外，防止真空系统的堵塞。EG喷淋冷凝器为立式降膜型，升气口处设有刮板。该喷淋冷凝器结构简单，无喷嘴堵塞隐患。EG循环系统设有循环泵、过滤器、换热器，部分循环EG直接参加浆料调制，新鲜EG不断地补充置换，保持循环EG的清洁。

杜邦工艺采用两段立式喷淋冷凝器，第一段升气口处设有气动撵头，可定时刮去器壁上附着的低聚物；第二段喷淋冷凝器采用低温EG循环喷淋，可进一步冷凝升气中的可凝气体，使进入真空泵的有机物数量减少。另外，在循环EG热井底部设有废渣排放装置，可自动地将EG热井中的废渣排出系统外。

吉玛工艺采用刮板冷凝器，分为刮板段和喷淋段。在刮板段设有卧式连续运转的刮板，可将凝结在器壁上的低聚物连续不断的地刮下，随着循环EG通过过滤器排出系统外。喷淋段为立式，3层喷淋可保证EG等可凝性气体充分冷凝下来。

伊文达工艺采用两独特的立式喷淋冷凝器，每段又分为内喷淋与夹套喷淋。在顶部升气13处设有机械探头，可定期刮去升气13处器壁上的低聚物来自缩聚釜的EG蒸气等上升物首先经过顺向的内喷淋，然后再经过逆向的外喷淋可得到充分的冷凝升气中所夹带的低聚物得到充分的喷淋[2]。

以上四种不同工艺的EG喷淋冷凝系统的主要差异体现在喷淋冷凝器的结构上，以终缩聚喷淋冷凝器为例，从实际生产运行情况看，中纺院工艺喷淋冷凝器结构简单，无喷嘴堵塞隐患,但内部存在死角易结存低聚物；而其它喷淋冷凝器的EG喷嘴易堵，需定期切换清洗，以确保喷淋效果。

3 真空泵系统设计的比较

聚酯装置所用真空泵可分为机械式真空泵和蒸气喷射真空泵。由于维修、运转费用及工艺要求等方面的原因，聚酯装置一般采用蒸气喷射泵。按工作蒸气介质不同，聚酯装置所采用的喷射泵可分为水蒸气喷射泵和EG蒸气喷射泵两种类型。水蒸气喷射泵工作范围宽、抽气量大、结构简单、操作维修方便，一次性投资少；EG蒸气喷射泵由于动力蒸气和中间冷凝器的冷却液均使用EG，可以形成封闭的循环系统从而避免了对环境的污染。另外由于EG的蒸发潜热(r)和焓值(h)都低于水蒸气，因此可有效地降低运行费用。

吉玛公司是最早在聚醋装置中采用EG蒸汽喷射泵的公司之一。多年的运行经验，不断地改进和完善使其运行费用得到有效地降低。同时由于设置了EG液环泵，可以连续不断地将不凝气体抽出并送至废气焚烧炉，有效地防止了废气污染。中纺院、伊文达、杜邦工艺均采用水蒸气喷射泵。为了降低运转费用，减少污水排放，各公司均在原基础上做了不少改进。如伊文达开发出利用酯化工艺塔塔顶水蒸气作为真空泵的动力蒸汽，大大降低了装置的蒸汽消耗量及污水排放量，杜邦公司将中间直接接触式冷凝器改为表面冷凝器，直接使用循环冷却水进行冷却，省去了水循环泵、凉水塔等设备，一方面降低了废水量，另外又降低了一次性设备投资[3]。

4 真空控制方式的探讨

聚酯装置真空控制一般分为两种方式，一种是通过调节回气量来调节反应釜的真空度，即在EG喷淋冷凝器与真空泵入口之间的吸气管上安装一回气调节阀，通过控制调节阀的开度，调节回气量来实现真空调节。该调节方式结构简单，但调节阀口径较大，调节精度不高。第二种调节方式为吸气式调节，即在真空泵入口的吸气管上安装一补充管线，并在补充管线上设置一调节阀，通过调节吸入空气量或蒸气量来实现真空调节，该调节方式灵敏、有效，调节阀口径小，易于控制，但需要有足够的真空富余量。不同的聚酯工艺有不同的真空度要求，应采取不同的真空控制方式。

从以上比较分析可看出，不同的聚酯工艺其真空系统各有特色，但基本的设计思路是相同的，在满足工艺要求的前提下，一方面要有效地防止堵塞，延长运转周期，另一方面要尽可能降低废水、废气排放量，从而降低其运转费用。