聚酯装置乙二醇换热器热清洗方法改进

沈劲松，宋志平

（中国石化仪征化纤股份有限公司聚酯中心，江苏仪征 211900）

应用技术

聚酯装置乙二醇换热器热清洗方法改进

沈劲松，宋志平

（中国石化仪征化纤股份有限公司聚酯中心，江苏仪征 211900）

探讨某生产线缩聚真空系统乙二醇列管换热器长时间运行造成的小分子和低聚物在管程内壁附着，直接影响换热效果和乙二醇（EG）流通量，从而影响真空系统能力，导致真空运行周期短的问题，摸索解决方案，并进行针对性改造。

聚酯 换热器 热清洗

上世纪80年代初，中国石化仪征化纤从德国引进的几条聚酯生产线已不能满足经济效益需求，于是在上世纪90年代进行了设计改造，在原设计的基础上扩大了第一酯化反应釜的体积，同时增加了第三预缩聚反应釜，产量由原来的60 kt／a提高到100 kt／a。随着生产负荷的提高，缩聚真空系统的负载也相应加重，其中一条生产线的表现颇为明显。为减小该生产线缩聚真空系统的压力，将其酯化率进行下偏控制，然而，真空系统中夹带的低聚物的量也随之增加，逐渐缩短了缩聚真空系统乙二醇列管换热器的使用周期。

1 缩聚真空系统及其存在问题

1.1 缩聚真空系统流程

图1为缩聚真空系统流程简图，以终缩聚系统为例。

图1 缩聚真空系统流程简图

如图1所示，终缩反应釜中产生的低聚物进入真空系统，经乙二醇喷淋捕集后进入EG收集液封槽；EG收集液封槽中EG由喷淋泵送至真空系统进行喷淋，一部分直接送至二、三级喷淋，另一部分流经EG换热器降温后送至第一级喷淋。

随着真空系统夹带低聚物数量的增加，捕集的小分子就越多，越容易在EG换热器处结垢，如此循环，大大缩短了缩聚真空系统乙二醇列管换热器的使用周期。

1.2 改进前清洗方法及存在问题

由于增容改造，缩聚真空系统的负载也相应加重。为减小该生产线缩聚真空系统的压力，将其酯化率下偏控制，然而，真空系统中夹带的低聚物的量也随之增加，长时间运行造成小分子和低聚物在换热器管程内壁附着，直接影响换热效率和乙二醇的流通量，从而影响真空系统能力，逐渐影响了缩聚真空系统乙二醇换热器的使用周期。为维持真空系统的稳定运行，就需要定期对乙二醇换热器进行清洗。

改造前，缩聚真空系统乙二醇换热器有两种清洗方法。

1.2.1 拆封头人工清洗法及存在问题

将换热器内的乙二醇排尽后打开两侧封头，人工用钢钎疏通或钢丝刷来回拉，使粘附在管程内壁上的低聚物脱落，再用蒸汽进行吹扫，最后用生产水冲洗。

存在问题：

a）由于列管换热器本身存在死角，乙二醇无法完全排尽，即使压缩空气吹扫，也不可能将管道中乙二醇完全吹扫干净，因此在拆封头时，虽然已做好了收集工作，还是有乙二醇损失，同时会造成废水中的COD高；

b）用钢钎疏通或钢丝刷来回拉，会对管壁造成伤害，多次拆洗甚至会造成管壁破裂。一旦管壁破裂就会造成乙二醇窜到循环冷却水系统中或循环水窜入乙二醇系统中。如果乙二醇窜到循环冷却水中，会使循环冷却水中药剂失效，必须将系统中的循环冷却水全部置换；如果水窜入乙二醇系统中，就会影响系统真空能力，甚至造成系统失真空，影响最终产品质量或造成熔体排废等直接经济损失；

c）蒸汽吹扫会消耗大量蒸汽；

d）生产水清洗会造成生产水的大量消耗；

e）会消耗大量劳动力，同时还有螺栓及垫片的损耗。

1.2.2 利用经蒸汽加热后的乙二醇作为介质进行清洗及存在问题

清洗的流程是：低压蒸汽走壳程，乙二醇收集槽来的乙二醇走管程，用低压蒸汽加热乙二醇，乙二醇经加热后将附着在管壁上的低聚物溶解，通过低排管线排到乙二醇低点收集槽，达到清洗的目的。每次清洗需用时2～3天，期间就需要低压蒸汽一直对换热器进行加热，DN25的疏水器每分钟能疏水17 L，每清洗一台换热器就需要消耗49～74 t蒸汽。根据经验，该生产线每年要清洗28次，相当于需要消耗蒸汽1 372～2 072 t。

存在问题：

a）低压蒸汽的消耗量较上述第一种方法中更高；

b）反复的清洗会造成清洗效果的逐年下降，从而使得换热能力及喷淋量明显下降，无法将管壁的结垢彻底清洗掉。最后，还是需要按照上述第一种方法进行拆封头人工清洗，从而产生拆封头人工清洗的诸多问题。

2 改进方法

改进思路是用酯化系统工艺塔多余的高温乙二醇来清洗换热器。

这是由于：正常生产时，酯化反应中产生的乙二醇蒸汽在精馏塔中分离，一部分高温乙二醇回流到酯化系统中参加反应，多余的高温乙二醇通过采出阀送到乙二醇收集槽中，再送到中间储槽进行浆料配制，能源得到了有效利用。倘若将多余的高温乙二醇用来清洗终缩系统乙二醇换热器，溶解器壁上的低聚物效果会相对第二种方法好些。可以利用大部分现有管线进行改造，将这部分多余的高温乙二醇引至原来的热清洗管线内，在需要进行清洗时，关闭到乙二醇收集槽的阀门，使工艺塔内180℃的高温乙二醇通入列管换热器（列管换热器设计温度≤215℃）管程，关闭循环冷却水，进行低聚物溶解清洗，这样就不需要再开蒸汽进行加热，同时避免了第二种方法中存在的诸多问题，起到节能降耗及减少工作量的作用。乙二醇列管换热器热清洗流程简图见图2所示（虚线部分管线为改造新增），以终缩聚系统为例。

现将实践中改进前后热清洗介质温度和换热器外表面温度进行对比，见表1、2所示。

表1 清洗介质温度对比

表2 换热器外表面温度对比

由表1可以看出，改进后热清洗乙二醇的温度较改进前高出40～80℃，由于温度越高，溶解效果越好，可以得出结论，在同样的清洗时间下，改进后热清洗效果较改进前好。

由表2可以发现，改进后换热器外表面清洗时温度有大幅上升，清洗质量得到了保证。笔者做了一个对比试验：选取1台换热能力明显下降已无法满足正常生产且用蒸汽清洗无效果的换热器，经高温乙二醇热清洗1天后，该换热器的换热能力达到了用拆封头人工清洗一样的效果，完全满足了正常生产需要的换热能力。表明改进后热清洗效果与用蒸汽热清洗相比有明显改善。但值得注意的是，在进行热清洗作业时需关闭循环冷却水阀，打开循环冷却水排尽阀，确保系统留有敞口，防止在热清洗过程中憋压，造成设备损坏。

图2 乙二醇列管换热器热清洗流程简图

3 结 语

酯化率下偏控制，会增大真空系统中夹带低聚物的量，是造成小分子和低聚物在管程内壁附着的根源。生产过程中，需要不断优化工艺参数，在酯化率和真空系统优化运行条件中找一个平衡点，维持生产的正常进行。同时，装置长周期运行和有时喷淋量不够或喷淋效果不好，会使低聚物在列管换热器管壁堆积堵塞液体流道。经过改进，改善了列管换热器的清洗条件，确保了清洗质量，提高了换热量和流通量，延长真空的运行周期。同时减少了装置的蒸汽消耗，节约了人工成本，降低了设备损耗，实际运用效果良好。

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

沈劲松（1968—），江苏南京人，技师，长期从事聚酯生产工作。