间歇聚合试验反应釜热媒系统及真空管线改造

杨晟昱，蔡卫伟，刘成宏，陆建昌

（中国石化仪征化纤有限责任公司研究院，江苏仪征 211900）

间歇聚合试验反应釜热媒系统及真空管线改造

杨晟昱，蔡卫伟，刘成宏，陆建昌

（中国石化仪征化纤有限责任公司研究院，江苏仪征 211900）

为适应工艺试验需要，针对研究院中试装置PU150和PU300两套间歇聚合反应釜的热媒系统进行技术改造，对新增热媒系统做校核计算，同时对真空系统管线进行了局部调整改造。

反应釜 热媒系统 循环泵 真空管线

1 系统状况介绍

原研究院中试装置PU150与PU300反应釜共用一套热媒系统，同时只能有1台釜单独运行（如图1）。为满足两反应釜同时单独运行的需要，需增加一套可独立运行的热媒系统。首先要核算该热媒系统的加热能力能否满足工艺要求。一般试验过程分为酯化和聚合阶段，这两个阶段对热量的需要是不同的。每套热媒系统能够满足不同反应阶段独立运行的工艺要求。

图1 改造前热媒系统流程

原真空系统有三组不同类型的真空机组，均位于反应釜系统的排气抽出口处，满足PU300和PU150两个反应釜单独运行时不同类型的试验所需的真空度要求。但是，如图2所示，三真空机组均只能分别为两反应釜单独或同时抽真空，而无法满足两反应釜同时独立运行时但各自不同真空度要求工况时的需要。

图2 改造前真空系统流程

通过对其热媒及真空系统进行改造，使现有系统能满足PU150、PU300各自单独运行和两反应釜同时独立运行等工况的需要。

2 热媒系统校核计算工况基础数据

由于当釜内的反应处于酯化阶段时单位时间所必需的热量值最大且较为稳定，则选择此阶段的热煤炉运行数据来进行核算。对于PU150反应釜，当热媒升温结束后系统保温时，热媒炉的运行数据如表1。

表1 PU150运行时不同负荷下热媒炉的工况

对于PU300反应釜，热媒升温后系统保温稳定 阶段，对热媒炉的运行数据的采集结果如表2。

表2 PU300运行时不同负荷下热媒炉的工况

3 热媒炉功率核算

根据热力学定理，热媒炉单位时间内所需输出的热量（Q）［1］

为：

该热媒系统采用的是由美国首诺公司提供的氢化三联苯热媒，其密度与比热容参数［2］如表3。

表3 热媒密度及比热容

根据表3，采用线性插值法计算符合工况的ρ和c0。然后，同表1和表3中的V、T1和T2的平均值一起代入公式（1）得：

由此可得，当PU150和PU300反应釜同时运行时，单位时间内热媒炉所需输出的热量Q总为：

4 新增热媒炉循环泵的流量、扬程校核计算

原热媒炉的额定功率P为70 kW，是小于Q总的。即原热媒炉均可单独满足PU150和PU300的需要，但无法满足两反应釜同时运行的要求。

热媒系统中热媒循环泵是整个系统的心脏，热媒循环泵的选择好与坏直接影响到热媒系统耗电量的多少，也影响到热媒炉安全性的高低，更会影响到热媒系统安全性的高低［3］。

4.1 热媒循环泵流量

由以上计算知，原热媒炉的加热能力不能满足两反应釜同时运行的需要。因此采用增设一台热媒炉的方法进行改造。为减少改造成本，现方案为选择新增一台热媒炉专给PU150供热。由于Q150= 27.11 kW，则选择热媒炉的功率为36 kW即可。根据统一考虑，热媒炉进出口温差为8℃。则可根据公式（1），得：

从而选择热媒循环泵的流量为8 m3/h。

4.2 热媒循环泵扬程

液相热媒系统为闭式循环系统，热媒循环泵的作用主要是提供整个系统热媒循环的动力，因此热媒循环泵的扬程为整个系统阻力损失的累加［4-5］。由于反应釜以及热媒管线并未改变，则新增热媒循环泵的扬程与原循环泵一致即可。

综上所述，在原热媒系统需为PU150增设一台功率为36 kW的热媒炉，其循环泵流量为8 m3/h，扬程为32 m。改造方案为增设一台这样的热媒炉单独为PU150提供热量，同时新增一些阀门，使得原热媒炉仍可单独为PU150或PU300加热，新增热煤炉2、循环泵2、控制阀以及管道等为改造部分，如图3所示。

图3 热媒系统改造后流程

5 真空管线改造

由于原三台真空机组均能单独为PU150或者PU300提供所需的真空度，则欲使两反应釜同时运行，只需对原真空管线做相应调整即可。管线改造方案如图4，与图2比较，将01真空机组和02真空机组，以及PU150反应釜相连接，并相应增加阀门以便根据不同的工艺要求进行调节。

图4 改造后的真空管线

6 改造后效果

a）热媒系统改造后，能满足PU150、PU300各自单独运行和两反应釜同时独立运行等工况的需要，系统运行稳定，同时降低了整个系统的能耗。

b）真空管线改造之后，三台真空机组相对独立，当03真空机组单独为PU300抽真空时，通过阀门的切换，不会影响01或02真空机组为PU150的运行。改造后，经过多次试验，均能满足要求。

［1］ 沈维道，童钧耕.工程热力学（第4版）［M］.北京：高等教育出版社，2007：74.

［2］ 方强.热煤炉运行工况剖析［J］.聚酯工业，1998，11（4）：57 -60.

［3］ 倪晓东.气相热媒系统与液相热媒系统热媒循环泵选择［J］.聚酯工业，2013，26（4）：49-51.

［4］ 黄卫星，李建明，肖泽仪.工程流体力学（第二版）［M］.北京：化学工业出版社，2008：198.

［5］ 谭天恩，李伟等.过程工程原理［M］.北京：化学工业出版社2010：18.

Reconstruction of HTM system and vacuum pipeline for the polymerization reactor

Yang ShengYu，CaiWeiwei，Liu Chenghong，Lu Jianchang

（Research Institute of Sinopec Yizheng Chem ical Fiber Co.，Ltd.，Yizheng Jiangshu 211900，China）

In order to meet the technologY needs，the heat transfer material（HTM）sYstem should be redesigned，which provide heat for those two sets of polYmerization reactor，PU150 and PU300.BY calculation，a new HTM furnace was choosed，and at the same time，the vacuum pipeline was upgraded，which provided some practical experience for such reconstruction.

reactor；HTM furnace sYstem；circulating pump；vacuum pipeline

TQ320.5

B

1006-334X（2015）04-0053-03

2015-11-03

杨晟昱（1991—），安徽临泉人，助理工程师，主要从事化工设备管理。