浅谈聚酯工厂设计

李 恬

（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510230）

0 前言

聚酯工厂是对苯二甲酸和乙二醇进行反应生产聚酯的重要工厂，其内部涉及大量的输送管道、反应设备、存储容器等，众多的设备和管道以及复杂的生产环境对聚酯工厂的设计提出了更高的要求。聚酯工厂的设计是复杂而系统的工程，结合聚酯工厂的生产特点对聚酯工厂进行合理的规划布局，要从聚酯工厂的生产、安全、节能、环保等多方面入手做好聚酯工厂的设计规划布局。

1 聚酯工厂设计中的工艺设计

聚酯工厂生产工艺除了用于生产特殊产品外，在聚酯工艺上应当优先选择以苯二甲酸为原材料的直接酯化缩聚生产工艺。当在聚酯工厂中选用连续直接酯化缩聚工艺进行后续纤维级聚酯产品的生产时，在聚酯生产工艺的选择上应当采用乙二醇在装置中全回用的工艺流程。在聚酯工厂中所使用的生产工艺设备的设计与选取上应当以物料衡算和热量衡算所得出的数据作为聚酯工厂生产装置设计的基础，结合聚酯工艺流程对聚酯工厂中各生产设备的进出口物流数据进行相应的计算，并进行复核，确保聚酯工艺流程各设备的选取符合相关要求。对于各设备的热媒流量需要经过详细的计算，结合热量需求选择合适的热媒。热媒主要有气相和液相两种，在选用不同的热媒时需要结合该热媒的特点进行相应性的设计，以确保其满足相关规范要求。聚酯工厂设计应当以安全、可靠为第一原则，对于各种新工艺、新技术以及新材料等应当在做好论证试验的基础上再投入使用。聚酯工厂的产能设计需要以厂家所提供的产能数据为准，在明确需求产量的基础上进行相应的设计。在聚酯工厂工艺设计时应当先就聚酯生产中所需要的各种设备以及输送管道进行先期设计，在论证满足相关生产要求后再对前期设计规划进行补充和完善。聚酯工厂工艺设计中，应当注意以下几方面的问题：

（1）聚酯生产所使用的各种聚合和反应装置中都应当设置必要的取样口以方便取样实现对聚酯反应进程的检测、监控。

（2）在对聚酯厂内的聚酯反应器管道系统设计时不仅要考虑到生产需求，还需要考虑到后期的清理、维护。

（3）在聚酯反应中所产生的乙二醇收集可以通过加装乙二醇储槽来实现。

（4）完善仪器仪表系统，对于聚酯反应中的各部分应当加装足够的压力、温度、流量等检测仪表，用以动态采集聚酯反应中各流程的相关数据。

对于进入聚酯工厂生产装置厂房的原料、水、高温蒸汽以及压缩气等公共工程介质，应当加装足够的计量仪表。结合聚酯生产中的流量计算输送管道的管径和阻力降，确保浆液能够在输送管道内进行良好的流通。对熔体输送泵后熔体管道的管径、管道压力将和熔体的停留时间等进行相应的计算，确保聚酯工厂工艺设计满足其要求。

2 聚酯工厂设计中安全设计

聚酯工厂设计中应当将安全设计放在重要位置，在聚酯工艺设备中加装足够的安全阀、爆破片、呼吸阀、阻火器、疏水器等安全装置，并对各安全装置所能达到的安全防护效果进行相应的计算。进出聚酯工厂生产装置车间的乙二醇、苯二甲酸等原料输送管道、热媒管为保障其安全，在设计时应在聚酯生产车间厂房的边界处设置隔断用阀门和8字盲板，以便在紧急情况下隔断各反应器之间的联系，在隔断处加设操作平台，增强聚酯工厂的安全性。为保障聚酯车间生产的安全性对于进入聚酯生产厂房的公用工程管道需要采用与输料管道相等的设计标准。此外，为了能够在紧急情况下排空输送管道和生产设备内的反应原料，应当在聚酯工厂的安全设计时加装相应的排空措施。聚酯工厂中所使用的反应设备都属于压力设备，为保障相应生产设备的安全性，在设计时应当对反应器、蒸发器以及热媒储槽等的压力设备的顶部加装安全阀，用来将压力设备的内部压力控制在一个较为合理的范围内，用来确保聚酯生产的安全性，聚酯反应的中间产物可能存在有毒有害气体，因此安全阀所排出的气体不得直接排入大气中，而是应当将安全阀的泄放管接入到储槽中进行末端收集，以备后用。此外，聚酯工厂酯化反应器气相管道上的安全阀，应在其入口前设爆破片或是气相管道带保温夹套，以此确保安全阀能够在各种复杂工况下工作，保障聚酯工厂的安全运行。在聚酯工艺管线中的缩聚反应器与外界相通的气相管道上应当增设多个零泄漏的止回阀。在聚酯工艺管线的设计中，应当将正压下工艺尾气管道上的阀门、法兰等布置在室外，排风风机应露天布置以增强排风风机的工作效率和工作的安全性。聚酯工厂设计中需要对各功能区、危险区进行合理的划分，以确保聚酯工厂在具备完善功能的同时具有良好的安全性，需要注意的是对于聚酯工厂中的爆炸危险区进行标识时应当在平面图与剖面图上都对聚酯工厂中释放源的位置和危险区域的类型、范围等进行明确的标识，并结合上述危险区域合理的采取相应的安全措施。在聚酯工厂劳动安全方面的设计中，对于聚酯工厂中对苯二甲酸料仓和人工开包方式卸料的卸料斗内部应在设计中加设抽气除尘设施，因此保障作业人员的人身安全。

3 聚酯工厂的管道设计

聚酯工厂内部需要布设大量的管道用于浆液的输送和转运。在聚酯工厂管道设计上，对于管道的材质多选用不锈钢，此外，碳钢材质的钢管也可以用于聚酯生产中熔体的输送且不影响产品质量。此外，出于成本考虑，在聚酯工厂设计中可以使用奥氏体不锈钢焊接钢管，其能够在-196℃～400℃的范围内正常工作，且相较于无缝不锈钢管有着20%左右的价格优势。在聚酯工厂管道设计时可以结合实际情况对管道管材进行选取。

在完成了对于管线的设计、规划与布设后应当结合聚酯生产中物料的毒性和火灾危险性对管道焊缝进行射线照相的检验方式与方法。由于聚酯工厂对于管道的连接有着极为苛刻的要求，因此在对布设完毕后的管道进行检验时需要使用射线照相对所有的夹套主管焊缝进行检验。管道压力试验是聚酯工厂管线建成后的重要检测方式之一，在检测时使用气压方式对管线进行压力检测，如果现场不具备气压检测的条件则可以使用液相热媒作为聚酯工厂管线压力测试的测试介质对管线进行液压试验。管线测试中，对于缩聚反应器及其连接的管道系统应使用氦气进行压力测试与泄露性试验，通过这一方式能够便捷、高效地寻找到聚酯工厂管线中的泄露点。对于管线中夹套主管则不便于进行压力试验。

结语

聚酯工厂涉及众多的环节，在聚酯工厂的设计中需要以地层检测数据、设备参数以及设计规范为基础，对聚酯工厂进行针对性、规范性的设计，本文在分析聚酯工厂设计特点的基础上对如何做好聚酯工厂的设计进行了分析介绍。