專利名稱：一種聚合酯化余熱利用方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種聚合酯化余熱利用方法及專用裝置，屬于聚酯生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景現(xiàn)有酯化系統(tǒng)工藝，采用的是PTA、 EG直接酯化反應(yīng)的工藝，PTA與EG直接酯化 過程是直接用PTA與EG反應(yīng)生成BHET的方法，也稱PTA法。它是一個酯化反應(yīng)和縮 聚反應(yīng)同時進行的復(fù)雜過程，主要反應(yīng)包括酯化反應(yīng)HOOC—— COOH+2HOCH2CH2OH —HOCH2CH2OOC —COOCH2CH2OH+2H20從酯化反應(yīng)方程式可知，酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，因此為了使酯化反應(yīng)朝有利于正反應(yīng) 的方向不斷移動，以期達(dá)到較高的酯化率，必須不斷將水從反映液中蒸出，但蒸出水時原 料EG也隨著水同時蒸出，為了使蒸出的EG能回流到反應(yīng)器中繼續(xù)參加反應(yīng)，故在反應(yīng) 器上方設(shè)置一工藝塔。酯化過程除酯化、縮聚主反應(yīng)外，還伴隨著眾多副反應(yīng)的發(fā)生，如乙醛生成反應(yīng)，環(huán) 化反應(yīng)，二甘醇生成反應(yīng)等等，PTA與EG直接酯化過程實際上是一個涉及溶解-反應(yīng)-分 離的聯(lián)合過程，反應(yīng)又包括可逆的酯化和縮聚反應(yīng)以及眾多的副反應(yīng)這樣一個復(fù)雜反應(yīng)過 程?，F(xiàn)有的聚酯生產(chǎn)線主要是引進美國杜邦公司技術(shù)，并由美國康泰斯公司承建的聚酯生 產(chǎn)裝置(設(shè)備)，如附圖1所示。在該裝置中，酯化反應(yīng)是在垂直的列管酯化熱交換器2222 一HOl和酯化釜2222_R01中進行的，熱交換器2222—H01管程內(nèi)的物料是靠流體靜壓和 熱虹吸來循環(huán)的，同時，兩相的混合也是在列管中進行，HTF分別供給換熱器殼程和酯化 釜夾套，EG: PTA摩爾比為1: 1.8漿料通過一套的位于換熱器的底部的同酯化釜相連的 管道上的噴嘴2221 — S01A/B注入系統(tǒng)。系統(tǒng)用防爆膜防止酯化釜和加熱器超壓，提供兩 個防爆膜，兩個防爆膜的任意一個通過三通轉(zhuǎn)換閥在線。酯化釜夾套的溫度通過HTF壓力調(diào)節(jié)閥PV—20104來調(diào)整熱媒的流量，加熱介質(zhì)為 氣相導(dǎo)生，溫度在33(TC左右。壓力為3.0kg/cm2、溫度330。C左右一次氣相熱媒蒸汽通過 DN500氣相熱媒總管HTF由壓力調(diào)節(jié)閥PV—20102直接向酯化加熱器的殼程、熱交換器的頂部及熱交換器和酯化釜之間的連接管提供熱量。將酯化溫度控制在285'C左右。在本 裝置中，酯化反應(yīng)為常壓反應(yīng)。從酯化反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)品稱為預(yù)聚物，它是由六個聚合單元 組成的聚合物鏈，在最終聚合反應(yīng)釜中聚合物鏈上大約有80個重復(fù)單元。在實驗室對酯 化物的端羧基進行測定后，目前酯化物端羧基一般在700左右。酯化反應(yīng)釜上部的分離塔2223—T01，分離塔操作壓力為常壓，酯化釜的操作壓力為 近似常壓。酯化反應(yīng)中水作為副產(chǎn)物生成。酯化物通過泵2231—POl送到預(yù)聚反應(yīng)釜 UFPP2252/3252—R01中，水、過量的EG和少量的酯化物伴隨著反應(yīng)的副產(chǎn)品由酯化釜 2222—R01的頂部排出，進入安裝在反應(yīng)釜頂部的分離塔2223—T01進行進一步的處理， 在分離塔中，氣相物質(zhì)首先脫過熱，水和低沸點的碳?xì)浠衔飶酿s點相對較高的EG中蒸 餾出，塔底產(chǎn)物送往帶攪拌的酯化EG罐2223—T02中。部分EG通過泵2223—P02A/B 回流進塔去脫過熱蒸汽和對酯化釜進來的蒸汽進行噴淋，部分酯化罐2223—T02的EG送 回漿料配制罐2213—T01，用于配制漿料。塔頂餾出物在一垂直的水換熱器2223_H01中凝結(jié)和冷卻后，收集到回流罐2223 — T03中，少部分冷凝液將通過泵2223—P01回流進塔，回流罐的放空進入密封罐，初次開 車時，應(yīng)在回流罐中注滿脫鹽水。剩余的塔頂餾出物從回流罐2223—T03溢流到有機氣提進料罐，從這餾出物被泵送往 有機氣提塔2224—T01， 3.5kg/cm2.g的蒸汽將用來從水中氣提有機物。經(jīng)過蒸汽氣提后， 水被送往污水處理，氣提塔的塔頂物質(zhì)將被送到熱媒爐中燒掉在上述整套裝置的設(shè)計中，雖已經(jīng)在節(jié)能方面有所考慮，但限于設(shè)計時的技術(shù)所限， 對一些余熱并未做到最有效的利用，其中最突出的就是工藝塔工藝蒸汽的利用，以往對這 部分蒸汽的處理，是采用換熱器經(jīng)過循環(huán)冷卻水冷卻后送入氣提塔進行氣提進行廢水的預(yù) 處理，在這個過程中，會造成大量能源損失，以聚合二期裝置為例1，工藝塔13噸/小時 的蒸汽不能有效利用，2，冷卻此13噸/小時的蒸汽需要大量的循環(huán)冷卻水。3，冷卻下的 廢水溫度大約為4(TC左右。為了有效的進行氣提還需將此40'C冷凝水利用蒸汽加熱到 IOO'C以上，如此循環(huán)，造成能源的極大浪費。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一種減少能源浪費，以循環(huán)利用能源， 達(dá)到節(jié)能減排效果的聚合酯化余熱利用方法及裝置。本發(fā)明所述的聚合酯化余熱利用方法，該方法是將酯化反應(yīng)釜上部分離塔的塔頂廢蒸汽引出并供給至少一臺溴化鋰制冷機作為熱源，并在制冷機的冷凝水出口設(shè)置一收集 罐，用泵將此部分水送至廢水收集罐中，部分作為塔頂回流水，其它溢流至氣提塔回收處 理。本發(fā)明在從分離塔的塔頂引出廢蒸汽的管線上增加有壓力調(diào)節(jié)閥，以提高作為溴化鋰 制冷機熱源的蒸汽壓力。本發(fā)明在所述分離塔的塔頂引出廢蒸汽的管線上并聯(lián)有一路空氣換熱器，以降低不作 為溴化鋰制冷機熱源時廢蒸汽的溫度，使之降溫后變成廢水，與溴化鋰制冷機冷凝水一起 集于廢水收集罐中；增設(shè)該空氣換熱器可以保證運行的安全。本發(fā)明所述的聚合酯化余熱利用裝置，它包括至少一臺溴化鋰制冷機，酯化反應(yīng)釜上 部分離塔的塔頂上通過蒸汽管道連接于溴化鋰制冷機的冷凝器上。所述的蒸汽管道上至少還串接有可以增加蒸汽管道內(nèi)蒸汽壓力的壓力調(diào)節(jié)閥，而在蒸 汽管道上還并聯(lián)有一路蒸汽支管，該蒸汽支管連接有至少一臺空氣換熱器。所述的蒸汽管道在連接溴化鋰制冷機的冷凝器后的冷凝水出口上用管道連接于一廢 水收集罐中，而所述的蒸汽支管在連接空氣換熱器后也同樣接于廢水收集罐中，該廢水收 集罐一路連接分離塔塔頂，另一路連接于氣提塔。本發(fā)明以聚酯產(chǎn)量每天1500左右計算，每小時可節(jié)約循環(huán)冷卻水流量約1800噸，節(jié) 約循環(huán)水泵電機功率達(dá)500度，平均每年可節(jié)電399.6萬度，節(jié)約電費約227.8萬元。另 一方面，本項目中溴化鋰制冷機采用副產(chǎn)酯化蒸汽，每小時用量約20噸，按每噸蒸汽50 元計算，可回收利用蒸汽達(dá)43200噸，節(jié)約成本216萬元。因此，本項目達(dá)產(chǎn)后，每年可 實現(xiàn)經(jīng)濟效益為443.8萬元。因此通過本發(fā)明的技術(shù)改良，經(jīng)濟和社會效益明顯，具有工 藝簡單，使用方便，安全、可靠，節(jié)能效果明顯，降低了能源的浪費，提高了能源的循環(huán) 利用，能真正達(dá)到節(jié)能減排目的等特點。


附圖1是現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備工藝連接結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖2是本發(fā)明的設(shè)備工藝連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的介紹本發(fā)明是對現(xiàn)有技術(shù)的一種改良，它是在現(xiàn) 有技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加了溴化鋰制冷機，空氣換熱器等設(shè)備，并通過管網(wǎng)連接，因此附圖 2中的酯化反應(yīng)釜以及輔助設(shè)備和分離塔等均與附圖1中所示的相同。本發(fā)明是在附圖1所示的基礎(chǔ)上增設(shè)了聚合酯化余熱利用裝置，所述的聚合酯化余熱 利用方法是將酯化反應(yīng)釜上部分離塔的塔頂廢蒸汽引出并供給至少一臺溴化鋰制冷機作 為熱源，并在制冷機的冷凝水出口設(shè)置一收集罐，用泵將此部分水送至廢水收集罐中，部 分作為塔頂回流水，其它溢流至氣提塔作廢水預(yù)處理。本發(fā)明在從分離塔的塔頂引出廢蒸汽的管線上增加有壓力調(diào)節(jié)閥，以提高作為溴化鋰 制冷機熱源的蒸汽壓力。本發(fā)明在所述分離塔的塔頂引出廢蒸汽的管線上并聯(lián)有一路空氣 換熱器，以降低不作為溴化鋰制冷機熱源時廢蒸汽的溫度，使之降溫后變成廢水，與溴化 鋰制冷機冷凝水一起集于廢水收集罐中；增設(shè)該空氣換熱器可以保證運行的安全。附圖2中所示的包括有本發(fā)明所述的聚合酯化余熱利用裝置，它是在附圖1中所示的 酯化反應(yīng)釜及其輔助設(shè)備基礎(chǔ)上，還包括有至少一臺溴化鋰制冷機，附圖2中所示為兩臺 溴化鋰制冷機的并聯(lián)組合。所述的酯化反應(yīng)釜上部分離塔的塔頂上通過蒸汽管道連接于溴 化鋰制冷機的冷凝器上。為了提高溴化鋰制冷機的制冷效率及制冷經(jīng)濟性，需要提高蒸汽 管道內(nèi)作為熱源的蒸汽壓力，所述的蒸汽管道上至少還串接有可以增加蒸汽管道內(nèi)蒸汽壓 力的壓力調(diào)節(jié)閥，而在蒸汽管道上還并聯(lián)有一路蒸汽支管，該蒸汽支管連接有至少一空氣 換熱器。該空氣換熱器的連接可以提高運行的安全性。所述的蒸汽管道在連接溴化鋰制冷機的冷凝器后的冷凝水出口上用管道連接于一廢 水收集罐中，而所述的蒸汽支管在連接空氣換熱器后也同樣接于廢水收集罐中，該廢水收 集罐一路連接分離塔塔頂，另一路連接于氣提塔。附圖1和附圖2中的設(shè)備和輔助設(shè)備標(biāo) 號等文字說明作為本說明書的內(nèi)容。從附圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)分析可知，本發(fā)明所述的回收工藝蒸汽存在著可能性，具體 是從現(xiàn)有技術(shù)的工藝分析可知，在酯化反應(yīng)中，正常反應(yīng)中的主要負(fù)產(chǎn)物是水，因反應(yīng) 是在280。C以上進行的，所以此部分水是由蒸汽形式經(jīng)工藝塔排出系統(tǒng)的，同時，酯化反 應(yīng)中，需要過量的EG以保證反應(yīng)的速度和轉(zhuǎn)化的完整。但酯化反應(yīng)的PTA和EG為1: 1 進行反應(yīng)的，在常壓下。EG的沸點為197'C，因此多余部分的EG將隨反應(yīng)生成的水一起 蒸出系統(tǒng)，此部分水和EG及其它反應(yīng)生成的副產(chǎn)物都將隨酯化釜上的工藝塔經(jīng)過分離后， EG回到系統(tǒng)，水和其它低沸副產(chǎn)物通過塔頂排出系統(tǒng)，經(jīng)冷卻水列管換熱器冷卻后，廢 水送往氣提塔進行處理。根據(jù)康泰斯公司所提供的PFD，物料平衡圖可知從塔頂出去的各餾出物組分如下 組分 水 EG 其它有機物含量(w/w) % 97.71 0.11 2.18而在其它有機物中，主要成分含量如下VOC組分 比例(％，體積) LEL乙醛 65—70 4.02—甲基一l， 3 — 二氧戊環(huán) 25—30 2.21， 4一二噁烷 <5 2.0同時根據(jù)康泰斯公司所提供的物料平衡圖(PFD)可知，在正常設(shè)計900噸/天的產(chǎn)量 下，工藝塔頂?shù)酿s出物的量為13680kg/h。壓力為0.05kg/cm3。同時為更好的利用現(xiàn)有的資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有裝置的潛力，榮盛石化將對現(xiàn)有的裝置 進行技術(shù)改造，消除原有瓶頸的前提下，將產(chǎn)量提高至100噸/天。改造后，工藝塔溜出物 的流量為14750kg/h，蒸汽的流量將更多，利用的價值也越高。在對各溴化鋰制冷機廠家進行咨詢后，得知，目前制冷機廠家對低壓蒸汽制冷機的技 術(shù)已經(jīng)很成熟，技術(shù)上并無太大問題，對于本裝置提供的熱源蒸汽而言，現(xiàn)有的問題主要有下面兩點a. 蒸汽壓力過低，在此壓力下，制冷機的效率和體積都較不經(jīng)濟。b. 組分蒸汽含其它有機物較多，且呈弱酸性，對一般材料有腐蝕，同時存在冷凝 液回收的問題。以上兩個問題的解決方法如下a.提高蒸汽壓力提高蒸汽壓力可以采用在塔頂蒸汽管線上增加壓力調(diào)節(jié)閥的形式進行加壓，但因加壓 后反應(yīng)釜壓力也隨之升高，還需考慮加壓后是否會對反應(yīng)產(chǎn)生影響。在酯化過程中，壓力的作用實質(zhì)上就是保證EG在液相中的濃度，減少EG蒸發(fā)，使 酯化反應(yīng)體系有足夠的羥基濃度，順利地完成酯化反應(yīng)。在酯化釜中，由于PTA與EG漿料由常溫突然升溫到285'C的高溫，為防止EG大量 閃蒸，需要將壓力控制得較高，同時，酯化反應(yīng)中，由于PTA僅能部分溶解于EG，所以 反應(yīng)初期物料呈槳狀，是非均相與均相同時存在的體系。對均相反應(yīng)，其反應(yīng)速度(u)為: u =K Ca(PTA) Cb(EG)式中，K為反應(yīng)速度常數(shù)，a、 b分別為PTA、 EG的反應(yīng)級數(shù)。在反應(yīng)初期，PTA未能全部溶于EG，故酯化反應(yīng)速度只與反應(yīng)溫度、壓力有關(guān)。溫度的作用除改變反應(yīng)常數(shù)(K)外，更主要的是提高PTA在反應(yīng)物料液相中的溶解度，加快 在均相中的反應(yīng)。當(dāng)PTA全部溶解后，反應(yīng)物料變成單一的液相，達(dá)到"清晰點"。酯化反 應(yīng)速度又與PTA和EG濃度有關(guān)，而EG的濃度取決于反應(yīng)壓力，壓力高即EG濃度高， 故反應(yīng)速度快。但壓力過高又會妨礙酯化副產(chǎn)物水的蒸發(fā)甚至導(dǎo)致水解反應(yīng)發(fā)生。 根據(jù)以上分析可知，適當(dāng)?shù)奶岣叻磻?yīng)壓力，對酯化反應(yīng)速度的提高，提高酯化率，既能為 制冷機提供有效的蒸汽，同時也有利于酯化反應(yīng)，達(dá)到一舉兩得的效果。 b.制冷機選用耐腐蝕材料為防止氣相蒸汽對制冷機的腐蝕，可選用耐腐蝕材料制作，根據(jù)多年的使用經(jīng)驗，選 用SS316L的薄壁不銹鋼材質(zhì)能有效的避免腐蝕問題，保證設(shè)備的長周期穩(wěn)定運行。本發(fā)明主要是利用塔頂廢蒸汽作為溴化鋰制冷機的熱源，為保證足夠的效率和投資成 本，需要提高蒸汽壓力，為此，a. 在原蒸汽管線上需增加壓力調(diào)節(jié)閥，將廢蒸汽壓力提高并穩(wěn)定至0.5kg/cm3。b. 原有蒸汽管線為DN600 (24英寸)。在新增壓力調(diào)節(jié)閥前牽出DN450 (18英寸) 管線進制冷機。c. 原列管式循環(huán)水換熱器在改造后可取消，當(dāng)為保證運行安全，可新增一臺空氣換 熱器。本發(fā)明選用溴化鋰制冷機，a.余熱蒸汽進入制冷機后，所產(chǎn)生的廢水需進行處理，為 此，可在制冷機冷凝水出口設(shè)置一收集罐，用泵將此部分水送入原廢水收集罐2223—T03 中，部分作為塔頂回流水，其它溢流至氣提塔作廢水預(yù)處理。b. 利用的廢蒸汽中還有部分不凝有機氣體，需將制冷機高點設(shè)置的脫氣管線引入原廢 氣洗滌器中經(jīng)噴淋后送入氣提塔回收。c. 為與原管網(wǎng)配合，冷凍站采用開式循環(huán)，將此冷凍機的冷凍水泵設(shè)在原冷凍站。制 冷機所用循環(huán)水由原循環(huán)冷卻水總管引入。
權(quán)利要求
1、一種聚合酯化余熱利用方法，該方法是將酯化反應(yīng)釜上部分離塔的塔頂廢蒸汽引出并供給至少一臺溴化鋰制冷機作為熱源，并在制冷機的冷凝水出口設(shè)置一收集罐，用泵將此部分水送至廢水收集罐中，部分作為塔頂回流水，其它溢流至氣提塔回收處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合酯化余熱利用方法，其特征在于從分離塔的塔頂引出 廢蒸汽的管線上增加有壓力調(diào)節(jié)閥，以提高作為溴化鋰制冷機熱源的蒸汽壓力。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合酯化余熱利用方法，其特征在于所述分離塔的塔頂引 出廢蒸汽的管線上并聯(lián)有一路空氣換熱器，以降低不作為溴化鋰制冷機熱源時廢蒸汽的溫 度，使之降溫后變成廢水，與溴化鋰制冷機冷凝水一起集于廢水收集罐中。
4、 一種聚合酯化余熱利用裝置，它包括酯化反應(yīng)釜及輔助設(shè)備，其特征在于它還包 括有至少一臺溴化鋰制冷機，酯化反應(yīng)釜上部分離塔的塔頂上通過蒸汽管道連接于溴化鋰 制冷機的冷凝器上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合酯化余熱利用裝置，其特征在于所述的蒸汽管道上至 少還串接有可以增加蒸汽管道內(nèi)蒸汽壓力的壓力調(diào)節(jié)閥，而在蒸汽管道上還并聯(lián)有一路蒸 汽支管，該蒸汽支管連接有至少一空氣換熱器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的聚合酯化余熱利用裝置，其特征在于所述的蒸汽管道 在連接溴化鋰制冷機的冷凝器后的冷凝水出口上用管道連接于一廢水收集罐中，而所述的 蒸汽支管在連接空氣換熱器后也同樣接于廢水收集罐中，該廢水收集罐一路連接分離塔塔 頂，另一路連接于氣提塔。
全文摘要
一種聚合酯化余熱利用方法及裝置，所述的方法是將酯化反應(yīng)釜上部分離塔的塔頂廢蒸汽引出并供給至少一臺溴化鋰制冷機作為熱源，并在制冷機的冷凝水出口設(shè)置一收集罐，用泵將此部分水送至廢水收集罐中，部分作為塔頂回流水，其它溢流至氣提塔回收處理；從分離塔的塔頂引出廢蒸汽的管線上增加有壓力調(diào)節(jié)閥，以提高作為溴化鋰制冷機熱源的蒸汽壓力；所述的裝置，它包括至少一臺溴化鋰制冷機，酯化反應(yīng)釜上部分離塔的塔頂上通過蒸汽管道連接于溴化鋰制冷機的冷凝器上；所述的蒸汽管道上至少還串接有可以增加蒸汽管道內(nèi)蒸汽壓力的壓力調(diào)節(jié)閥，而在蒸汽管道上還并聯(lián)有一路蒸汽支管，該蒸汽支管連接有至少一空氣換熱器；它具有工藝簡單，使用方便，安全、可靠，節(jié)能效果明顯，降低了能源的浪費，提高了能源的循環(huán)利用，能真正達(dá)到節(jié)能減排目的等特點。
文檔編號C08G63/12GK101250257SQ200810061278
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者俞傳坤, 李中明, 李水榮, 袁文沖, 郭成越, 馬立東 申請人:榮盛石化股份有限公司