PA6连续聚合装置导热油系统设计小结
PA6连续聚合装置是以己内酰胺为主要原料生产聚酰胺6 (PA6) 纺丝级干切片。流程简述为:液态己内酰胺~添加剂系统~消光剂制备~预聚合~后聚合~切片生产~切片萃取~切片干燥和冷却~切片输送/储存和运输。导热油以其载热量大、蒸汽压低、沸点高、凝固点低等优点, 广泛被化工企业用作传热介质。PA6连续聚合装置采用的导热油为Dowtherm系列, 为联苯和联苯醚低熔混合物, 由26.5%的联苯和73.5%的联苯醚组成。熔点为12℃, 其特点是热稳定性好, 使用温度高 (400℃) 。这种凝点 (12.3℃) 低熔混合物, 在常温下, 沸腾温度在256~258℃范围内使用比较经济。这种低熔混合物蒸发形成的蒸汽过程中无任何一种组分提浓的发生, 且液体性质不变。根据用户点的加热温度要求不同, 该装置所用导热油可分为液相导热油系统和气相导热油系统。
1液相导热油系统
液相导热油系统是个封闭循环系统, 被用来传递过程热或者均衡的加热产品, 最适用的情况就是给需要加热温度比产品凝固点略微高的产品加热。
1.1系统简介
液相导热油系统是由高位槽、换热器、循环泵、用户组成的封闭循环系统。导热油从系统最低点充满至整个封闭循环管路, 由循环泵增压提供动力源, 以克服整个闭式回路的阻力。循环导热油经换热器管程的高温热媒加热后, 将热量传给用户。换热器的出口温度由高温热媒出口调节阀控制。系统在回流管线有一个气体分离器 (排气包) 与高点上设置的高位膨胀槽相连, 可防止热膨胀和导热油因容积损失而缺少时自动补充。详见下图。
1.2 配管要求
管线走向:为了保证加热系统性能和尽量少的热损失, 管线要尽量短, 少折弯, 直连。
导热油补充管道一般是接在主管道最低处, 而且是从下部接入;导热油回流管线是接在主管道最高端, 并且是从上部接入。这样做的好处就是系统可以自动高点放空, 通过导热油补充管道排凝。
1.2.1气体分离器
通常情况下气体分离器会安置在加热系统的最高点, 在回流管线最后一个单独放空管线分支之后。
(1) 高点位于气体分离器之下时, 就需要一个带减压孔板的DN25 管线连接到分离器回流管线上, 放空管线要保持平稳提升, 还要保证尽可能大的坡度, 管线上不需要任何切断管件。
2) 高点位于气体分离器之上或者设计一个平稳提升放空管线到分离器回流管线不可能的情况, 就必须预留一个分割板和一个拟定路线。
1.2.2 放空管线
要求所有夹套管道在每个高点都要保留连续排空能力。
(1) 放空管线到放空设备要保持平稳提升, 还要保证尽可能大的坡度, 以及尽可能少的支线分流。
(2) 放空阀要垂直安装在放空管线高点之前, 如果条件不允许, 也可以安装在高点之后.通常情况下放空阀要安装在离操作平台1 ~1.8米之间, 方便操作。
2气相导热油系统
气相导热油系统是个封闭系统, 气相导热油的温度范围比液相导热油的要高。适用于给吸收热量较大的加聚反应提供反应热, 或给保温要求高的用户提供热源。
2.1系统简介
气相导热油系统是由蒸发器、排气罐、用户组成的封闭系统。每一个蒸汽用户点都由排气罐与蒸发器相连。导热油从系统最低点填充至蒸发器中, 运行时导热油被蒸发器管程高温热媒加热后, 升温变成气态进入系统给用户加热, 一部分气体冷凝回到蒸发器, 另一部分通过排气罐再回到蒸发器, 形成系统循环升温。系统温度调节由高温热媒出口调节阀控制。系统高点的排气罐温度低时, 会出现低温报警, 打开顶部排气阀将低温气体排出而使系统升温, 排出的气体冷凝后自流至低位槽。详见下图。
2.2 配管要求
2.2.1气相供给管线
水平管线坡向蒸发器方向, 坡度尽量小。按照“足步步低”的原则配管, 保证气体上升过程中产生的冷凝液可以流回蒸发器。且水平部分管段不宜过长, 管线尽量直连。
2.2.2凝液管线
(1) 在凝液管线出口下方须有1m垂直管段, 在水平管线弯头前或液封的凝液收集管前。
(2) 凝液管线的水平管段坡向流动方向, 坡度尽量小, 且水平段应尽量短。
(3) 凝液收集总管要水平布置, 两端设置盲板, 溢流高度400mm。凝液收集总管比最大的凝液管接入管管径至少大1级。
(4) 蒸发器和凝液收集总管之间垂直距离最少0.6m。特殊情况下, 可能会利用导热油凝液管线作为凝液收集管, 该管线利用蒸发器位置和液位液封。此种情况下, 凝液出口与蒸发器顶部位差至少1m。
2.2.3气相放空管线
气相用户的气体放空管线要保持平稳提升至排气罐, 去排气罐的距离应尽量短, 且水平管段要保持向上倾斜, 最小坡度30°, 管线上不需要任何切断管件。放空管线顶端必须经过一个减压孔板接至排气罐入口的放空收集总管。
2.2.4 排气罐
(1) 排气罐的凝液出口与凝液收集总管入口之间的垂直距离保持在3m以上。
(2) 排气罐顶部放空管线的竖直部分须尽量短, 经水平管段后再向下敷设, 该水平段不宜长, 切断阀应设置在该水平管段上, 且位于排气罐的现场温度表可见范围内。
3 结语
在PA6 聚合装置中, 液相、气相导热油系统均是封闭的循环系统, 起到为反应提供反应热或给物料保温的作用。通过对聚合装置导热油系统设计的分析总结, 在工程设计中, 我们对导热油系统管道的设计有了更深入的认识, 也可以对实际生产中导热油系统的操作检修及安全维护起到指导作用。
摘要：导热油以其载热量大、蒸汽压低、沸点高、凝固点低等优点, 成为化工生产过程中广泛采用的传热介质。本文介绍了PA6连续聚合装置中Dowtherm系列导热油的特点, 并对液相、气相导热油系统的系统构成、配管要求进行了设计小结。
关键词：PA6连续聚合装置,液相导热油系统,气相导热油系统,配管要求
参考文献
[1] 杨军.PA6聚合生产技术[J].合成纤维工业.1996, 19 (2) .
[2] 裴瑞瑞.PA6回收装置问题分析及解决办法[J].化工管理.2015, 377 (6) .
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