淺談聚酯工廠設計

李 恬

（中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州 510230）

0 前言

聚酯工廠是對苯二甲酸和乙二醇進行反應生產聚酯的重要工廠，其內部涉及大量的輸送管道、反應設備、存儲容器等，眾多的設備和管道以及復雜的生產環境對聚酯工廠的設計提出了更高的要求。聚酯工廠的設計是復雜而系統的工程，結合聚酯工廠的生產特點對聚酯工廠進行合理的規劃布局，要從聚酯工廠的生產、安全、節能、環保等多方面入手做好聚酯工廠的設計規劃布局。

1 聚酯工廠設計中的工藝設計

聚酯工廠生產工藝除了用于生產特殊產品外，在聚酯工藝上應當優先選擇以苯二甲酸為原材料的直接酯化縮聚生產工藝。當在聚酯工廠中選用連續直接酯化縮聚工藝進行后續纖維級聚酯產品的生產時，在聚酯生產工藝的選擇上應當采用乙二醇在裝置中全回用的工藝流程。在聚酯工廠中所使用的生產工藝設備的設計與選取上應當以物料衡算和熱量衡算所得出的數據作為聚酯工廠生產裝置設計的基礎，結合聚酯工藝流程對聚酯工廠中各生產設備的進出口物流數據進行相應的計算，并進行復核，確保聚酯工藝流程各設備的選取符合相關要求。對于各設備的熱媒流量需要經過詳細的計算，結合熱量需求選擇合適的熱媒。熱媒主要有氣相和液相兩種，在選用不同的熱媒時需要結合該熱媒的特點進行相應性的設計，以確保其滿足相關規范要求。聚酯工廠設計應當以安全、可靠為第一原則，對于各種新工藝、新技術以及新材料等應當在做好論證試驗的基礎上再投入使用。聚酯工廠的產能設計需要以廠家所提供的產能數據為準，在明確需求產量的基礎上進行相應的設計。在聚酯工廠工藝設計時應當先就聚酯生產中所需要的各種設備以及輸送管道進行先期設計，在論證滿足相關生產要求后再對前期設計規劃進行補充和完善。聚酯工廠工藝設計中，應當注意以下幾方面的問題：

（1）聚酯生產所使用的各種聚合和反應裝置中都應當設置必要的取樣口以方便取樣實現對聚酯反應進程的檢測、監控。

（2）在對聚酯廠內的聚酯反應器管道系統設計時不僅要考慮到生產需求，還需要考慮到后期的清理、維護。

（3）在聚酯反應中所產生的乙二醇收集可以通過加裝乙二醇儲槽來實現。

（4）完善儀器儀表系統，對于聚酯反應中的各部分應當加裝足夠的壓力、溫度、流量等檢測儀表，用以動態采集聚酯反應中各流程的相關數據。

對于進入聚酯工廠生產裝置廠房的原料、水、高溫蒸汽以及壓縮氣等公共工程介質，應當加裝足夠的計量儀表。結合聚酯生產中的流量計算輸送管道的管徑和阻力降，確保漿液能夠在輸送管道內進行良好的流通。對熔體輸送泵后熔體管道的管徑、管道壓力將和熔體的停留時間等進行相應的計算，確保聚酯工廠工藝設計滿足其要求。

2 聚酯工廠設計中安全設計

聚酯工廠設計中應當將安全設計放在重要位置，在聚酯工藝設備中加裝足夠的安全閥、爆破片、呼吸閥、阻火器、疏水器等安全裝置，并對各安全裝置所能達到的安全防護效果進行相應的計算。進出聚酯工廠生產裝置車間的乙二醇、苯二甲酸等原料輸送管道、熱媒管為保障其安全，在設計時應在聚酯生產車間廠房的邊界處設置隔斷用閥門和8字盲板，以便在緊急情況下隔斷各反應器之間的聯系，在隔斷處加設操作平臺，增強聚酯工廠的安全性。為保障聚酯車間生產的安全性對于進入聚酯生產廠房的公用工程管道需要采用與輸料管道相等的設計標準。此外，為了能夠在緊急情況下排空輸送管道和生產設備內的反應原料，應當在聚酯工廠的安全設計時加裝相應的排空措施。聚酯工廠中所使用的反應設備都屬于壓力設備，為保障相應生產設備的安全性，在設計時應當對反應器、蒸發器以及熱媒儲槽等的壓力設備的頂部加裝安全閥，用來將壓力設備的內部壓力控制在一個較為合理的范圍內，用來確保聚酯生產的安全性，聚酯反應的中間產物可能存在有毒有害氣體，因此安全閥所排出的氣體不得直接排入大氣中，而是應當將安全閥的泄放管接入到儲槽中進行末端收集，以備后用。此外，聚酯工廠酯化反應器氣相管道上的安全閥，應在其入口前設爆破片或是氣相管道帶保溫夾套，以此確保安全閥能夠在各種復雜工況下工作，保障聚酯工廠的安全運行。在聚酯工藝管線中的縮聚反應器與外界相通的氣相管道上應當增設多個零泄漏的止回閥。在聚酯工藝管線的設計中，應當將正壓下工藝尾氣管道上的閥門、法蘭等布置在室外，排風風機應露天布置以增強排風風機的工作效率和工作的安全性。聚酯工廠設計中需要對各功能區、危險區進行合理的劃分，以確保聚酯工廠在具備完善功能的同時具有良好的安全性，需要注意的是對于聚酯工廠中的爆炸危險區進行標識時應當在平面圖與剖面圖上都對聚酯工廠中釋放源的位置和危險區域的類型、范圍等進行明確的標識，并結合上述危險區域合理的采取相應的安全措施。在聚酯工廠勞動安全方面的設計中，對于聚酯工廠中對苯二甲酸料倉和人工開包方式卸料的卸料斗內部應在設計中加設抽氣除塵設施，因此保障作業人員的人身安全。

3 聚酯工廠的管道設計

聚酯工廠內部需要布設大量的管道用于漿液的輸送和轉運。在聚酯工廠管道設計上，對于管道的材質多選用不銹鋼，此外，碳鋼材質的鋼管也可以用于聚酯生產中熔體的輸送且不影響產品質量。此外，出于成本考慮，在聚酯工廠設計中可以使用奧氏體不銹鋼焊接鋼管，其能夠在-196℃～400℃的范圍內正常工作，且相較于無縫不銹鋼管有著20%左右的價格優勢。在聚酯工廠管道設計時可以結合實際情況對管道管材進行選取。

在完成了對于管線的設計、規劃與布設后應當結合聚酯生產中物料的毒性和火災危險性對管道焊縫進行射線照相的檢驗方式與方法。由于聚酯工廠對于管道的連接有著極為苛刻的要求，因此在對布設完畢后的管道進行檢驗時需要使用射線照相對所有的夾套主管焊縫進行檢驗。管道壓力試驗是聚酯工廠管線建成后的重要檢測方式之一，在檢測時使用氣壓方式對管線進行壓力檢測，如果現場不具備氣壓檢測的條件則可以使用液相熱媒作為聚酯工廠管線壓力測試的測試介質對管線進行液壓試驗。管線測試中，對于縮聚反應器及其連接的管道系統應使用氦氣進行壓力測試與泄露性試驗，通過這一方式能夠便捷、高效地尋找到聚酯工廠管線中的泄露點。對于管線中夾套主管則不便于進行壓力試驗。

結語

聚酯工廠涉及眾多的環節，在聚酯工廠的設計中需要以地層檢測數據、設備參數以及設計規范為基礎，對聚酯工廠進行針對性、規范性的設計，本文在分析聚酯工廠設計特點的基礎上對如何做好聚酯工廠的設計進行了分析介紹。