Производство полиэфирных матированных волокон

 

3 Технологическая схема и ее аппаратурное оформление

 

3.1 Химико-прядельный цех

 

3.1.1 Химическое отделение

 

Каскад переэтерификации и колонна метанола - процесс переэтерификации осуществляется в 18-ти горизонтальных последовательно соединенных трубах каскада переэтерификации поз.05.011, Е05.011. Трубы расположены в группах по три единицы одна над другой и образуют ступенчатый каскад. ДМТ подается в первую трубу каскада по трубопроводу, обогреваемому паром 0,7 МПа (7 бар) через счетчики с овальными зубчатыми колесами.

На линиях 1,2,3,4 ЭГ подается в первую трубу каскада переэтерификации через измерительную диафрагму с регулирующим клапаном.

Катализатор реакции переэтерификации (ацетат марганца) вводится в линию подачи ЭГ в первую трубу каскада переэтерификации. Имеется резервный ввод катализатора непосредственно в первую трубу каскада переэтерификации.

Согласно проекта З ШтН 952-ТХ на технологических линиях 1-6 выполнен раздельный ввод этиленгликоля в каскад переэтерификации, заключающийся в разделении этиленгликоля на два потока, один из которых подается в первую трубу каскада переэтерификации, а второй по вновь смонтированной линии, оснащенной ротаметром для количественного измерения - в седьмую трубу каскада.

Уровень реакционной массы в трубах каскада переэтерификации поддерживается за счет переливных устройств. Уровень в трубах контролируется визуально через смотровые стекла. Конечная труба каскада не имеет перелива. Непрерывный отбор реакционной массы из нее осуществляется шестеренчатым насосом поз.05.017А, E05.017A c автоматически регулируемой частотой вращения для линий 1,2,4,6. Для потока 3.1 - насосом поз. 05.017А, для потока 3.2 - насосом поз.05.017С.

Последняя группа труб каскада переэтерификации является буферной емкостью всей линии.

Образующиеся в процессе реакции пары метанола и избыточного этиленгликоля отводятся в колонну метанола. Для достижения максимальной степени переэтерификации в каскаде переэтерификации устанавливается определенный температурный режим в пределах от 145°С до 255°С. В первых трубах поддерживается более низкая температура, чтобы переэтерификация не начиналась слишком бурно и отгон этиленгликоля и метанола происходил по возможности слабее. Затем температура реакционной массы повышается приблизительно до 190°С и постепенно доводится до температуры кипения этиленгликоля.

Пары из каскада переэтерификации по обогреваемому паром 2,0 МПа     (20 бар) трубопроводу вводятся в колонну метанола поз.05.012, Е05.012. Температура паров внутри трубопровода (190±10)°С. Для продувки трубопровода к линии отвода паров подведена линия азота давлением 0,05 МПа (0,5 бар).

Обогрев первых шести труб каскада переэтерификациии производится паром 2,0 МПа (20 бар). Трубы каскада с 7-ой по 18-ую обогреваются жидким динилом в противотоке к потоку реакционной массы.

Пары метанола из каскада переэтерификации вводятся в среднюю часть колонны метанола поз.05.012, E05.012. Выше ввода паров метанола в колонну через счетчики FQRCA 15246/15247 поз.05.014а, E05.014а подается этиленгликоль смешанный, предназначенный для проведения реакции переэтерификации. Этиленгликоль смешанный стекает в нижнюю часть колонны метанола, встречает поднимающиеся ему навстречу пары метанола, конденсирует из них этиленгликоль и поступает в куб колонны.

Пары метанола проходят через верхнюю часть колонны и конденсируются в попеременно работающих, параллельных кондесаторах поз.05.015, E05.015. Сконденсировавшийся метанол стекает в сборник флегмы поз.05.122, E05.122. Несконденсировавшиеся в конденсаторе пары и газы направляются в газоохладитель поз.05.016, E05.016, где происходит конденсация остаточных паров метанола. Конденсат стекает в сборник флегмы поз. 05.122, Е05.122, а охлажденные газы направляются в общую воздушную линию и поступают в скруббер поз.05-055-1, E 05.055-1.

Часть метанола из сборника флегмы самотеком подается обратно в колонну метанола в качестве флегмы, а излишки метанола через переливную трубу стекают в емкость сырьевой смеси 2 поз.05.094 В.

При работе конденсаторов поз.05.015, Е05.015 постепенно происходит осаждение ДМТ. Для удаления ДМТ из конденсаторов предусмотрен обогрев конденсаторов паром 0,7 МПа (7 бар). Расплавленный ДМТ по трубопроводам стекает из конденсаторов в первую трубу каскада переэтерефикации.

В кубе колонны метанола собирается этиленгликоль, содержащий ДМТ и олигомеры, так называемый общий этиленгликоль. Этот этиленгликоль в требуемом количестве подается центробежными насосами поз. 05.014 А,В, Е05.014 А,В в первую трубу каскада переэтерификации.

Центробежные насосы и трубопроводы, содержащие общий этиленгликоль, обогреваются паром 0,7 МПа (7 бар).

В кубе колонны поддерживается постоянная температура (180-190)±2°С за счет термосифонной циркуляции кубового продукта через испаритель поз.05.013, E05.013, обогреваемый жидким динилом.

Технологическая схема каскада переэтерификации и колонны метанола приведена на рисунке 1.

 

 

 

 
Системы отгона 1 и 2 этиленгликоля - из каскада переэтерификации расплав ПЭТ после добавки стабилизатора через регулирующий клапан поддержания давления направляется в систему отгона 1 этиленгликоля.

Система отгона 1 этиленгликоля состоит из реактора поз.05.023, E05.023-1, испарителя поз.05.022, E05.022 и центробежных насосов поз.05.028A,B,    E05.028A,В.

Центробежные насосы поз.05.028A,B, E05.028A,B осуществляют непрерывную циркуляцию реакционной массы в системе отгона 1 ЭГ по контуру: центробежный насос - испаритель - реактор. Об интенсивности циркуляции судят по количеству энергии, потребляемой приводами центробежных насосов системы отгона.

В напорную линию циркуляции вводятся: суспензия двуокиси титана, катализатор реакции поликонденсации (трехокись сурьмы) и суспензия сажи на потоках 3.1 и 3.2. Имеется возможность ввода трехокиси сурьмы в первую трубу каскада переэтерификации на линиях 1,6.

Из циркуляционного контура системы отгона 1 реакционная масса непрерывно шестеренчатым насосом поз.05.017B на линиях 1,2,4 подается в систему отгона 2 этиленгликоля. На линии 6 реакционная масса из циркуляционного контура системы отгона 1 этиленгликоля непрерывно подается в систему отгона 2 этиленгликоля через регулирующий клапан LRCA - 32348.

На линиях 1, 2 системы отгона 2 этиленгликоля состоят из реактора поз.05.023-2, испарителя поз.05.022 и центробежных насосов поз.05.028C,Д.

На линии 6 система отгона 2 этиленгликоля состоит из реактора со встроенной мешалкой поз.E05.023-2 и обогреваемой "рубашкой". Это позволило отказаться от использования циркуляционных насосов, теплообменника и обводной линии насоса поз.E05.017C.

Обогрев аппаратов систем отгона 1 и 2 этиленгликоля осуществляется парами динила.

В системах отгона 1, 2 этиленгликоля происходит практически полная отгонка этиленгликоля, вводимого в избытке в каскад переэтерификации и начинается реакция поликонденсации ДГТ в полиэтилентерефталат (ПЭТ) с выделением этиленгликоля.

Вакуум в системах отгона 1, 2 этиленгликоля создается насосными вакуумными стендами поз.05.027, E05.027. Каждый насосный стенд состоит из секционного гликолекольцевого насоса, бака этиленгликоля и холодильника.

Отгоняющиеся в системах отгона 1 и 2 пары этиленгликоля, содержащие некоторое количество олигомеров, по обогреваемым парами динила трубопроводам отводятся в скрубберы поз.05.024-1, E05.024-1. В скрубберах эти пары конденсируются циркулирующим через скрубберы холодным этиленгликолем.

Несконденсировавшаяся в скрубберах часть паров этиленгликоля и легколетучих фракций вводится в конечные конденсаторы поз.05.025, E05.025, где происходит окончательная конденсация паров этиленгликоля и летучих веществ. Несконденсировавшиеся газы далее направляются на насосные стенды, конденсат этиленгликоля собирается в барометрическом баке поз.05.132, E05.132. Этиленгликоль из барометрического бака поз.05.132, E05.132 откачивается одним из насосов поз.05.123, E05.123 в бак сырьевой смеси 1 поз.05.044.

ЭГ из скрубберов поз.05.024-1, E05.024-1 поступает в барометрические баки циркуляционного этиленгликоля поз.05.026, E05.026, откуда одним из центробежных насосов поз.05.024-3, E05.024-3 через холодильники поз.05.024-2, E05.024-2 и фильтры поз.05.039, E05.039 опять подается к скрубберам поз.05.024-1, E05.024-1.

В холодильниках поз.05.024-2, E05.024-2 этиленгликоль охлаждается за счет подачи в трубное пространство оборотной охлажденной воды.

Отработанный этиленгликоль поступает по линии перелива в емкости поз.05.099 или поз.05.044 или прямо в колонну метанола.

В системе отгона 1 этиленгликоля поддерживается вакуум (0,01-0,02) МПа (0,1-0,2) бар, в системе отгона 2 этиленгликоля поддерживается вакуум      (0,008+-0,004) МПа (0,08-(0,04) бар.

Все воздушные линии от баков циркуляции этиленгликоля, сборников легкокипящих фракций и баков этиленгликоля насосных стендов выведены через общий коллектор к скрубберам поз.05.055-1, E05.055-1.

Технологическая схема систем отгона 1 и 2 этиленгликоля приведена на рисунке 2.

 

 

 

 

 

 
Предварительная и главная поликонденсация - из системы отгона 2 этиленгликоля расплав ПЭТ на линии 6 шестеренчатым насосом с регулируемой частотой вращения поз.E05.017C передается через автоматический регулирующий клапан поддержания давления в предварительный реактор поз.E05.029.

На линиях 1,2,4 расплав из системы отгона 2 этиленгликоля непрерывно подается в предварительный реактор поз.05.029 через автоматический регулирующий клапан LRCA-33302.

В предварительном реакторе поддерживается более глубокий вакуум (0,0010±0,0005) МПа (0,010±0,005) бар и более высокая температура на входе (270-275)±2°С, чем в системе отгона 2 этиленгликоля.

На линиях 1,2,4 расплав из предварительного реактора подается по трубопроводу шестеренчатым насосом с регулируемой частотой вращения поз.05.030A, E05.030A через регулирующий клапан поддержания давления в главный реактор поликонденсации поз.05.040А, E 05.040А.

В главном реакторе поддерживается более глубокий вакуум (0,0002-0,0005) МПа (0,002-0,005) бар и более высокая температура, чем в предварительном реакторе.

Образующиеся в результате процесса поликонденсации пары, состоящие из этиленгликоля и олигомеров, поступают в отделители олигомеров поз.05.125, E05.125.

Из отделителей олигомеров пары этиленгликоля направляются далее в скрубберы поз.05.032, E05.032, а олигомеры поступают в сборники олигомеров поз. 05.098 и 05.097; E05.097 и E05.098.

Олигомеры периодически сливают из сборников олигомеров в переносные ванны, дробят и отправляют на метанолиз в цех регенерации ЛиОР ЗСВ.

В скрубберах поз.05.032, E05.032 пары этиленгликоля конденсируются за счет распыления в них холодного этиленгликоля. Несконденсировавшаяся часть паров и газы уходят далее в конечные отделители поз.05.033, E05.033. Работа отделителей аналогична работе скрубберов.

Олигомеры отправляются на сжигание в цех регенерации ЛиОР ЗСВ или ЗОС.

Этиленгликоль из предварительного реактора, сконденсировавшись в скруббере поз.E05.032, 05.032 и отделителе поз.E05.033A, 05.033A, направляется в барометрический бак циркуляционного ЭГ поз.E05.036A, 05.036A. Этиленгликоль из главного реактора, сконденсировавшись в скруббере поз.E05.032C, 05.032C и отделителе поз.E05.033C, 05.033C, направляется в барометрический бак циркуляционного этиленгликоля поз.05.036B и E05.036B. Этиленгликоль из скруббера поз.05.032B, E05.032B и отделителя поз.05.033B, E05.033B может быть направлен как в баки поз.E05.036A, 05.036A, так и в баки поз.E05.036B, 05.036B.

Из барометрических баков циркуляционного ЭГ поз.05.036, E05.036 одним их центробежных насосов поз. 05.037, E05.037 этиленгликоль подается через холодильники поз.05.038, E05.038 и фильтры поз.05.039, E05.039 к скрубберам    поз. 05.032, E05.032 и конечным отделителям поз.05.033, E05.033.

При достижении верхнего предельного значения уровня (85%) в барометрическом баке конечного реактора поз.05.036C, E05.036C открывается клапан и этиленгликоль поступает в барометрический бак главного реактора поз.05.036B, E05.036B, а затем в барометрический бак предварительного реактора поз.05.036A, E05.036A и далее насосами поз.05.037A,B перекачивается в емкость сырьевой смеси поз.05.044.

Олигомеры отправляются на сжигание в цех регенерации ЛиОР ЗСВ или ЗОС.

Из конечных отделителей поз.05.033, E05.033 несконденсировавшиеся пары этиленгликоля направляются к стендам вакуумных насосов поз.05.034, E05.034 и поз.05.035, E05.035.

Вакуум в предварительном реакторе создается одним из двух двухступенчатых вакуумных стендов поз.05.034A,B, E05.034A,B. Двухступенчатый вакуумный стенд поз.05.034, E05.034 состоит из гликолекольцевого секционного насоса и насоса Рутца.

В главном ректоре вакуум создается одним из двух трехступенчатых вакуумных стендов поз.05.035, E05.035. Трехступенчатый вакуумный стенд состоит из гликолекольцевого секционного насоса и двух последовательного подключенных насосов Рутца.

На линии подачи этиленгликоля к вакуумным стендам установлен холодильник, при помощи которого происходит дополнительное охлаждение этиленгликоля.

Технологическая схема предварительной и главной поликонденсации приведена на рисунке 3.

 

 

 

Конечная поликонденсация - из главного реактора поликонденсации расплав ПЭТ шестеренчатыми насосами поз.05.030B,C передается в два параллельно подключенных конечных реактора поз.05.040B,C для линий 1,2.

Для технологической линиий 4 из главного реактора поликонденсации расплав шестеренчатым насосом поз.05.030B, E05.030B подается в конечный реактор поз.05.040B, E05.040B, а из него насосами поз.05.030Д, Е05.030 Д - в конечный реактор поз.05.040C, E05.040C.

На линии 6 (поток 6.1) расплав из главного реактора поз.Е05.040А насосом поз.Е05.030В передается по расплавопроводу на машины формования № 13, 14, 15, 16.

На линии 6 (поток 6.2) расплав из предварительного реактора поликонденсации поз.Е05.040В передается по трубопроводу насосом поз.Е05.030Д в главный реактор поликонденсации поз.Е05.040 С. Из главного реактора поликонденсации поз.Е05.040С расплав по расплавопроводу передается насосом поз.Е05.030 Е к машине формования № 17.

Мешалки конечных реакторов поз.05.040, E05.040, отделители олигомеров поз.05.125, Е05.125, скрубберы поз.05.041, Е05.041, конечные отделители поз.05.033, Е05.033, барометрические баки поз.05.036, Е05.036, циркуляционные насосы поз.05.037, Е05.037, вакуумные стенды поз.05.042, Е05.042 работают аналогично описанным в пункте «Предварительная и главная поликонденсация».