聚酯装置增容后酯化工艺条件的优化

金山油化纤　第２５卷　聚酯装置增容后酯化工艺条件的优化　龚玉兰　（中国石化上海石油化工股份有限公司涤纶部，２００５４０）　摘要：　聚酯装置酯化系统增容改造后，生产工艺变化很大，控制难度增加。对酯化温度、酯化反应器液位、主要原料　ＥＧ与Ｐ，ｒＡ的物质的量比和酯化压力等工艺条件进行优化后，产品质量稳定，能耗、主要原料乙二醇（Ｅｃ）和精对苯二甲酸　（ＰＴＡ）的单耗下降。　关键词：聚酯增容酯化优化　上海石油化工股份有限公司５２．７　ｋｔ／ａ聚酯　２）酯化反应温度　酯化反应是吸热反应，随着反应温度的升高，　（ＰＥＴ）装置是１９８７年从美国杜邦公司引进的成　套旧设备，以精对苯二甲酸（ＰＴＡ）和乙二醇（ＥＧ）　为原料，三氧化二锑为催化剂，经连续浆料调制、　直接酯化和缩聚反应，产物聚对苯二甲酸乙二醇　酯化反应速率和ＤＥＧ生成量同时增加。随着生　产负荷的增加，需提高酯化反应温度，以达到相同　酯化率。　酯（熔体）直接用于生产纤维级半消光聚酯切片　及涤纶长丝。　３）ＥＧ／ＰＴＡ物质的量比　随ＥＧ／ＰＴＡ物质的量比的增加，反应体系中游　该装置酯化系统增容改造以后，酯化生产工　艺发生了极大的变化，控制难度相应增加。从增　容改造后２年多的生产情况来看，生产能力达到　１００　ｋｔ／ａ，产品质量有所提高，装置能耗及主要原　离ＥＧ浓度增加，酯化率升高，同时ＤＥＧ含量增加。　４）酯化压力　压力增加，酯化率减小，但液相中ＥＧ含量、　酯化率和ＤＥＧ含量增加。　料ＰＴＡ和ＥＧ单耗有所下降，但降幅不大。为降　低生产成本，在分析酯化反应影响因素的基础上，　综上所述，确保酯化率合格、稳定，将齐聚物　中ＤＥＧ含量控制在较低水平是调整酯化工艺参　对酯化工艺进行了优化，取得了较好的效果。　数的首要目的。但是酯化反应速率和酯化率的提　高需要高温、高压、高ＥＧ／ＰＴＡ物质的量比和较长　的停留时间。而要减少ＤＥＧ的生成，需要缩短停　留时间，保持低温、低压和低ＥＧ／ＰＴＡ物质的量　比，因此优化工艺时需加以综合考虑。　１酯化反应影响因素分析　影响酯化反应的因素有以下几个方面：　１）停留时间　在温度、压力、ＥＧ／ＰＴＡ物质的量比一定的情　况下，酯化率随物料在酯化反应器中停留时间的　延长而升高，ＤＥＧ（二乙二醇）生成量不断增加。　２酯化系统工艺条件优化　２．１降低酯化温度　在ＥＧ／ＰＴＡ物质的量比一定的条件下，提高　收稿日期：２００５—１１—１４。　在反应釜体积不变的情况下，只能通过增加液位　来增加停留时间。但液位过高，酯化釜会出现　“雾沫夹带”现象，即由水和乙二醇所形成的雾沫　中夹带未反应的ＰＴＡ和低聚物。因此停留时间　的改变受到限制。　作者简介：龚玉兰，女，１９６９年１１月出生，毕业于上海石油化　工专科学校有机化工专业（现为华东理工大学石化分院），现　从事聚酯工艺管理工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１期（２００６）　龚玉兰．聚酯装置增容后酯化工艺条件的优化　反应温度，则反应速度增加，但副反应速度也随之　由４８０　ｍｏｌ／ｔ升高至５３３　ｍｏｌ／ｔ，基本达到了缩聚　处理能力的上限。　２．４降低酯化压力　加快，ＤＥＧ的生成量增加。另外，酯化反应是吸　热反应，反应温度的提高将使装置能耗上升。因　此，酯化反应的温度不宜太高。　满负荷时，分阶段进行酯化温度优化试验，最　酯化过程中产生的ＤＥＧ作为反应物与齐聚　物反应。此外，为控制产品中ＤＥＧ的含量，在缩　聚过程中也需添加适量的ＤＥＧ，以保持ＤＥＧ含量　终将温度控制在２８６℃。经测试和计算，酯化率　大于９４％，且保持稳定。　２．２调整酯化釜液位　在酯化蒸气分离器中，未反应的ＥＧ和反应　中生成的水通过气相管线进入分离塔时，会出现　“雾沫夹带”现象，夹带物主要是未反应的ｔｒＩ＇Ａ和　部分齐聚物。夹带物在分离塔中经ＥＧ循环喷淋　后进入酯化热井底部，降温后与ＥＧ混合形成残　渣，通过热井残渣系统的定期作业被排出酯化系　统。排出的残渣只能作为废弃物处理，不能回用。　因此降低酯化残渣量可降低ｔｒＩ＇Ａ和ＥＧ单耗。　根据相关文献记载，酯化釜一旦制造完成，酯　化蒸气分离器的气相分离空间只取决于酯化釜液　位，而酯化釜中雾沫夹带量的大小与酯化釜气相　分离空间的大小有关，尤其当酯化液位波动时，雾　沫夹带量会明显增大。因此适当调整并控制好酯　化釜液位可降低酯化残渣量。　为此，一方面适当降低酯化液位，由原来的　１　２００　ｍｍ降低到１　０００　ｍｍ；另一方面优化酯化液　位控制参数，增加现场酯化液位的巡检频度，发现　波动及时调整，从而确保酯化釜液位稳定，降低雾　沫夹带量。实践证明，采取上述措施后残渣量大　为减少，残渣排除作业频度由原来的每周３次降　低到现在的每周１次。　２．３降低ＥＧ／ＰＴＡ物质的量比　杜邦聚酯装置的特点是采用浆料中ＥＧ过量　的方法来促进酯化反应，因此浆料中ＥＧ／ｔｒＩ＇Ａ物　质的量比较高，反应釜中游离ＥＧ浓度因此而增　大。在高温的作用下，ＥＧ发生分子间脱水生成　ＤＥＧ，因而增加了原料ＥＧ的消耗。实际生产中，　系统一旦稳定，ＥＧ的含水量和浆料的温度是基本　稳定的，因此可通过测量并控制浆料在线密度来　保持浆料中ＥＧ／ｔｒＩ＇Ａ物质的量比稳定。　以浆料密度１　２９０　ｋｇ／ｍ　为起点（对应的　ＥＧ／ＰＴＡ物质的量比为２．２），逐渐提高浆料密　度，并以齐聚物端羧基浓度为判断指标。通过优　化，最终浆料密度稳定在１　３２０　ｋｇ／ｍ　，ＥＧ／ｔｒＩ＇Ａ　物质的量比为１．７，此时的齐聚物端羧基浓度已　稳定。　在分离塔中，酯化副反应生成的醛类无法分　离出来，只能随酯化废水一起排出酯化系统，导致　废水的化学耗氧量（ＣＯＤｅｒ）升高。　醛类的生成主要取决于酯化反应温度和酯化　压力，对酯化压力尤为敏感。酯化压力升高会明　显促进醛类的生成，但酯化压力过低则不利于　ＤＥＧ的生成。　将酯化压力由７５　ｋＰａ逐步降低到目标值６５　ｋＰａ并保持稳定，齐聚物中的ＤＥＧ含量由１．３４％　降低到了１．０９％，基本达到了缩聚后ＤＥＧ添加　量的下限，而酯化废水的ＣＯＤｅｒ由原来的　３．８　ｍｇ／Ｌ降低到２．１　ｍｇ／Ｌ。　２．５调整分离塔温度和回流比　为进一步降低回流水中的ＥＧ含量，将分离　塔温度由原来的１３２℃逐步降低到了１２９℃，当　负荷为８０％时，将分离塔温度降至１２３℃。提高　回流水喷淋量，从而提高分离塔的回流比，使塔顶　酯化水中ＥＧ含量由优化前的２．０％降至１．５％　以下，减少了塔顶处ＥＧ的流失。优化后齐聚物　中ＤＥＧ含量有了明显的下降，表明酯化反应中　ＥＧ的消耗量减少了。　３优化前后装置产品质量、能耗和原料消　耗比较　酯化工艺条件优化取得了预期效果：产品质　量有所提高，尤其是产品中对染色有影响的ＤＥＧ　指标，优化前的一年中共发生染色问题投诉３起，　优化后至今无染色问题投诉发生，装置能耗及主　要原料消耗有所下降（见表１）。　表１优化前后能耗及主原料消耗比较ｋｔ．ｔ　维普资讯 http://www.cqvip.com

金山油化纤　第２５卷　４结论　酯化反应工艺条件优化时应避免多个工艺参　数同时调整。降低ＥＧ／ＰＴＡ物质的量比、酯化温　度、酯化压力、分离塔温度和酯化液位，提高分离　塔回流比后，产品质量提高，能耗及ＰＴＡ和ＥＧ单　耗有了较大的幅度下降，其中ＥＧ单耗降低了　３　ｋｇ／ｔ，有效降低了生产成本。　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｆｔｅｒ　Ｃａｐａｃｉｔｙ　Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ　Ｐｌａｎｔ　Ｇｏｎｇ　Ｙｕｌａｎ　（Ｐｏ／ｙｅｓｔｅｒ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，ＳＩＮＯＰＥＣ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，Ｉｚｄ．２００５４０）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ　ｐｌａｎｔ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｇｒｅａｔｌｙ　ａｆｔｅｒ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｒｅｃｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ，ｎｄ　ｔａｈｅ　ｄｉｆｉｆｃｕｌｙ　ｉｔｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｓ　ｅｓｔｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａ－　ｔｕｒｅ，ｌｉｑｕｉｄ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｅｓｔｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｒｅａｃｔｏｒ，ｍｏｌ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ＥＧ　ｔｏ　ＰＴＡ　ａｎｄ　ｅｓｔｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｗｅｒｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，　ｕａｌｑｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｂｅｃａｍｅ　ｓｔａｂｌｅ，ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｉｎｇｌｅ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｍａｔｅｒｉｌ　ＥＧ　ａｎｄ　ａＰＴＡ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ，ｃａｐａｃｉｙ　ｅｘｐａｎｓｉｔｏｎ，ｅｓｔｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ，ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　中国开拓海外油气进口渠道　目前，国内石油资源相对不足，国内资源保证程度走低，进１３依存度加大。近年来我国原油进１３量　几乎以每年１０　Ｍｔ的速度增加。参与国外油气田开发、收购境外油气田资产、进口国外油气资源，实施　外向型发展战略是中国石油工业可持续发展的重要对策。　目前中国在海外开采的原油数量还很有限，中国海外石油年开采量仅占１／１０。而美国境内石油开　采量仅占１／１０，其余来自境外。　面对严峻的石油供应短缺的形势，我国在加紧寻找国内大油田的同时，把目光投向海外。为满足不　断增长的石油需求，加快获取海外份额油和扩大进口石油渠道。我国已将中亚一俄罗斯、中东一北非和　南美确定为海外油气勘探开发的三大战略选区。在上述范围内，将重点扩大和巩固在俄罗斯、哈萨克斯　坦、土库曼斯坦、伊朗、伊拉克、苏丹、委内瑞拉、印度尼西亚等国的油气勘探和开发业务，扩大占有的产　量和储量份额，建成几个稳定的生产基地。目前，我国已在苏丹、马六甲、南美、墨西哥湾和中亚等地区　取得了控股、参股和独立勘探开发权。　商务部的统计数据表明，截至２００５年以中国石油、中国石化、中海油和中化四大集团为核心的中国　石油企业。在世界３０多个国家参与了６６个油气项目的勘探和开发，中方累计投资７０亿美元，共获得份　额油６０　Ｍｔ以上，其中２００４年获得的份额油为１７．５　Ｍｔ，占当年进口原油的２１％。　（钱方供稿）