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        半連續聚酯裝置不同生產負荷下 間歇回收系統的設備 選型



        通過對本公司半連續聚酯裝置的間歇回收系統在不同生產能力和不同品種的負荷下,物料和熱力學衡算,從而得出其配套設備的具體技術特性,為回收系統適應不同條件的半連續聚酯裝置提供理論依據。
        關鍵詞:聚酯 精餾塔 換熱面積

        ㈠ 前言

        我公司是一家工程公司,主要對外承接一些半連續、連續聚酯工程項目。因承接的工程較多,且各家要求上的生產能力各有不同,固我們工程設計室就要根據不同的生產條件設計不同的配套設施。現按照年產20000T/Y聚酯裝置(單線為10000T/Y)為設計條件,對相配套的回收系統進行理論計算。

        ㈡ PET生產負荷下的設備

        單線為10000T/Y的聚酯裝置,正常的PTA投料量5000Kg。則每天出來的粗EG量為:
        (最終的PET聚合度按n=100進行計算)
        m2=7650.6 ×(100-1)62/(254×100)=1849Kg
        全年按333天的生產天數計算,則每天生產5.3釜/天即可滿足要求,
        每天1條生產線產生的EG量為: 1849×5.3=9800Kg
        考慮2條線滿負荷生產,
        則一天產生的粗EG量為: M1=9800×2=19600Kg=19.6t
        在實際生產操作過程中,按3班制,每班處理5h,
        則每班每小時的處理量為: 19.6/(3×5)=1.307T

        1、 EG蒸餾釜的換熱面積F

        F=Q/K. ΔT
        Q ----------------粗EG總的吸熱量
        K ----------------傳熱系數(取K=300Kcal/m2.h.℃)
        ΔT---------------蒸餾釜的內外溫差(釜內為60℃, 釜夾套為300℃) 其中Q=Q1+Q2
        Q1 ---------------粗EG的溫升吸熱量Kcal/ h
        Q2 ---------------粗EG的汽化吸熱量 Kcal/ h
        Q1=M.ΔT.CP
        M-----------------粗EG的處理量t/ h
        CP----------------粗EG的平均比熱(取EG的平均比熱為CP =0.64Kcal/ Kg.℃)
        ΔT---------------粗EG的溫升 (粗EG由50℃升至130℃)
        Q1=1307×80×0.64=6.692 ×104 Kcal/ h
        Q2=M.γ
        M-----------------粗EG的處理量t/ h
        γ----------------粗EG的汽化熱(EG在130℃溫度下的汽化潛熱為γ=233Kcal/ Kg)
        令塔頂的回流比為2.5
        Q2=1307×(1+2.5) ×233=106.59×104 Kcal/ h
        Q=Q1+Q2=6.692+106.59=113.282×104 Kcal/ h
        F=113.28×104 /(300×220)=17.3M2

        2、蒸餾釜的體積

        正常生產操作過程中,蒸餾釜的物料填充系數為0.7 1. 19.6/(3×0.7)=9.3m3
        為了使蒸餾釜有一個適應性較好的操作彈性,必須保證其有足夠的蒸發面積和有一定的緩沖空間。在實際選擇時,我們都考慮中間設置一個起緩沖作用的粗EG儲罐,并按一天進行三個班的回收,每班時間大約為4h左右。固蒸餾釜可以適當小一點,取V=8 m3左右。

        3、餾塔的直徑(D)和塔高(H)

        D= V/(л/4×3600×μ)
        V-----------------粗EG汽相流量M3/h
        μ-----------粗EG汽相流速 (取μ=1M/S)
        ρ----------------粗EG蒸汽密度(取ρ=0.6M3/Kg)
        V=1307/0.6=2178M3/h D= ( 4×2178)/(3600×1×л)=0.8 M

        塔高(H):按填料塔設計,在取μ=1M/S時, D=0.8 ~1.2M情況下,等板高度(即板間距) 取0.6M,塔板數為15塊,則H=0.6×15=9M

        4、 冷凝器的換熱面積 F冷=Q1+Q2/K.ΔTm

        Q1 ---------------粗EG蒸汽冷凝后放出的熱量Kcal/ h
        Q2 ---------------粗EG冷凝液冷卻后放出的熱量 Kcal/ h
        ΔTm--------------冷凝器的內外平均溫差
        擬塔頂溫度控制在130℃,冷凝液冷卻后的溫度為40℃。
        Q1=G.R
        G-----------------粗EG蒸氣流量Kg/ h
        R-----------------EG在130℃時的汽化潛熱
        Q1=G.R=1307×233=3.045×105Kcal/ h
        Q2=C.G. ΔT
        CP----------------粗EG的平均比熱(取EG的平均比熱)
        ΔT---------------EG冷凝液冷卻溫差(EG溫度由130℃下降至40℃)
        Q2=C.G. ΔT=0.64×1307×(130-40) =7.528×104 Kcal/ h
        Q= Q1+ Q2=3.045×105+0.7528×105=3.798×105Kcal/ h
        K=245 Kcal/m2.h.℃(傳熱系數)
        ΔTm=[(T1-t1)-(T2-t2)]/ ln (T1-t1)/ (T2-t2)
        T1=130℃----------粗EG在負壓精餾時的塔頂溫度
        T2=40℃-----------EG冷凝液冷卻后的溫度
        t1=35℃-----------冷卻水出口溫度℃
        t2=30℃-----------冷卻水進口溫度℃
        ΔTm=[(130-35)-(40-30)]/ Ln (130-35)/ (40-30)=37.8℃

        所以F冷=3.7978×105 /37.8×245=41m2

        ㈢、CDP生產負荷下的設備

        CDP是聚酯新品種的一種,稱作陽離子切片。是一種染色性能較好的聚酯品種。CDP纖維可得到PET纖維所沒有的鮮艷色澤及高發色性。生產陽離子切片是在普通聚酯中加入第三單體,因三單體溶液在BHET中的溶解度要比在PET的溶解度高,且三單體溶液容易自聚,故酯化反應完成后,還要在酯化液中加入醇解EG。該部分的EG同樣要在后期的反應中釋放出來,也需要進行回收。

        1、 回收EG的總量

        酯化液中加入醇解EG的量為:
        每釜料加入醇解EG:560L
        全年按333天的生產天數計算,則每天生產6釜/天即可滿足要求,每天1條生產線產生的EG量為: 1849×6+560×6=13160Kg
        考慮2條線滿負荷生產,則一天產生的粗EG量為: M1=13160×2=26320Kg=26.32t
        在實際生產操作過程中,按3班制,每班處理5h,則每班每小時的處理量為: 26.32/(3×5)=1.754T
        按照上述同樣的計算方法,得出以下的計算結果: F=23M2 F冷=91 M2 D= 1.25 M H=11.25M

        ㈣ 結論:
        1、EG蒸餾釜的加熱面積必須應保證大于或等于所計算的數值,并考慮實際生產的一些可變和不穩定的因素,放一定的余量。
        2、隨著負荷的增加,所需的設備因數相應放大,故應保證熱媒和冷卻水的正常供給。

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