聚酯真空系统故障类型分析与实例

聚酯真空系统故障类型分析与实例

孟祥瑞

开氏集团有限公司，杭州市萧山区衙前镇，311209

摘要：对聚酯生产中真空系统可能发生的故障划分为不同类型进行分析，结合生产中出现的真实案例，说明真空条件变差时，对故障原因排查判断的思路，通过技术改造、实际操作等方法来查明原因并排除故障。

关键词：PET聚酯 真空 故障类型 实例分析

引言

聚酯生产中真空度是控制产品聚合度的关键参数，真空系统出现故障，造成真空度波动或者调节余量减小，轻者会影响产品质量，降低生产负荷，严重的会被迫停车检修。真空故障的原因，在排除掉一些简单常见因素外，基本可以划分为三个类型：①真空泵设备状况不佳；②存在局部堵塞；③存在泄漏点。我公司的一套五釜流程装置运行15年中，以上三种类型的真空异常都曾经遭遇过，下面按照不同类型进行分别说明。

1.真空泵设备状况不佳：

聚酯生产中的真空设备一般采用乙二醇蒸汽喷射泵结合液环真空泵来建立真空条件，真空设备运行工况变化，抽气能力变化对真空度会产生影响。下面这个案例比较罕见，发生在我司二期聚酯首次投料开车后的几个月时间内，当时系统出现了三个异常现象：

1.1 真空度不稳定，尤其是第二预缩聚15-R01的真空度上下波动非常大；

1.2 乙二醇蒸发器的蒸汽出口管道有明显的晃动现象；

1.3 喷射真空泵的液封槽17-T02出现热媒，有热媒泄漏进入到EG循环系统。

起初认为三个现象是互无关联、各自独立的问题，因此分别采取应对措施去解决，但是都没有奏效。问题突破口在于管道振动，由于喷射泵所需的EG蒸汽压力很低，一般来说即使是过热高压蒸汽的管道也不会无缘无故出现振动，根据这一点可以判断EG蒸发器的内部工况一定非常恶劣。而蒸发器内部是大量的U形加热管，EG的剧烈暴沸状态会使得U形管来回摆动，长期下来金属疲劳，就会造成热媒的泄漏。而不稳定的EG蒸汽又会影响真空效果。所以经过综合判定，

作者简介：孟祥瑞（1974-），男，黑龙江人，工程师，学士，从事聚酯生产管理工作。

以上三个问题应该有着同一个原因，就是蒸发器内部蒸汽蒸发剧烈造成的。

检查装置调试期间的资料，发现其他所有容器都有液位标定曲线，只有这个体积比较小的蒸发器没有进行液位标定。所以可以大胆判断，蒸发器液位LC17175这个60%的液位参数，是开车时按照一期聚酯的参数而随意设定的。蒸发器液位偏高，如果达到上面立式筒体的颈部时，蒸发空间将急剧缩小，能量全部在狭小空间释放，就会造成出口蒸汽管道和内部热媒管的剧烈振动，真空波动和热媒泄漏就不可避免了。当试着把液位逐渐下降到50%以下的时候，三个问题都迎刃而解，管道振动消失，蒸汽压力平稳且真空也稳定了，热媒也不再泄漏了。

在后面停车检修时，对EG蒸发器的管板进行了检查，有两个U形管与管板的焊缝存在极为细小的裂痕，振动时会有热媒的轻微渗漏。对这两根U形管的进出口进行了封堵处理，至此本次真空系统的异常方才全部解决。使用新鲜EG对乙二醇蒸发器做液位标定，在液位达到55%时曲线出现拐点，呈跳跃式上升，说明在该点位已经接近蒸发器的立式筒体颈部。参数设定不合理，造成了后续一系列的异常故障。所以一套聚酯工程从设计安装到调试开车，每一个环节都不能忽视，制定工艺参数的时候也要有数据和理论依据，不能带有侥幸心理。

2、局部堵塞造成的真空异常：

由于真空条件下，低聚物的气相夹带无法避免，所以局部区域堵塞造成的真空异常也非常多见。中纺院早期设计的装置，很多都曾遇到过第二预缩聚刮板冷凝器出口气相管路的堵塞。该处多发堵塞的原因，针对本套装置分析确定存在以下缺陷：①刮板冷凝器的第二层伞板尺寸偏小，使得上层喷淋液流下来以后不能与下层伞板接触，不能有效形成多层次液膜，降低了对低聚物的捕集效果；②出口气相管夹套的热媒加热设计不合理，热媒进口下面有200mm的加热死区，实测温度低于100℃，加热不良温度偏低是造成低聚物凝结堵塞的重要原因；③与喷射泵连接的气相管路走向设计不合理，12米长的管路却有五个弯头，造成压降增大，流速降低，低聚物易形成堆积。

根据以上分析，对设备进行了技术改造：

2.1 对刮板冷凝器的第二层伞板直径由640mm增大到910mm，这样在喷淋时在第二层伞板处可以更好的形成液膜，改善对低聚物的捕集效果；喷淋出口处的锥形伞帽适当缩小，增大喷淋液出口截面积，避免喷淋液出口堵塞影响喷淋效果；

2.2 气相管夹套重新设计热媒管道，在根部增加两路热媒进出口管线，减少加热的死角，改善加热效果；

2.3 改进气相管路的走向，减少两个弯头，让气体流动更顺畅。

此次改造效果也是立竿见影，在之后多年生产中真空系统一直运行正常，检修时打开管道检查也没有发现问题，彻底消除了局部的堵塞。

3. 存在泄漏点：

装置在开机前调试阶段，一定要做好冷态和热态的真空检漏，做到“零漏点”对开车后真空正常与否有决定性的影响。泄漏造成的真空异常状况非常多见，一般静密封的泄漏比较容易处理，影响不大。但是对于动密封来说，比如卧式反应釜的轴封，一旦出现泄漏对稳定生产会产生较大的威胁，动态密封是反应器的核心部件，日常维护以及检修更换密封件，都有较高技术含量和工作要求。

在本套装置运行的15年时间里，出现过一次轴封的严重泄漏，这次故障的起因在于一次较长时间停电，装置内所有设备跳停。轴封内的氟橡胶骨架油封以及O形圈因长时间缺少冷却，密封件出现变形，重启后首先发现的是密封液罐的液位出现下降，意味着密封件形成的腔体已经出现泄漏。几天后真空度开始波动，调节余量减小，出口轴封处可以听到向内部漏气的声音，说明O形圈已经失效。半个月以后，密封液罐的液位出现了快速的下降，后期最严重的时候，整罐密封液只能维持数个小时就全部泄漏进入反应器，只能添加新鲜EG代替密封液勉强维持生产。但是必须要注意的是，超量的EG从密封泄漏处进入系统，会产生意想不到的严重故障，比如内部温度下降低于PET熔点，熔体凝固会造成出料困难，圆盘反应器也会发生摩擦损伤。此种情况下，不能一味无限制的增加EG流量代替原有密封液，可以试着采用运动粘度较高，比如500号以上的甲基硅油来进行单点滴注，维持轴封的正常运行。当然有机会的话，还是有必要停机检修进行更换处理的。

    轴封内部密封件的更换周期一般在3~5年，其安装精度、质量要求很高，需要有经验的专业人员进行维修更换。如果安装精度不够，轻者会影响密封使用周期，严重的会造成轴套和搅拌器主轴的磨损，修复难度大费用高，对设备和生产的影响非常大，因此对该项工作应该给以高度的重视。

4. 结语：

一套装置首次开机时，系统经过非常严格的检查调试，此时的真空条件可以代表该套装置的最佳情况，后续生产过程中如果真空调节余量有变化，可以与首次开车状况参照进行对比。发生真空不良时，判断查找原因要遵循一定的步骤。首先排除常见因素，比如仪表问题、引压管是否堵塞、喷淋温度流量等基本状况，然后按照本文描述的真空故障分类，进一步查找一些隐蔽因素，检查真空泵抽气能力是否发生变化。在查找是否存在局部堵塞点位时，可以在不同区域连接麦氏真空规等测量仪表检测真空度，通过各区域之间的压力差判断堵塞部位。在泄漏点查找方面，可以在热态情况下使用氦检漏仪，通过精密仪器查找是否存在漏点并进行消漏工作。

Vaccum malfunction types and real cases analysis

                      Meng Xiang-rui

           (Kings Group Co.Ltd.,Hangzhou 311209,China)

Abstract: The causes and categories of vacuum malfunction in PET Plant were analyzed，and how to diagnose and find the reason of vacuum system trouble.Real cases analysis also were included.

Key words: vacuum system；PET；malfunction types；cases analysis