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摘要：PTA是一种在化工工业生产中常见的材料，多通过高温氧化法对醋酸中的精对苯二甲酸进行提炼。PTA作为广泛应用在工业中的主要材料，其装置精制工段十分重要。本文就PTA装置精制工段中的配管设计特点以及内容进行了具体的介绍，以期为PTA装置精制工段配管设计提供相应参考。
关键词：PTA装置；精制工段；配管设计
PTA的广泛应用，使我国聚酯工业不断发展。在生产PTA的过程中，通常以醋酸为主要溶解剂，同时加入醋酸钴与醋酸锰加以催化，在高温氧化下形成精对苯二甲酸，即聚酯工业中常用的PTA。在PTA工艺装置中有三类主要工段，首先是氧化工段，其次是精制工段，最后是污水处理工段。而在PTA工艺装置中，精制工艺阶段往往具有较高的关注度。此工段的物料和管线，具有温度、压力高，浆料与管线容易发生堵塞的特征，对于PTA工艺装置能够发挥自身的作用十分关键。因此，本文重点研究了PTA工艺装置中精制工段如何进行配管设计，以进一步提高配管设计的严谨性。
一、精制进料预热及加氢反应
在PTA工艺的装置精制施工阶段当中，含有诸多系统，如原料预热、加氢反应、PTA结晶系统等。在精制工段中，需要进行原料预热。在预热阶段，需要通过高速泵将PTA水浆料输送到预热器中，同时需要进行一段时间加热溶解。当PTA预热结束后，需要继续输送到加氢反应器中。在此过程中，为了避免出现PTA杂质堵塞输送管道，需要在预热的过程中采用半径较大的5D弯管，同时需要保证该弯管的性能较为柔软。此外，若在输送PTA过程中系统故障，则需要进行检修。检修的步骤为：首先需要拆卸预热器，同时清洗设备内部，避免设备内部出现杂质等小颗粒，影响设备的正常工作。其次，需要对加氢反应器进行检修。在检修过程中，可以在系统平台中设置几个小孔，实现及时加装催化剂[1]。
二、PTA结晶
首先，在PTA结晶系统中，通过一系列结晶工艺，将大部分PTA结晶和剩余水浆料输送到PTA的固态分离系统中。其次，结晶过程中由PTA水浆料蒸发产生的水蒸汽用于预热PTA反应器，并依次将一部分晶体置于预热器的底层。最后，PTA淤浆管从PTA加氢反应器反应至第一结晶器。在结晶工艺中，需要考虑到耐磨损性以及经济性两种因素。在实际工艺中，使用精对苯二甲酸生产没有导致C-276合金收到任何晶体的腐蚀或磨损，这表明精对苯二甲酸材料适用于聚酯化工生产环境中。此外，由于结晶器操作重量比较大，底部又装有搅拌器，需要在混凝土平台上挖出一定量的小孔，将结晶器的底部将与搅拌机连接，并需要留出足够的缝隙用于安装和维修搅拌器。为了出现的PTA结晶不堵塞输送管，需要利用具有5D大半径的弯管在晶体之间铺设供料管道，确保输送时间尽可能短，同时方便角阀的拆卸，实现在短时间内吸收管道的扩展负荷。为确保材料的顺利输送，材料进出口管道之间的转角应小于管口的夹角方向，管线典型配管形式如图所示[2]。
图1结晶器物料管线典型配管
因角式调节阀模头是非常大的，所以必须考虑模具支撑，如有必要，必须在模具上设置平台和提升点，以便于拆卸和检修。结晶器角阀检修平台见图2。
图2结晶器角阀检修平台
三、PTA固体分离
PTA水浆料，从结晶系统的底部流出，并从泵中转移到液固态分离的过滤机中，PTA过滤饼被输送到干燥系统，剩余PTA水浆料在加工过程中进行再循环。在PTA固液分离中，通常使用传统的两级分离技术，即运用压力离心机+循环真空过滤器对PTA进行分离。使用具有PTA过滤技术的先进过滤器，可在同一阶段同时进行取代分离操作。与传统的压力离心机相比，过滤器压滤机的优点是简单、工艺短、操作成本低。在安装过滤器压滤机时，首先需要将过滤器压滤机在一侧，其次将滤鼓放在适当高度上，以便于过滤器压滤机后续的修理。在PTA固体分离过程中，过滤饼从溜槽下面流出，然后运用螺旋式地运到PTA干燥剂进行干燥。在具体干燥过程中，应避免出现溜槽集料的情况，极大的增加了工艺的成本。对于防止溜槽集料，可以将溜槽的角度设置在小于12°，溜槽简图如下图所示。
图3溜槽简图
由于过滤器压滤机压力较小，从过滤器中抽取的液体只能依靠重力流到罐体中。为避免罐体堵塞，液体管道不应设置成“袋形”且液体管道的坡度，在设置上不应小于1：10。PTA干燥和产品输送方面，通过整个干燥系统，可以实现将滤饼中的水分完全蒸发，并将干粉尘输送到PTA产品日料仓。在布置干燥剂时，应预留维修和送料的空间。此外，也需要预留螺旋电机的检修空间。PTA在干燥后，剩余的蒸汽凝液流入凝液罐里。因此，在设计凝液罐时，应当考虑蒸汽凝液的流量以及凝液泵的汽蚀余量。通常，在PTA工艺装置中，应在凝液罐的出口端留出相应的液体预留空间，将凝液罐设计成卧罐，同时确保其设计高度。考虑凝液泵的汽蚀余量，可以在凝液罐中装设一个冷凝槽，将冷凝入口处设计成从罐体顶部进入。干燥机的出料设计十分重要。在出料干燥过程中，干燥材料的转动阀门应安装在一个装置上，如果壳体在没有蒸汽的情况下避免进行加热，降低转子与壳体之间发生干摩擦的几率。在开启后备转动阀之前，应充分考虑支撑阀门旋转的轨道长度。若撑阀门旋转的轨道长度不均匀，最终会使转动阀门发动机的电流发生超载现象。所以，在管线的设计和分配中，加热蒸汽与转动阀门之间的连接长度应充分，以便达到气体输送管的目的。此外，气动输送管线至少采用5D弯管，“袋形”管线不应存在，并且应尽量短[3]。
四、精制工段安全阀管线设计
由于固态微粒可能存在于精炼工单的废气中，因此，安全阀进口管道需要设计一个垂直装置，以便将固态微粒放置在受保护的设备和管道中，并避免发生堵塞现象。另外，在精制施工阶段中，安全阀管线设计上要靠近受保护的设备或管道中。如果精制工段的PTA工艺装置有特殊的设计要求，安全阀管线的设计无法靠近受保护的设备或管道，则需要从受保护的设备或管道抽取总管压应力。在进入安全阀之前，总管压应力不应超过安全阀规定的压力值的3%。
设备和管道上的可燃气体安全泄压装置允许向大气排放时，安全泄压装置应安装在操作平台上或在装置中心8米半径范围内。当精制单元安全阀的排气管排放到大气中时，其端部被切割成扁平的口，并且排放物被直接向上高速排放，远离平台和其他地方，减少了对周围环境的污染。安全阀典型配管如图4所示。
图4安全阀典型配管
结语
在PTA工艺装置中，精制工段占据着十分重要的作用，精制工段的顺利进行才能够保证PTA工艺装置顺利运行。因此，在精制工段中，应当注重对设备的检修，尽量减少管线的长度，降低工艺装置的成本，同时提高工艺装置的性能。此外，还应对PTA工艺装置进行及时清洗以及检修，确保工艺装置正常作业。。本文对配管设计过程中一些经验进行的单总结，供相关人员借鉴及参考。
参考文献：
[1]黄秀辉，王俊，崔国民.PTA装置醋酸脱水塔的动态模拟及控制策略分析[J].化工学报，2019，70（2）.
[2]杨军，王东，何勤伟.PTA装置精制单元常压余热蒸汽能量回收利用的讨论与分析[J].化工与医药工程，2018，39（1）：56-59.
[3]梁胜东.PTA石化装置检修安全管理要点[J].当代化工研究，2018，No.32（08）：37-38.