探讨第一酯化釜压力控制阀失灵下的生产控制

最近，我公司新上的设计生产能力为440t/d的直接酯化、连续缩聚的聚酯生产线，是应用国内开发的、拥有自主知识产权的国产化聚酯生产技术。该项目由中国纺织化纤工程总公司进行工程总承包，于2002年12月20日建成投产，一次开车成功。该装置为5釜流程国产化率达到90%以上，大大节约了工程总投资。实际运行表明，该生产线原辅料单耗、产品各项分析指标、各公用工程单耗、装置生产能力等均达到了设计要求。
由于市场原因，本装置于2003年4月10日~5月9日停车检修1个月。5月9日我厂在开车过程中，第一酯化釜压力调节阀PV12013突发故障，无法控制该酯化釜的酯化压力，工艺上采取紧急措施，在尾气排放管线上加装一调节阀，通过调节不凝性尾气的排放量来控制酯化系统的压力，开车得以继续进行。由于第一酯化、第二酯化与工艺塔是连通的，整个酯化系统都在正压下运行，工艺参数作相应调整。从中控分析和产品分析结果来看，酯化率和切片指标未受影响。
一、酯化段工艺流程
酯化段工艺流程如图1所示。酯化段设有2台酯化反应器，均为立式夹套搅拌釜内设加热盘管。第一酯化釜12-R01采用加压酯化的方式，所需的反应压力是由压力调节阀PV-12013来控制的。第二酯化釜13-R01则采用常压酯化方式。2台酯化釜共用一台工艺塔13-C01，经13-C0l精馏后的EG，由工艺塔釜底离心泵13-P02送出，按一定的比例返回2台酯化釜，继续参加反应，多余的EG则送到回用EG收集槽17-T03，用于调配浆料。工艺塔13-C01也是采用常压操作。正常生产中，工艺塔平衡运行才能有效将酯化反应产生的副产物水分离出反应体系，以利于酯化反应向正反应方向进行。工艺塔的平衡主要是通过控制其釜底温度TC-13066（调节塔釜的热媒流量）及其中间几块塔板的平均温度TC-13060（调节塔顶水的回流量）来实现的。

二、事故发生经过
2003年5月9日检修完成后，本装置进行开车作业。开车步骤中，首先进行12-R01及13-C01间的EG热态模拟。热态模拟平衡建立后，开始向第一酯化釜连续进浆料，进入加压酯化（约200kPa）阶段。当连续进料约3h后，12-R01的压力PC-12013开始失去控制，系统失压。操作人员随即决定中断12-R01的浆料供给。现场检查PV-12013，发现开、关PV-12013已对压力PC-12013不起任何调节作用，怀疑其阀芯已脱落，确认PV-12013已不能正常使用。此时若要停下来检修，一则进入系统中的40多t物料要全部排出作废，二则PV-12013为国外进口的DN350的热媒夹套阀，没有备件。若要继续开下去，第一酯化釜不能带压操作，EG的蒸发量将无法控制，保证不了生产所要求的反应物料的酯化率，将影响到后面的缩聚反应。
三、事故处理方案
第一酯化釜压力控制阀失灵，这在国内尚无先例。处理此问题的前提是12-R01必须带压操作。该压力控制阀设置在12-R01的升汽管上，内径为DN350，带有热媒夹套，因管径粗大，且是夹套管，该调节阀无前、后阀和旁通阀，一旦该调节阀出现故障，将无法直接控制12-R01的反应压力。分析酯化段工艺流程的特点，在酯化系统的尾气排放管线（DN50）上加一个控制阀可以实现这一目的，但其后果是，因12-R01，13-R01，13-C01之间是连通的，它们将在同一个压力下运行，这样需要评估解决随之而来的几个问题。
（1）12-R01，13-R01之间的物料流动，靠的是2釜间压差及位差的联合作用。现在，物料只能在位差作用下流动，能力够不够?经查，在以前运行320t/d负荷下，13-R01液位控制阀LV-13015的开度为41%，还有相当大的余量，不在很高负荷下运行，应该不存在问题。
（2）13-R01带压操作，其气液相平衡将发生变化，并将增加副产物DEG的生成量。因此，要对12-R01，13-R01的各项工艺参数重新整合，目的是同时控制好2台反应釜的物料酯化率及副产物DEG的生成量。
（3）13-C01将带压操作，应适当提高塔的温度。
（4）反应水收集罐13-T01的液位计是单法兰液位计（另一端通大气），13-T01带压后，要将其气相端压力引入液位计，才能保证它能正常工作。
（5）处理方案从工艺塔出来的混合蒸气经冷凝器13-E01冷却后，大部分水及未分离出的少量乙二醇被冷凝下来，不凝尾气进入淋洗塔脱除有机物后再高空排放。13-E01与淋洗塔之间的连通管线比较细（DN50），便于施工改造。因此我们在此段管线上加装了一个DN50的调节阀（如图2），并且利用原控制回路PC-12013对此阀进行控制，通过控制尾气的排放量实现对酯化系统压力的调节控制。正常生产情况下，12-R01，13-R01是不通氮气的，为了便于稳定控制，要分别向12-R01，13-R01补加一定量的氮气。

四、处理后的效果

表1 事故处理前后的运行参数比较