一种PBT缩聚真空系统论文和设计-张建纲

全文摘要

本实用新型涉及一种PBT缩聚真空系统，包括预缩聚反应釜和终缩聚反应釜，预缩聚出料口与终缩聚进料口相连，预缩聚、终缩聚反应釜的顶部分别设有预缩聚、终缩聚气相口，预缩聚气相口与预缩刮板冷凝器的进气口相连，预缩刮板冷凝器的顶部设有预缩冷凝排气口；终缩聚气相口与终缩刮板冷凝器的进气口相连，终缩刮板冷凝器的顶部设有终缩冷凝排气口；预缩及终缩冷凝排气口均与BDO喷射抽气装置相连；BDO喷射抽气装置的出口通过抽真空管与机械真空泵的入口相连，机械真空泵的出口与气液分离罐的入口相连，气液分离罐的顶部出口与热媒炉相连；气液分离罐的底部出口与四氢呋喃回收装置相连。该系统的设备投资少，占地面积小，真空度可靠且运行能耗低。

主设计要求

1.一种PBT缩聚真空系统，包括预缩聚反应釜和终缩聚反应釜，所述预缩聚反应釜底部的预缩聚出料口通过预缩聚出料管与终缩聚反应釜底部的终缩聚进料口相连，所述预缩聚反应釜的顶部设有预缩聚气相口，所述终缩聚反应釜的顶部设有终缩聚气相口，其特征在于：所述预缩聚气相口与预缩刮板冷凝器的进气口相连，所述预缩刮板冷凝器的顶部设有预缩冷凝排气口；所述终缩聚气相口与终缩刮板冷凝器的进气口相连，所述终缩刮板冷凝器的顶部设有终缩冷凝排气口；所述预缩冷凝排气口及所述终缩冷凝排气口均与BDO喷射抽气装置相连；所述BDO喷射抽气装置的出口通过抽真空管与机械真空泵的入口相连，机械真空泵的出口与气液分离罐的入口相连，所述气液分离罐的顶部出口与热媒炉相连；所述气液分离罐的底部出口与四氢呋喃回收装置相连。

设计方案

2.根据权利要求1所述的PBT缩聚真空系统，其特征在于：所述BDO喷射抽气装置包括多级喷射泵及多级BDO冷凝罐，各级喷射泵的动力口均与BDO蒸汽管相连，各级BDO冷凝罐的顶部喷淋口均与冷BDO管相连，各级BDO冷凝罐的底部排液口均连接有冷凝罐排液管，各冷凝罐排液管的下端均插入真空液封罐中；所述终缩冷凝排气口与一级喷射泵的入口相连，所述预缩冷凝排气口及一级喷射泵的出口均与二级喷射泵的入口相连，二级喷射泵的出口与一级BDO冷凝罐的进气口相连，一级BDO冷凝罐的排气口与三级喷射泵的入口相连，三级喷射泵的出口与二级BDO冷凝罐的进气口相连，二级BDO冷凝罐的排气口与四级喷射泵的入口相连，四级喷射泵的出口与三级BDO冷凝罐的进气口相连。

3.根据权利要求2所述的PBT缩聚真空系统，其特征在于：所述预缩刮板冷凝器的底部排液口通过预缩液封管与预缩液封滤罐相连，所述预缩液封滤罐的底部与BDR循环泵一的入口相连，BDR循环泵一的出口与BDR冷却器一的介质入口相连，BDR冷却器一的介质出口通过预缩BDR管与所述预缩刮板冷凝器上端的喷淋口相连，所述预缩液封滤罐的溢流口通过预缩溢流管与BDO低位罐的入口相连。

4.根据权利要求3所述的PBT缩聚真空系统，其特征在于：所述终缩刮板冷凝器的底部排液口通过终缩液封管与终缩液封滤罐相连，所述终缩液封滤罐的底部与BDR循环泵二的入口相连，BDR循环泵二的出口与BDR冷却器二的介质入口相连，BDR冷却器二的介质出口通过终缩BDR管与所述终缩刮板冷凝器上端的喷淋口相连，所述终缩液封滤罐的溢流口通过终缩溢流管与所述BDO低位罐的入口相连。

5.根据权利要求4所述的PBT缩聚真空系统，其特征在于：所述三级BDO冷凝罐的排气口与五级喷射泵的入口相连，五级喷射泵的出口与真空冷凝器的管程入口相连，所述真空冷凝器的管程出口通过冷凝器排放管与所述BDO低位罐的入口相连；所述真空液封罐的底部出口与BDR循环泵三的入口相连，BDR循环泵三的出口与BDR冷却器三的介质入口相连，BDR冷却器三的介质出口通过所述冷BDO管与所述真空冷凝器的管程入口相连，所述真空冷凝器的管程出口与所述抽真空管相连。

6.根据权利要求5所述的PBT缩聚真空系统，其特征在于：所述BDR冷却器三的冷媒入口与冷媒供水管相连，所述BDR冷却器三的冷媒出口与冷媒再用管相连，所述冷媒再用管的出口分别与所述BDR冷却器一及BDR冷却器二的冷媒入口相连，所述BDR冷却器一及BDR冷却器二的冷媒出口分别与冷媒回水管相连。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种PBT生产系统，尤其涉及一种PBT缩聚真空系统，属于聚酯生产设备技术领域。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯简称PBT，属于聚酯系列，是由1,4-丁二醇（BDO）与对苯二甲酸(PTA)或者对苯二甲酸酯(DMT)聚缩合而成。

在PBT生产过程中，真空系统是至关重要的一个系统，对产品品质及生产安全有着至关重要的影响。如果真空系统达不到真空要求或真空系统不稳定，缩聚反应产生的低分子物将无法正常抽出，反应可能向逆反应方向进行，最终产品品质达不到要求，成为废品。

现行PBT缩聚真空系统为两个独立真空系统，即预缩聚一个真空系统，终缩聚一个真空系统。预缩聚真空为6~10KPa，使用液环真空泵组，动力介质一般为新鲜1,4丁二醇(简称BDO)或者回用1,4丁二醇(简称BDR)；终缩聚真空系统为BDO蒸汽喷射泵+液环真空泵组，BDO蒸汽喷射泵动力介质为BDO蒸汽，液环真空泵组动力介质为BDO或者BDR。

传统PBT生产系统的缺陷如下：1.两个独立的真空系统，占地空间大，设备布置困难，系统众多，现场操作频繁，操作强度大，项目操作人员操作难度大。

2.缩聚反应产生的水，进入真空系统，喷淋系统无法捕捉下来，BDO蒸汽喷射泵抽气量要求大，需要配套比较大的BDO蒸汽喷射泵，占地空间太大，同时能耗高。

3.PBT缩聚反应温度高，在这个阶段，BDO容易发生环化反应，生成四氢呋喃，四氢呋喃为低沸物，很难捕捉下来，容易在液环真空泵组积聚，液环泵组的动力会越来越不足，最终导致整个系统的真空度不够，反应压力偏高，反应产品达不到要求。

4. 为了保证真空系统达到要求，液环泵组就要求不断的进行工作液的置换，置换下来的工作液由于四氢呋喃含量偏高，同时因为四氢呋喃的特性，不能回用进行浆料配制，这部分工作液基本上成为废BDO，既浪费了原料，又增加了废液处理量，造成环境污染。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种PBT缩聚真空系统，设备投资少，占地面积小，真空度可靠且运行能耗低。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种PBT缩聚真空系统，包括预缩聚反应釜和终缩聚反应釜，所述预缩聚反应釜底部的预缩聚出料口通过预缩聚出料管与终缩聚反应釜底部的终缩聚进料口相连，所述预缩聚反应釜的顶部设有预缩聚气相口，所述终缩聚反应釜的顶部设有终缩聚气相口，所述预缩聚气相口与预缩刮板冷凝器的进气口相连，所述预缩刮板冷凝器的顶部设有预缩冷凝排气口；所述终缩聚气相口与终缩刮板冷凝器的进气口相连，所述终缩刮板冷凝器的顶部设有终缩冷凝排气口；所述预缩冷凝排气口及所述终缩冷凝排气口均与BDO喷射抽气装置相连；所述BDO喷射抽气装置的出口通过抽真空管与机械真空泵的入口相连，机械真空泵的出口与气液分离罐的入口相连，所述气液分离罐的顶部出口与热媒炉相连；所述气液分离罐的底部出口与四氢呋喃回收装置相连。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：预缩聚和终缩聚共用一套BDO喷射抽气装置，可以减少设备量，占据空间小，管理维护方便。BDO容易发生环化反应，生成四氢呋喃，四氢呋喃为低沸物，很难捕捉下来，容易在液环真空泵组积聚，导致系统的真空度下降，本系统在BDO喷射抽气装置的后道采用机械真空泵，解决了工作液置换问题。在机械真空泵后端增加一台气液分离器，冷凝液进入四氢呋喃回收装置进行回收利用，不凝气进入热媒炉作为燃料使用，既保护了环境，又降低了能耗。

作为本实用新型的改进，所述BDO喷射抽气装置包括多级喷射泵及多级BDO冷凝罐，各级喷射泵的动力口均与BDO蒸汽管相连，各级BDO冷凝罐的顶部喷淋口均与冷BDO管相连，各级BDO冷凝罐的底部排液口均连接有冷凝罐排液管，各冷凝罐排液管的下端均插入真空液封罐中；所述终缩冷凝排气口与一级喷射泵的入口相连，所述预缩冷凝排气口及一级喷射泵的出口均与二级喷射泵的入口相连，二级喷射泵的出口与一级BDO冷凝罐的进气口相连，一级BDO冷凝罐的排气口与三级喷射泵的入口相连，三级喷射泵的出口与二级BDO冷凝罐的进气口相连，二级BDO冷凝罐的排气口与四级喷射泵的入口相连，四级喷射泵的出口与三级BDO冷凝罐的进气口相连。根据预缩与终缩不同的真空度要求，采取不同级数的喷射抽吸；终缩刮板冷凝器中的绝压设定为100Pa，因此终缩冷凝排气口与一级喷射泵的入口相连；预缩刮板冷凝器中的绝压设定为1KPa，因此预缩冷凝排气口与二级喷射泵的入口相连；二级喷射泵的排气进入一级BDO冷凝罐被冷凝，一级BDO冷凝罐的排气被三级喷射泵抽出，三级喷射泵的排气进入二级BDO冷凝罐被冷凝，二级BDO冷凝罐排气被四级喷射泵抽出，四级喷射泵的排气进入三级BDO冷凝罐被冷凝，一级BDO冷凝罐、二级BDO冷凝罐和三级BDO冷凝罐的排液汇集进入真空液封罐中。

作为本实用新型的进一步改进，所述预缩刮板冷凝器的底部排液口通过预缩液封管与预缩液封滤罐相连，所述预缩液封滤罐的底部与BDR循环泵一的入口相连，BDR循环泵一的出口与BDR冷却器一的介质入口相连，BDR冷却器一的介质出口通过预缩BDR管与所述预缩刮板冷凝器上端的喷淋口相连，所述预缩液封滤罐的溢流口通过预缩溢流管与BDO低位罐的入口相连。预缩刮板冷凝器的排液通过预缩液封管进入预缩液封滤罐过滤后，被BDR循环泵一抽出，再经BDR冷却器一冷却后，通过预缩BDR管回到预缩刮板冷凝器的上端进行循环喷淋，使进入预缩刮板冷凝器的大部分BDO冷凝，并捕集气相的夹带物，从预缩液封滤罐溢流的BDO进入BDO低位罐收集。

作为本实用新型的进一步改进，所述终缩刮板冷凝器的底部排液口通过终缩液封管与终缩液封滤罐相连，所述终缩液封滤罐的底部与BDR循环泵二的入口相连，BDR循环泵二的出口与BDR冷却器二的介质入口相连，BDR冷却器二的介质出口通过终缩BDR管与所述终缩刮板冷凝器上端的喷淋口相连，所述终缩液封滤罐的溢流口通过终缩溢流管与所述BDO低位罐的入口相连。终缩刮板冷凝器的排液通过终缩液封管进入终缩液封滤罐过滤后，被BDR循环泵二抽出，再经BDR冷却器二冷却后，通过终缩BDR管回到终缩刮板冷凝器的上端进行循环喷淋，使进入终缩刮板冷凝器的大部分BDO冷凝，并捕集气相的夹带物，从终缩液封滤罐溢流的BDO进入BDO低位罐收集。

作为本实用新型的进一步改进，所述三级BDO冷凝罐的排气口与五级喷射泵的入口相连，五级喷射泵的出口与真空冷凝器的管程入口相连，所述真空冷凝器的管程出口通过冷凝器排放管与所述BDO低位罐的入口相连；所述真空液封罐的底部出口与BDR循环泵三的入口相连，BDR循环泵三的出口与BDR冷却器三的介质入口相连，BDR冷却器三的介质出口通过所述冷BDO管与所述真空冷凝器的管程入口相连，所述真空冷凝器的管程出口与所述抽真空管相连。二级BDO冷凝罐排气被五级喷射泵抽出，进入真空冷凝器的管程，真空冷凝器的壳程使用冷冻水进行间接冷凝，将缩聚反应生成的水冷凝下来，减小后续设备负荷，降低设备投资。BDR循环泵三将真空液封罐中的BDO抽出，经BDR冷却器三冷却后，通过冷BDO管送到真空冷凝器、一级BDO冷凝罐、二级BDO冷凝罐和三级BDO冷凝罐的顶部喷淋，加强对BDO的捕集；真空冷凝器管程底部的排液通过冷凝器排放管进入BDO低位罐中回收。

作为本实用新型的进一步改进，所述BDR冷却器三的冷媒入口与冷媒供水管相连，所述BDR冷却器三的冷媒出口与冷媒再用管相连，所述冷媒再用管的出口分别与所述BDR冷却器一及BDR冷却器二的冷媒入口相连，所述BDR冷却器一及BDR冷却器二的冷媒出口分别与冷媒回水管相连。从冷媒供水管流出的低温冷冻水从BDR冷却器三的冷媒入口进入其壳程，对BDR循环泵三送出的BDR进行冷却后，自身温度升高成为中温冷冻水，中温冷冻水通过冷媒再用管进入BDR冷却器一及BDR冷却器二的壳程，继续发挥冷却作用，继续升温后，从BDR冷却器一及BDR冷却器二的冷媒出口排出，从冷媒回水管回到冷冻系统再次冷却循环利用，如此实现了冷冻水的梯级利用，降低系统能耗。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型PBT缩聚真空系统的流程图。

图中：1.预缩聚反应釜；1a.预缩聚进料口；1b.预缩聚出料口；1c.预缩聚气相口；2.终缩聚反应釜；2a.终缩聚进料口；2b.终缩聚出料口；2c.终缩聚气相口；3.预缩刮板冷凝器；3a.预缩冷凝排气口；4.预缩液封滤罐；5.终缩刮板冷凝器；5a.终缩冷凝排气口；6.终缩液封滤罐；7.真空冷凝器；8.机械真空泵；9.气液分离罐；10.热媒炉；11.四氢呋喃回收装置；12.切粒装置；B1.一级喷射泵；B2.二级喷射泵；B3.三级喷射泵；B4.四级喷射泵；B5.五级喷射泵；T1.一级BDO冷凝罐；T2.二级BDO冷凝罐；T3.三级BDO冷凝罐；T4.真空液封罐；T5.BDO低位罐；P1.BDR循环泵一；P2.BDR循环泵二；P3.BDR循环泵三；L1.BDR冷却器一；L2.BDR冷却器二；L3.BDR冷却器三；G1a.预缩聚进料管；G1b.预缩聚出料管；G1c.预缩液封管；G1d.预缩BDR管；G1e.预缩溢流管；G1f.预缩冷凝排气管；G2a.终缩液封管；G2b.终缩BDR管；G2c.终缩溢流管；G2d.终缩冷凝排气管；G3.冷凝罐排液管；G4a.冷凝器排放管；G4b.冷BDO管；G5.BDO蒸汽管；G6.抽真空管；G7a.冷媒供水管；G7b.冷媒再用管；G7c.冷媒回水管；G8.BDO补给管。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的PBT缩聚真空系统包括预缩聚反应釜1和终缩聚反应釜2，预缩聚反应釜1的预缩聚进料口1a与预缩聚进料管G1a相连，预缩聚反应釜1底部的预缩聚出料口1b通过预缩聚出料管G1b与终缩聚反应釜2底部的终缩聚进料口2a相连，终缩聚反应釜2的终缩聚出料口2b与切粒装置12相连，预缩聚反应釜1的顶部设有预缩聚气相口1c，终缩聚反应釜2的顶部设有终缩聚气相口2c，预缩聚气相口1c与预缩刮板冷凝器3的进气口相连，预缩刮板冷凝器3的顶部设有预缩冷凝排气口3a；终缩聚气相口2c与终缩刮板冷凝器5的进气口相连，终缩刮板冷凝器5的顶部设有终缩冷凝排气口5a；预缩冷凝排气口3a通过预缩冷凝排气管G1f与BDO喷射抽气装置相连，终缩冷凝排气口5a通过终缩冷凝排气管G2d也与BDO喷射抽气装置相连。BDO喷射抽气装置的出口通过抽真空管G6与机械真空泵8的入口相连，机械真空泵8的出口与气液分离罐9的入口相连，气液分离罐9的顶部出口与热媒炉10相连；气液分离罐9的底部出口与四氢呋喃回收装置11相连。

预缩聚和终缩聚共用一套BDO喷射抽气装置，可以减少设备量，占据空间小，管理维护方便。BDO容易发生环化反应，生成四氢呋喃，四氢呋喃为低沸物，很难捕捉下来，容易在液环真空泵组积聚，导致系统的真空度下降，本系统在BDO喷射抽气装置的后道采用机械真空泵8，解决了工作液置换问题。在机械真空泵8后端增加一台气液分离器，冷凝液进入四氢呋喃回收装置11进行回收利用，不凝气进入热媒炉10作为燃料使用，既保护的环境，有降低了能耗。

BDO喷射抽气装置包括多级喷射泵及多级BDO冷凝罐，各级喷射泵的动力口均与BDO蒸汽管G5相连，各级BDO冷凝罐的顶部喷淋口均与冷BDO管G4b相连，各级BDO冷凝罐的底部排液口均连接有冷凝罐排液管G3，各冷凝罐排液管G3的下端均插入真空液封罐T4中；终缩冷凝排气口5a与一级喷射泵B1的入口相连，预缩冷凝排气口3a及一级喷射泵B1的出口均与二级喷射泵B2的入口相连，二级喷射泵B2的出口与一级BDO冷凝罐T1的进气口相连，一级BDO冷凝罐T1的排气口与三级喷射泵B3的入口相连，三级喷射泵B3的出口与二级BDO冷凝罐T2的进气口相连，二级BDO冷凝罐T2的排气口与四级喷射泵B4的入口相连，四级喷射泵B4的出口与三级BDO冷凝罐T3的进气口相连。

三级BDO冷凝罐T3的排气口与五级喷射泵B5的入口相连，五级喷射泵B5的出口与真空冷凝器7的管程入口相连，真空冷凝器7的管程出口通过冷凝器排放管G4a与BDO低位罐T5的入口相连；真空液封罐T4的底部出口与BDR循环泵三P3的入口相连，BDR循环泵三P3的出口与BDR冷却器三L3的介质入口相连，BDR冷却器三L3的介质出口通过冷BDO管G4b与真空冷凝器7的管程入口相连，真空冷凝器7的管程出口与抽真空管G6相连。

根据预缩与终缩不同的真空度要求，采取不同级数的喷射抽吸；终缩刮板冷凝器5中的绝压设定为100Pa，因此终缩冷凝排气口5a与一级喷射泵B1的入口相连；预缩刮板冷凝器3中的绝压设定为1KPa，因此预缩冷凝排气口3a与二级喷射泵B2的入口相连；二级喷射泵B2的排气进入一级BDO冷凝罐T1被冷凝，一级BDO冷凝罐T1的排气被三级喷射泵B3抽出，三级喷射泵B3的排气进入二级BDO冷凝罐T2被冷凝，二级BDO冷凝罐T2排气被四级喷射泵B4抽出，四级喷射泵B4的排气进入三级BDO冷凝罐T3被冷凝，一级BDO冷凝罐T1、二级BDO冷凝罐T2和三级BDO冷凝罐T3的排液汇集进入真空液封罐T4中。

二级BDO冷凝罐T2排气被五级喷射泵B5抽出，进入真空冷凝器7的管程，真空冷凝器7的壳程使用冷冻水进行间接冷凝，将缩聚反应生成的水冷凝下来，减小后续设备负荷，降低设备投资。BDR循环泵三P3将真空液封罐T4中的BDO抽出，经BDR冷却器三L3冷却后，通过冷BDO管G4b送到真空冷凝器7、一级BDO冷凝罐T1、二级BDO冷凝罐T2和三级BDO冷凝罐T3的顶部喷淋，加强对BDO的捕集；真空冷凝器7管程底部的排液通过冷凝器排放管G4a进入BDO低位罐T5中回收。

预缩刮板冷凝器3的底部排液口通过预缩液封管G1c与预缩液封滤罐4相连，预缩液封滤罐4的底部与BDR循环泵一P1的入口相连，BDR循环泵一P1的出口与BDR冷却器一L1的介质入口相连，BDR冷却器一L1的介质出口通过预缩BDR管G1d与预缩刮板冷凝器3上端的喷淋口相连，预缩液封滤罐4的溢流口通过预缩溢流管G1e与BDO低位罐T5的入口相连。预缩刮板冷凝器3的排液通过预缩液封管G1c进入预缩液封滤罐4过滤后，被BDR循环泵一P1抽出，再经BDR冷却器一L1冷却后，通过预缩BDR管G1d回到预缩刮板冷凝器3的上端进行循环喷淋，使进入预缩刮板冷凝器3的大部分BDO冷凝，并捕集气相的夹带物，从预缩液封滤罐4溢流的BDO进入BDO低位罐T5收集。

终缩刮板冷凝器5的底部排液口通过终缩液封管G2a与终缩液封滤罐6相连，终缩液封滤罐6的底部与BDR循环泵二P2的入口相连，BDR循环泵二P2的出口与BDR冷却器二L2的介质入口相连，BDR冷却器二L2的介质出口通过终缩BDR管G2b与终缩刮板冷凝器5上端的喷淋口相连，终缩液封滤罐6的溢流口通过终缩溢流管G2c与BDO低位罐T5的入口相连。终缩刮板冷凝器5的排液通过终缩液封管G2a进入终缩液封滤罐6过滤后，被BDR循环泵二P2抽出，再经BDR冷却器二L2冷却后，通过终缩BDR管G2b回到终缩刮板冷凝器5的上端进行循环喷淋，使进入终缩刮板冷凝器5的大部分BDO冷凝，并捕集气相的夹带物，从终缩液封滤罐6溢流的BDO进入BDO低位罐T5收集。预缩液封滤罐4和终缩液封滤罐6的顶部分别连接有BDO补给管G8。

BDR冷却器三L3的冷媒入口与冷媒供水管G7a相连，BDR冷却器三L3的冷媒出口与冷媒再用管G7b相连，冷媒再用管G7b的出口分别与BDR冷却器一L1及BDR冷却器二L2的冷媒入口相连，BDR冷却器一L1及BDR冷却器二L2的冷媒出口分别与冷媒回水管G7c相连。从冷媒供水管G7a流出的低温冷冻水从BDR冷却器三L3的冷媒入口进入其壳程，对BDR循环泵三P3送出的BDR进行冷却后，自身温度升高成为中温冷冻水，中温冷冻水通过冷媒再用管G7b进入BDR冷却器一L1及BDR冷却器二L2的壳程，继续发挥冷却作用，继续升温后，从BDR冷却器一L1及BDR冷却器二L2的冷媒出口排出，从冷媒回水管G7c回到冷冻系统再次冷却循环利用，如此实现了冷冻水的梯级利用，降低系统能耗。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

设计图

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