尼龙66连续聚合耗热量分析

摘 要：伴随尼龙66消耗量的日益增多，对尼龙66连续聚合装置性能提出更高的要求。然而从当前尼龙66连续聚合装置运行情况看，在耗热量问题上仍较为突出，极大程度上制约尼龙66发展，此时便需考虑结合其耗热量情况采取有效的节能措施。本次研究将选择“五大器”式连续缩聚为例，对其耗热量情况分析，在此基础上，提出相关的节能控制措施。

关键词：尼龙66连续聚合；耗热量；节能控制

作为尼龙66连续缩聚主要形式，“五大器”式连续缩聚涉及的设备主要以蒸发器、预热器、反应器、闪蒸器、聚合器等为主，相比横管式减压或立管式等连续缩聚，在生产能力上较强，且自控程度较高，应用较为广泛。但受其耗热量问题影响，使尼龙66连续聚合在节能问题上日益严峻。因此，本文对尼龙66连续聚合耗热量的分析，具有十分重要的意义。

1 尼龙66连续聚合耗热量计算依据

关于尼龙66连续聚合耗热量计算，计算内容主要以热损失、热量消耗等内容为主。如在工艺热量消耗方面，计算中主要考虑结合单元设备进出口焓差，假定对单元设备入口焓、出口焓以及进出口焓差分别利用H1、H2、△H表示，则有△H=H1-H2。而在热损失方面，计算中需考虑三方面热损失情况，分别为保温设备热损失、热载体回路保温层热损失、泵与温度调节回路热损失，分别利用PT1、PT2、PT3表示。其中PT1计算，假定对工艺设备保温面积、保温层热阻、热载体与车间环境温差分别以S1、R、△t标识，有PT1=S1R△t；PT2计算，由Q、k分别表示单元设备工艺能耗与比例系数，有PT2=kQ；PT3计算，对于泵保温面积与温度调节回路利用S2表示，有PT3=S2R△t。

2 尼龙66连续聚合耗热量的计算分析

本次研究中，主要考虑做单元设备耗热量的具体计算，选取900kg/h作为聚合产量，计算尼龙66连续聚合耗热量情况。以第一蒸发器为例，在热量消耗计算中，假定初始条件为，入口与出口温度分别为93℃、114℃，入口与出口浓度分别为50%、65%，2.1kJ/℃尼龙盐比热。此时做蒸发器工艺热量消耗计算，H1与H2分别为611247kJ/h、1827932kJ/h，此时可计算出△H为1216685kJ/h。在热损失方面，考虑到蒸发器加热介质为蒸汽，因此温度调节回路PT3结果为0，而PT1、PT2结果分别为10080kJ/h、61337kJ/h。同样，对于其他单元设备，均可结合其初始条件进行热损失、工艺热量消耗的计算。通过计算研究发现，蒸汽消耗为蒸发器主要热源消耗，而在预热器方面，由于设备通过液相热媒加热，所以燃料油的消耗为主要热源消耗[1]。

3 尼龙66连续聚合耗热量问题的解决策略

3.1 蒸汽回收利用

耗热量计算中，尼龙66缩聚耗热量问题主要表现在水分蒸发问题上，在大量蒸汽出现后，可用于缩聚反应热的极少，所以在节能控制中主要需从蒸汽回收利用方面着手。设备运行中，以蒸发器与反应器为主要蒸汽产生设备，特别在第一蒸发器与第二蒸发器上表现更加明显。此时，可考虑取来源于反应器的蒸汽，作为第二蒸發器热源，经过第二蒸发器加热，将蒸汽送入中间换热器中，用于盐液保温。而来源于两个蒸发器的蒸汽，则进入盐预热器，用于原料预热。这样整个聚合过程的蒸汽，均回收利用，既符合环保要求，且有助于能源消耗的控制。需注意的是，聚合过程中，因存在尼龙盐水溶液，在蒸汽形成后有乙二胺成分，其致使蒸汽pH值上升，管道受碱性较强蒸汽影响易被腐蚀，加之来源于反应器的蒸汽内有氨、环戊酮等副反应物或降解物，可能引起管道堵塞问题。对此情况，可考虑将水喷淋泵设置于排汽烟囱入口，以喷淋水清除低聚物，以此使整个聚合过程更加稳定安全。

3.2 设备保温层保温质量强化

本次研究中可发现，若从理论计算角度出发，在总耗热量中，设备热损失所占比重极高，而实际生产时可能超出该比例许多，充分说明设备热损失问题是导致耗热量大的主要原因。对此情况，节能控制中需考虑从设备保温层热阻提高方面着手，如在保温材料上应保证热阻较大，以此使保温层保温质量提高。这样在改善聚合装置设备保温层质量下，对控制能耗问题可发挥重要作用。

3.3 其他系统节能措施

“五大器”式尼龙66连续聚合中，对其中各系统要求均较高，如在闪蒸器方面，为解决其耗热量问题，可考虑取消原有的二次热媒泵，而选择来源于锅炉房的一次热媒加热液相联苯，这样在保证加热效果的基础上，可降低能源消耗。再如聚合器，传统工艺路线一般表现在借助液相热媒泵加热聚合器，达到加热目的，在改善中可考虑取消二次热媒泵，而将联苯蒸发器加入，以其蒸汽加热聚合器，并在换热冷凝为液体时，被送入联苯蒸发器中，这种方式有助于加热均匀，且在能耗控制效果上较为明显[2]。

4 结论

尼龙66连续聚合耗热量问题是当前尼龙66连续聚合关注的主要内容。本次研究中通过对耗热量的分析与相关计算，能够发现各单元设备在耗热量问题上都较为突出，实际解决中需考虑引入相应的节能控制策略，如蒸汽回收利用、设备保温层保温质量强化以及其他系统节能措施等，对实现耗热量的控制可发挥重要作用，达到节能控制目的。

参考文献：

[1]曹文，张跃胜.尼龙66、56连续聚合生产过程节能改进措施[J].聚酯工业，2016，29（02）：21-24.

[2]鲁来勇，吴非.尼龙66聚合反应工艺比较[J].河北化工，2012，35（01）：50-52.

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