[實(shí)用新型]用于生產(chǎn)PTA的熱交換器系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520359255.7
• 申請(qǐng)日: 2015-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204678956U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱永杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大軒石化設(shè)備有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F28G7/00
• 分類(lèi)號(hào): F28G7/00
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 朱曉凱

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種熱交換器系統(tǒng)，其具體運(yùn)用于生產(chǎn)PTA過(guò)程中。

背景技術(shù)

PTA是重要的大宗有機(jī)原料之一，廣泛用于與化學(xué)纖維、輕工、電子、建筑等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面。同時(shí)，PTA的應(yīng)用又比較集中，世界上90%以上的PTA用于生產(chǎn)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(簡(jiǎn)稱(chēng)聚酯，PET)。

PTA為石油的下端產(chǎn)品。石油經(jīng)過(guò)一定的工藝過(guò)程生產(chǎn)出石腦油（別名輕汽油），從石腦油中提煉出MX（混二甲苯），再提煉出PX（對(duì)二甲苯）。PTA以PX（配方占65％－67％）為原料，以醋酸為溶劑,在催化劑的作用下經(jīng)空氣氧化（氧氣占35％－33％），成粗對(duì)苯二甲酸。然后對(duì)粗對(duì)苯二甲酸進(jìn)行加氫精制，去除雜質(zhì)，再經(jīng)結(jié)晶、分離、干燥、制得精對(duì)苯二甲酸產(chǎn)品，即PTA成品。

在PTA母液閃蒸過(guò)濾系統(tǒng)的PTA母液冷卻器對(duì)PTA母液進(jìn)行冷卻，由于PTA結(jié)晶速度較快，PTA母液冷卻器在6~12小時(shí)內(nèi)就被結(jié)晶堵塞，需用堿液泡洗和清水沖洗，不但影響生產(chǎn)，降低熱效率，消耗大量的堿液和清水，而且需要排污處理。一直是PTA生產(chǎn)中的一個(gè)瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種用于生產(chǎn)PTA的熱交換器系統(tǒng)，該系統(tǒng)配合超聲波發(fā)生器可有效的阻礙PTA結(jié)晶物質(zhì)在熱交換器管壁的附著。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

一種用于生產(chǎn)PTA的熱交換器系統(tǒng)，包括熱交換器，所述熱交換器中安裝有冷凝管，還設(shè)有若干超聲波發(fā)生器，所述若干超聲波發(fā)生器通過(guò)波導(dǎo)均勻安裝在換熱器固定管板外緣上。

為了更好的實(shí)現(xiàn)目的，提高抑制沉積效果，所述超聲波發(fā)生器的安裝數(shù)量與熱交換器中所有冷凝管內(nèi)孔壁面積總和成正比關(guān)系，一個(gè)超聲波發(fā)生器匹配40-50m²的冷凝管內(nèi)孔壁面積。

利用超聲波發(fā)生器減少PTA結(jié)晶物在熱交換器管壁的沉積的原理如下：

1、高速微渦效應(yīng)

超聲波裝置發(fā)生的超聲波在金屬管、板壁傳播時(shí)，在熱交換器壁面產(chǎn)生高加速度振蕩波，金屬和液體界面上的液體產(chǎn)生高速微渦，無(wú)數(shù)個(gè)高速微渦對(duì)傳熱面形成不間斷沖刷，阻礙PTA結(jié)晶物質(zhì)在熱交換器管壁的附著。

2、活化效應(yīng)

超聲波在液體介質(zhì)中通過(guò)高速微渦作用，可以使水分子裂解為H自由基和OH自由基，?甚至H⁺和OH^-等，與PTA形成配合物，從而增加母液的溶解能力，使其溶解能力相對(duì)提高。也就是說(shuō)，超聲波能提高流動(dòng)液體和PTA結(jié)晶物質(zhì)的活性，增大被水分子包裹著的PTA結(jié)晶物質(zhì)微晶核的釋放，破壞PTA結(jié)晶物質(zhì)在管壁沉積的條件，使PTA結(jié)晶物質(zhì)在液體中形成分散沉積而不易在管壁上結(jié)晶。

3、抑制效應(yīng)

通過(guò)超聲波的作用，改變了PTA母液的物化性質(zhì)，縮短了PTA結(jié)晶核誘導(dǎo)期，刺激了微小晶核的生成。新生成的這些微小晶核，由于體積小、質(zhì)量輕、表面積大，懸浮于液體中，生成比壁面大得多的界面，讓既定結(jié)構(gòu)的PTA晶粒長(zhǎng)大，因此加快了PTA結(jié)晶的速率。實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)液體過(guò)飽和系數(shù)一定時(shí)，在同一超聲波參數(shù)下，超聲波作用時(shí)間越長(zhǎng)，則PTA結(jié)晶物質(zhì)的成核誘導(dǎo)期越短，越有利于PTA的結(jié)晶。

4、強(qiáng)化傳熱效應(yīng)

介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，由于與固體壁面有摩擦力，會(huì)在近壁區(qū)域而形成滯流層，也叫邊界層。這一區(qū)域的傳熱過(guò)程為滯流介質(zhì)的導(dǎo)熱過(guò)程而不是對(duì)流換熱過(guò)程，而介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)較對(duì)流換熱系數(shù)要低得多，因此滯流層的存在會(huì)降低傳熱系數(shù)。當(dāng)有超聲波作用時(shí)，由于超聲波引起的高速微渦可有效破壞滯流層，起到了強(qiáng)化傳熱的作用。

利用超聲波發(fā)生器減少PTA結(jié)晶物在熱交換器管壁的沉積的有益效果：

1、減少PTA結(jié)晶物在熱交換器管壁的沉積和堵塞，取到如下作用：

1）通過(guò)強(qiáng)化傳熱作用，提高了熱交換效率；

2）通過(guò)高速微渦效應(yīng)和活化效應(yīng)，延長(zhǎng)了換熱器運(yùn)行時(shí)間；

3）減少了母液中PTA結(jié)晶沉積物的損失，降低了堿液的使用量，；

4）降低了排污費(fèi)用。

2、對(duì)PTA產(chǎn)品質(zhì)量的影響

通過(guò)抑制效應(yīng)，縮短了TA結(jié)晶核誘導(dǎo)期，刺激了微小晶核的生成，加快了TA的結(jié)晶析出，實(shí)現(xiàn)了PT酸和TA很好的分離，提高了PTA的純度。

說(shuō)明書(shū)附圖

????圖1為熱交換器系統(tǒng)的安裝示意圖；

圖2為圖1中的A-A剖視圖；

圖3為超聲波發(fā)生器的具體安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為熱交換器系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)構(gòu)成圖。

具體實(shí)施方式