一种在生产pta过程中减少pta结晶物在热交换器管壁的沉积的方法
一种在生产pta过程中减少pta结晶物在热交换器管壁的沉积的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在生产PTA过程中减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积的方法。
【背景技术】
[0002]PTA是重要的大宗有机原料之一，广泛用于与化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济的各个方面。同时，PTA的应用又比较集中，世界上90%以上的PTA用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称聚酯，PET)。
[0003]PTA为石油的下端产品。石油经过一定的工艺过程生产出石脑油(别名轻汽油)，从石脑油中提炼出MX (混二甲苯)，再提炼出PX (对二甲苯)。PTA以PX (配方占65%— 67%)为原料，以醋酸为溶剂，在催化剂的作用下经空气氧化(氧气占35% — 33%)，成粗对苯二甲酸。然后对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经结晶、分离、干燥、制得精对苯二甲酸产品，即PTA成品。
[0004]在PTA母液闪蒸过滤系统的PTA母液冷却器对PTA母液进行冷却，由于PTA结晶速度较快，PTA母液冷却器在6~12小时内就被结晶堵塞，需用碱液泡洗和清水冲洗，不但影响生产，降低热效率，消耗大量的碱液和清水，而且需要排污处理。一直是PTA生产中的一个瓶颈。
【发明内容】
[0005]为了克服上述缺陷，本发明提供一种在生产PTA过程中减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积的方法，该方法简单、使用，并可有效的阻碍PTA结晶物质在热交换器管壁的附着。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案为:
一种在生产PTA过程中减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积的方法，其包括对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经热交换器结晶、分离，然后干燥；在利用热交换器进行结晶、分离的同时开启超声波发生器，所述超声波发生器安装在热交换器两侧管板的外壳上。
[0007]本发明的进一步改进在于:所述超声波发生器包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括电源单元、主控单元、电/机转换单元、参数调测单元、匹配单元、功放单元、Dsc集控单元，所述参数调测单元与主控单元的输入端相连，主控单元的输出端依次与功放单元、匹配单元和电/机转换单元电连接，所述电/机转换单元直接作用于换热设备。
[0008]其中:参数调测单元:根据热交换器的介质情况控制超声波频率、功率、以及超声波作用间隔时间。参数调测单元设有芯片，芯片设有6个数据交换通道，在6个数据交换通道中有5个数据交换通道与主控单元输入端连接实现数据传输；另有I个通道作用于超声波声压检测装置，接受检测和反馈的信息，芯片根据反馈信息调整相关的超声波参数并发送给主控单元，在下一个超声波工作周期，按调整的参数工作。
[0009]匹配单元:通过LC回路，实现超声波谐振，使产生振动的阻抗最小。
[0010]Dsc集控单元:实现远程控制，可以和控制室连接，实现在控制室内操控超声波防除垢器。
[0011]本发明的进一步改进在于:所述参数调测单元中设有针对PTA母液的超声波声学参数取值数据库程序。
[0012]本发明的进一步改进在于:所述超声波发生器为超磁致伸缩换能器，其伸缩系数达到2000PPm，故具有伸缩大、振幅大、功率大，超声波衰减小等特点。
[0013]超声波频率范围:15ΚΗζ~25ΚΗζ，根据介质污垢的软硬程度选取超声波频率范围，硬垢频率低，软垢频率高，固体物含量高则频率高，反之也然。
[0014]本发明的原理 1、高速微涡效应
超声波装置发生的超声波在金属管、板壁传播时，在热交换器壁面产生高加速度振荡波，金属和液体界面上的液体产生高速微涡，无数个高速微涡对传热面形成不间断冲刷，阻碍PTA结晶物质在热交换器管壁的附着。
[0015]2、活化效应
超声波在液体介质中通过高速微涡作用，可以使水分子裂解为H自由基和OH自由基，甚至H+和OH _等，与PTA形成配合物，从而增加母液的溶解能力，使其溶解能力相对提高。也就是说，超声波能提尚流动液体和PTA结晶物质的活性，增大被水分子包裹着的PTA结晶物质微晶核的释放，破坏PTA结晶物质在管壁沉积的条件，使PTA结晶物质在液体中形成分散沉积而不易在管壁上结晶。
[0016]3、抑制效应
通过超声波的作用，改变了 PTA母液的物化性质，缩短了 PTA结晶核诱导期，刺激了微小晶核的生成。新生成的这些微小晶核，由于体积小、质量轻、表面积大，悬浮于液体中，生成比壁面大得多的界面，让既定结构的PTA晶粒长大，因此加快了 PTA结晶的速率。实验研宄表明，当液体过饱和系数一定时，在同一超声波参数下，超声波作用时间越长，则PTA结晶物质的成核诱导期越短，越有利于PTA的结晶。
[0017]4、强化传热效应
介质流动时，由于与固体壁面有摩擦力，会在近壁区域而形成滞流层，也叫边界层。这一区域的传热过程为滞流介质的导热过程而不是对流换热过程，而介质的导热系数较对流换热系数要低得多，因此滞流层的存在会降低传热系数。当有超声波作用时，由于超声波引起的高速微涡可有效破坏滞流层，起到了强化传热的作用。
[0018]本发明的有益效果为:
1、减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积和堵塞，取到如下作用:
1)通过强化传热作用，提高了热交换效率；
2)通过高速微涡效应和活化效应，延长了换热器运行时间；
3)减少了母液中PTA结晶沉积物的损失，降低了碱液的使用量，；
4)降低了排污费用。
[0019]2、对PTA产品质量的影响通过抑制效应，缩短了 TA结晶核诱导期，刺激了微小晶核的生成，加快了 TA的结晶析出，实现了 PT酸和TA很好的分离，提高了 PTA的纯度。
[0020]说明书附图
图1为超声波发生器的总体安装示意图；
图2为图1中的A-A剖视图；
图3为超声波发生器的具体安装结构示意图；
图4为超声波发生器的硬件系统构成图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
[0022]本实施例中涉及的超声波发生器选择超磁致伸缩换能器，具体内容参照专利201420408205.9。
[0023]如图1至图3所示:换能器2均匀安装布置在换热器I两侧管板的外壳上，具体为换能器2通过波导3安装在换热器固定管板外缘上，波导3与换热器I之间焊接相连，换能器2与波导3之间通过螺纹连接。
[0024]本发明中涉及的生产PTA工艺为:通过对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经热交换器结晶、分离，然后干燥制备；在通过利用热交换器进行结晶、分离的过程中，为了减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积，本发明采取的方法是在热交换器两侧管板的外壳上安装多个换能器2，在结晶、分离的同时开启超声波发生器。
[0025]如图4所示:为了更好的实现换能器的抑制作用，根据换能器本体设置了一套硬件系统，该硬件系统包括电源单元、主控单元、电/机转换单元、参数调测单元、匹配单元、功放单元、Dsc集控单元，所述参数调测单元与主控单元的输入端相连，主控单元的输出端依次与功放单元、匹配单元和电/机转换单元电连接，所述电/机转换单元直接作用于换热设备。所述参数调测单元中设有针对PTA母液的超声波声学参数取值数据库程序，可以根据反馈信息，调整换能器的声学参数。
[0026]本实施例中换能器超声波频率范围:15ΚΗζ~25ΚΗζ，可根据介质污垢的软硬程度选取超声波频率范围，硬垢频率低，软垢频率高，固体物含量高则频率高，反之也然。
[0027]为了能实现伸缩大、振幅大、功率大，超声波衰减小等特点，在换能器的超磁致伸缩材料中添加添加稀土微量元素进行改性，使其伸缩系数达到2000PPm，并具有更高的电声转换效率，更好的稳定性。
[0028]本发明涉及的方法简单、实用，并可以更加热交换器的截面积来增加换能器的安装个数，大大减少了 PTA结晶物在热交换器管壁的沉积，可实现长时间的连续生产，大大提高效率，减少成本。
【主权项】
1.一种在生产PTA过程中减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积的方法，其包括对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经热交换器结晶、分离，然后干燥，其特征在于:在利用热交换器进行结晶、分离的同时开启超声波发生器，所述超声波发生器安装在热交换器两侧管板的外壳上。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述超声波发生器包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括电源单元、主控单元、电/机转换单元、参数调测单元、匹配单元、功放单元、Dsc集控单元，所述参数调测单元与主控单元的输入端相连，主控单元的输出端依次与功放单元、匹配单元和电/机转换单元电连接，所述电/机转换单元直接作用于换热设备。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述参数调测单元中设有针对PTA母液的超声波声学参数取值数据库程序。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述超声波发生器为超磁致伸缩换能器，其伸缩系数达到2000PPm。
【专利摘要】本发明涉及一种在生产PTA过程中减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积的方法，其包括对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经热交换器结晶、分离，然后干燥，在利用热交换器进行结晶、分离的同时开启超声波发生器，所述超声波发生器安装在热交换器两侧管板的外壳上。本发明涉及的方法简单、实用，并可以更加热交换器的截面积来增加换能器的安装个数，大大减少了PTA结晶物在热交换器管壁的沉积，可实现长时间的连续生产，大大提高效率，减少成本。
【IPC分类】C07C51/43, C07C63/26, B01D9/00, F28F13/12, B01J19/10
【公开号】CN104906825
【申请号】CN201510285303
【发明人】朱永杰
【申请人】江苏大轩石化设备有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月29日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在生产PTA过程中减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积的方法。
【背景技术】
[0002]PTA是重要的大宗有机原料之一，广泛用于与化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济的各个方面。同时，PTA的应用又比较集中，世界上90%以上的PTA用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称聚酯，PET)。
[0003]PTA为石油的下端产品。石油经过一定的工艺过程生产出石脑油(别名轻汽油)，从石脑油中提炼出MX (混二甲苯)，再提炼出PX (对二甲苯)。PTA以PX (配方占65%— 67%)为原料，以醋酸为溶剂，在催化剂的作用下经空气氧化(氧气占35% — 33%)，成粗对苯二甲酸。然后对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经结晶、分离、干燥、制得精对苯二甲酸产品，即PTA成品。
[0004]在PTA母液闪蒸过滤系统的PTA母液冷却器对PTA母液进行冷却，由于PTA结晶速度较快，PTA母液冷却器在6~12小时内就被结晶堵塞，需用碱液泡洗和清水冲洗，不但影响生产，降低热效率，消耗大量的碱液和清水，而且需要排污处理。一直是PTA生产中的一个瓶颈。
【发明内容】
[0005]为了克服上述缺陷，本发明提供一种在生产PTA过程中减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积的方法，该方法简单、使用，并可有效的阻碍PTA结晶物质在热交换器管壁的附着。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案为:
一种在生产PTA过程中减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积的方法，其包括对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经热交换器结晶、分离，然后干燥；在利用热交换器进行结晶、分离的同时开启超声波发生器，所述超声波发生器安装在热交换器两侧管板的外壳上。
[0007]本发明的进一步改进在于:所述超声波发生器包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括电源单元、主控单元、电/机转换单元、参数调测单元、匹配单元、功放单元、Dsc集控单元，所述参数调测单元与主控单元的输入端相连，主控单元的输出端依次与功放单元、匹配单元和电/机转换单元电连接，所述电/机转换单元直接作用于换热设备。
[0008]其中:参数调测单元:根据热交换器的介质情况控制超声波频率、功率、以及超声波作用间隔时间。参数调测单元设有芯片，芯片设有6个数据交换通道，在6个数据交换通道中有5个数据交换通道与主控单元输入端连接实现数据传输；另有I个通道作用于超声波声压检测装置，接受检测和反馈的信息，芯片根据反馈信息调整相关的超声波参数并发送给主控单元，在下一个超声波工作周期，按调整的参数工作。
[0009]匹配单元:通过LC回路，实现超声波谐振，使产生振动的阻抗最小。
[0010]Dsc集控单元:实现远程控制，可以和控制室连接，实现在控制室内操控超声波防除垢器。
[0011]本发明的进一步改进在于:所述参数调测单元中设有针对PTA母液的超声波声学参数取值数据库程序。
[0012]本发明的进一步改进在于:所述超声波发生器为超磁致伸缩换能器，其伸缩系数达到2000PPm，故具有伸缩大、振幅大、功率大，超声波衰减小等特点。
[0013]超声波频率范围:15ΚΗζ~25ΚΗζ，根据介质污垢的软硬程度选取超声波频率范围，硬垢频率低，软垢频率高，固体物含量高则频率高，反之也然。
[0014]本发明的原理 1、高速微涡效应
超声波装置发生的超声波在金属管、板壁传播时，在热交换器壁面产生高加速度振荡波，金属和液体界面上的液体产生高速微涡，无数个高速微涡对传热面形成不间断冲刷，阻碍PTA结晶物质在热交换器管壁的附着。
[0015]2、活化效应
超声波在液体介质中通过高速微涡作用，可以使水分子裂解为H自由基和OH自由基，甚至H+和OH _等，与PTA形成配合物，从而增加母液的溶解能力，使其溶解能力相对提高。也就是说，超声波能提尚流动液体和PTA结晶物质的活性，增大被水分子包裹着的PTA结晶物质微晶核的释放，破坏PTA结晶物质在管壁沉积的条件，使PTA结晶物质在液体中形成分散沉积而不易在管壁上结晶。
[0016]3、抑制效应
通过超声波的作用，改变了 PTA母液的物化性质，缩短了 PTA结晶核诱导期，刺激了微小晶核的生成。新生成的这些微小晶核，由于体积小、质量轻、表面积大，悬浮于液体中，生成比壁面大得多的界面，让既定结构的PTA晶粒长大，因此加快了 PTA结晶的速率。实验研宄表明，当液体过饱和系数一定时，在同一超声波参数下，超声波作用时间越长，则PTA结晶物质的成核诱导期越短，越有利于PTA的结晶。
[0017]4、强化传热效应
介质流动时，由于与固体壁面有摩擦力，会在近壁区域而形成滞流层，也叫边界层。这一区域的传热过程为滞流介质的导热过程而不是对流换热过程，而介质的导热系数较对流换热系数要低得多，因此滞流层的存在会降低传热系数。当有超声波作用时，由于超声波引起的高速微涡可有效破坏滞流层，起到了强化传热的作用。
[0018]本发明的有益效果为:
1、减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积和堵塞，取到如下作用:
1)通过强化传热作用，提高了热交换效率；
2)通过高速微涡效应和活化效应，延长了换热器运行时间；
3)减少了母液中PTA结晶沉积物的损失，降低了碱液的使用量，；
4)降低了排污费用。
[0019]2、对PTA产品质量的影响通过抑制效应，缩短了 TA结晶核诱导期，刺激了微小晶核的生成，加快了 TA的结晶析出，实现了 PT酸和TA很好的分离，提高了 PTA的纯度。
[0020]说明书附图
图1为超声波发生器的总体安装示意图；
图2为图1中的A-A剖视图；
图3为超声波发生器的具体安装结构示意图；
图4为超声波发生器的硬件系统构成图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
[0022]本实施例中涉及的超声波发生器选择超磁致伸缩换能器，具体内容参照专利201420408205.9。
[0023]如图1至图3所示:换能器2均匀安装布置在换热器I两侧管板的外壳上，具体为换能器2通过波导3安装在换热器固定管板外缘上，波导3与换热器I之间焊接相连，换能器2与波导3之间通过螺纹连接。
[0024]本发明中涉及的生产PTA工艺为:通过对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经热交换器结晶、分离，然后干燥制备；在通过利用热交换器进行结晶、分离的过程中，为了减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积，本发明采取的方法是在热交换器两侧管板的外壳上安装多个换能器2，在结晶、分离的同时开启超声波发生器。
[0025]如图4所示:为了更好的实现换能器的抑制作用，根据换能器本体设置了一套硬件系统，该硬件系统包括电源单元、主控单元、电/机转换单元、参数调测单元、匹配单元、功放单元、Dsc集控单元，所述参数调测单元与主控单元的输入端相连，主控单元的输出端依次与功放单元、匹配单元和电/机转换单元电连接，所述电/机转换单元直接作用于换热设备。所述参数调测单元中设有针对PTA母液的超声波声学参数取值数据库程序，可以根据反馈信息，调整换能器的声学参数。
[0026]本实施例中换能器超声波频率范围:15ΚΗζ~25ΚΗζ，可根据介质污垢的软硬程度选取超声波频率范围，硬垢频率低，软垢频率高，固体物含量高则频率高，反之也然。
[0027]为了能实现伸缩大、振幅大、功率大，超声波衰减小等特点，在换能器的超磁致伸缩材料中添加添加稀土微量元素进行改性，使其伸缩系数达到2000PPm，并具有更高的电声转换效率，更好的稳定性。
[0028]本发明涉及的方法简单、实用，并可以更加热交换器的截面积来增加换能器的安装个数，大大减少了 PTA结晶物在热交换器管壁的沉积，可实现长时间的连续生产，大大提高效率，减少成本。
【主权项】
1.一种在生产PTA过程中减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积的方法，其包括对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经热交换器结晶、分离，然后干燥，其特征在于:在利用热交换器进行结晶、分离的同时开启超声波发生器，所述超声波发生器安装在热交换器两侧管板的外壳上。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述超声波发生器包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括电源单元、主控单元、电/机转换单元、参数调测单元、匹配单元、功放单元、Dsc集控单元，所述参数调测单元与主控单元的输入端相连，主控单元的输出端依次与功放单元、匹配单元和电/机转换单元电连接，所述电/机转换单元直接作用于换热设备。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述参数调测单元中设有针对PTA母液的超声波声学参数取值数据库程序。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述超声波发生器为超磁致伸缩换能器，其伸缩系数达到2000PPm。
【专利摘要】本发明涉及一种在生产PTA过程中减少PTA结晶物在热交换器管壁的沉积的方法，其包括对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经热交换器结晶、分离，然后干燥，在利用热交换器进行结晶、分离的同时开启超声波发生器，所述超声波发生器安装在热交换器两侧管板的外壳上。本发明涉及的方法简单、实用，并可以更加热交换器的截面积来增加换能器的安装个数，大大减少了PTA结晶物在热交换器管壁的沉积，可实现长时间的连续生产，大大提高效率，减少成本。
【IPC分类】C07C51/43, C07C63/26, B01D9/00, F28F13/12, B01J19/10
【公开号】CN104906825
【申请号】CN201510285303
【发明人】朱永杰
【申请人】江苏大轩石化设备有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月29日
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