一種聚合物生產中的乏汽回收裝置和方法
2023-05-30 11:14:31 1
一種聚合物生產中的乏汽回收裝置和方法
【專利摘要】本發明為一種聚合物生產流程中的乏汽回收裝置。乏汽回收裝置為引射器，依次由連接高壓工作流體的噴嘴、連接低壓待處理乏汽的接受室、工作流體和待處理乏汽的混合區和擴壓室組成的引射器；其中高壓工作流體為分水罐底部排出的與溶劑沉降分層後的水相和/或從混合液緩衝罐底部抽出後加壓的液體；低壓待處理乏汽為從後處理系統頂部排出的氣態水和溶劑油氣；擴壓室排出的混合流體進入混合液緩衝罐後，混合液緩衝罐底部的液相物料通過循環泵增壓返回噴嘴，混合液緩衝罐頂部的氣相物料返回凝聚系統；後處理系統底部排出的液相物料送至混合液緩衝罐。本發明充分利用了乏汽的熱能，同時乏汽中的溶劑得到了循環利用，在降低原料消耗的同時減少了環境汙染。
【專利說明】一種聚合物生產中的乏汽回收裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聚合工藝領域，特別是涉及一種將聚合物生產過程中產生的乏汽進行回收利用的裝置和方法。
技術背景
[0002]一些常見的橡膠類聚合物的生產過程通常包括聚合、凝聚、後處理等工藝過程。在聚合單元，一種或一種以上的單體在溶劑中與催化劑作用下發生聚合反應得到聚合物溶液，再進入凝聚單元，使用蒸汽和熱水將聚合物中的溶劑閃蒸分離，得到的含水聚合物再經過乾燥等後處理過程即得到聚合物產品。在後處理乾燥過程中，通過加熱等方式將聚合物中的水和少量溶劑脫除，在這個過程中會產生大量的含溶劑的乏汽。由於乏汽壓力較低，較難回收，在生產過程中一般作為廢氣直接排放，既浪費了能源，由於其中含有少量溶劑，又造成了環境汙染。
[0003]中國發明專利CN102425783A公開了一種涉及乏汽串聯式引入吸收式熱泵的水冷式汽輪機餘熱回收方法，屬於乏汽餘熱回收熱電聯產領域，針對水冷式汽輪機排氣口與凝汽器間的乏汽連接管通常較緊湊，如何將乏汽引出到吸收式熱泵以實現更高效率餘熱回收的難題，在原有的乏汽連接管內部的較下部設置密閉隔板，同時在乏汽連接管側面分別在隔板上下側開孔，其中上側開口將乏汽引入到吸收式熱泵蒸發器入口，蒸發器出口則與下側開口相連，乏汽再向下進入水冷式凝汽器乏汽入口，由此在乏汽的冷凝過程中吸收式熱泵與水冷式凝汽器形成串聯關係，可方便地實現供熱系統的全年運行調節和乏汽可靠的冷凝過程，可實現比常規的從冷卻水中提取餘熱的間接餘熱回收更高的運行效率和節能經濟效益。
[0004]中國實用新型專利CN20193`4156U提供了一種環保節能減排乏汽回收系統，該環保節能減排乏汽回收系統包括汽輪機，具有乏汽出口 ；螺杆膨脹機，通過管道與乏汽出口相連接，來自乏汽出口的餘熱乏汽進入螺杆膨脹機，驅動螺杆膨脹機旋轉；負載設備，連接螺杆膨脹機並由螺杆膨脹機帶動工作。本節能減排乏汽回收系統作為低品位蒸汽發電機來說節能降耗、高效實用。由於對蒸汽的參數和品質要求不高，可適用多種狀態的乏汽，所以它特別適用於中、小電廠，為企業排放的廢熱汽找到了一條可利用的途徑，帶來可觀的回收效益。此外，本節能減排乏汽回收系統還符合節能環保要求，二氧化碳排放為零，氮氧化物和硫化物排放為零。
[0005]中國實用新型專利CN101793390A公開了一種凝結水和乏汽的綜合回收方法和系統，所述方法包括有以下步驟:(I)將用汽設備排出的凝結水輸至閃蒸罐閃蒸，獲得二次蒸汽，並將所述二次蒸汽和用汽設備排出的乏汽輸至集水箱的凝結水液面之下；(2)將閃蒸後剩餘的凝結水輸至水處理設備進行水處理，然後排至集水箱作鍋爐給水，(3)將集水箱內的凝結水輸至鍋爐。(4)在集水箱內的蒸汽壓力超過警戒值時，通過噴射泵將集水箱內的蒸汽經鍋爐主蒸汽管輸至用汽設備。凝結水閃蒸後溫度降低，再通過水處理設備進行處理，避免高溫損壞水處理設備，而且二次汽直接回收至集水箱，可帶走凝結水的絕大部分熱量，最大程度避免了熱損失，因此同時實現了節能節水。
[0006]由於現有的發明技術多數是針對電廠或蒸汽鍋爐裝置，不太適用於聚合物的生產工藝中含溶劑等有機物的乏汽的回收。
【發明內容】
[0007]鑑於現有技術多數是針對電廠或蒸汽鍋爐裝置，不適用於聚合物的生產工藝中含溶劑等有機物的乏汽的回收的缺陷，本發明針對聚合物生產工藝過程中後處理單元產生的乏汽進行了回收，利用一級或兩級引射器系統，並增加了循環泵通過一股高壓的引射流的引射作用來吸入低壓乏汽，利用低壓乏汽將高壓的工作流體加熱，將乏汽和工作流體形成了混合液體，再將加熱的混合液體返回至凝聚單元，用以將聚合物中的溶劑氣化，這樣能利用乏汽的熱能，同時降低了由於乏汽排放造成的對環境的汙染。 [0008]本發明之一的聚合物生產流程中的乏汽回收裝置是這樣實現的，
[0009]本發明的聚合物生產流程依次包括凝聚系統1，分水罐2，後處理系統3，乏汽回收裝置和混合液緩衝罐5，其特徵在於:
[0010]所述的乏汽回收裝置為引射器4，依次由連接高壓工作流體的噴嘴4-1、連接低壓待處理乏汽的接受室4-2、工作流體和待處理乏汽的混合區4-3和擴壓室4-4組成的引射器;其中，
[0011 ] 所述的高壓工作流體為分水罐2底部排出的與溶劑沉降分層後的水相和/或從混合液緩衝罐5底部抽出後加壓的液體；
[0012]所述的低壓待處理乏汽為從後處理系統3頂部排出的氣態水和溶劑油氣；
[0013]所述的擴壓室4-4排出的混合流體進入混合液緩衝罐5後，混合液緩衝罐5底部的液相物料通過循環泵Pl增壓返回噴嘴4-1，混合液緩衝罐5頂部的氣相物料返回凝聚系統I ;
[0014]所述的後處理系統3底部排出的液相物料送至混合液緩衝罐5。
[0015]在具體實施過程中:
[0016]乏汽回收裝置可以由兩級組成；所述的擴壓室4-4排出的混合流體進入混合液緩衝iip 5後，
[0017]混合液緩衝罐5底部液相物料的一部分通過循環泵Pl增壓返回噴嘴4-1 ；
[0018]混合液緩衝罐5底部液相物料的另一部分通過循環泵Ρ2增壓至第二級乏汽回收裝置引射器6的噴嘴；
[0019]混合液緩衝罐5頂部氣相物料至第二級乏汽回收裝置引射器6的接受室，第二級乏汽回收裝置引射器擴壓室出口的混合物料返回凝聚系統I。
[0020]本發明之二的聚合物生產中的乏汽回收裝置的乏汽回收方法是這樣實現的，
[0021]本發明的乏汽回收方法包括如下步驟:
[0022]Α.凝聚:聚合物溶液和低壓蒸汽進入凝聚系統I反應後，凝聚反應器底部的含水聚合物送至後面的後處理系統3 ;凝聚反應器中部的與聚合物分層的液相、以及凝聚反應器頂部含溶劑的氣相物料通過冷凝器7降溫後送至後面的分水罐2 ；
[0023]B.分水:分水罐2將來自凝聚反應器中部和頂部的物料分層後，上層的溶劑排出回收，下層的水相送至後面的引射器4的噴嘴4-1 ；[0024]C.後處理:來自凝聚系統I的含水聚合物在後處理系統3中，通過擠壓乾燥機或乾燥一體機將聚合物中的水分和少量溶劑氣化得到聚合物產品；產生的溫度較高的蒸發的水分和少量溶劑油氣相的乏汽送至引射器4 ;脫出的水相送至混合液緩衝罐5 ;
[0025]D.乏汽回收:來自上述的後處理步驟的乏汽進入引射器接受室4-2，被來自上述的分水驟進入引射器噴嘴4-1入口的增壓水相和來自混合液緩衝罐5並經增壓的底部液相吸收，轉化成高壓的混合流體送至混合液緩衝罐5 ；
[0026]E.混合液緩衝:混合液緩衝罐5中將後處理過程脫出的水相和乏汽回收過程中引射器擴壓室4-4排出的混合物料緩衝後，頂部排出的氣相物料或者返回凝聚系統1，或者進入第二級乏汽回收單元。
[0027]在具體實施過程中，
[0028]所述的引射器接受室引射流體的壓力可以為表壓O~0.1MPa，溫度可以為80~105° C ；
[0029]所述的引射器噴嘴工作流體的壓力可以為表壓0.2~0.5MPa，溫度可以為30~100° C ；
[0030]所述的引射器擴壓室出口的壓力可以為表壓0.15~0.3MPa。
[0031]另外，所述的混合液緩衝罐5出口一級循環泵Pl的流量與二級循環泵P2的流量比可以為(1.5~4):1 ；
[0032]所述的混合液緩衝罐5的操作壓力應當與一級引射器出口壓力相同或略低於一級引射器出口壓力；所述的`混合液緩衝罐5的操作壓力可以為0.15~0.3MPa ；
[0033]所述的冷凝器(7)可以為一級冷凝器和二級冷凝器，一級冷凝可以選用循環水作為冷卻介質，二級冷凝可以選用低溫水作為冷卻介質。
[0034]本發明的引射器以壓力較高的流體為工作流體，以很高的速度從噴嘴流出，進入接受室，在射流的紊動擴散下，卷吸周圍壓力較低的流體，被吸入的壓力較低的流體為引射流體，工作流體與引射流體在混合室混合，進行動量交換，在流動過程中速度場分布逐漸均勻，隨後，混合流體進入擴壓室，壓力因流速的降低而升高，在擴壓室的出口處混合流體的壓力高於進入接受室的引射流體的壓力。本方法是利用的高壓循環的水將聚合物在後處理過程中，尤其是乾燥過程產生的水汽和部分油汽吸收，充分的利用乏汽的熱能。也就是將高壓循環的物料(主要組成為水和部分溶劑)作為工作流體，低壓的乏汽作為引射流體，充分的利用乏汽的熱能並將乏汽中的溶劑回收。
[0035]引射器出口的混合流體，組成包括水和部分溶劑，進入混合液緩衝罐5，由於溶劑的沸點較低，在一級引射器4的出口液體進入混合液緩衝罐5後，因此仍有部分溶劑氣相產生。混合液緩衝罐5頂部的氣相進入二級引射器6，混合液緩衝罐5底部液相出料一部分通過循環泵Pl打循環，增壓後的液體進入一級引射器4作為工作液體；另一部分出料通過循環泵P2增壓後的進入二級引射器6的工作液體，充分的將乏汽吸收，從二級引射器6出口的混合液體返回凝聚單元1，利用其中的熱能和低壓蒸汽的熱能將溶劑和部分水從聚合物溶液中氣化蒸發.再經過冷凝器7冷凝後進入混合液緩衝罐5，利用油相和水相的密度差將其中的溶劑和水相分開，分離後的溶劑油經精製後可循環使用.水相用可以用泵增壓後進入一級引射器4，作為另一股工作流體。
[0036]凝聚系統I得到的含水聚合物進入後處理系統3，通過擠壓乾燥機先將大部分的液相水脫除，將這部分水送至一級引射器4的混合液緩衝罐5。聚合物再進入乾燥機將聚合物中的水分和少量溶劑氣化，最終得到聚合物產品。溫度較高的蒸發的水分和少量溶劑油氣相作為後處理單元的乏汽進入一級引射器4的入口，作為引射流利被高壓液體吸收，轉化成高壓的混合流體循環利用。同時利用乏汽的熱能，將工作流體的溫度升高，返回至凝聚單元，作為熱源之一。另一方面，乏汽中的溶劑被工作介質吸收後返回凝聚單元I後，在分水罐2中被分離出來循環利用，降低原料消耗的同時又減少了環境汙染。
[0037]在本發明的方法中，其中所述的引射器入口包括一個或一個以上的引射流體入口，和一個工作流體入口(噴嘴入口)。
[0038]在本發明的方法中，所述聚合物可以為共軛二烯均聚物或共軛二烯與乙烯基芳烴等橡膠類聚合物，所述共軛二烯均聚物可以為聚異戊二烯或聚丁二烯，和所述共軛二烯與乙烯基芳烴的共聚物包括無規共聚物和嵌段共聚物，可以為異戊二烯或丁二烯與苯乙烯的無規共聚物或嵌段共聚物，也可以為異戊二烯或丁二烯與α_甲基苯乙烯的無規共聚物或嵌段共聚物。其中所使用的溶劑為惰性烴類溶劑，該烴類溶劑選自烷烴、環烷烴和/或芳烴。
[0039]本發明突出的技術效果是:
[0040]採用本發明對後處理單元產生的乏汽進行了回收後，利用引射器系統，可以回收系統的低壓乏汽將高壓的水加熱，將乏汽和水形成了混合液體，再將加熱的混合液體返回至凝聚單元，用以將聚合物中的溶劑氣化。這樣能利用乏汽的熱能，凝聚系統低壓蒸汽的消耗降低了 37%。同時降低了由於乏汽排放造成的對環境的汙染。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041]圖1本發明裝置和方法的流程示意圖。
具體實施例
[0042]以下通過實施例進一步詳細描述本發明，但這些實施例不應認為是對本發明範圍的限制。
[0043]實施例1
[0044]將聚合後的苯乙烯-異戊二烯-嵌段共聚物和己烷溶液500Kg/h的流量送入凝聚系統I，聚合物的含量為10%，用低壓蒸汽和軟水將含水己烷蒸發，蒸汽壓力為0.SMPa (表)，溫度為175° C，流量為135Kg/h ;軟水的進料溫度為45° C，流量為1783Kg/h ;從凝聚系統頂部蒸出的氣相量為564Kg/h，其中己烷含量為78% ;進入冷凝器冷凝至40° C後進入分水罐2，在分水罐中將油相和水相分離，水相流量為124Kg/h用泵送至引射器4入口，作為工作介質。從凝聚系統I的凝聚釜底排出的膠粒水總量為1854Kg/h進入後處理系統3的擠壓脫水乾燥一體機，進料中聚合物含量為50Kg/h，溶劑為10Kg/h，其餘為水1794Kg/h，乾燥機排出的液相水為1435.2Kg/h，溫度為95° C，頂部的乏汽總量為368.8Kg/h，溫度為102° C，壓力為IlOKPa,其中水蒸汽358.8Kg/h，溶劑10Kg/h ；
[0045]將後處理系統3排出的乏汽進入引射器4，引射器4的工作介質分為三股，一股來自分水罐2，流量為124Kg/h，一股來自後處理系統3排出的液相水1435.2Kg/h，第三股來自循環泵Pl，循環泵Pl的流量為4000Kg/h，出口壓力為0.3MPa(表)，得到的混合流體進入混合液緩衝罐5，混合液緩衝罐5底部的一部分用循環泵Pl打循環,另一部分流量為1928Kg/h，利用P2作為出料泵將物料循環返回至凝聚系統I。混合流體的溫度為116° C，壓力為
0.15MPa(表)。將1928Kg/h加熱後的混合流體返回凝聚系統I後，凝聚系統I低壓蒸汽的流量從135降至85Kg/h，就可將相同進料中的溶劑蒸發，蒸汽能耗降低了 37%。 [0046]由以上實施例的結果可以看出，採用本發明對後處理單元產生的乏汽進行了回收後，利用引射器系統，利用回收系統的低壓乏汽將高壓的水加熱，將乏汽和水形成了混合液體，再將加熱的混合液體返回至凝聚單元，用以將聚合物中的溶劑氣化，這樣能利用乏汽的熱能，凝聚系統低壓蒸汽的消耗降低了 37%。同時降低了由於乏汽排放造成的對環境的汙染。
【權利要求】
1.一種聚合物生產流程中的乏汽回收裝置，所述的聚合物生產流程依次包括凝聚系統(1)，分水罐(2)，後處理系統(3)，乏汽回收裝置和混合液緩衝罐(5)，其特徵在於: 所述的乏汽回收裝置為引射器(4)，依次由連接高壓工作流體的噴嘴(4-1)、連接低壓待處理乏汽的接受室(4-2)、工作流體和待處理乏汽的混合區(4-3)和擴壓室(4-4)組成的引射器；其中， 所述的高壓工作流體為分水罐(2)底部排出的與溶劑沉降分層後的水相和/或從混合液緩衝罐(5)底部抽出後加壓的液體； 所述的低壓待處理乏汽為從後處理系統(3)頂部排出的氣態水和溶劑油氣； 所述的擴壓室(4-4)排出的混合流體進入混合液緩衝罐(5)後，混合液緩衝罐(5)底部的液相物料通過循環泵Pl增壓返回噴嘴(4-1)，混合液緩衝罐(5)頂部的氣相物料返回凝聚系統(I); 所述的後處理系統(3)底部排出的液相物料送至混合液緩衝罐(5)。
2.如權利要求1所述的聚合物生產中的乏汽回收裝置，其特徵在於: 乏汽回收裝置由兩級組成；所述的擴壓室(4-4)排出的混合流體進入混合液緩衝罐(5)後， 混合液緩衝罐(5)底部液相物料的一部分通過循環泵Pl增壓返回噴嘴(4-1)； 混合液緩衝罐(5)底部液相物料的另一部分通過循環泵P2增壓至第二級引射器(6)的噴嘴； 混合液緩衝罐(5)頂部氣相物料至`第二級引射器(6)的接受室，第二級引射器擴壓室出口的混合物料返回凝聚系統(I )。
3.如權利要求1或2所述的聚合物生產中的乏汽回收裝置的乏汽回收方法，其特徵在於，上述的方法包括如下步驟: A.凝聚:聚合物溶液和低壓蒸汽進入凝聚系統(I)反應後，凝聚反應器底部的含水聚合物送至後面的後處理系統(3);凝聚反應器中部的與聚合物分層的液相、以及凝聚反應器頂部含溶劑的氣相物料通過冷凝器(7)降溫後送至後面的分水罐(2)； B.分水:分水罐(2)將來自凝聚反應器中部和頂部的物料分層後，上層的溶劑排出回收，下層的水相送至後面的引射器(4)的噴嘴(4-1)； C.後處理:來自凝聚系統(I)的含水聚合物在後處理系統(3)中，通過擠壓乾燥機或乾燥一體機將聚合物中的水分和少量溶劑氣化得到聚合物產品；產生的溫度較高的蒸發的水分和少量溶劑油氣相的乏汽送至引射器(4);脫出的水相送至混合液緩衝罐(5)； D.乏汽回收:來自上述的後處理步驟的乏汽進入引射器接受室(4-2)，被來自上述的分水驟進入引射器噴嘴(4-1)入口的增壓水相和來自混合液緩衝罐(5)並經增壓的底部液相吸收，轉化成高壓的混合流體送至混合液緩衝罐(5)； E.混合液緩衝:混合液緩衝罐(5)中將後處理過程脫出的水相和乏汽回收過程中引射器擴壓室(4-4)排出的混合物料緩衝後，頂部排出的氣相物料或者返回凝聚系統(I )，或者進入第二級乏汽回收單元。
4.如權利要求3所述的聚合物生產中的乏汽回收裝置的乏汽回收方法，其特徵在於: 所述的引射器接受室引射流體的壓力為表壓O~0.1MPa，溫度為80~105° C ； 所述的引射器噴嘴工作流體的壓力為表壓0.2~0.5MPa，溫度為30~100° C ；引射器擴壓室出口的壓力為表壓0.15~0.3MPa。
5.如權利要求3所述的聚合物生產中的乏汽回收裝置的乏汽回收方法，其特徵在於: 所述的混合液緩衝罐(5)出口一級循環泵Pl的流量與二級循環泵P2的流量比為(1.5 ~4):1。
6.如權利要求3所述的聚合物生產中的乏汽回收裝置的乏汽回收方法，其特徵在於: 所述的混合液緩衝罐(5)的操作壓力與一級引射器出口壓力相同或略低於一級引射器出口壓力；所述的混合液緩衝罐(5)的操作壓力為0.15~0.3MPa。
7.如權利要求3所述的聚合物生產中的乏汽回收裝置的乏汽回收方法，其特徵在於: 所述的冷凝器(7)為一級冷凝器和二級冷凝器，一級冷凝選用循環水作為冷卻介質，二級冷凝選用低溫水作為冷卻介質。
8.如權利要求4所述的聚合物生產中的乏汽回收裝置的乏汽回收方法，其特徵在於: 所述的混合液緩衝罐(5)出口一級循環泵Pl的流量與二級循環泵P2的流量比為(1.5 ~4):1 ; 所述的混合液緩衝罐(5)的操作壓力與一級引射器出口壓力相同或略低於一級引射器出口壓力；所述的混合液緩衝罐(5)的操作壓力為0.15~0.3MPa ； 所述的冷凝器(7)為一級冷凝器和二級冷凝器，一級冷凝選用循環水作為冷卻介質，二級冷凝選用低溫水作為冷卻介質。
【文檔編號】C08F6/10GK103772608SQ201210414223
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月25日 優先權日:2012年10月25日
【發明者】羅繼紅, 周繼東, 馬英, 單薇, 何平, 陳翔 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院