氨綸紡絲生產過程溶劑回收系統的製作方法

2023-12-03 11:52:11 2

專利名稱：氨綸紡絲生產過程溶劑回收系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氨綸紡絲生產過程溶劑回收系統。用於氨綸紡絲生產過程熱 能的回收利用。
背景技術：
在氨綸紡絲生產過程中，進入紡絲組件的紡絲原液中聚合物(聚氨酯)的質量含 量為35%，其餘65%為溶劑DMAC (N, N- 二甲基乙醯胺)。紡絲原液經噴絲板進入紡絲上甬 道後需要將原液中的溶劑DMAC快速揮發掉，剩下的聚合物固化成型並經中甬道、下甬道、 假捻、上油、卷繞等工序，最終製成氨綸纖維。為了使進入紡絲甬道的原液中的溶劑DMAC快速揮發掉，通常的生產工藝是在上 甬道通入大量260°C左右的熱空氣(或氮氣)，一方面使紡絲原液中的溶劑DMAC揮發出來， 另一方面將揮發出來的溶劑DMAC帶出紡絲甬道。紡絲甬道出來含有溶劑DMAC的熱風經過 一個溶劑回收系統，回收一部分熱能和絕大部分的溶劑DMAC。經溶劑回收系統處理後的氣 體再加熱到260°C左右後送入紡絲甬道循環使用。溶劑回收系統是氨綸紡絲生產過程中的關鍵設備，其流程圖如圖1所示。由一級 熱管換熱器和四級冷凝器及一颱風機組成。熱風中的溶劑DMAC是通過多級降溫而冷凝分 離出來，具體的工藝流程描述如下多個紡絲甬道出來含有溶劑DMAC的熱風經集中的風管送到溶劑回收系統，進 入熱管換熱器熱側時溫度為200°C 210°C，經熱管換熱器出來的溫度為102°C ；再進第 一級表冷器，用循環冷卻水(32°C -37°C )冷卻到42°C ；再進第二級表冷器，用冷凍水 (70C -Il0C )冷卻到25°C ；進風機增壓，增壓後由於機械能的作用，氣體溫度會上升到 330C ；再經第三級表冷器，用冷凍水(7°C -ire )冷卻到17°C ；再經第四級表冷器，用冷媒 (-IO0C -50C )冷卻到2°C。此時氣體中的DMAC經逐級冷凝形成液體從系統底部排出，氣體 再進入熱管換熱器的冷側，溫度由2°C上升到102°C。現有的溶劑回收系統採用一級熱管換熱器，熱管內充填的介質為除鹽水，受水的 沸點(常壓下100°C )的影響致使熱管換熱器熱側氣體的溫度無法再進一步下降(目前達 到98°C 102°C )，冷側的氣體溫度也無法進一步提高(不超過102°c )。

發明內容本實用新型的目的在於克服上述不足，提供一種換熱更充分，熱側氣體經過換熱 溫度進一步降低，冷側氣體經過換熱溫度進一步升高的氨綸紡絲生產過程溶劑回收系統。本實用新型的目的是這樣實現的包括熱管換熱器、風機和表冷器，所述表冷器有 四級，分別為第一級表冷器、第二級表冷器、第三級表冷器和第四級表冷器，所述熱管換熱 器有二級或二級以上，二級或二級以上熱管換熱器依次串聯連接，每級熱管換熱器內填充 不同沸點的工作介質，且每級熱管換熱器內填充的工作介質常壓下沸點依次降低，末級的 熱管換熱器熱側出來的氣體依次接入第一級表冷器和第二級表冷器，第二級表冷器出來的
3氣體接入風機，風機出來的氣體依次接入第三級表冷器和第四級表冷器，第四級表冷器出 來的氣體接入末級熱管換熱器冷側。本實用新型氨綸紡絲生產過程溶劑回收系統，所述熱管換熱器有三級，分別為第 一級熱管換熱器、第二級熱管換熱器和第三級熱管換熱器，第一級熱管換熱器、第二級熱管 換熱器和第三級熱管換熱器依次串聯連接，第一級熱管換熱器內填充的工作介質常壓下沸 點為160°C 士 10°C，第二級熱管換熱器內填充的工作介質常壓下沸點為100°C 士5°C，第三 級熱管換熱器內填充的工作介質常壓下沸點為80°C 士5°C，所述風管接入溶劑回收系統的 第一級熱管換熱器熱側，第三級熱管換熱器熱側出來的氣體接入第一級表冷器。多個紡絲甬道出來的含有溶劑DMAC的熱風經風管送到溶劑回收系統，進入第一 級熱管換熱器熱側時溫度為200°C -210°C，經第一級熱管換熱器出來所述熱風的溫度為 1600C ；經第二級熱管換熱器出來所述熱風的溫度為100°C ；經第三級熱管換熱器出來所述 熱風的溫度為75°C ；再進第一級表冷器用32°C -37°C循環冷卻水冷卻到42°C ；再進第二級 表冷器，用7。C -irC冷凍水冷卻到25°C;進風機增壓，氣體溫度上升到33°C;再經第三級表 冷器，用7°C -11°C冷凍水冷卻到17°C;再經第四級表冷器，用-10°C —5°C冷媒冷卻到2V， 此時氣體中的DMAC經逐級冷凝形成液體從系統底部排出，氣體再進入第三級熱管換熱器 的冷側，此時溫度為2°C，從第三級熱管換熱器出來的溫度為25°C ；經第二級熱管換熱器出 來的溫度為70°C ；經第一級熱管換熱器出來的溫度為128°C。本實用新型的有益效果是本實用新型將現有的一級熱管換熱器改為二級或二級以上熱管換熱器，並用不同 沸點的工作介質替代原來的除鹽水，使熱管換熱器熱側氣體的溫度再進一步下降(75°C )， 冷側的氣體溫度進一步提高(128°C )，溶劑回收系統的熱量回收由原來的50%提高到70% 以上，進一步回收和利用熱能，節能減排，降低生產成本。熱管的工作原理是每根真空管內的液體介質被熱源(此處為熱氣體)加熱後汽 化，到上端遇到冷介質(此處為冷氣體)釋放出汽化潛熱後，冷凝成液體沿管壁下落，介質 在管內不停地被汽化、冷凝的循環達到熱傳遞的目的。為了讓被加熱側氣體的出口溫度達到128°C及以上溫度時，此時熱管的表面溫度 約160°C，而採用水作為傳熱介質的話，蒸汽溫度要達到160°C時的飽和蒸汽壓約6. 4kg/ cm2 (絕壓)，也就是說此時每根熱管需要承受6. 4kg/cm2的壓力。如果採用沸點在160°C左 右的液體介質，達到160°C時的飽和蒸汽壓約1. Okg/cm2(絕壓)，降低熱管壓力並提高傳熱效率。同樣為了讓熱側的氣體的出口溫度降到75°C及以下，此時熱管表面的溫度約 50°C，而採用水作為傳熱介質的話，水在熱管真空狀態下的汽化溫度約為40°C，熱管內的水 受熱汽化就會使管內失去真空度，水無法進一步汽化，熱量就無法進一步傳遞。如果採用沸 點在80°C左右的介質，那麼可以在低溫下確保介質被汽化來傳遞熱量，提高傳熱效率。

圖1為以往氨綸紡絲溶劑回收系統流程示意圖。圖2為本實用新型氨綸紡絲溶劑回收系統流程示意圖。圖中附圖標記
4[0019]第一級熱管換熱器1、第二級熱管換熱器2、第三級熱管換熱器3、第一級表冷器4、 第二級表冷器5、風機6、第三級表冷器7、第四級表冷器8、熱管換熱器9。
具體實施方式
參見圖2，圖2為本實用新型氨綸紡絲溶劑回收系統流程示意圖。由圖2可以看出， 本實用新型氨綸紡絲溶劑回收系統，包括熱管換熱器、風機6和表冷器，所述熱管換熱器包 括二級或二級以上，圖2中有三級，分別為第一級熱管換熱器1、第二級熱管換熱器2和第三 級熱管換熱器3，第一級熱管換熱器1、第二級熱管換熱器2和第三級熱管換熱器3內填充 不同沸點的工作介質第一級熱管換熱器1內填充的工作介質常壓下沸點為160°C 士 10°C， 主要有以下工作介質N，N- 二甲基甲醯胺(153°C )、環己酮(155. 6°C )、N, N- 二甲基乙醯 胺(166. I0C )；第二級熱管換熱器2內填充的工作介質常壓下沸點為100°C 士5°C，主要採 用除鹽水；第三級熱管換熱器3內填充的工作介質常壓下沸點為80°C 士5°C，主要有以下工 作介質乙醇(78.3°C )、丁酮(79.64°C )、環己烷(80. 72°C )異丙醇(82. 40°C )。選用的 介質考慮沸點外同時需要考慮物質的受熱穩定性及低毒性，同時可以通過多種不發生化學 反應的、不同沸點的液體按比例混合來達到相應的沸點要求。第一級熱管換熱器1、第二級 熱管換熱器2和第三級熱管換熱器3依次串聯連接，第一級熱管換熱器1、第二級熱管換熱 器2和第三級熱管換熱器3內填充的工作介質常壓下沸點依次降低。所述表冷器有四級， 分別為第一級表冷器4、第二級表冷器5、第三級表冷器7和第四級表冷器8，第三級熱管換 熱器3熱側出來的氣體依次接入第一級表冷器4和第二級表冷器5，第二級表冷器5出來的 氣體接入風機6，風機6出來的氣體依次接入第三級表冷器7和第四級表冷器8，第四級表 冷器8出來的氣體接入第三級熱管換熱器3冷側。工作原理多個紡絲甬道出來的含有溶劑DMAC的熱風經集中的風管送到溶劑回收系統，進 入第一級熱管換熱器熱側時溫度為200°C 210°C，經第一級熱管換熱器出來所述熱風的 溫度為160°C ；經第二級熱管換熱器出來所述熱風的溫度為100°C ；經第三級熱管換熱器出 來所述熱風的溫度為70°C。再進第一級表冷器用循環冷卻水(32°C -37°C )冷卻到42°C ； 再進第二級表冷器，用冷凍水(7°C -irC )冷卻到25°C ；進風機增壓，增壓後由於機械能的 作用，氣體溫度會上升到33°C ；再經第三級表冷器，用冷凍水(7°C -irC )冷卻到17°C ；再 經第四級表冷器，用冷媒(-10°C -5°C )冷卻到2°C。此時氣體中的DMAC經逐級冷凝形成 液體從系統底部排出，氣體再進入第三級熱管換熱器的冷側，此時溫度為2V，從第三級熱 管換熱器出來的溫度為25°C ；經第二級熱管換熱器出來的溫度為70°C ；經第一級熱管換熱 器出來的溫度達到128°C。經濟測算以一套處理風量為ISONm3Aiin的溶劑回收系統來進行測算。表1 兩種溶劑工藝耗能比較
權利要求1.一種氨綸紡絲生產過程溶劑回收系統，包括熱管換熱器、風機(6)和表冷器，所述表 冷器有四級，分別為第一級表冷器(4)、第二級表冷器(5)、第三級表冷器(7)和第四級表冷 器(8)，其特徵在於所述熱管換熱器有二級或二級以上，二級或二級以上熱管換熱器依次 串聯連接，每級熱管換熱器內填充不同沸點的工作介質，且每級熱管換熱器內填充的工作 介質常壓下沸點依次降低，末級的熱管換熱器熱側出來的氣體依次接入第一級表冷器(4) 和第二級表冷器(5)，第二級表冷器(5)出來的氣體接入風機(6)，風機(6)出來的氣體依 次接入第三級表冷器(7)和第四級表冷器(8)，第四級表冷器(8)出來的氣體接入末級熱管 換熱器冷側。
2.根據權利要求1所述的一種氨綸紡絲生產過程溶劑回收系統，其特徵在於所述熱 管換熱器有三級，分別為第一級熱管換熱器(1)、第二級熱管換熱器(2)和第三級熱管換熱 器(3)，第一級熱管換熱器(1)、第二級熱管換熱器(2)和第三級熱管換熱器(3)依次串聯 連接，第一級熱管換熱器(1)內填充的工作介質常壓下沸點為160°C 士 10°C，第二級熱管換 熱器(2)內填充的工作介質常壓下沸點為100°C 士5°C，第三級熱管換熱器(3)內填充的工 作介質常壓下沸點為80°C 士5°C，第三級熱管換熱器(3)熱側出來的氣體接入第一級表冷 器⑷。
3.根據權利要求2所述的一種氨綸紡絲生產過程溶劑回收系統，其特徵在於所述第 一級熱管換熱器(1)內填充的工作介質為N，N-二甲基甲醯胺、環己酮或N，N-二甲基乙醯 胺。
4.根據權利要求2或3所述的一種氨綸紡絲生產過程溶劑回收系統，其特徵在於所 述第二級熱管換熱器(2)內填充的工作介質為除鹽水。
5.根據權利要求2或3所述的一種氨綸紡絲生產過程溶劑回收系統，其特徵在於所 述第三級熱管換熱器(3)內填充的工作介質為乙醇、丁酮、環己烷或異丙醇。
6.根據權利要求4所述的一種氨綸紡絲生產過程溶劑回收系統，其特徵在於所述第 三級熱管換熱器(3)內填充的工作介質為乙醇、丁酮、環己烷或異丙醇。
專利摘要本實用新型涉及一種氨綸紡絲生產過程溶劑回收系統，用於氨綸紡絲生產過程熱能的回收利用。包括熱管換熱器、風機(6)和表冷器，所述表冷器有四級，分別為第一級表冷器(4)、第二級表冷器(5)、第三級表冷器(7)和第四級表冷器(8)，所述熱管換熱器有二級或二級以上，二級或二級以上熱管換熱器依次串聯連接，每級熱管換熱器內填充不同沸點的工作介質，且每級熱管換熱器內填充的工作介質常壓下沸點依次降低，末級的熱管換熱器熱側出來的氣體依次接入第一級表冷器(4)和第二級表冷器(5)，第二級表冷器(5)出來的氣體接入風機(6)，風機(6)出來的氣體依次接入第三級表冷器(7)和第四級表冷器(8)，第四級表冷器(8)出來的氣體接入末級熱管換熱器冷側。本實用新型溶劑系統的熱量回收由原來的50％提高到70％以上。
文檔編號B01D3/00GK201785554SQ20102029409
公開日2011年4月6日 申請日期2010年8月16日 優先權日2010年8月16日
發明者張益興, 顧奕 申請人:江陰中綠化纖工藝技術有限公司