专利名称：氨纶纺丝生产过程溶剂回收系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种氨纶纺丝生产过程溶剂回收系统。用于氨纶纺丝生产过程热 能的回收利用。
背景技术：
在氨纶纺丝生产过程中，进入纺丝组件的纺丝原液中聚合物(聚氨酯)的质量含 量为35%，其余65%为溶剂DMAC (N, N- 二甲基乙酰胺)。纺丝原液经喷丝板进入纺丝上甬 道后需要将原液中的溶剂DMAC快速挥发掉，剩下的聚合物固化成型并经中甬道、下甬道、 假捻、上油、卷绕等工序，最终制成氨纶纤维。为了使进入纺丝甬道的原液中的溶剂DMAC快速挥发掉，通常的生产工艺是在上 甬道通入大量260°C左右的热空气(或氮气)，一方面使纺丝原液中的溶剂DMAC挥发出来， 另一方面将挥发出来的溶剂DMAC带出纺丝甬道。纺丝甬道出来含有溶剂DMAC的热风经过 一个溶剂回收系统，回收一部分热能和绝大部分的溶剂DMAC。经溶剂回收系统处理后的气 体再加热到260°C左右后送入纺丝甬道循环使用。溶剂回收系统是氨纶纺丝生产过程中的关键设备，其流程图如图1所示。由一级 热管换热器和四级冷凝器及一台风机组成。热风中的溶剂DMAC是通过多级降温而冷凝分 离出来，具体的工艺流程描述如下多个纺丝甬道出来含有溶剂DMAC的热风经集中的风管送到溶剂回收系统，进 入热管换热器热侧时温度为200°C 210°C，经热管换热器出来的温度为102°C ；再进第 一级表冷器，用循环冷却水(32°C -37°C )冷却到42°C ；再进第二级表冷器，用冷冻水 (70C -Il0C )冷却到25°C ；进风机增压，增压后由于机械能的作用，气体温度会上升到 330C ；再经第三级表冷器，用冷冻水(7°C -ire )冷却到17°C ；再经第四级表冷器，用冷媒 (-IO0C -50C )冷却到2°C。此时气体中的DMAC经逐级冷凝形成液体从系统底部排出，气体 再进入热管换热器的冷侧，温度由2°C上升到102°C。现有的溶剂回收系统采用一级热管换热器，热管内充填的介质为除盐水，受水的 沸点(常压下100°C )的影响致使热管换热器热侧气体的温度无法再进一步下降(目前达 到98°C 102°C )，冷侧的气体温度也无法进一步提高(不超过102°c )。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种换热更充分，热侧气体经过换热 温度进一步降低，冷侧气体经过换热温度进一步升高的氨纶纺丝生产过程溶剂回收系统。本实用新型的目的是这样实现的包括热管换热器、风机和表冷器，所述表冷器有 四级，分别为第一级表冷器、第二级表冷器、第三级表冷器和第四级表冷器，所述热管换热 器有二级或二级以上，二级或二级以上热管换热器依次串联连接，每级热管换热器内填充 不同沸点的工作介质，且每级热管换热器内填充的工作介质常压下沸点依次降低，末级的 热管换热器热侧出来的气体依次接入第一级表冷器和第二级表冷器，第二级表冷器出来的
3气体接入风机，风机出来的气体依次接入第三级表冷器和第四级表冷器，第四级表冷器出 来的气体接入末级热管换热器冷侧。本实用新型氨纶纺丝生产过程溶剂回收系统，所述热管换热器有三级，分别为第 一级热管换热器、第二级热管换热器和第三级热管换热器，第一级热管换热器、第二级热管 换热器和第三级热管换热器依次串联连接，第一级热管换热器内填充的工作介质常压下沸 点为160°C 士 10°C，第二级热管换热器内填充的工作介质常压下沸点为100°C 士5°C，第三 级热管换热器内填充的工作介质常压下沸点为80°C 士5°C，所述风管接入溶剂回收系统的 第一级热管换热器热侧，第三级热管换热器热侧出来的气体接入第一级表冷器。多个纺丝甬道出来的含有溶剂DMAC的热风经风管送到溶剂回收系统，进入第一 级热管换热器热侧时温度为200°C -210°C，经第一级热管换热器出来所述热风的温度为 1600C ；经第二级热管换热器出来所述热风的温度为100°C ；经第三级热管换热器出来所述 热风的温度为75°C ；再进第一级表冷器用32°C -37°C循环冷却水冷却到42°C ；再进第二级 表冷器，用7。C -irC冷冻水冷却到25°C;进风机增压，气体温度上升到33°C;再经第三级表 冷器，用7°C -11°C冷冻水冷却到17°C;再经第四级表冷器，用-10°C —5°C冷媒冷却到2V， 此时气体中的DMAC经逐级冷凝形成液体从系统底部排出，气体再进入第三级热管换热器 的冷侧，此时温度为2°C，从第三级热管换热器出来的温度为25°C ；经第二级热管换热器出 来的温度为70°C ；经第一级热管换热器出来的温度为128°C。本实用新型的有益效果是本实用新型将现有的一级热管换热器改为二级或二级以上热管换热器，并用不同 沸点的工作介质替代原来的除盐水，使热管换热器热侧气体的温度再进一步下降(75°C )， 冷侧的气体温度进一步提高(128°C )，溶剂回收系统的热量回收由原来的50%提高到70% 以上，进一步回收和利用热能，节能减排，降低生产成本。热管的工作原理是每根真空管内的液体介质被热源(此处为热气体)加热后汽 化，到上端遇到冷介质(此处为冷气体)释放出汽化潜热后，冷凝成液体沿管壁下落，介质 在管内不停地被汽化、冷凝的循环达到热传递的目的。为了让被加热侧气体的出口温度达到128°C及以上温度时，此时热管的表面温度 约160°C，而采用水作为传热介质的话，蒸汽温度要达到160°C时的饱和蒸汽压约6. 4kg/ cm2 (绝压)，也就是说此时每根热管需要承受6. 4kg/cm2的压力。如果采用沸点在160°C左 右的液体介质，达到160°C时的饱和蒸汽压约1. Okg/cm2(绝压)，降低热管压力并提高传热效率。同样为了让热侧的气体的出口温度降到75°C及以下，此时热管表面的温度约 50°C，而采用水作为传热介质的话，水在热管真空状态下的汽化温度约为40°C，热管内的水 受热汽化就会使管内失去真空度，水无法进一步汽化，热量就无法进一步传递。如果采用沸 点在80°C左右的介质，那么可以在低温下确保介质被汽化来传递热量，提高传热效率。
图1为以往氨纶纺丝溶剂回收系统流程示意图。图2为本实用新型氨纶纺丝溶剂回收系统流程示意图。图中附图标记
4[0019]第一级热管换热器1、第二级热管换热器2、第三级热管换热器3、第一级表冷器4、 第二级表冷器5、风机6、第三级表冷器7、第四级表冷器8、热管换热器9。
具体实施方式
参见图2，图2为本实用新型氨纶纺丝溶剂回收系统流程示意图。由图2可以看出， 本实用新型氨纶纺丝溶剂回收系统，包括热管换热器、风机6和表冷器，所述热管换热器包 括二级或二级以上，图2中有三级，分别为第一级热管换热器1、第二级热管换热器2和第三 级热管换热器3，第一级热管换热器1、第二级热管换热器2和第三级热管换热器3内填充 不同沸点的工作介质第一级热管换热器1内填充的工作介质常压下沸点为160°C 士 10°C， 主要有以下工作介质N，N- 二甲基甲酰胺(153°C )、环己酮(155. 6°C )、N, N- 二甲基乙酰 胺(166. I0C )；第二级热管换热器2内填充的工作介质常压下沸点为100°C 士5°C，主要采 用除盐水；第三级热管换热器3内填充的工作介质常压下沸点为80°C 士5°C，主要有以下工 作介质乙醇(78.3°C )、丁酮(79.64°C )、环己烷(80. 72°C )异丙醇(82. 40°C )。选用的 介质考虑沸点外同时需要考虑物质的受热稳定性及低毒性，同时可以通过多种不发生化学 反应的、不同沸点的液体按比例混合来达到相应的沸点要求。第一级热管换热器1、第二级 热管换热器2和第三级热管换热器3依次串联连接，第一级热管换热器1、第二级热管换热 器2和第三级热管换热器3内填充的工作介质常压下沸点依次降低。所述表冷器有四级， 分别为第一级表冷器4、第二级表冷器5、第三级表冷器7和第四级表冷器8，第三级热管换 热器3热侧出来的气体依次接入第一级表冷器4和第二级表冷器5，第二级表冷器5出来的 气体接入风机6，风机6出来的气体依次接入第三级表冷器7和第四级表冷器8，第四级表 冷器8出来的气体接入第三级热管换热器3冷侧。工作原理多个纺丝甬道出来的含有溶剂DMAC的热风经集中的风管送到溶剂回收系统，进 入第一级热管换热器热侧时温度为200°C 210°C，经第一级热管换热器出来所述热风的 温度为160°C ；经第二级热管换热器出来所述热风的温度为100°C ；经第三级热管换热器出 来所述热风的温度为70°C。再进第一级表冷器用循环冷却水(32°C -37°C )冷却到42°C ； 再进第二级表冷器，用冷冻水(7°C -irC )冷却到25°C ；进风机增压，增压后由于机械能的 作用，气体温度会上升到33°C ；再经第三级表冷器，用冷冻水(7°C -irC )冷却到17°C ；再 经第四级表冷器，用冷媒(-10°C -5°C )冷却到2°C。此时气体中的DMAC经逐级冷凝形成 液体从系统底部排出，气体再进入第三级热管换热器的冷侧，此时温度为2V，从第三级热 管换热器出来的温度为25°C ；经第二级热管换热器出来的温度为70°C ；经第一级热管换热 器出来的温度达到128°C。经济测算以一套处理风量为ISONm3Aiin的溶剂回收系统来进行测算。表1 两种溶剂工艺耗能比较
权利要求1.一种氨纶纺丝生产过程溶剂回收系统，包括热管换热器、风机(6)和表冷器，所述表 冷器有四级，分别为第一级表冷器(4)、第二级表冷器(5)、第三级表冷器(7)和第四级表冷 器(8)，其特征在于所述热管换热器有二级或二级以上，二级或二级以上热管换热器依次 串联连接，每级热管换热器内填充不同沸点的工作介质，且每级热管换热器内填充的工作 介质常压下沸点依次降低，末级的热管换热器热侧出来的气体依次接入第一级表冷器(4) 和第二级表冷器(5)，第二级表冷器(5)出来的气体接入风机(6)，风机(6)出来的气体依 次接入第三级表冷器(7)和第四级表冷器(8)，第四级表冷器(8)出来的气体接入末级热管 换热器冷侧。
2.根据权利要求1所述的一种氨纶纺丝生产过程溶剂回收系统，其特征在于所述热 管换热器有三级，分别为第一级热管换热器(1)、第二级热管换热器(2)和第三级热管换热 器(3)，第一级热管换热器(1)、第二级热管换热器(2)和第三级热管换热器(3)依次串联 连接，第一级热管换热器(1)内填充的工作介质常压下沸点为160°C 士 10°C，第二级热管换 热器(2)内填充的工作介质常压下沸点为100°C 士5°C，第三级热管换热器(3)内填充的工 作介质常压下沸点为80°C 士5°C，第三级热管换热器(3)热侧出来的气体接入第一级表冷 器⑷。
3.根据权利要求2所述的一种氨纶纺丝生产过程溶剂回收系统，其特征在于所述第 一级热管换热器(1)内填充的工作介质为N，N-二甲基甲酰胺、环己酮或N，N-二甲基乙酰 胺。
4.根据权利要求2或3所述的一种氨纶纺丝生产过程溶剂回收系统，其特征在于所 述第二级热管换热器(2)内填充的工作介质为除盐水。
5.根据权利要求2或3所述的一种氨纶纺丝生产过程溶剂回收系统，其特征在于所 述第三级热管换热器(3)内填充的工作介质为乙醇、丁酮、环己烷或异丙醇。
6.根据权利要求4所述的一种氨纶纺丝生产过程溶剂回收系统，其特征在于所述第 三级热管换热器(3)内填充的工作介质为乙醇、丁酮、环己烷或异丙醇。
专利摘要本实用新型涉及一种氨纶纺丝生产过程溶剂回收系统，用于氨纶纺丝生产过程热能的回收利用。包括热管换热器、风机(6)和表冷器，所述表冷器有四级，分别为第一级表冷器(4)、第二级表冷器(5)、第三级表冷器(7)和第四级表冷器(8)，所述热管换热器有二级或二级以上，二级或二级以上热管换热器依次串联连接，每级热管换热器内填充不同沸点的工作介质，且每级热管换热器内填充的工作介质常压下沸点依次降低，末级的热管换热器热侧出来的气体依次接入第一级表冷器(4)和第二级表冷器(5)，第二级表冷器(5)出来的气体接入风机(6)，风机(6)出来的气体依次接入第三级表冷器(7)和第四级表冷器(8)，第四级表冷器(8)出来的气体接入末级热管换热器冷侧。本实用新型溶剂系统的热量回收由原来的50％提高到70％以上。
文档编号B01D3/00GK201785554SQ20102029409
公开日2011年4月6日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者张益兴, 顾奕 申请人:江阴中绿化纤工艺技术有限公司