CN101851792B - 氨纶纺丝甬道氮气补加装置 - Google Patents

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氨纶纺丝甬道氮气补加装置及其工艺改革了传统的日清纺工艺，增加了一个氮气补充工序，在纺丝甬道D段增设了氮气补加装置，由于氮气的填充，使甬道底部空气吸入量减少，降低了甬道内部含氧量，减少了废气排放量，而且排放废气中有害物质含量降低，降耗节能、低碳环保的效果巨大。甬道氮气补加装置包括甬道筒体、环形管、氮气进口管、分配孔。在甬道筒体外壁上设置的环形管和甬道筒壁形成了密闭的环形通道，被环形管包围着的筒壁上设置了数排分配孔，沿圆周方向均布。氮气从氮气进口管输入环形管，通过分配孔进入甬道筒体，补加的氮气呈低压、低速、均匀涌入，不会引起丝束飘动。

Description

氨纶纺丝甬道氮气补加装置
技术领域
本发明涉及化纤纺丝设备及其工艺，具体指氨纶纺丝甬道氮气补加装置及其工艺。
背景技术
本公司采用的日清纺干法纺丝属于当今世界上较先进的氨纶纺丝工艺，氨纶丝耐热性、伸度具有独特的优势，丝质性能较好，已得到用户的普遍认可。缺点是设备投资较大，氮气消耗较高，在纺丝工序排放的废气中含微量DMAC挥发物(DMAC对人体肝脏有一定的损害)。
传统的氨纶生产工艺流程是：含有DMAC溶剂的纺丝原液，通过计量泵精确计量，从纺丝头纺出，在纺丝甬道中DMAC溶剂蒸发，聚合物以一定的速率冷却形成氨纶丝束，经专用卷绕装置卷绕在筒管上。
甬道底部是出丝口，所以必须是开放的，在丝束流出的过程中，为了防止含DMAC溶剂的挥发气体随同一起逃逸，减少有害气体对工作环境的影响，所以在纺丝甬道底部(俗称D段)设置了抽吸装置，在丝束流出甬道以前就把含DMAC溶剂的挥发气体吸出。抽吸装置的运行使出丝口呈现负压状态，为此抽吸的气体流量必须有严格的工艺要求，甬道底部需要有20-30Nm3/h的空气逆丝束流出方向涌入，迎头拦堵废气从出丝口逃逸。抽吸的含DMAC溶剂的废气通过冷凝、洗涤处理后，得到 DMAC水溶液，将其输送至溶剂精制系统进行DMAC回收。而处理后的废气(含微量DMAC)排放掉一定的量，其余经补加适量氮气以调整氧含量后，通过加热器加热，重新输送到纺丝头中。DMAC溶剂是一种易燃易爆物质，其挥发气体遇到一定浓度的氧气会发生爆炸，而氮气是惰性气体，补充氮气进行稀释可以降低纺丝甬道中的氧含量。为了实现原液中DMAC溶剂蒸发的工艺要求，在纺丝头中必须加入每纺位50-60Nm3/h的高温惰性气体，其含氧量不能超过11.5％(爆炸上限)，否则会引起空爆。所以在实际生产中为了降低回用气体中的含氧量需要消耗大量的氮气进行置换，制备氮气的能耗非常大。排空的废气中也含有少量DMAC成份，对环境造成一定的污染。
发明内容
本发明的目的是为了节能、减排，主要是节省氮气用量和减少废气排放。本公司通过三年来的实践探索，对引进的日清纺传统工艺从消化、吸收到创新、改造，对纺丝甬道中DMAC废气回收系统进行了大胆改造，在降耗节能及环保减排方面取得了重大突破，为中国于2009年12月在哥本哈根世界气候大会上承诺的低碳环保目标作出了自己的贡献。
本发明是通过下述技术方案得以实现的，在纺丝工艺流程中增加了一个氮气补加工序。氨纶纺丝甬道氮气补加工艺，其特征在于：在纺丝甬道D段中增设了氮气补加装置，每纺位氮气补加量为8Nm3/h-14Nm3/h，调整甬道顶部输入的惰性气体配比，使含氧量设定值为6.5％-7.8％。
氮气是惰性气体，由于氮气的填充，使甬道底部吸入口的气流负压降低，从而减少了空气吸入量，导致回收废气中的含氧量降低，大大减少了 置换氮气的消耗量，其减少的消耗量远大于在甬道D段补加的氮气用量，经济效益巨大；间接带来的效果是废气排空量明显减少，排空废气的DMAC含量降低，达到节能减排、低碳生产的环保目标。
为了实施氮气补加工序，在纺丝甬道D段增设的氨纶纺丝甬道氮气补加装置，包括：甬道筒体、环形管、氮气进口管、分配孔。在甬道筒体外壁上设置的半圆形环形管，和甬道筒壁形成了密闭的环形通道，被环形管包围着的筒壁部分设置了数排分配孔，沿圆周方向均布；氮气进口管和环形管连通。
从氮气进口管输入的氮气气流会沿着环形管内壁形成的通道流动，并通过筒壁上的许多分配孔进入纺丝甬道，由于氮气的填充，减少了甬道底部空气的流入，氮气是惰性气体，氮气的置换减少了甬道下部废气中的含氧量，且能增加含DMAC废气的回用量，也即减少了含DMAC废气的排空量。
附图说明
图1为日清纺原工艺流程图
图2为氨纶纺丝甬道氮气补加装置工艺流程图
图3为甬道D段结构示意图
图4为环形管结构示意图(为了看清内部结构，进行了放大并把环形管剖去了四分之一)。
附图标记说明：1连接法兰、2甬道筒体、2-1分配孔、3环形管、3-1氮气入口法兰、4废气吸出口、5.甬道底部出口。
具体实施方式
下面结合附图来进一步阐述本发明：
如图2-图4所示，氨纶纺丝甬道氮气补加装置安装在纺丝甬道D段中部，位置比废气吸出口4略低。每纺位氮气补加量优选为11Nm3/h。补加的氮气从氮气入口法兰3-1进入，通过甬道筒体2外壁上环绕的环形管3，从甬道筒体2内壁的双排分配孔2-1输出，作为优选，分配孔孔径为4mm，进气压力为20kPa，通过转子流量计计量，每个入口流量为11m3/h(以纺40D氨纶丝计)。氮气从双排分配孔2-1进入大容积的甬道筒体2后，氮气呈低速、低压、均匀状态涌入，保证甬道内下行的丝束不会因侧吹风而飘动，以免影响纤度和应力的均匀性。设置了氮气补加装置后，从纺丝甬道顶部输入的惰性气体含氧量允许从6.5％提高到7.8％，而在甬道D段区域内部仍能保证含氧量不超过工艺要求的6.5％，使抽吸出的DMAC废气的含氧量降低，减少了调整回用废气配比所需的氮气置换量，减少了回用系统中的废气排放量，降低了DMAC的消耗量，以达到节能减排的目的。
采用氮气补加装置新工艺后，从每个纺丝甬道顶部输送的氮气补加量由21.3Nm3/h减少到18.2Nm3./h，吸出的含DMAC挥发物的排放废气中含氧量降低，从原工艺的11.3％含氧量降低到新工艺的9.12％。同时甬道底部吸入的空气量减少，废气排放量由每纺位46.3Nm3/h减少到32.2Nm3/h，大大改善了厂区环境。本公司年产12000吨氨纶丝，可节省电费160万元/年，设备配置可以减少1200立方制氮机和ZR400空压机各一台，节约投资150万元。

Claims (1)

1.氨纶纺丝甬道氮气补加装置，其特征在于：包括甬道筒体、环形管、氮气进口管、分配孔；在甬道筒体外壁上设置的半圆形环形管，和甬道筒壁形成了密闭的环形通道，被环形管包围着的筒壁部分设置了数排分配孔，沿圆周方向均布；氮气进口管和环形管连通；所述的氮气补加装置每纺位氮气补加量为8Nm3/h-14Nm3/h，调整甬道顶部输入的惰性气体配比，含氧量设定值为6.5％-7.8％。
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