CN102100973B - 一种粘胶纤维生产中的多级蒸发工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粘胶纤维生产中的多级蒸发工艺。本发明的工艺步骤包括酸浴加热、酸浴蒸发、二次蒸汽循环利用及排放、冷凝水的排放以及不凝性气体的排放等步骤，本发明针对现有技术，重新设计了设备和工艺路线，将二次蒸汽循环利用，充分利用了现有技术中没有利用到的热量，达到提高产能目的，并实现了蒸发用水“零”排放，节约了大量污水处理费用和清水给排水费用。

Description

一种粘胶纤维生产中的多级蒸发工艺

技术领域

本发明涉及一种粘胶纤维的生产工艺，更具体地说，本发明涉及一种粘胶纤维生产中的多级蒸发工艺。

背景技术

在粘胶纤维的生产过程中，粘胶丝条的成形是在酸浴中进行的。丝条质量的好坏，直接与酸浴各项指标的高低有关，提高酸浴各项指标的合格率，减少酸浴及能源消耗，已是各生产厂家提高产品质量，降低产品的生产成本的重要途径。

在粘胶纤维生产中，酸站是专门向纺丝机连续不断地供给一定量的符合工艺要求酸浴的车间，酸浴又叫凝固浴或纺丝浴，所以酸站的主要任务是将其组成恒定的酸浴，在一定温度下连续不断的输送给纺丝机，以确保纺丝生产正常进行，酸浴的组成和温度稳定及透明度与否对粘胶纤维质量有很重要的影响。生产粘胶纤维所用的酸浴是用浓硫酸、硫酸钠、硫酸锌调配制成的溶液。

在纺丝过程中，酸浴的循环、回收、调配、除杂质及硫化物等工作都是靠酸站来实现的。因此我们可以知道，酸站在纺丝过程中占有重要地位，是一个生产相当复杂而细致，工艺要求很高的车间。

而蒸发工序主要是去除在纺丝生产过程中因粘胶中的碱和酸浴中的酸进行了中和反应产生大量的水分，如果不及时去除掉产生的水分，那么整个酸站的纺丝浴将无限制的澎涨。酸浴蒸发水分有三大好处：1、严格控制酸浴总量的澎涨，严禁向外排放酸浴，杜绝对环境的污染；2、蒸发掉水分以后浓缩了酸浴，减少了浓硫酸折补加量，降低了生产成本；3、达到纺丝的生产工艺要求。

现有技术中的单效蒸发设备采用真空连续蒸发机，它由加热器、分离器、混合冷凝器所组成，蒸汽对酸浴利用加热器加热后，在真空作用下进入分离室，酸浴同二次蒸汽进行分离，酸浴从分离器低部流出，二次蒸汽从分离器上部进入混合同冷凝器进行冷却，不凝性气体被真空泵带出。因单效是一次性加热和分离，没有对余热进行利用，使得单效的蒸汽消耗和水消耗非常高。

现在粘胶纤维的生产过程中，酸站蒸发设备采用的是六效蒸发，六效蒸发与普通蒸发的不同主要在于：酸浴沸腾蒸发时不是靠外来的热源加热，而是利用自身的湿热来供给蒸发时所需要的热量，其原理是在闪蒸之前，用二次蒸汽和新鲜蒸汽逐步将溶液加热上升到一定温度但不沸腾，然后通向闪蒸室，在一定的真空度下，进来的热溶液就处于一种过热状态，因此立即产生闪急蒸发，即整个溶液内部都有汽化现象发生，不像单效蒸发是从加热器表面接触的溶液开始的。

六效蒸发在第四蒸发室的温度还有67℃，粘胶短纤维要求的酸浴温度在46－48℃，即酸浴的最终温度应为46－48℃，那么还有20℃的温度没有利用起来，这部分热量在随着酸浴进入第五蒸发室过后进行蒸发，全部被混合冷凝器带走，损失了大量的热量。而这部分热量（67℃的温度）可以对酸浴温度为46℃的酸浴进行预热。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中六效蒸发会造成热量损失，没有更好的利用起来的问题，提供一种粘胶纤维生产中的多级蒸发工艺，使得蒸发中将所有热量都利用起来，不会造成浪费，降低能源消耗。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种粘胶纤维生产中的多级蒸发工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：

A、酸浴加热：酸浴从蒸发室V₈进入，在蒸发室V₈和V₉中蒸发和脱气后，酸浴温度降至43-46℃，然后进入预加热器A₇，再依次通过预加热器A₆、A₅、A₄、A₃、A₂、A₁，酸浴的温度预加热至85-89℃，再通过加热器H₁、H₂加热到至少107℃；

B、酸浴蒸发：从加热器出来的酸浴进入预蒸发室V₁，再依次通过蒸发室V₂、V₃、V₄、V₅、V₆、V₇降压蒸发，在V₇室酸浴温度降至46-50℃，利用位差从V₇出酸，进入酸浴低位槽；

C、二次蒸汽循环利用及排放：从各蒸发室蒸发出来的二次蒸汽中，V₁、V₂、V₃、V₄、V₅的二次蒸汽分别进入预加热器A₁、A₂、A₃、A₄、A₅，成为它们的加热源；蒸发室V₆的二次蒸汽进入A₆，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆的水汽混和冷凝水经汽水分离器ES₂进行汽水分离后，汽体对A₇进行加热，成为A₇的热源。

蒸发室V₇和V₈的二次蒸汽进入分段式混合冷凝器的MK₂段冷凝，蒸发室V₉的二次蒸汽进入MK₁段冷凝，冷却水依次与蒸发室V₇-V₉的二次蒸汽直接接触而冷凝放出热量，使冷却水温度上升，通过大气腿排入冷却水封池；

D、冷凝水的排放；

E、不凝性气体的排放。

上述步骤A中所述的酸浴经过蒸发和脱气后，经过循环泵以70-80m³/h的量送入预加热器A₇。

上述步骤A中的加热器还设有一台备用加热器H₃。

上述步骤D所述的冷凝水的排放具体为：

加热器H₁、H₂的冷凝水经进入气水分离器ES₁，闪蒸出的二次蒸汽与蒸发室V₁的二次蒸汽合并供给预加热器A₁，气水分离器ES₁排出的冷凝水与预加热器A₁排出的冷凝水合并并通过U型管进入预加热器A₂的壳程，降压蒸发，A₂的冷凝水通过U型管进入A₃的壳程，降压蒸发；同理，预加热器A₃-A₆与A₂相同，冷凝水依次进入下一个预加热器的壳程，预加热器A₇排出的冷凝水利用位差进入冷凝水桶。

上述步骤E所述的不凝性气体的排放具体为：

V₁-A₁、V₂-A₂、V₃-A₃、V₄-A₄、V₅-A₅、V₆-A₆系统内的不凝性气体到次级冷凝器HK中冷却；V₆-A₇系统内的不凝性气体进入分段式混合冷凝器的MK₁段中；V₉-MK₁系统内的不凝性气体由喷射泵ED₁抽到分段式混合冷凝器的MK₂中；V₇-MK₂系统内的不凝性气体由喷射泵ED₂抽送至次级冷凝器HK中冷凝。

上述HK、MK₁、MK₂的冷却介质都为水，HK流量45-60m³/h，MK流量250-300m³/h，HK的冷却水与MK₁/MK₂落水管合并靠大气腿排入落水池，HK内的不凝性气体由水环真空泵排入大气。

本发明带来有益技术效果：

一、本发明针对现有技术中的酸浴六级蒸发系统的工艺，设计了酸浴九级蒸发的工艺，将二次蒸汽的热量作为加热器的热源，充分利用了六级蒸发工艺中没有利用到的热量，达到提高产能目的；

二、增加了蒸发室，对酸浴增加了脱气脱去酸浴中的酸气和硫化物，减少管道结垢，提高酸浴蒸发效率；

三、两台加热器的设置，提高了酸浴蒸发前的温度，提高二次蒸汽与需要加热的酸浴之间的温度差，从而提高换热效果；

四、因为二次蒸汽进行了多级利用，不凝性气体的温度不断降低，最后进入MK混合冷凝器的气体温度较低，由于热交换的温差减小，将使冷却水温不断降低，减少补充用水，从而为蒸发用水实现 “零”排放；

五、由于实现了蒸发用水“零”排放而用少量的清水，为公司污水处理厂减轻了压力，节约了大量污水处理费用和清水给排水费用。

附图说明

说明书附图为本发明的设备连接图。

具体实施方式

实施例1

A、酸浴加热：酸浴从蒸发室V₈进入，在蒸发室V₈和V₉中蒸发和脱气后，酸浴温度降至43℃，经过循环泵以70m³/h的量送入预加热器A₇，再依次通过预加热器A₆、A₅、A₄、A₃、A₂、A₁，酸浴的温度预加热至85℃，再通过加热器H₁、H₂加热到107℃；H₁、H₂还配备有一台备用加热器H₃；

B、酸浴蒸发：从加热器出来的酸浴进入预蒸发室V₁，再依次通过蒸发室V₂、V₃、V₄、V₅、V₆、V₇降压蒸发，在V₇室酸浴温度降至46℃，利用位差从V₇出酸，进入酸浴低位槽；

C、二次蒸汽循环利用及排放：从各蒸发室蒸发出来的二次蒸汽中，V₁、V₂、V₃、V₄、V₅的二次蒸汽分别进入预加热器A₁、A₂、A₃、A₄、A₅，成为它们的加热源；蒸发室V₆的二次蒸汽进入A₆，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆的水汽混和冷凝水经汽水分离器ES₂进行汽水分离后，汽体对A₇进行加热，成为A₇的热源。

蒸发室V₇和V₈的二次蒸汽进入分段式混合冷凝器的MK₂段冷凝，蒸发室V₉的二次蒸汽进入MK₁段冷凝，冷却水依次与蒸发室V₇-V₉的二次蒸汽直接接触而冷凝放出热量，使冷却水温度上升，通过大气腿排入冷却水封池；

D、冷凝水的排放：加热器H₁、H₂的冷凝水经进入气水分离器ES₁，闪蒸出的二次蒸汽与蒸发室V₁的二次蒸汽合并供给预加热器A₁，气水分离器ES₁排出的冷凝水与预加热器A₁排出的冷凝水合并并通过U型管进入预加热器A₂的壳程，降压蒸发，A₂的冷凝水通过U型管进入A₃的壳程，降压蒸发；同理，预加热器A₃-A₆与A₂相同，冷凝水依次进入下一个预加热器的壳程，预加热器A₇排出的冷凝水利用位差进入冷凝水桶；

E、不凝性气体的排放：V₁-A₁、V₂-A₂、V₃-A₃、V₄-A₄、V₅-A₅、V₆-A₆系统内的不凝性气体到次级冷凝器HK中冷却；V₆-A₇系统内的不凝性气体进入分段式混合冷凝器的MK₁段中；V₉-MK₁系统内的不凝性气体由喷射泵ED₁抽到分段式混合冷凝器的MK₂中；V₇-MK₂系统内的不凝性气体由喷射泵ED₂抽送至次级冷凝器HK中冷凝；

上述HK、MK₁、MK₂的冷却介质都为水，HK流量45m³/h，MK流量250m³/h，HK的冷却水与MK₁/MK₂落水管合并靠大气腿排入落水池，HK内的不凝性气体由水环真空泵排入大气。

实施例2

A、酸浴加热：酸浴从蒸发室V₈进入，在蒸发室V₈和V₉中蒸发和脱气后，酸浴温度降至46℃，经过循环泵以80m³/h的量送入预加热器A₇，再依次通过预加热器A₆、A₅、A₄、A₃、A₂、A₁，酸浴的温度预加热至89℃，再通过加热器H₁、H₂加热到120℃；H₁、H₂还配备有一台备用加热器H₃；

B、酸浴蒸发：从加热器出来的酸浴进入预蒸发室V₁，再依次通过蒸发室V₂、V₃、V₄、V₅、V₆、V₇降压蒸发，在V₇室酸浴温度降至50℃，利用位差从V₇出酸，进入酸浴低位槽；

C、二次蒸汽循环利用及排放：从各蒸发室蒸发出来的二次蒸汽中，V₁、V₂、V₃、V₄、V₅的二次蒸汽分别进入预加热器A₁、A₂、A₃、A₄、A₅，成为它们的加热源；蒸发室V₆的二次蒸汽进入A₆，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆的水汽混和冷凝水经汽水分离器ES₂进行汽水分离后，汽体对A₇进行加热，成为A₇的热源。

蒸发室V₇和V₈的二次蒸汽进入分段式混合冷凝器的MK₂段冷凝，蒸发室V₉的二次蒸汽进入MK₁段冷凝，冷却水依次与蒸发室V₇-V₉的二次蒸汽直接接触而冷凝放出热量，使冷却水温度上升，通过大气腿排入冷却水封池；

D、冷凝水的排放：加热器H₁、H₂的冷凝水经进入气水分离器ES₁，闪蒸出的二次蒸汽与蒸发室V₁的二次蒸汽合并供给预加热器A₁，气水分离器ES₁排出的冷凝水与预加热器A₁排出的冷凝水合并并通过U型管进入预加热器A₂的壳程，降压蒸发，A₂的冷凝水通过U型管进入A₃的壳程，降压蒸发；同理，预加热器A₃-A₆与A₂相同，冷凝水依次进入下一个预加热器的壳程，预加热器A₇排出的冷凝水利用位差进入冷凝水桶；

E、不凝性气体的排放：V₁-A₁、V₂-A₂、V₃-A₃、V₄-A₄、V₅-A₅、V₆-A₆系统内的不凝性气体到次级冷凝器HK中冷却；V₆-A₇系统内的不凝性气体进入分段式混合冷凝器的MK₁段中；V₉-MK₁系统内的不凝性气体由喷射泵ED₁抽到分段式混合冷凝器的MK₂中；V₇-MK₂系统内的不凝性气体由喷射泵ED₂抽送至次级冷凝器HK中冷凝；

上述HK、MK₁、MK₂的冷却介质都为水，HK流量60m³/h，MK流量300m³/h，HK的冷却水与MK₁/MK₂落水管合并靠大气腿排入落水池，HK内的不凝性气体由水环真空泵排入大气。

实施例3

A、酸浴加热：酸浴从蒸发室V₈进入，在蒸发室V₈和V₉中蒸发和脱气后，酸浴温度降至44℃，经过循环泵以75m³/h的量送入预加热器A₇，再依次通过预加热器A₆、A₅、A₄、A₃、A₂、A₁，酸浴的温度预加热至87℃，再通过加热器H₁、H₂加热到110℃；H₁、H₂还配备有一台备用加热器H₃；

B、酸浴蒸发：从加热器出来的酸浴进入预蒸发室V₁，再依次通过蒸发室V₂、V₃、V₄、V₅、V₆、V₇降压蒸发，在V₇室酸浴温度降至48℃，利用位差从V₇出酸，进入酸浴低位槽；

C、二次蒸汽循环利用及排放：从各蒸发室蒸发出来的二次蒸汽中，V₁、V₂、V₃、V₄、V₅的二次蒸汽分别进入预加热器A₁、A₂、A₃、A₄、A₅，成为它们的加热源；蒸发室V₆的二次蒸汽进入A₆，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆的水汽混和冷凝水经汽水分离器ES₂进行汽水分离后，汽体对A₇进行加热，成为A₇的热源。

蒸发室V₇和V₈的二次蒸汽进入分段式混合冷凝器的MK₂段冷凝，蒸发室V₉的二次蒸汽进入MK₁段冷凝，冷却水依次与蒸发室V₇-V₉的二次蒸汽直接接触而冷凝放出热量，使冷却水温度上升，通过大气腿排入冷却水封池；

D、冷凝水的排放：加热器H₁、H₂的冷凝水经进入气水分离器ES₁，闪蒸出的二次蒸汽与蒸发室V₁的二次蒸汽合并供给预加热器A₁，气水分离器ES₁排出的冷凝水与预加热器A₁排出的冷凝水合并并通过U型管进入预加热器A₂的壳程，降压蒸发，A₂的冷凝水通过U型管进入A₃的壳程，降压蒸发；同理，预加热器A₃-A₆与A₂相同，冷凝水依次进入下一个预加热器的壳程，预加热器A₇排出的冷凝水利用位差进入冷凝水桶；

E、不凝性气体的排放：V₁-A₁、V₂-A₂、V₃-A₃、V₄-A₄、V₅-A₅、V₆-A₆系统内的不凝性气体到次级冷凝器HK中冷却；V₆-A₇系统内的不凝性气体进入分段式混合冷凝器的MK₁段中；V₉-MK₁系统内的不凝性气体由喷射泵ED₁抽到分段式混合冷凝器的MK₂中；V₇-MK₂系统内的不凝性气体由喷射泵ED₂抽送至次级冷凝器HK中冷凝；

上述HK、MK₁、MK₂的冷却介质都为水，HK流量47m³/h，MK流量275m³/h，HK的冷却水与MK₁/MK₂落水管合并靠大气腿排入落水池，HK内的不凝性气体由水环真空泵排入大气。

实施例4

A、酸浴加热：酸浴从蒸发室V₈进入，在蒸发室V₈和V₉中蒸发和脱气后，酸浴温度降至45℃左右，经过循环泵以80m³/h的量送入预加热器A₇，再依次通过预加热器A₆、A₅、A₄、A₃、A₂、A₁，酸浴的温度预加热至85℃，再通过加热器H₁、H₂加热到109℃；H₁、H₂还配备有一台备用加热器H₃；

B、酸浴蒸发：从加热器出来的酸浴进入预蒸发室V₁，再依次通过蒸发室V₂、V₃、V₄、V₅、V₆、V₇降压蒸发，在V₇室酸浴温度降至47℃，利用位差从V₇出酸，进入酸浴低位槽；

C、二次蒸汽循环利用及排放：从各蒸发室蒸发出来的二次蒸汽中，V₁、V₂、V₃、V₄、V₅的二次蒸汽分别进入预加热器A₁、A₂、A₃、A₄、A₅，成为它们的加热源；蒸发室V₆的二次蒸汽进入A₆，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆的水汽混和冷凝水经汽水分离器ES₂进行汽水分离后，汽体对A₇进行加热，成为A₇的热源。

蒸发室V₇和V₈的二次蒸汽进入分段式混合冷凝器的MK₂段冷凝，蒸发室V₉的二次蒸汽进入MK₁段冷凝，冷却水依次与蒸发室V₇-V₉的二次蒸汽直接接触而冷凝放出热量，使冷却水温度上升，通过大气腿排入冷却水封池；

D、冷凝水的排放：加热器H₁、H₂的冷凝水经进入气水分离器ES₁，闪蒸出的二次蒸汽与蒸发室V₁的二次蒸汽合并供给预加热器A₁，气水分离器ES₁排出的冷凝水与预加热器A₁排出的冷凝水合并并通过U型管进入预加热器A₂的壳程，降压蒸发，A₂的冷凝水通过U型管进入A₃的壳程，降压蒸发；同理，预加热器A₃-A₆与A₂相同，冷凝水依次进入下一个预加热器的壳程，预加热器A₇排出的冷凝水利用位差进入冷凝水桶；

E、不凝性气体的排放：V₁-A₁、V₂-A₂、V₃-A₃、V₄-A₄、V₅-A₅、V₆-A₆系统内的不凝性气体到次级冷凝器HK中冷却；V₆-A₇系统内的不凝性气体进入分段式混合冷凝器的MK₁段中；V₉-MK₁系统内的不凝性气体由喷射泵ED₁抽到分段式混合冷凝器的MK₂中；V₇-MK₂系统内的不凝性气体由喷射泵ED₂抽送至次级冷凝器HK中冷凝；

上述HK、MK₁、MK₂的冷却介质都为水，HK流量45m³/h，MK流量280m³/h，HK的冷却水与MK₁/MK₂落水管合并靠大气腿排入落水池，HK内的不凝性气体由水环真空泵排入大气。

实施例5

经济效益：

1、每年因节约蒸汽产生的经济效益：按每吨短纤产生6吨水计算：

九级蒸发汽水比为0.35：1，六级蒸发汽水比为0.45：1，九级蒸发可比六级蒸发节约蒸汽：12000×6×（0.45-0.35）=7200吨，按每吨蒸汽价格125元计算，可产生经济效益：7200×125=90万元。

2、因增加产量产生的市场销售经济效益：按每吨纤维毛利1500元计算，按酸站对纤维的贡献比例10%计算：2000×1500×10%=30万元。

3、两项合计可产生直接经济效益：90+30=120万元。

Claims (5)

1.一种粘胶纤维生产中的多级蒸发工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：

A、酸浴加热：酸浴从蒸发室V₈进入，在蒸发室V₈和V₉中蒸发和脱气后，酸浴温度降至43-46℃，然后进入预加热器A₇，再依次通过预加热器A₆、A₅、A₄、A₃、A₂、A₁，酸浴的温度预加热至85-89℃，再通过加热器H₁、H₂加热到至少107℃；

B、酸浴蒸发：从加热器出来的酸浴进入预蒸发室V₁，再依次通过蒸发室V₂、V₃、V₄、V₅、V₆、V₇降压蒸发，在V₇室酸浴温度降至46-50℃，利用位差从V₇出酸，进入酸浴低位槽；

C、二次蒸汽循环利用及排放：从各蒸发室蒸发出来的二次蒸汽中，V₁、V₂、V₃、V₄、V₅的二次蒸汽分别进入预加热器A₁、A₂、A₃、A₄、A₅，成为它们的加热源；蒸发室V₆的二次蒸汽进入A₆，A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆的水汽混和冷凝水经汽水分离器ES₂进行汽水分离后，汽体对A₇进行加热，成为A₇的热源；

蒸发室V₇和V₈的二次蒸汽进入分段式混合冷凝器的MK₂段冷凝，蒸发室V₉的二次蒸汽进入MK₁段冷凝，冷却水依次与蒸发室V₇-V₉的二次蒸汽直接接触而冷凝放出热量，使冷却水温度上升，通过大气腿排入冷却水封池；

D、冷凝水的排放；

E、不凝性气体的排放。

2.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中的多级蒸发工艺，其特征在于：在步骤A中所述的酸浴经过蒸发和脱气后，经过循环泵以70-80m³/h的量送入预加热器A₇。

3.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中的多级蒸发工艺，其特征在于：在步骤A中的加热器还设有一台备用加热器H₃。

4.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中的多级蒸发工艺，其特征在于：在步骤D所述的冷凝水的排放具体为：

加热器H₁、H₂的冷凝水经进入气水分离器ES₁，闪蒸出的二次蒸汽与蒸发室V₁的二次蒸汽合并供给预加热器A₁，气水分离器ES₁排出的冷凝水与预加热器A₁排出的冷凝水合并并通过U型管进入预加热器A₂的壳程，降压蒸发，A₂的冷凝水通过U型管进入A₃的壳程，降压蒸发；同理，预加热器A₃-A₆与A₂相同，冷凝水依次进入下一个预加热器的壳程，预加热器A₇排出的冷凝水利用位差进入冷凝水桶。

5.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中的多级蒸发工艺，其特征在于：在步骤E所述的不凝性气体的排放具体为：

V₁-A₁、V₂-A₂、V₃-A₃、V₄-A₄、V₅-A₅、V₆-A₆系统内的不凝性气体到次级冷凝器HK中冷却；V₆-A₇系统内的不凝性气体进入分段式混合冷凝器的MK₁段中；V₉-MK₁系统内的不凝性气体由喷射泵ED₁抽到分段式混合冷凝器的MK₂中；V₇-MK₂系统内的不凝性气体由喷射泵ED₂抽送至次级冷凝器HK中冷凝。

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