CN103801104A - 高性能聚乙烯纤维干法纺丝溶剂回收的节能方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是对高性能聚乙烯纤维干法纺丝溶剂回收的一种节能方法，属于节能、环境保护技术领域。本发明是对专利CN02137836.3的改进。根据高性能聚乙烯纤维干法纺丝溶剂十氢萘回收应用过程中有两股混合气体中挥发性有机化合物十氢萘浓度不同，分离要求不同，采取两种工艺流程。将“氮气循环”分成两个回路，分别采用不同的方法来“回收溶剂”，达到节能目的，使混合气体中十氢萘回收率保持在99%以上，而回收能耗降低30%以上，回收装置投资降低20%。

Description

高性能聚乙烯纤维干法纺丝溶剂回收的节能方法
技术领域
本发明是对高性能聚乙烯纤维干法纺丝溶剂回收的一种节能方法，属于节能、环境保护技术领域。
背景技术
在专利 CN02137836.3 —“混合气体中挥发性有机物的回收技术”中，我们提出了“压缩、冷凝分离回收”—“膜级联膜分离回收”—“吸附剂吸附分离回收”的综合回收工艺技术，工业实施过程表明可使混合气体中挥发性有机物的99%以上得以回收；但是“压缩、冷凝”耗能比较高。
在高性能聚乙烯纤维干法纺丝溶剂十氢萘回收应用过程中，由于循环氮气分成两路，一路经过纺丝箱体的氮气，十氢萘浓度从几百ppm增加至几千甚至上万ppm；而另一路经过纤维固化甬道的氮气，十氢萘浓度从约20ppm增加至几百ppm；这样就可以考虑将“氮气循环”分成两个回路，分别采用不同的方法来“回收溶剂”，达到节能目的。 
发明内容
本发明目的是根据高性能聚乙烯纤维干法纺丝溶剂十氢萘回收应用过程中，有两股混合气体中挥发性有机化合物十氢萘浓度不同、分离要求不同，可采取两种工艺流程，使混合气体中十氢萘回收率保持在99%以上，而回收能耗大幅度降低，回收装置投资也减少。本发明是对专利CN02137836.3的改进。
高性能聚乙烯纤维干法纺丝采用昂贵的纺丝溶剂十氢萘，在氮气密封循环系统中回收十氢萘的蒸气。回收效率不仅影响纤维的成本；由于溶剂易燃易爆、有毒，也将影响生产安全和周围环境。按照专利CN02137836.3可以回收循环氮气中99%以上的溶剂十氢萘。为了进一步降低回收能耗，本发明提出将“氮气循环”分成两个回路，分别采用不同的方法来“回收溶剂”，达到节能目的。
本发明总得技术方案是：将一个总的氮气密封循环系统成两个回路，其中一路送入纺丝箱体的氮混合气，回收处理后十氢萘浓度只要求控制在500~1000ppm ，因此采用简单的冷凝分离，通过风机增压，再经过加热器达到要求的温度，即可送纺丝系统（该循环气路称为回路一，该混合气在图中为物流C）。另外的一路，仍然采用“压缩、冷凝分离回收”—“膜级联膜分离回收”—“吸附剂吸附分离回收”综合回收工艺，使氮混合气中十氢萘浓度低于25ppm（该气路称为回路二，该混合气在图中为物流B），低浓度氮混合气不仅有利于纤维质量，如需少量排放该氮气也达到国家排放标准。
一般地，本发明所述回路一冷凝温度为-10~10℃，风机增压到0.05～0.12MPa。
所述回路二压缩机增压到0.2~0.6 Mpa，冷凝温度为-20℃~ 0℃。
所述回路二膜分离器在操作压力0.2~0.5Mpa，操作温度-20℃~0℃下，进一步回收其中的有机化合物。
所述回路二吸附器，在操作压力0.2~0.4 Mpa，操作温度-20℃~20℃下，吸附残余的有机物，使混合气体中有机物的浓度降低到排放标准，气体循环使用，也可以部分放空。
所述的节能方法，其特征是回路二吸附器与脱附器定时交换，脱附出含十氢萘的混合气体返回压缩机入口，循环回收，密封运行。
本发明所述的纺丝系统主要由纺丝箱体和纤维固化甬道组成。所述的物流C进入纺丝箱体，所述的物流B进入纤维固化甬道。
本发明适用于混合气含有不同浓度和分离要求的VOCs回收系统，其中VOCs可以是各种可以通过压缩—冷凝实现液化回收的有机化合物（例如十氢萘等）；两个回路混合气体分流率由生产需要决定。
采用本发明回收技术，可使回路一从原来压缩机增压到0.3~0.6 Mpa降低到由风机增压到0.05～0.12MPa，使电耗降低30%以上同时设备投资降低20%，由于整个氮气循环系统是密封的，溶剂回收率保持在99%以上。
附图说明
附图1为本发明回收系统工艺流程简图。
附图2为纺丝系统简图。
附图1中，1－冷却器；2－分离器；3－风机；4－压缩机；5－冷却器；6－分离器；7－膜分离器；8－吸附器；9－脱附器；10-纺丝箱体；11-纤维固化甬道；12-阀门。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明加以详细描述。
回路一：先将从纺丝系统出来的含十氢萘的混合气体(即物流A)送入冷却器1进行冷凝，控制冷凝温度使大部分十氢萘液化，在分离器2中分离回收，混合气中残留的十氢萘浓度达到回路一指标500~1000ppm，将一部分混合气（即物流C）通过风机3增压至可以克服系统阻力后，送入纺丝箱体10。
回路二：余下的混合气体则进入压缩机4压缩，再经过冷凝器5、分离器6，然后送入膜分离器7进一步分离，透余气回压缩机进口循环回收，透过气则进入吸附—脱附器8进行吸附，吸附后的混合气（即物流B）必须满足十氢萘浓度低于25ppm的环保指标，再送入纺丝系统中的纤维固化甬道。吸附器8与脱附器9定时交换，脱附出含十氢萘的混合气体返回压缩机入口，循环回收，密封运行。由于本系统不断的补充新鲜氮气，因此为了保持系统在合适的压力范围内，可以根据需要将部分吸附后的混合气体通过阀门12进行排放。
    实施例1.
某高性能聚乙烯纤维干法纺丝装置，1660Nm3/h含有十氢萘浓度为8000ppm的混合氮气，进入本专利回收系统，在0℃条件下冷凝器冷却后，经气液分离器分离回收十氢萘，回收率为混合气体中十氢萘总量的90 %，分离后的混合气体中十氢萘浓度≤800ppm。将分离后的800Nm3/h混合氮气送入风机增压至0.09Mpa，直接送高性能聚乙烯纤维干法纺丝箱体使用。余下的860Nm3/h混合氮气则送压缩机压至0.3MPa，冷凝温度控制在-5℃，经过压缩冷凝—膜分离—吸附脱附处理，混合氮气中十氢萘浓度小于20ppm，十氢萘总回收率达到99.6%。由于压缩气量从1660Nm3/h降低到860Nm3/h，压缩机负荷降低了48%，压缩电耗减少30%以上。
实施例2.
某高性能聚乙烯纤维干法纺丝装置，1660Nm3/h含有十氢萘浓度为6000ppm的混合氮气，进入本专利回收系统，在0℃条件下冷凝器冷却后，经气液分离器分离回收十氢萘，回收率为混合气体中十氢萘总量的90 %，分离后的混合气体中十氢萘浓度≤600ppm。将分离后的800Nm3/h混合氮气送入风机增压至0.09Mpa，直接送高性能聚乙烯纤维干法纺丝箱体使用。余下的860Nm3/h混合氮气则送压缩机压至0.3MPa，冷凝温度控制在-5℃，经过压缩冷凝—膜分离—吸附脱附处理，混合氮气中十氢萘浓度小于20ppm，十氢萘总回收率达到99.5%。由于压缩气量从1660Nm3/h降低到860Nm3/h，压缩机负荷降低了48%，压缩电耗减少30%以上。
实施例3.
某高性能聚乙烯纤维干法纺丝装置，1660Nm3/h含有十氢萘浓度为10000ppm的混合氮气，进入本专利回收系统在-2℃条件下冷凝器冷却后，经气液分离器分离回收十氢萘，回收率为混合气体中十氢萘总量的92 %，分离后的混合气体中十氢萘浓度≤500ppm。将分离后的800Nm3/h混合氮气送入风机增压至0.09Mpa，直接送高性能聚乙烯纤维干法纺丝箱体使用。余下的860Nm3/h混合氮气则送压缩机压至0.3MPa，冷凝温度控制在-7℃，经过压缩冷凝—膜分离—吸附脱附处理，混合氮气中十氢萘浓度小于20ppm，十氢萘总回收率达到99.7%。由于压缩气量从1660Nm3/h降低到860Nm3/h，压缩机负荷降低了48%，压缩电耗减少30%以上。

Claims (9)

1.高性能聚乙烯纤维干法纺丝溶剂回收的节能方法，其特征在于从纺丝系统出来的物流，经过冷凝器和分离器后，分为回路一和回路二两路两路物流，其中回路一的物流直接送入纺丝系统，回路二的物流经过回收系统，处理后送入纺丝系统。
2. 如权利要求1所述的节能方法，其特征是所述的纺丝系统主要由纺丝箱体和纤维固化甬道组成，所述的回路一的物流进入纺丝箱体，所述的回路二的物流进入纤维固化甬道。
3. 如权利要求1或 2所述的节能方法，其特征是回路一的物流控制其中十氢萘浓度500~1000ppm，回路二的物流控制其中十氢萘浓度低于25ppm。
4. 如权利要求1或 2所述的节能方法，其特征是所述的回收系统采用“压缩、冷凝分离回收”—“膜分离回收”—“吸附分离回收”综合回收工艺。
5. 如权利要求1所述的节能方法，其特征是回路一冷凝温度为-10~10℃，风机增压到0.05～0.12MPa。
6. 如权利要求1所述的节能方法，其特征是回路二压缩机增压到0.2~0.6 Mpa，冷凝温度为-20℃~ 0℃的温度。
7. 如权利要求1所述的节能方法，其特征是回路二膜分离器，在操作压力0.2~0.5Mpa，操作温度-20℃~0℃下，进一步回收其中的有机化合物。
8. 如权利要求1所述的节能方法，其特征是回路二吸附器，在操作压力0.2~0.4 Mpa，操作温度-20℃~ 20℃下，吸附残余的有机物，使混合气体中有机物的浓度降低到排放标准，气体循环使用或部分放空。
9. 如权利要求1所述的节能方法，其特征是回路二吸附器与脱附器定时交换，脱附出含十氢萘的混合气体返回压缩机入口，循环回收，密封运行。
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