CN105556236A - 用于清洁热交换器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热交换器，且具体而言，涉及用于处理热交换器的方法，该热交换器在操作中用于冷却已与聚合物颗粒接触的工艺水，该方法包括在热交换器处于与当该热交换器在操作中时的温度相比升高的温度时使处理流行进到该热交换器的工艺侧。

Description

用于清洁热交换器的方法

技术领域

本发明涉及热交换器，且具体而言涉及热交换器的处理，且最具体而言，涉及用于冷却被聚合物或聚合物添加剂污染的水的热交换器。

背景技术

热交换器广泛地用于工业和其他工艺中，以使用可称为加热或冷却介质的一个流来加热或者冷却通常称为工艺流的另一个流。热交换器大体上包括用于工艺流的一个或更多个通路，和用于加热或冷却介质的一个或更多个通路，通路由壁物理地分开。热传递从较热的流到较冷的流穿过壁而发生。壁因而应由高度传导性的材料制成，且通常由金属制成。通常使用不锈钢和其他钢。

本发明涉及热交换器的处理，该热交换器在“操作”中用于使用冷却介质来冷却工艺水流(“工艺水”)，且具体而言，用于冷却已与聚合物颗粒接触的工艺水。(在本文中使用的“操作”意思是当热交换器正以其正常或设计的方式被操作以冷却工艺流时。)

已发现，工艺水中的某些组分可沉积在热交换器的壁上。它们可降低穿过壁的热传递速率，这可降低热交换器的效力。该过程通常称为“结垢”。

如果热交换器在冷却工艺水方面的效力降低得太多，那么需要停止并清洁热交换器。一般来说，这可涉及拆卸热交换器且物理地清洁表面。为了维持总体工艺操作，那么必须提供一个或更多个“备用”热交换器，可在清洁其他热交换器时使它们“在线”。

发明内容

我们已发现提供热交换器的有效且简单的清洁而不拆卸它的工艺。

因此，在第一方面中，提供一种用于处理热交换器的方法，该热交换器在操作中用于冷却已与聚合物颗粒接触的工艺水，本方法包括在热交换器处于与当热交换器在操作中时的温度相比升高的温度下时使处理流行进到热交换器的工艺侧。

如上所述，在本文中使用的“操作”意思是当热交换器正以其正常或设计的方式被操作以冷却工艺流(在本情况下为工艺水)时。在此种“操作”中，热交换器也可被认为是“在线”的。在本文中使用的“工艺水”指的是水性流。该流(工艺水)大体上在工艺环路中流通，在本文中使用的“工艺环路”是一系列工艺步骤，它们构造成使得工艺水反复地流通通过这些步骤(即，在“环路”中)。因而热交换器在操作中至少将是环路中的工艺步骤中的一个。热交换器将大体上被操作以将工艺水的温度降低至对于环路中的随后工艺步骤而言期望的温度。可存在多于一个的热交换器，以便冷却工艺水，但大体上，工艺水在环路中流通，且整个热交换器设计为移除在环路中的其他步骤处获得的所有热量，且从而维持稳定的工艺。

在本发明的工艺中，工艺水已与聚合物颗粒接触，特别是在工艺环路中。作为特定且优选的示例，工艺水用于将聚合物颗粒从一个场所运送到另一场所，且然后与聚合物颗粒分离，且行进至热交换器以在再次使用之前得到冷却。

一个非常特定且最优选的示例是使用工艺水以用于水下制粒(pelletising)操作。在水下制粒操作中，熔化的聚合物被通过硬模(die)挤出成绳股(strand)，该绳股被切割以形成聚合物球粒。球粒被挤出到工艺水(其还可称为“骤冷水”)中，工艺水冷却球粒，且将它们从硬模运送走。水在该工艺中被球粒加热。

随后，将球粒与工艺水分离。使球粒行进至精整操作，同时工艺水被收集、冷却，以移除来自与球粒的接触的热量，且被再循环以再次使用。工艺水因而在环路(“工艺环路”或更具体而言“球粒水环路”)中从挤出机硬模流通到球粒分离步骤，且然后到使用热交换器的冷却步骤，且然后回到挤出机硬模。将是显而易见的是，还可提供其他步骤，诸如用于工艺水的过滤或缓冲罐。

热交换器的工艺水在操作中行进至的侧面称为“工艺侧”。热交换器的冷却介质供应至的另一侧面称为“冷却侧”。冷却介质通常是第二水性流，具体而言是水。此种流通常仍然是“清洁”的，因为其不与工艺成分(诸如聚合物)接触。

已发现，已与聚合物颗粒接触的工艺水可导致使热交换器的工艺侧结垢的沉积物。

工艺水已接触的聚合物颗粒可为任何适合的聚合物的颗粒。例如，聚合物颗粒可为已知在水下制粒操作中制粒的任何聚合物。优选的聚合物包括聚乙烯和聚丙烯。

已发现，当聚合物颗粒包括在挤出之前或期间已添加的某些添加物时，结垢是特别急剧的。添加物通常在挤出期间添加至聚合物，例如以给予聚合物以期望的特性，或者以在制粒、精整和/或随后的储存期间相对于降解来保护聚合物。相信少量的添加物可进入工艺水，且然后导致或者加重沉积物的形成。

已发现最导致或者加重沉积物形成的添加物通常是不能溶解在工艺水中的那些添加物。最导致或者加重沉积物形成且最顺从利用根据本发明的处理的移除的添加物通常具有45℃到110℃，诸如50-100℃，且例如60℃到80℃的熔点。

已发现可导致沉积物形成的通常使用的添加物的示例包括脂肪酸衍生物、诸如芥酸和油酸的衍生物。具体的示例包括芥酸酰胺和油酸酰胺。

直到5000ppm的此种添加物可在挤出之前或期间添加到聚合物，通常是750—1500ppm。(所述值是依照重量对重量基准的。)

还已发现，当此种添加物与具有超过添加物熔点的熔点的颗粒成分组合地存在于聚合物中时，沉积物形成的速率可提高。此种颗粒成分通常也是不能溶解在工艺水中的。它们通常具有超过当热交换器处于操作时的温度的熔点。颗粒成分优选地具有至少100℃，例如至少120℃，且通常为至少200℃的熔点。颗粒成分的示例包括硅石(silica)、特别是合成硅石、硅藻土和滑石(talc)。

例如，直到10000ppm的颗粒成分可在挤出之前或期间添加至聚合物。典型的范围对于合成硅石而言应是300-2500ppm，或者对于滑石而言应是1000-8000ppm。(所述值是依照重量对重量基准的。)

作为一个特定示例，当聚合物颗粒包括芥酸酰胺和合成硅石时，已发现结垢的速率当聚合物颗粒包括任一成分而没有另外的成分时是更差的。

已发现，令人惊讶的是，此种沉积物可通过在热交换器与当热交换器在操作中时的温度相比处于升高的温度时使处理流行进到热交换器的工艺侧来移除。

如在本文中所使用的，操作期间和处理期间的热交换器的温度指离开热交换器的工艺侧的流的温度。因此，在操作中，其是离开热交换器的工艺水的温度，同时在处理期间，其是离开热交换器的处理流的温度。

在操作期间，热交换器的温度(即，离开热交换器工艺侧的工艺水的温度)典型地是从20℃到50℃。

在处理期间，热交换器的温度(即，离开热交换器工艺侧的处理流的温度)可为比操作期间的温度高的任何适合的温度，但优选地是从50℃到100℃，其中50℃到80℃是最优选的。

优选地，在处理期间，热交换器处于比当热交换器在操作中时的温度高至少5℃的温度。典型地，在处理期间，热交换器的温度比热交换器在操作中时的温度高少于50℃，且优选地高少于30℃。更通常来说，在处理期间，热交换器的温度比热交换器在操作中时的温度高5℃到20℃。

将是显而易见的是，(由离开热交换器工艺侧的处理流的温度决定的)处理期间的热交换器的温度可通过调节进入热交换器工艺侧的处理流的温度来调节，或者通过调节去往热交换器冷却侧的冷却介质的流量或温度来调节，或者可使用两者的组合来调节。

优选地，在处理期间，使用冷却介质应用更少的冷却，且特别是，优选地，冷却介质在处理期间不行进通过热交换器。

在优选的实施例中，处理流也是水性流。

在一个优选的实施例中，该水性流可包括新鲜水。特别优选的流是作为“补充水”而被添加至工艺水环路的水。需要“补充水”以替换在操作期间从工艺环路损失的水。例如，水从球粒的不完全分离导致水随球粒从工艺的损失

新鲜水优选地在用作处理流之前被加热，以便在热交换器中达到期望的温度。

在第二个优选的实施例中，处理流可包括，且最优选地为，在操作中使用的工艺水的一部分。例如，当热交换器(其可称为“第一热交换器”)最初在操作中但待被从操作中取出且被处理时，在操作期间行进通过第一热交换器的工艺水的流中的大部分作为代替被发送至备选热交换器(或“第二热交换器”)，该备选热交换器并联地提供，且其将维持期望的冷却，以循序工艺水的冷却继续，但利用操作中的热交换器继续。然而，流通的工艺水的一小部分可与通过备选热交换器的主流动分离，且作为处理流而行进到(第一)热交换器。

通过不使冷却介质行进通过冷却侧，(第一)热交换器在该处理期间的温度与操作中的温度相比增大。(具体而言，当工艺水流动中的大部分被发送至备选热交换器而非第一热交换器时，冷却介质的流动也可被发送至备选热交换器而非第一热交换器，因此即使较低流动速率的工艺水行进至热交换器，温度仍上升。)

在这些状态下，已发现，工艺水可作用为移除沉积物且从而清洁热交换器，而非沉积更多沉积物。还可使用新鲜水和一部分工艺水的混合物，或者可依次地使用它们。例如，可首先使用工艺水的一部分以减少沉积物，且之后使用新鲜水以进一步减少沉积物。其一个优点是，新鲜水可更容易被加热至比通常通过使用工艺水的一部分而获得的温度高的温度，这也可辅助沉积物的移除。

在处理步骤期间，添加物和/或颗粒成分可被吸收在处理流中。处理流，尤其是当其是新鲜水或工艺水的一部分时，可与工艺水(或工艺水的“剩余部分”)结合，以形成流通的工艺水的部分。尽管这可导致添加物和/或颗粒成分重新存在于流通的工艺水中，但一般来说，已发现，添加物和成分的积累由于此种添加物和成分的随着工艺水损失(例如，随着离开工艺的球粒的)损失而受限。因此，此种添加物和成分的水平达到平衡。

仍可能还提供专用的手段来移除工艺水的小的流，且从而控制水平。这可称为“泻流(purge)”。作为特殊的示例，可取出工艺水的泻流，且其可由新鲜水替换，这将导致工艺水中添加物和颗粒成分的水平的降低。可从工艺环路上的任何适合的场所或多个场所取出泻流，或可将新鲜水添加至其。对于泻流和新鲜水添加二者而言适合的场所将是缓冲罐。

一般来说，应是显而易见的是，本发明的方法要求从操作中取出热交换器以进行处理。

因而，在第二方面中，本发明提供一种工艺，该工艺包括：

1)首先操作热交换器，以冷却已与聚合物颗粒接触的工艺水，所述操作在温度T₁下进行，

2)停止步骤(1)的操作，且

3)在温度T₂下使处理流行进至该热交换器的工艺侧，T₂高于T₁。

本方面的优选特征，诸如操作期间和处理期间的热交换器的温度、聚合物和处理流与关于第一方面所述的一样。

具体实施方式

本发明的优选实施例可关于图1来例示，图1以示意的形式示出了用于水下制粒的工艺水环路。

因而，聚合物1行进至具有硬模板2a的挤出机2。聚合物在挤出机2中熔化，且行进穿过硬模板2a，然后在制粒机3中被切割成球粒。球粒在水下被制粒到工艺水流中，在该工艺水流中，它们得到冷却/骤冷。工艺水流和球粒经由传送线路4行进至脱水器5。球粒和剩余的水行进至干燥机6，且球粒然后经由线路7行进至下游的工艺和/或储存。

从脱水器5和干燥机6分离的水流经由可选的过滤筛网9通过线路8行进，且然后行进至缓冲罐10(“球粒水罐”)。

水从其使用泵11且经由两个可选的其他筛网12a/12b中的一个行进。(和提到的一样，过滤器12a和12b是可选的。优选地，当没有过滤筛网9时使用过滤器12a和12b。)

两个热交换器并联地提供。在操作的一段时期期间，工艺水经由阀14A行进至热交换器13A，同时阀14B(去往热交换器13B)关闭。冷却水经由阀16A从冷却水源(未示出)行进至热交换器13A，且经由阀17A离开去往冷却水再循环系统(未示出)。

冷却的工艺水经由阀18A离开热交换器13A，且行进至制粒机(3)以运送更多球粒。热交换器13A出口处的工艺水温度可通过温度测量装置(TC2A)来测量。

在一定时段的操作之后，期望清洁热交换器13A。打开阀14B且关闭阀14A，以便工艺水流行进至热交换器13B中。类似地，打开阀16B且关闭阀16A，以便冷却水也行进至热交换器13B。制粒工艺因而可通过使用热交换器13B来冷却工艺水流而继续。

在本发明的工艺中，工艺水流的一部分作为处理流经由阀15行进至热交换器13A。在没有经由阀16A的冷却水流的情况下，热交换器13A中的温度与当其用于冷却工艺水流(“操作”)时相比增大，即，T2A增大。

该通过阀15的处理/流动可继续，直到热交换器13B需要清洁，在该情况下，该工艺恢复对于流中的大部分使用热交换器13A(且处理热交换器13B的流动可通过以相反的方式流动通过阀15来获得)。然而，通过阀15的流动可在热交换器13A的该一次处理完成之前停止。

如图1所示，热交换器13B出口处的工艺水温度可通过温度测量装置(TC2B)来测量。备选地，且尽管未示出，单个温度测量装置可设在两个热交换器的出口结合之后的场所处。

图1中还示出温度测量装置(TC1)，其用于测量行进至热交换器的工艺水的温度。如图1所示，其位于接头之前，通过该接头，工艺水可行进至任一热交换器。单独的温度测量装置可代替地设在去往两个热交换器(13A和13B)的相应入口上，但一般来说，单独的温度测量装置不提供任何优点。对于热交换器之前的工艺水温度测量而言的另一合适场所将是在缓冲罐(10)中。

Claims (12)

1.一种用于处理热交换器的方法，所述热交换器在操作中用于冷却已与聚合物颗粒接触的工艺水，该方法包括在所述热交换器处于与当所述热交换器在操作中时的温度相比升高的温度时，使处理流行进到所述热交换器的工艺侧。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工艺水用于将聚合物颗粒从一个场所运送到另一个场所，且然后与所述聚合物颗粒分离，且行进至所述热交换器以在再次使用之前得到冷却。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述工艺水是用于水下制粒操作的工艺水。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述工艺水已接触的所述聚合物颗粒包括在制粒之前或期间已添加的添加物。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述工艺水已接触的所述聚合物颗粒包括不能溶解在所述工艺水中且具有45℃至110℃的熔点的添加物。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述工艺水已接触的所述聚合物颗粒包括芥酸酰胺和硅石。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在处理期间，所述热交换器处于比当所述热交换器在操作中时的温度高至少5℃的温度。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，冷却介质在处理期间不行进通过所述热交换器。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述处理流也是水性流。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述水性流包括新鲜水。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述新鲜水是作为“补充水”而被添加至所述工艺水的水。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述处理流包括在操作中使用的工艺水的一部分。