CN105713113B - 一种凝聚釜气相物料热量回收的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化学工程技术领域，为一种凝聚釜气相物料热量回收的方法，通过一个热量回收塔，用热水吸收气相物料中水蒸气的汽化潜热，再用升温后热水作为装置其他换热器加热介质，并通过在热量回收塔塔釜增设的低压蒸汽管线，以确保热水温度不因凝聚釜操作波动而发生变化；根据换热器的换热量调节进入换热器的热水流量；通过安装在旁路上的调节阀使返回至热量回收塔的总热水量保持稳定；从凝聚釜气相物料回收的蒸汽凝水通过热量回收塔塔釜有溢流管线，返回至凝聚单元热水循环罐；本发明的优点：解决了水析凝聚过程中，蒸汽和冷却水消耗量过高的问题，可以大幅降低水析凝聚生产聚合物的生产成本，减少资源浪费和环境污染有重要意义。

Description

一种凝聚釜气相物料热量回收的方法

技术领域

本发明属于化学工程技术领域,涉及一种热量回收的方法，尤其涉及一种凝聚釜气相物料热量回收的方法。

背景技术

溶液聚合橡胶如顺丁橡胶(BR)、异戊橡胶(IR)、溶聚丁苯橡胶(SS-BR)、液体丁苯橡胶(LS-BR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物等一般采用水析凝聚的方法分离聚合物和溶剂。在凝聚过程中，能耗和物耗在生产成本中占很大的比例，能耗和物耗的控制是评价水析凝聚工艺是否先进的重要指标之一。水析凝聚过程中，为降低聚合物颗粒中的溶剂量就必然提高凝聚温度，大量的水蒸汽在溶剂汽化过程中被夹带到冷凝器中，浪费蒸汽的同时也增加的冷却水消耗，同样情况下，为减少蒸汽消耗而降低凝聚温度，则会使溶剂汽化推动力下降，凝聚釜内聚合物颗粒因含有较多溶剂而发生粘接，形成大块，导致聚合釜生产能力下降；同时凝聚出的颗粒中也含有较多溶剂，使凝聚过程中物耗增加。目前水析凝聚技术主要通过优化凝聚工艺流程，采用双釜差压凝聚和利用蒸汽喷射泵回收三釜余热的多釜凝聚技术，以解决能耗和物耗的矛盾，但无论双釜凝聚还是三釜凝聚都存在釜间胶粒水泵易堵塞，凝聚釜液位频繁波动等问题，严重时影响整个装置连续稳定生产。

中国专利CN1060296A公开了一种顺丁橡胶生产中凝聚釜气相潜热利用的方法及其工艺流程。用凝聚釜气相物料作为装置内精制单元脱重塔塔釜新增再沸器的热源(原有再沸器保留，在凝聚釜气相量不足时使用)，气相物料在新增再沸器内热交换后进入汽液分离罐，气相从罐顶进入凝聚釜冷凝器，液相经冷却器冷却后，用离心泵送到凝聚釜冷凝器。该流程虽可直接利用凝聚釜气相物料的汽化潜热，但要求凝聚釜有一定的操作压力，以确保长距离传输时，气相物料能够按一定流量连续稳定的进入塔釜再沸器；同时气相物料在长距离输送过程中，产生的凝液对凝聚釜和再沸器的稳定控制造成一定影响。该流程操作不当容易同时影响精制单元和凝聚单元的稳定操作。

中国专利CN101565471A,公开了一种合成橡胶工艺的节能方法及其设备，该方法是在水析法橡胶合成工艺中，凝聚过程输送出的胶粒水经胶粒水提浓器后，分离出一部分与胶粒水等温的高温循环热水直接返回到凝聚首釜，形成的高浓度胶粒水进入橡胶后处理，从而提高循环热水的温度，达到节能的目的。该节能设备为胶粒水提浓器，主要包括是上封头、下封头和筒形罐体，所述的罐体外部包覆隔热保温材料，在罐体的侧面设有进料管，进料管伸入罐体内部，并与罐体侧壁保持向上倾斜30～60度角；所述罐体顶部设置有出料口和出水口，其中出料口与合成橡胶后处理工艺段的进料口连接，出水口与合成橡胶凝聚过程循环热水回水管线口连接；在所述罐体的底部设置一个放净口；所述罐体内有四块隔板，即水平隔板、竖直隔板、T形竖直隔板和短竖直隔板，水平隔板、竖直隔板两块隔板相互垂直设置，其中水平隔板水平设置于罐体内部靠下封头上方的位置，水平隔板上均布若干通孔A，所述的竖直隔板竖直设置于罐体内部，竖直隔板的顶部位于出料口出水口之间，竖直隔板上下两端固定连接在罐体的上封头和下封头的内壁上；T形竖直隔板的竖直端固定连接在罐体的上封头的内壁上；短竖直隔板固定连接在罐体的下封头的内壁上。

中国专利CN102382214A，公开了一种聚合产品生产过程中凝聚工艺节能降耗的流程、工艺条件及操作方式，尤其适用于SBS生产装置。将三釜差压凝聚与胶粒提浓技术相结合，形成了节能降耗型SBS凝聚新工艺，可有效缓解节能与降耗这对矛盾，达到降低溶剂消耗和蒸汽用量的目的。

中国专利CN202450017U,公开了一种溶液法生产合成橡胶的三釜凝聚装置，属于有机化工生产设备领域，其特征在于包括：凝聚首釜、凝聚中釜、凝聚末釜、热水蒸汽喷射器和胶粒水泵、回收蒸汽喷射器，凝聚首釜、凝聚中釜和凝聚末釜通过管路串联使用，在串联的管路上在凝聚首釜、凝聚中釜和凝聚末釜后面分别设置有胶粒水泵，凝聚首釜的进料口通过管路连接热水蒸汽喷射器。此技术节能效果明显，三釜差压凝聚技术与等压双釜凝聚技术相比：蒸汽消耗降低约0.7～1.0吨/吨胶，溶剂油消耗降低约8千克/吨胶、循环水消耗量减少约15吨/吨胶、污水排放减少约4.4吨/吨。

《中国石油和化工标准与质量》2012年第15期发表的“用凝聚釜顶的气相潜热作脱水塔进料预热热源的设想”，公开了顺丁橡胶车间生产工艺中，凝聚采用水析法双釜凝聚，这种凝聚方式凝聚釜顶要排出大量含油蒸汽，这部分含油蒸汽再由水冷凝器冷凝下来，气相潜热经计算数量相当可观，如果利用于生产中，可大大降低顺丁橡胶的能耗。现在设想将其作为脱水进料预热的热源，利用了一部分釜顶气相潜热，取得了一定的经济效益。

以上现有技术虽然在降低能耗等方面取得一定的效果，但是由于工艺及设备方面存在一定的不足之处，所以没有能够大幅降低水析凝聚生产聚合物的成本，减少资源浪费和环境污染。

发明内容

本发明的技术方案是为了克服现有技术中存在的不能够大幅降低水析凝聚生产聚合物的成本，减少资源浪费和环境污染的不足之处，而提出一种凝聚釜气相物料热量回收的方法。该方法通过向热量回收塔塔顶加入一定量的水，回收凝聚釜上升气相部分显热和其中部分水蒸气的汽化潜热，被回收热量后的凝聚釜气相物料从热量回收塔塔顶进入凝聚釜冷凝器；回收了凝聚釜气相热量的热水通过热水泵从热量回收塔塔釜采出，一部分送至生产装置其他换热器,另一部分通过副线与换热器回水一起返回至热量回收塔塔顶。根据换热器的所需换热量通过调节阀控制进入换热器的热水流量；通过安装在副线上的调节阀使进入到热量回收塔的总热水量保持稳定，并通过在热量回收塔塔釜增设的低压蒸汽管线，以确保热水温度不因凝聚釜操作波动而发生变化。

本发明的技术方案：

一种凝聚釜气相物料热量回收装置，该装置包括：所述的热量回收塔的塔釜设有通入低压蒸汽的管线和热水排出管线，所述热水排出管线的另一端连接换热器的热水供水管线，所述塔釜还通过溢流管线连接至凝聚热水循环罐；在热量回收塔底部设有凝聚釜气相入口；在热量回收塔的塔顶通过管线连接到所述换热器的热水出口热水泵设置在所述热水排出管线上。

所述热水泵与所述换热器中间安装有调节阀。

所述的热水泵与所述换热器的热水回水管线的之间设置旁路，所述旁路上安装调节阀。

所述换热器的热水回水管线设在所述热量回收塔靠近顶部第1～3块塔板处。

所述的凝聚釜气相入口设在所述热量回收塔靠近所述塔釜底部的第1～3块塔板处。

通过一个热量回收塔，用热水吸收气相物料中水蒸气的汽化潜热，再用升温后热水作为装置其他换热器加热介质，并通过在热量回收塔塔釜增设的低压蒸汽管线，以确保热水温度不因凝聚釜操作波动而发生变化；根据换热器的换热量调节进入换热器的热水流量；通过安装在旁路上的调节阀使返回至热量回收塔的总热水量保持稳定；从凝聚釜气相物料回收的蒸汽凝水通过热量回收塔塔釜有溢流管线，返回至凝聚单元热水循环罐，减少了凝聚单元热水损失。

凝聚釜气相物料热量回收的方法，还包括如下步骤：

凝聚釜气相物料从热量回收塔底部靠近塔釜底部第1～3块塔板处进入热量回收塔；

用于吸收凝聚釜气相物料的显热和其中部分水蒸气的汽化潜热的热水从热量回收塔靠近顶部第1～3块塔板进入热量回收塔；

回收热量后的凝聚釜气相物料热量回收塔塔顶采出进入凝聚釜冷凝器；

用热水泵将升温后的热水从热量回收塔塔釜采出，一部分送至生产装置其他换热器,另一部分通过旁路与换热器回水一起返回至热量回收塔塔顶；

根据换热器的热负荷调节进入换热器的热水流量；通过安装在旁路上的调节阀使返回至热量回收塔的总热水量保持稳定；

用于吸收凝聚釜气相物料的热水温度，比所需回收的溶剂和未反应单体在热量回收塔塔顶压力下的泡点温度高0～15℃；

根据凝聚釜气相物料的温度和进入热量回收塔塔顶的热水流量，使从塔釜采出的热水温度比凝聚釜气相进料温度低0～15℃；

热量回收塔塔釜配有低压蒸汽管线，以防止凝聚单元出现负荷波动，凝聚釜上升气相量不足时，通过向热量回收塔塔釜补充蒸汽使回收塔塔釜热水温度稳定；

从凝聚釜气相物料回收的蒸汽凝水通过热量回收塔塔釜有溢流管线，返回至凝聚单元热水循环罐。

所述的热量回收塔是使用压降小，空隙率高的规整填料和散堆填料的填料塔。

在压力不变的情况下，通过降低凝聚釜上升气相物料的温度，减少了其中水蒸气的含量，降低了凝聚釜冷凝器的负荷和冷却水消耗量。

所说的进入热量回收塔的热水，再用升温后可以作为装置其他换热器加热介质。

本发明有益效果：

本发明解决了水析凝聚过程中，提高凝聚温度降低物耗时，蒸汽和冷却水消耗量过高的问题。通过用热水吸收气相物料中的部分显热和其中部分水蒸气的汽化潜热，降低凝聚釜上升气相物料的温度，减少了其中水蒸气的含量，可以减少约40～60％凝聚釜冷凝器冷却水消耗量，热水吸收这些热量后作为原料精制于溶剂回收单元换热器的加热介质，可减少约15～30％蒸汽消耗量。通过本发明可以大幅降低水析凝聚生产聚合物的生产成本，减少资源浪费和环境污染有重要意义。

附图说明

本说明书共有1幅附图。

图1.是本发明一种用于凝聚釜气相物料热量回收的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述：

如图1所示的凝聚釜气相物料热量回收装置，该装置包括：所述的热量回收塔1的塔釜11设有通入低压蒸汽的管线111和热水排出管线112，所述热水排出管线112的另一端连接换热器2的热水供水管线，所述塔釜11还通过溢流管线113连接至凝聚热水循环罐3；在热量回收塔1底部设有凝聚釜气相入口；在热量回收塔1的塔顶通过管线连接到所述换热器2的热水出口热水泵4设置在所述热水排出管线112上。

所述热水泵4与所述换热器2中间安装有调节阀2。

所述的热水泵4与所述换热器2的热水回水管线22的之间设置旁路114，所述旁路114上安装调节阀5。

所述换热器2的热水回水管线22设在所述热量回收塔1靠近顶部第1～3块塔板处。

所述的凝聚釜气相入口设在所述热量回收塔1靠近所述塔釜11底部的第1～3块塔板处。

通过一个热量回收塔，用热水吸收气相物料中水蒸气的汽化潜热，再用升温后热水作为装置其他换热器加热介质，并通过在热量回收塔塔釜增设的低压蒸汽管线，以确保热水温度不因凝聚釜操作波动而发生变化；根据换热器的换热量调节进入换热器的热水流量；通过安装在旁路上的调节阀使返回至热量回收塔的总热水量保持稳定；从凝聚釜气相物料回收的蒸汽凝水通过热量回收塔塔釜有溢流管线，返回至凝聚单元热水循环罐，减少了凝聚单元热水损失。

凝聚釜气相物料热量回收的方法，还步包括如下步骤：

凝聚釜气相物料从热量回收塔底部靠近塔釜底部第1～3块塔板处进入热量回收塔；

用于吸收凝聚釜气相物料的显热和其中部分水蒸气的汽化潜热的热水从热量回收塔靠近顶部第1～3块塔板进入热量回收塔；

回收热量后的凝聚釜气相物料热量回收塔塔顶采出进入凝聚釜冷凝器；

用热水泵将升温后的热水从热量回收塔塔釜采出，一部分送至生产装置其他换热器,另一部分通过旁路与换热器回水一起返回至热量回收塔塔顶；

根据换热器的热负荷调节进入换热器的热水流量；通过安装在旁路上的调节阀使返回至热量回收塔的总热水量保持稳定；

用于吸收凝聚釜气相物料的热水温度，比所需回收的溶剂和未反应单体在热量回收塔塔顶压力下的泡点温度高0～15℃；

根据凝聚釜气相物料的温度和进入热量回收塔塔顶的热水流量，使从塔釜采出的热水温度比凝聚釜气相进料温度低0～15℃；

热量回收塔塔釜配有低压蒸汽管线，以防止凝聚单元出现负荷波动，凝聚釜上升气相量不足时，通过向热量回收塔塔釜补充蒸汽使回收塔塔釜热水温度稳定；

从凝聚釜气相物料回收的蒸汽凝水通过热量回收塔塔釜有溢流管线，返回至凝聚单元热水循环罐。

所述的热量回收塔是使用压降小，空隙率高的规整填料和散堆填料的填料塔。

在压力不变的情况下，通过降低凝聚釜上升气相物料的温度，减少了其中水蒸气的含量，降低了凝聚釜冷凝器的负荷和冷却水消耗量。

所说的进入热量回收塔的热水，再用升温后可以作为装置其他换热器加热介质。

实施例

(1)某异戊橡胶中试装置，凝聚单元采用常压双釜凝聚，首釜凝聚温度90℃，凝聚压力0.105～0.11MPa，每小时进入凝聚单元的胶液约为850kg，其中含有己烷溶剂750kg，未反应异戊二烯20kg，异戊橡胶80kg，胶液在1#凝聚釜内脱出约95％以上的溶剂和全部未反应单体。从1#凝聚釜上升气相物料约为1020.7kg/h，其中水含量为28.2％wt，经1#凝聚釜冷凝器冷凝器冷却至25℃。在未使用本发明对工艺流程进行改造前，该凝聚釜消耗0.4MPa低压蒸汽450kg/h，1#凝聚釜冷凝器消耗冷却水约25.4吨/小时。

(2)该中试装置原料精制与溶剂回收单元使用85～90℃热水作为塔釜再沸器和进料预热器的加热介质，用0.4MPa低压蒸汽对回水进行加热，以维持热水罐温度稳定，原料精制与溶剂回收单元0.4MPa低压蒸汽消耗量约为950～1100kg/h。

(3)采用本方法对该中试装置进行改造，增设塔径为700mm，理论塔板数为15块的热量回收塔1，塔内使用CY700丝网波纹填料；在热量回收塔1靠近顶部第1～3块塔板处加入来自精制单元再沸器和预热器回水，温度为70～75℃，流量为9吨/小时，从热量回收塔1塔顶采出的气相物料约为798～823kg/h，其中水含量为8.8～11％wt，温度为69～74℃，从塔釜11采出吸收汽化潜热后的热水温度上升至84～87℃，回收90℃的水蒸气约为197～222kg/h，回收热量约为107759～121434kcal/h。

(4)通过热量回收塔1塔釜11液位计和调节阀控制一定流量，将热量回收塔1塔釜11中84～87℃的热水用热水泵4一部分送至原料精制与溶剂回收单元塔釜再沸器和进料预热器，另一部分通过旁路直接返回至热量回收塔塔顶；根据再沸器和换热器的换热量控制进入再沸器的热水流量，通过旁路调解阀使返回至热量回收塔的总热水量保持稳定；

(5)从1#凝聚釜上升气相中回收的蒸汽凝水通过塔釜溢流管线返回至凝聚单元热水循环罐，以减少凝聚单元循环热水的损失。

(6)改造后1#凝聚釜冷凝器消耗冷却水降低至11.5～13.5吨/小时，降低冷却水消耗约45～55％，原料精制与溶剂回收单元蒸汽消耗量降低了213～240kg/h，节省蒸汽约20～25％。

本发明解决了常压凝聚过程中能耗和物耗无法同时降低的难题，在提高凝聚釜首釜温度降低聚合物颗粒中溶剂含量的同时，通过热量回收塔有效的回收凝聚单元上升气相的部分显热和其中部分水蒸气的汽化潜热，在压力不变的情况下，通过降低凝聚釜上升气相物料的温度，减少了其中水蒸气的含量，降低了凝聚釜冷凝器的冷负荷和冷却水消耗量，减少了整个生产装置的能耗和物耗。

Claims (9)

1.一种凝聚釜气相物料热量回收装置，其特征在于：该装置包括：所述的热量回收塔(1)的塔釜(11)设有通入低压蒸汽的管线(111)和热水排出管线(112)，所述热水排出管线(112)的另一端连接换热器(2)的热水供水管线，所述塔釜(11)还通过溢流管线(113)连接至凝聚热水循环罐(3)；在热量回收塔(1)底部设有凝聚釜气相入口；在热量回收塔(1)的塔顶通过热水回水管线连接到所述换热器(2)的热水出口，热水泵(4)设置在所述热水排出管线(112)上。

2.根据权利要求1所述的一种凝聚釜气相物料热量回收装置，其特征在于：所述热水泵(4)与所述换热器(2)中间的热水供水管线上安装有调节阀(21)。

3.根据权利要求1所述的一种凝聚釜气相物料热量回收装置，其特征在于：所述的热水泵(4)与所述换热器(2)的热水回水管线的之间设置旁路(114)，所述旁路(114)上安装调节阀(5)。

4.根据权利要求1所述的一种凝聚釜气相物料热量回收装置，其特征在于：所述换热器(2)的热水回水管线设在所述热量回收塔(1)靠近顶部第1～3块塔板处。

5.根据权利要求1所述的一种凝聚釜气相物料热量回收装置，其特征在于：所述的凝聚釜气相入口设在所述热量回收塔(1)靠近所述塔釜(11)底部的第1～3块塔板处。

6.一种凝聚釜气相物料热量回收的方法，其特征在于，通过一个热量回收塔，用热水吸收气相物料中水蒸气的汽化潜热，再用升温后热水作为装置其他换热器加热介质，并通过在热量回收塔塔釜增设的低压蒸汽管线，以确保热水温度不因凝聚釜操作波动而发生变化；根据换热器的换热量调节进入换热器的热水流量；通过安装在旁路上的调节阀使返回至热量回收塔的总热水量保持稳定；从凝聚釜气相物料回收的蒸汽凝水通过热量回收塔塔釜的溢流管线，返回至凝聚单元热水循环罐，减少了凝聚单元热水损失。

7.根据权利要求6所述的一种凝聚釜气相物料热量回收的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤：

凝聚釜气相物料从热量回收塔底部靠近塔釜底部第1～3块塔板处进入热量回收塔；

用于吸收凝聚釜气相物料的显热和其中部分水蒸气的汽化潜热的热水从热量回收塔靠近顶部第1～3块塔板进入热量回收塔；

回收热量后的凝聚釜气相物料自热量回收塔塔顶采出进入凝聚釜冷凝器；

用热水泵将升温后的热水从热量回收塔塔釜采出，一部分送至生产装置其他换热器,另一部分通过旁路与换热器回水一起返回至热量回收塔塔顶；

根据换热器的热负荷调节进入换热器的热水流量；通过安装在旁路上的调节阀使返回至热量回收塔的总热水量保持稳定；

用于吸收凝聚釜气相物料的热水温度，比所需回收的溶剂和未反应单体在热量回收塔塔顶压力下的泡点温度高0～15℃；

根据凝聚釜气相物料的温度和进入热量回收塔塔顶的热水流量，使从塔釜采出的热水温度比凝聚釜气相进料温度低0～15℃；

热量回收塔塔釜配有低压蒸汽管线，以防止凝聚单元出现负荷波动，凝聚釜上升气相量不足时，通过向热量回收塔塔釜补充蒸汽使回收塔塔釜热水温度稳定；

从凝聚釜气相物料回收的蒸汽凝水通过热量回收塔塔釜的溢流管线，返回至凝聚单元热水循环罐。

8.根据权利要求6所述的一种凝聚釜气相物料热量回收的方法，其特征在于：所述的热量回收塔是使用压降小，空隙率高的规整填料和散堆填料的填料塔。

9.根据权利要求6所述的一种凝聚釜气相物料热量回收的方法，其特征在于：在压力不变的情况下，通过降低凝聚釜上升气相物料的温度，减少了其中水蒸气的含量，降低了凝聚釜冷凝器的负荷和冷却水消耗量。