CN108088286A

CN108088286A - 一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统

Info

Publication number: CN108088286A
Application number: CN201810041339.4A
Authority: CN
Inventors: 顾卫星
Original assignee: Suzhou Industrial Park 59 Clean Engineering Co Ltd
Current assignee: Suzhou Industrial Park 59 Clean Engineering Co Ltd
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2018-05-29

Abstract

本发明提供了一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，该系统包括换热装置、喷淋装置和集尘装置，所述集尘装置安装于所述换热装置的下方，所述喷淋装置连接于所述集尘装置和所述换热装置。本发明有如下优点：本发明系统通过将换热装置、喷淋装置和集尘装置配置为一个整体的系统，高效回收薄膜生产过程中产生的尾气的余热，同时，有效清除了余热回收过程中产生的低分子聚合物，保证余热回收再利用系统的长期安全稳定运行。

Description

一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统

技术领域

本发明涉及薄膜生产设备领域，特别是涉及一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统。

背景技术

聚酯薄膜，即聚对苯二甲酸乙二醇（Polyethylene terephthalate）酯薄膜，简称PET，熔点约260℃，玻璃转化温度70℃，比重为1.38～1.40。聚酯薄膜生产主要为双向拉伸工艺，即BOPET。PET薄膜具有良好的耐热性和尺寸稳定性，其用途涵盖从包装膜到蒸铝镀膜到透明导电性基膜到光学显示领域，极为广泛。

双向拉伸聚酯薄膜的加工工艺可简述为：挤出——铸片——纵拉——横拉——收卷几个工段（工序），其中，薄膜横拉成型段（简称横拉机，TDO）的工作原理是：经过纵拉后的原膜由TDO入口进入TDO内部，依次经过：预热——拉伸——热定型——冷却四大部分。其中，预热、拉伸、热定型三段均需要加热，热能的载体为均布于薄膜上下面的循环空气。由于聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜在受热加工过程中会生成影响产品质量的低分子聚合物，因此在横拉设备的工艺设计中有一定量的出于稀释和排除低分子聚合物目的的工艺排气，同时会补充等质量的新鲜空气。

横拉设备为聚酯薄膜加工过程中的主要耗能单位。经过测算，双向拉伸聚酯薄膜加工过程所需要消耗的电费上千元每吨。以一台膜宽6～8米的BOPET设备为例，作为成套设备中的耗能大户，横拉设备每小时需要排放的尾气最大量约为55000CMH，排放的尾气温度高达150℃（各段加权混合后计算值）。为了保持横拉箱内的风压平衡，系统又要从环境取入同等质量而温度为常温的新风作为补充。由此可知，横拉箱热能消耗的主要形式为TDO内循环热空气的排气和补充所消耗的空气加热。

聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜在拉伸、定型过程中产生的低分子聚合物（相对于BOPET约20000的分子量，低分子聚合物的分子量仅有数百上千）在横拉设备内处于高温状态时保持气相，而在冷却后会结晶成晶体粉末并混合在TDO排气中。

因此，如采用一般常见的串片式换热器、绕片式换热器、轧片式换热器、空—空板式换热器、转轮式全热交换器等，都会由于低分子聚合物在换热面的聚积、堵塞且无法有效去除而最终导致换热装置失效，从而失去热能回收利用的功能。而余热回收效果较好的转轮余热回收设备，又由于其十分昂贵的设备造价，使得利用该设备回收比如预热段、拉伸段排气温度较低的余热时性价比不高，以至于用户不得不放弃回收该部分热能而使其白白的排放在大气中。

由于聚酯薄膜行业发展极为迅猛，许多早期设备的余热回收利用装置的设置不足，导致大量高温废气被不加利用的排放掉，造成巨大的浪费。同时，排气中的低聚物随着排气排到室外并扩散，还容易造成二次污染问题。因此，在双拉聚酯薄膜制造成套设备横拉工艺段工艺中，如何高效回收余热再利用，同时能有效去除低分子聚合物，成为聚酯薄膜制造成套设备技术领域需要解决的一个重要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在双拉聚酯薄膜制造成套设备横拉工艺段工艺中，能够高效回收余热再利用，同时能有效去除低分子聚合物的工艺生产系统，本发明提供以下技术方案：

一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，该系统包括换热装置、喷淋装置和集尘装置，所述集尘装置安装于所述换热装置的下方，所述喷淋装置连接于所述集尘装置和所述换热装置。

作为本发明的一种优选方案，所述换热装置包括上部的本体和连接于所述本体下方的沉降箱，所述集尘装置安装于所述沉降箱的下方，所述喷淋装置包括有喷淋头，所述喷淋头安装于所述本体的上部。

作为本发明的另一种优选方案，所述换热装置包括本体，所述本体为一腔体结构，所述本体的下方固定连接有一沉降箱，所述本体中纵向排列有换热管束,所述本体中还安装有垂直于所述换热管束的新风导流隔板，所述本体上部一侧设有尾气入口，所述沉降箱的一侧设有尾气出口，所述本体的一侧下方设有新风入口，所述本体的一侧上方设有新风出口，所述新风入口位于最下层新风导流隔板的下方，所述新风出口位于最上层新风导流隔板的上方，所述尾气入口连通于所述换热管束的上口，所述尾气出口连通于所述换热管束的下口。喷淋头的喷头正对于换热管束的上口，对进入到换热管束管腔内的尾气进行喷淋，使得尾气中的低分子聚合物冷却结晶为结晶粉末后，向下沉降，直至落至沉降箱中。新风从本体下方引入，随着新风导流隔板的导向下往复上升，同时从换热管束表面吸收热量；高温尾气从本体顶部引入换热管束管腔，随着向下流动的过程，放出热量；这种逆流再生的流程结构，能够最大程度地缩小尾气与新风之间的换气温度差，以最大程度地回收聚酯薄膜生产过程中排放尾气的余热。

作为本发明的又一种优选方案，所述集尘装置包括分离箱，所述分离箱的一侧安装有物料位仪，所述分离箱的底部安装有排放阀和排污阀。所述排放阀为回转式排放阀。当物料位仪感知到低分子聚合物沉积到预定高度时，输出低分子聚合物排出信号，由系统控制器发出指令，控制排放阀动作，将低分子聚合物排出分离箱。

作为本发明的再一种优选方案，所述喷淋装置包括循环水泵，所述循环水泵进水口通过循环水管连接于所述分离箱,所述循环水泵的出水口通过循环水管连接于所述喷淋头。

作为本发明的再一种优选方案，所述循环水泵与所述分离箱之间连接的循环水管上安装有管道除污器，所述分离箱连接有补水管。补水管用于向分离箱中补充水。在低分子聚合物喷淋及排出低分子聚合物的过程中，有部分水跟随低分子聚合物排出，会有部分水的损失，因此，必须要适时地向分离箱补充水，为了避免循环水受热后结垢，补水采用软化水。

作为本发明的再一种优选方案，所述循环水管上包覆有保温层。通过保温层，有效减少热量的损失，提高余热的回收效率。

作为本发明的再一种优选方案，所述新风导流隔板有多片，所述新风导流隔板交错排列，与所述本体的壳程内腔形成为多回程结构。

作为本发明的再一种优选方案，所述新风导流隔板有两片，所述新风导流隔板交错排列，与所述本体的壳程内腔形成为三回程结构。

作为本发明的再一种优选方案，所述分离箱的中部安装有过滤板，所述过滤板将所述分离箱隔为两部分。一侧用于低分子聚合物沉积，另一侧用于水的存储，供喷淋系统循环利用。

作为本发明的再一种优选方案，所述本体的外表面包覆有保温材料。所述保温材料为高阻热性的保温材料，保温材料之外还可以进行防水防潮处理。

本发明有如下优点：

1、本发明系统通过将换热装置、喷淋装置和集尘装置配置为一个整体的系统，高效回收薄膜生产过程中产生的尾气的余热，同时，有效清除了余热回收过程中产生的低分子聚合物，避免低分子聚合物的积聚堵塞换热装置，保证余热回收再利用系统的长期安全稳定运行；

2、本发明系统的喷淋装置，通过将喷淋过程的水循环使用，而不使用自来水直接进行喷淋，有效降低了余热的损耗，减少喷淋过程带来的热量损失，提高余热回收效率；喷淋装置的循环水管包覆有保温层，同样起到了减少热量损失的效果；本发明系统的喷淋装置可以在生产排气过程中同步在线喷淋，实现低分子聚合物的清除，克服了离线清除低分子聚合物需要临时停机的缺点；

3、本发明系统的换热装置，新风导流隔板与本体形成多回程结构，有效增加了新风的流动行程，延长换热时间，提高新风的温度，增强系统的尾气余热回收效果，降低聚酯薄膜生产成本；

4、本发明系统的换热装置，尾气采用由上向下流动，新风采用由下向上流动的逆流结构，有效提高了余热回收效果。

附图说明

图1 本发明系统结构示意图。

图中标号为：

1—换热装置 11—本体 111—新风入口

112—新风出口 113—尾气入口 114—尾气出口

12—换热管束 13—新风导流隔板 14—沉降箱

2—喷淋装置 21—循环水泵 22—喷淋头

23—循环水管 24—补水管 25—管道除污器

3—集尘装置 31—分离箱 32—物料位仪

33—排放阀 34—排污阀

具体实施方式

下面对该工艺实施例作详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。

如图1本发明系统结构示意图所示，本发明系统包括换热装置1、喷淋装置2和集尘装置3三个部分。

换热装置1具有一腔体结构的本体11，底部连接有腔体结构的沉降箱14。本体11中纵向排列有多个换热管束12，换热管束12的底部一直延伸至本体11的底部，换热管束12的上部留有一定的空间，用于安装喷淋装置2的喷淋头22。本体11一侧的上部设有尾气入口113，尾气经过本体11的尾气入口113进入到换热管束12，从换热管束12流出后，至沉降箱14，沉降箱14的一侧设有尾气出口114，通过尾气出口114将经过热量回收和清除低分子聚合物的尾气排放到大气中。

本实施例中，本体11一侧的下方开设有新风入口111，本体11一侧的上方开设有新风出口112。本体11中安装有两片新风导流隔板13，两片新风导流隔板13交错排列，下面的一片新风导流隔板13靠近新风入口111的一侧，上面的一片新风导流隔板13靠近新风出口112的一侧，两片新风导流隔板13与本体11的壳程内腔，形成三回程结构。相比于新风从新风入口111直接流动至新风出口112，新风流程大约增加到原来的三倍，有效延长了换热时间和换热效果。

尾气经过换热管束12后，将热量传递至换热管束12管壁外侧的新风后排出到大气中，新风导流隔板13将换热管束12管壁外的新风流道分隔成3个或者更多的回程流道，新风经过换热管束12与新风导流隔板13分隔成的新风流道往复流动与换热管束12实现热量交换和吸收后，吸收回收的热量，使得新风是具有一定温度的新风，供薄膜横拉生产设备使用，这样新风就不需要从常温加热至指定温度，而是从一个较高的温度加热至指定温度，从而降低加热新风所损耗的热量。

在本体11中安装两片新风导流隔板13，将本体11中的新风流道分割成三回程结构，有效提高了新风在吸收热量过程中的行程和时间，使得新风可以升到较高的温度。在聚酯薄膜的生产过程中，尾气的排放温度能够达到150℃，经过本发明换热装置的回收及传递，经过换热装置的新风温度可达到130℃，因此，新风不需要从20℃左右的常温开始加热，而是从130℃左右开始加热，节省了大量的电能，降低了企业的生产成本。

本体11的外部包覆有高阻热性的保温材料，保温材料外部还包覆有铝板，进行防水防潮。本体11外部的保温材料，可以有效保证换热过程的热量不外泄，将热量最大程度地回收回来再利用。

尾气在经过换热管束12的同时，喷淋头22向本体11中的换热管束12管腔中喷水，使得尾气中含有的气态低分子聚合物结晶，成为结晶粉末，最后在水汽、气流和重力的多重作用下，沿着换热管束12管腔内壁沉积到本体11下部的沉降箱14中，沿沉降箱14的导向，落入到集尘系统3中。

集尘系统3主体为分离箱31，沿沉降箱14流出的低分子聚合物和水的混合物直接落入到分离箱31中。分离箱31通过安装在中部的过滤板分隔为两个部分，一侧用于沉淀低分子聚合物，另一侧用于回收喷淋的水。分离箱31用于沉淀低分子聚合物的一侧安装有物料位仪32，底部安装有回转式排放阀33，当物料位仪32产生信号时，说明低分子聚合物已经沉淀较多，控制系统发送指令打开排放阀33，将低分子聚合物排出分离箱31。分离箱31的底部可以放置一转运小车，用于盛装低分子聚合物。回收喷淋水的一侧，底部安装有排污阀34，当发现该侧的喷淋水有较多杂质时，可以打开排污阀34，将喷淋水排出，更换新的喷淋水。

喷淋装置2包括有一循环水泵21，循环水泵21的进水口通过循环水管23连接于分离箱31用于回收喷淋水的一侧，循环水泵21进水口的循环水管23上安装有管道除污器25。管道除污器25可以将进入到循环水泵21中水进行除污，避免堵塞循环水泵21。分离箱31用于回收喷淋水的一侧连接有补水管24。循环水管23上包覆有保温层。喷淋头22喷水的水经过换热管束12后，吸收一定的热量，成为温水或者热水，还有部分会闪蒸成蒸汽，这些水汽混合物与换热管束内的尾气混合在换热管束12的下部被新风冷却，恢复成温度接近尾气排放温度的液体。当这些水经过循环水泵21再次进行喷淋时，就会吸收很少的尾气热量，使得尾气热量大部分传递至换热管束12上。

本实施例中，TDO最大排气量能够达到55000CMH，尾气温度到达150℃，经过换热后的补充新风温度可以提升到130℃ 。相应经过余热回收后排放的废气温度可以降低到外气温度+20℃ 。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式之一，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims

1.一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，其特征在于：该系统包括换热装置（1）、喷淋装置（2）和集尘装置（3），所述集尘装置（3）安装于所述换热装置（1）的下方，所述喷淋装置（2）连接于所述集尘装置（3）和所述换热装置（1）。

2.根据权利要求1所述的一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，其特征在于：所述换热装置（1）包括上部的本体（11）和连接于所述本体（11）下方的沉降箱（14），所述集尘装置（3）安装于所述沉降箱（14）的下方，所述喷淋装置（2）包括有喷淋头（22），所述喷淋头（22）安装于所述本体（11）的上部。

3.根据权利要求1或者2所述的一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，其特征在于：所述换热装置（1）包括本体（11），所述本体（11）为一腔体结构，所述本体（11）的下方固定连接有一沉降箱（14），所述本体（11）中纵向排列有换热管束（12）,所述本体（11）中还安装有垂直于所述换热管束（12）的新风导流隔板（13），所述本体（11）上部一侧设有尾气入口（113），所述沉降箱（14）的一侧设有尾气出口（114），所述本体（11）的一侧下方设有新风入口（111），所述本体（11）的一侧上方设有新风出口（112），所述新风入口（111）位于最下层新风导流隔板（13）的下方，所述新风出口（112）位于最上层新风导流隔板（13）的上方，所述尾气入口（113）连通于所述换热管束（12）的上口，所述尾气出口（114）连通于所述换热管束（12）的下口。

4.根据权利要求1或者2所述的一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，其特征在于：所述集尘装置（3）包括分离箱（31），所述分离箱（31）的一侧安装有物料位仪（32），所述分离箱（31）的底部安装有排放阀（33）和排污阀（34）。

5.根据权利要求4所述的一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，其特征在于：所述喷淋装置（2）包括循环水泵（21），所述循环水泵（21）进水口通过循环水管（23）连接于所述分离箱（31）,所述循环水泵（21）的出水口通过循环水管（23）连接于所述喷淋头（22）。

6.根据权利要求5所述的一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，其特征在于：所述循环水泵（21）与所述分离箱（31）之间连接的循环水管（23）上安装有管道除污器（25），所述分离箱（31）连接有补水管（24）。

7.根据权利要求5所述的一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，其特征在于：所述循环水管（23）上包覆有保温层。

8.根据权利要求3所述的一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，其特征在于：所述新风导流隔板（13）有多片，所述新风导流隔板（13）交错排列，与所述本体（11）的壳程内腔形成为多回程结构。

9.根据权利要求8所述的一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，其特征在于：所述新风导流隔板（13）有两片，所述新风导流隔板（13）交错排列，与所述本体（11）的壳程内腔形成为三回程结构。

10.根据权利要求5所述的一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，其特征在于：所述分离箱（31）的中部安装有过滤板，所述过滤板将所述分离箱（31）隔为两部分。

11.根据权利要求3所述的一种聚酯薄膜生产尾气低聚物清除和余热回用系统，其特征在于：所述本体（11）的外表面包覆有保温材料。