CN212523576U - 一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,包括冷凝装置、喷淋装置、精馏装置、冷却装置和回收管道;冷凝装置设有尾气进口,冷凝装置的出气口与喷淋装置的进气口连通,冷凝装置的冷凝液出口与回收管道连通;喷淋装置设有尾气达标排放口和喷淋液进口,喷淋装置的出液口与回收管道连通;回收管道的出口与精馏装置的进液口连通;冷却装置与冷凝装置连接为冷凝装置提供冷却水。本实用新型通过对冷凝、喷淋、精馏、冷却四种装置的优选整合,降低了精馏的能耗,提高了溶剂循环利用率,降低了自来水用量,同时还避免了废水的外排、降低了废气数量,实现零排放处理尾气的设计目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及聚酰亚胺薄膜生产技术领域,尤其涉及一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置。
背景技术
聚酰亚胺薄膜最普遍的生产方法,先由二胺与二酐在非质子高极性溶剂中聚合成聚酰胺酸(PAA),然后用铝箔法或者流延法或者拉伸法将聚酰胺酸制成聚酰亚胺薄膜(PI膜)。
然而聚酰亚胺薄膜生产尾气含有大量的有机溶剂,平均每生产1吨聚酰亚胺薄膜、就有4吨左右的有机溶剂随尾气排出,在处理这些废气时又会产生废水、废液、新的废气,增加了环境压力,如何避免尾气处理时形成新的污染物是聚酰亚胺薄膜生产企业遇到的新问题。
实用新型内容
基于背景技术中存在的技术问题,本实用新型提出了一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置。
本实用新型提出的一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,包括冷凝装置、喷淋装置、精馏装置、冷却装置和回收管道;冷凝装置设有尾气进口,冷凝装置的出气口与喷淋装置的进气口连通,冷凝装置的冷凝液出口与回收管道连通;喷淋装置设有尾气达标排放口和喷淋液进口,喷淋装置的出液口与回收管道连通;回收管道的出口与精馏装置的进液口连通;冷却装置与冷凝装置连接为冷凝装置提供冷却水。
优选的,冷凝装置包括快速降温冷凝器、强化冷凝器和深冷降温器,快速降温冷凝器设有尾气进口且快速降温冷凝器的出气口与强化冷凝器的进气口连通,强化冷凝器的出气口与深冷降温器的进气口连通,深冷降温器的出气口与喷淋装置的进气口连通。
优选的,快速降温冷凝器、深冷降温器均采用卧式冷凝器,强化冷凝器采用立式冷凝器。
优选的,冷却装置包括制冷机和冷却塔,冷却塔设有补水口,冷却塔的进水口与制冷机、快速降温冷凝器、强化冷凝器的出水口连通,冷却塔的出水口与制冷机、快速降温冷凝器、强化冷凝器的进水口连通,制冷机的出水口与深冷降温器的进水口连通且制冷机的进水口与深冷降温器的出水口连通。
优选的,快速降温冷凝器、强化冷凝器、深冷降温器的冷却水的流向均与其废气的流向相反。
优选的,喷淋装置包括初效吸收喷淋塔、中效吸收喷淋塔和高效吸收喷淋塔,初效吸收喷淋塔的进气口与深冷降温器的出气口连通,初效吸收喷淋塔的出液口与回收管道连通且其进液口与中效吸收喷淋塔的出液口连通,中效吸收喷淋塔的进液口与高效吸收喷淋塔的出液口连通且高效吸收喷淋塔设有喷淋液进口,高效吸收喷淋塔的喷淋液进口与污水过滤器的出水口连通,污水过滤器的进水口与制冷机、冷却塔的排污口连通。
优选的,初效吸收喷淋塔、中效吸收喷淋塔、高效吸收喷淋塔内均设有两层填料层,且任意一个填料层上方均设有喷淋头。
优选的,精馏装置包括精馏塔、精馏冷凝器和再沸器,精馏塔的进液口与回收管道的出液口连通且其出液口与再沸器的进液口连通,精馏塔的出气口与精馏冷凝器的进气口连通且其进气口与再沸器的出气口连通;精馏冷凝器的出气口与初效吸收喷淋塔的进气口连通,精馏冷凝器的出液口与高效吸收喷淋塔的喷淋液进口连通;再沸器的出液口与溶剂储罐连通。
优选的,精馏塔、再沸器均至少设有一个。
本实用新型提出的一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,通过对冷凝、喷淋、精馏、冷却四种装置的优选整合,降低了精馏的能耗,提高了溶剂循环利用率,降低了自来水用量,同时还避免了废水的外排、降低了废气数量,实现零排放处理尾气的设计目的。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置的结构示意图;
图2为本实用新型提出的一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置中冷凝装置的结构示意图;
图3为本实用新型提出的一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置中喷淋装置的结构示意图;
图4为本实用新型提出的一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置中精馏装置的结构示意图;
图5为本实用新型提出的一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置中冷却装置的结构示意图。
具体实施方式
以生产尾气的风量为100000m3/h、二甲基乙酰胺含量为16g/m3、最终排放不大于50mg/m3,来解释本实用新型的实施情况。
参照图1-图5,本实用新型提出一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,包括冷凝装置、喷淋装置、精馏装置、冷却装置和回收管道13;其中:
冷凝装置设有尾气进口1,冷凝装置的出气口与喷淋装置的进气口连通,冷凝装置的冷凝液出口与回收管道13连通;喷淋装置设有尾气达标排放口3和喷淋液进口2,喷淋装置的出液口与回收管道13连通;回收管道13的出口与精馏装置的进液口连通;冷却装置与冷凝装置连接为冷凝装置提供冷却水,冷却装置与喷淋装置连接为喷淋装置补充水。
参照图1、图2,冷凝装置包括快速降温冷凝器4、强化冷凝器5和深冷降温器6。快速降温冷凝器4设有尾气进口1且快速降温冷凝器4的出气口与强化冷凝器5的进气口连通,强化冷凝器5的出气口与深冷降温器6的进气口连通,深冷降温器6的出气口与喷淋装置的进气口连通。快速降温冷凝器4、强化冷凝器5、深冷降温器6的冷却水的流向均与其废气的流向相反。
快速降温冷凝器4采用卧式,快速降温冷凝器4内装有多个沿其进气口朝向出气口方向并排布置的表冷器。强化冷凝器5采用立式,强化冷凝器5内装有多个沿其进气口朝向出气口方向并排布置的表冷器。深冷降温器6采用卧式,深冷降温器6内装有多个沿其进气口朝向出气口方向并排布置的表冷器。
参照图1、图3,喷淋装置包括初效吸收喷淋塔10、中效吸收喷淋塔11和高效吸收喷淋塔12,初效吸收喷淋塔10的进气口与深冷降温器6的出气口连通,初效吸收喷淋塔10的出液口与回收管道13连通且其进液口与中效吸收喷淋塔11的出液口连通,中效吸收喷淋塔11的进液口与高效吸收喷淋塔12的出液口连通且高效吸收喷淋塔12设有喷淋液进口2,高效吸收喷淋塔12的喷淋液进口2与污水过滤器17的出水口连通,污水过滤器17的进水口与制冷机7、冷却塔8的排污口连通。
初效吸收喷淋塔10、中效吸收喷淋塔11、高效吸收喷淋塔12内均设有两层填料层,且任意一个填料层上方均设有喷淋头。
参照图1、图4,精馏装置包括精馏塔14、精馏冷凝器15和再沸器16,精馏塔14、再沸器16均至少设有一个,精馏塔14的进液口与回收管道13的出液口连通且其出液口与再沸器16的进液口连通,精馏塔14的出气口与精馏冷凝器15的进气口连通且其进气口与再沸器16的出气口连通;精馏冷凝器15的出气口与初效吸收喷淋塔10的进气口连通,精馏冷凝器15的出液口与高效吸收喷淋塔12的喷淋液进口2、冷却塔8的补水口9连通;再沸器16的出液口与溶剂储罐连通。
参照图1、图5,冷却装置包括制冷机7和冷却塔8,冷却塔8设有补水口9,冷却塔8的进水口与制冷机7、快速降温冷凝器4、强化冷凝器5的出水口连通,冷却塔8的出水口与制冷机7、快速降温冷凝器4、强化冷凝器5的进水口连通,制冷机7的出水口与深冷降温器6的进水口连通且制冷机7的进水口与深冷降温器6的出水口连通。
本实用新型在使用时,聚酰亚胺薄膜的生产尾气有冷凝装置的尾气进口进入后,由增压风机增压后自前往后进入快速降温冷凝器4,冷却塔8降温后的冷却水自后往前通过表冷器,进行初次冷凝;尾气再经过增压风机增压后自下往上进入强化冷凝器5,冷却塔8降温后的冷却水自上往下通过表冷器,进行二次冷凝;尾气再经过增压风机增压后自前往后进入深冷降温器6,制冷机9降温后的冷却水自后往前通过表冷器,进行末次冷凝;然后由增压风机排出到喷淋装置,继续处理。
本实施例中,快速降温冷凝器4使用冷却塔8降温的常温水,冷却水设计温度进口32℃、出口37℃(气温31.5℃时),尾气设计降温区间为80℃-180℃降温至50-70℃。快速降温冷凝器4优选卧式安装,可以保证冷凝液迅速流到下方,不堵塞表冷器的通风流畅性。快速降温冷凝器4做主冷部分,60-70%左右的溶剂会在这个阶段冷凝。由于冷凝的液滴在下方,所以上方的凝结核变少,尾气通过速度太快,溶剂蒸汽饱和后仍然无法形成液滴。
本实施例中,强化冷凝器5仍然使用冷却塔8降温的常温水,冷却水设计温度进口32℃、出口37℃(气温31.5℃时),尾气设计降温区间为50-70℃降温至30-40℃。强化冷凝器5优选立式安装,冷凝液体的滴落方向跟尾气逆向,增加了尾气跟液滴的接触时间,让溶剂蒸汽更容易液化。强化冷凝器5主要是为了使饱和溶剂蒸汽液化,可以回收10-20%左右的溶剂。尾气跟液滴逆向,会导致微小的液滴被风吹出强化冷凝器5,而且此时的尾气温度较高,会造成后续喷淋装置的能耗提高;如果强化冷凝单元冷凝比例太高,会堵塞表冷器的通风流畅性,需要在深冷降温单元6之前或者深冷降温单元6之后设置增压风机。
本实施例中,深冷降温单元6使用制冷机降温的冷冻水,冷却水设计温度进口6℃、出口11℃(气温35℃时),尾气设计降温区间为30-40℃降至10-20℃。深冷降温器6优选卧式安装,卧式安装可以为尾气中的小液滴在表冷器表面聚集下落且不影响尾气通过的流畅性。深冷降温单元6主要是为了使尾气中的小微滴沉降、并将尾气温度降到常温以下,可以回收5-15%左右的溶剂。尾气中溶剂含量降到小于或等于7.5g/m3的水平,尾气温度10-20℃,再进入到喷淋装置中。
本实施例中,尾气在初效吸收喷淋塔10内进行初效吸收阶段,尾气进入后与喷淋头的大流量循环喷淋吸收,此处的空塔流速降低、液气比增大,使尾气与吸收液能充分接触,从而提升了吸收液中的溶剂浓度,吸收液中的溶剂浓度>30%,在初效吸收喷淋塔10的塔底导出到精馏设备;空塔流速低时不适合用太多喷淋管,所以初效吸收喷淋塔10只能吸收尾气中40-60%的溶剂。中效吸收喷淋塔11将尾气含量降低到1.4g/m3,由中效吸收喷淋塔11导来的吸收液浓度20-25%,使用大流量喷头、较低空塔流速、较高液气比设计,可以将吸收液的浓度提高5-10%。初效吸收喷淋塔10的喷淋管数量、液体循环次数都和浓度呈正相关,但是喷淋单元数量、液体循环次数的的增加都回伴随着运行成本的增加,成本增加的来源时喷淋的电耗和设备投资;浓度20%提升到30%可以节约2.1吨蒸汽(160℃),增加75度用电,每年可节省大约200万的溶剂回收费用,相当于一年就能收该一台吸收塔的固定投资。
本实施例中,尾气在高效吸收喷淋塔12内进行高效吸收阶段,主要是靠新加入的清水在填料层与尾气中的溶剂充分接触,从而将尾气中剩余的溶剂吸收,保证尾气中溶剂含量处理到50mg/m3以下,此时吸收液中的溶剂浓度小于1%。在尾气排出口的管道内设置100000m3/h、2500增压风机,以保证高效吸收阶段的通畅性。高效吸收喷淋塔12将尾气含量降低到50mg/m3,根据饱和蒸汽压计算,当吸收液浓度1.5%时,30℃的高效吸收喷淋塔12尾气含量为50mg/m3左右,所以在高效吸收喷淋塔12的吸收液浓度不能超过1.5%,需要导入喷淋2继续吸收。
本实施例中,尾气在中效吸收喷淋塔11进行主要吸收,将尾气含量降低到0.7g/m3,当吸收液浓度小于15%时的吸收效率最高,当吸收液浓度大于20%时,中效吸收喷淋塔11塔顶喷头和填料层的负荷增大,所以中效吸收喷淋塔11的液体比、液体循环次数会适当降低,将吸收液浓度控制在20-25%。
本实施例中,聚酰亚胺薄膜生产尾气通过阶梯式冷凝,获得浓度75%-85%的废液,尾气浓度降至7.5g/m3,温度降到20℃;尾气再通过高校喷淋塔,获得浓度20%-30%的废液,尾气浓度降至≤50mg/m3达标排放。
本实施例中,将浓度75%-85%的废液使用单效精馏进行处理,将浓度20%-30%的废液使用双效精馏进行处理,将回收液中的溶剂提纯后导入储罐循环使用,将精馏产生的废水导入喷淋塔中循环使用、废气导回喷淋塔循环处理。
本实施例中,由于喷淋塔排风带走大量水,冷却塔和制冷机运行过程中为了防止盐类富集需要更换大量水会损耗大量水,而喷淋塔补水本来就需要净化处理之后才能加入,所以将冷却塔和制冷机的水经过污水过滤器净化之后加入喷淋塔,既避免了废水的外排,又可节约新水用量。
本使用新型提出的一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,通过对冷凝、喷淋、精馏、冷却四种装置的优选整合,降低了精馏的能耗,提高了溶剂循环利用率,降低了自来水用量,同时还避免了废水的外排、降低了废气数量,实现零排放处理尾气的设计目的。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,其特征在于,包括冷凝装置、喷淋装置、精馏装置、冷却装置和回收管道(13);冷凝装置设有尾气进口(1),冷凝装置的出气口与喷淋装置的进气口连通,冷凝装置的冷凝液出口与回收管道(13)连通;喷淋装置设有尾气达标排放口(3)和喷淋液进口(2),喷淋装置的出液口与回收管道(13)连通;回收管道(13)的出口与精馏装置的进液口连通;冷却装置与冷凝装置连接为冷凝装置提供冷却水。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,其特征在于,冷凝装置包括快速降温冷凝器(4)、强化冷凝器(5)和深冷降温器(6),快速降温冷凝器(4)设有尾气进口(1)且快速降温冷凝器(4)的出气口与强化冷凝器(5)的进气口连通,强化冷凝器(5)的出气口与深冷降温器(6)的进气口连通,深冷降温器(6)的出气口与喷淋装置的进气口连通。
3.根据权利要求2所述的聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,其特征在于,快速降温冷凝器(4)、深冷降温器(6)均采用卧式冷凝器,强化冷凝器(5)采用立式冷凝器。
4.根据权利要求2或3所述的聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,其特征在于,冷却装置包括制冷机(7)和冷却塔(8),冷却塔(8)设有补水口(9),冷却塔(8)的进水口与制冷机(7)、快速降温冷凝器(4)、强化冷凝器(5)的出水口连通,冷却塔(8)的出水口与制冷机(7)、快速降温冷凝器(4)、强化冷凝器(5)的进水口连通,制冷机(7)的出水口与深冷降温器(6)的进水口连通且制冷机(7)的进水口与深冷降温器(6)的出水口连通。
5.根据权利要求4所述的聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,其特征在于,快速降温冷凝器(4)、强化冷凝器(5)、深冷降温器(6)的冷却水的流向均与其废气的流向相反。
6.根据权利要求2或3所述的聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,其特征在于,喷淋装置包括初效吸收喷淋塔(10)、中效吸收喷淋塔(11)和高效吸收喷淋塔(12),初效吸收喷淋塔(10)的进气口与深冷降温器(6)的出气口连通,初效吸收喷淋塔(10)的出液口与回收管道(13)连通且其进液口与中效吸收喷淋塔(11)的出液口连通,中效吸收喷淋塔(11)的进液口与高效吸收喷淋塔(12)的出液口连通且高效吸收喷淋塔(12)设有喷淋液进口(2),高效吸收喷淋塔(12)的喷淋液进口(2)与污水过滤器(17)的出水口连通,污水过滤器(17)的进水口与制冷机(7)、冷却塔(8)的排污口连通。
7.根据权利要求6所述的聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,其特征在于,初效吸收喷淋塔(10)、中效吸收喷淋塔(11)、高效吸收喷淋塔(12)内均设有两层填料层,且任意一个填料层上方均设有喷淋头。
8.根据权利要求6所述的聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,其特征在于,精馏装置包括精馏塔(14)、精馏冷凝器(15)和再沸器(16),精馏塔(14)的进液口与回收管道(13)的出液口连通且其出液口与再沸器(16)的进液口连通,精馏塔(14)的出气口与精馏冷凝器(15)的进气口连通且其进气口与再沸器(16)的出气口连通;精馏冷凝器(15)的出气口与初效吸收喷淋塔(10)的进气口连通,精馏冷凝器(15)的出液口与高效吸收喷淋塔(12)的喷淋液进口(2)连通;再沸器(16)的出液口与溶剂储罐连通。
9.根据权利要求8所述的聚酰亚胺薄膜生产尾气的零排放处理装置,其特征在于,精馏塔(14)、再沸器(16)均至少设有一个。
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CN114917715A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-19 | 合肥国风先进基础材料科技有限公司 | 一种聚酰亚胺薄膜生产线废气中DMAc溶剂的回收方法 |
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