CN219474382U - 一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了切片生产工艺技术领域的一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统，包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、热水加热器、热水泵和降温泵；所述第一换热器的管程两个管口上分别连接了第一热出液管和第一冷进液管，能够优化整个生产工艺中的换热系统，将反应釜的热量进行回收，并且将冷却塔的热量排放就近利用在干燥塔上，而且干燥塔和冷却塔都是通过氮气进行吹扫降温或者加热的，能够通过本系统，更方便的管理热量传递，还能通过第二换热器将整个换热系统中的热量进行有效利用，并且与热水用户进行互联，达到整个生产工艺的热能都能有效的回收利用。

Description

一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统

技术领域

本实用新型涉及切片生产工艺技术领域，特别是涉及一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统。

背景技术

锦纶6聚合主要工序包含原辅料准备、计量入料、聚合、切粒、萃取、干燥、冷却、输送至料仓储存、包装等，除此之外，还有配套的水气等公用工程。

聚合反应除开环反应需要提供吸收大量的热量外，反应釜下段主要发生的共聚和缩聚反应均为放热反应，放出来的热量被热媒介质从反应釜内带出后，只有很少部分能得到粗略利用，反应釜内部需要尽快散热，反应釜内部设置了降温管道，并通过水流循环带出热量，并将热量快速散开，再次进入反应釜内部进行热交换，对反应釜内部进行降温，为了更快的给反应釜内部反应降温，因此反应釜内部的大部分都白白排放在大气中。

而锦纶6的整个连续生产工艺中，聚合是会放热的，需要对反应釜内部进行降温操作，后续的干燥工艺又是需要加热的，需要通过热氮气对干燥塔内的锦纶6切片进行吹扫加热，从而使切片干燥，热氮气带走水分损失热量；

锦纶6后续工艺中的冷却塔是需要对干燥的切片进行降温，便于将切片进行存放包装转运，此过程是需要将切片的热量排走。

上述三个工艺中，聚合需要放热，干燥需要加热，冷却需要排走热量，温度变化大，都需要单独配套降温或者加热的水气系统，导致管路多，设备多，系统相互交错，配套繁琐，还需要较多额外的加热和冷却设备，并降温还会造成热量损失，加热又需要增加能耗，造成成本增加，损失增加；整个锦纶6各个工艺中的余热没有充分利用，只能损失至大气中，造成需要热量的工艺不断耗能，富余热量的地方，热量浪费，造成能耗增加和能量损失双重损失。

现在需要一种热循环系统，对整个锦纶6的连续生产工艺中的热量进行管理，达到热能效合理分配，减少热损耗，减少能耗。

基于此，本实用新型设计了一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统，以解决上述问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统，能够优化整个生产工艺中的换热系统，将反应釜的热量进行回收，并且将冷却塔的热量排放就近利用在干燥塔上，而且干燥塔和冷却塔都是通过氮气进行吹扫降温或者加热的，能够通过本系统，更方便的管理热量传递，还能通过第二换热器将整个换热系统中的热量进行有效利用，并且与热水用户进行互联，达到整个生产工艺的热能都能有效的回收利用。

本实用新型是这样实现的：一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统，包括：

第一换热器、第二换热器、第三换热器、热水加热器、热水泵和降温泵；

所述第一换热器的管程两个管口上分别连接了第一热出液管和第一冷进液管；

所述第二换热器两个壳程管口分别连接了第二热出液管和第二冷进液管，所述第二换热器的两个管程管口分别连接了第二冷出液管和第二冷热进液管；

所述第三换热器的两个壳程管口分别连接了第三冷出气管和第三热进气管，所述第三换热器的两个管程管口分别连接了冷氮气进气管和热氮气出气管；

所述降温泵的进水口与反应釜降温管连通，所述第二冷出液管与反应釜降温管连通；所述降温泵的出水口与反应釜内部降温管道的进水口连通，所述第二冷热进液管进水口连接了反应排热管，所述反应排热管与反应釜内部降温管道的出水口连通，所述降温泵的出口端还设置了降温测温器；

所述第一热出液管与第二冷进液管连接，所述第二热出液管与热水加热器连通，所述热水加热器的出口端还设置了换热测温器，所述热水加热器出水口与热水用户的热水管道前端连通，所述第一冷进液管与热水泵的出水口连接，所述热水泵的进水口与热水用户的热水管道末端连接；

所述第一换热器的一个壳程管口与第三热进气管连通，所述所述第一换热器的另一个壳程管口与冷却塔的排气管口连通，所述第三冷出气管与冷却塔的进气管口连通；

所述冷氮气进气管与外接的氮气回收管路连接，所述热氮气出气管与干燥塔的进气管口连通。

进一步地，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器、热水加热器、热水泵和降温泵的每个管口的连接管道上都设置了控制阀。

进一步地，所述第一换热器、第二换热器、第三换热器都是管式换热器。

进一步地，所述热水泵和热水用户的热水管道末端之间还连接了膨胀槽。

进一步地，所述换热测温器和降温测温器都是温度传感器；

所述热水加热器与换热测温器之间还设置了温度监控阀。

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型通过第二换热器对反应釜内释放的热量进行有效吸收，并将热量更低的冷媒置换在反应釜内，进行热量循环，使反应釜内热量释放更快，还能不需要主动对反应釜进行散热，只需要吸收热能即可；

2、本系统还增加了第一换热器和第三换热器，能够有效的相互利用，从而将冷却塔排走的热能进行回收，并用于对干燥塔的氮气加热，就近热能循环，使得损耗小，还能有效的对热能进行利用；

3、还将第二换热器、第一换热器和第三换热器进行热能连接，形成完整的热能利用系统，能够将整个生产工艺产生的热量进行有效利用，并且与下游的热水用户进行互联，形成完整回路，又能够通过降温后的水对冷却塔进行降温，降温效果远比将热量散发至大气中更好。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型整体示意图；

图2为本实用新型第二换热器、第一换热器和第三换热器相互连接示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-第一换热器，11-第一热出液管，12-第一冷进液管，2-第二换热器，21-第二热出液管，22-第二冷进液管，23-第二冷出液管，24-第二冷热进液管，3-第三换热器，31-第三冷出气管，32-第三热进气管，33-冷氮气进气管，34-热氮气出气管，4-热水加热器，41-换热测温器，42-热水泵，43-膨胀槽，44-温度监控阀，5-降温泵，51-反应排热管，52-反应釜降温管，53-降温测温器。

具体实施方式

请参阅图1至2所示，本实用新型提供一种技术方案：一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统，包括：

第一换热器1、第二换热器2、第三换热器3、热水加热器4、热水泵42和降温泵5；

所述第一换热器1的管程两个管口上分别连接了第一热出液管11和第一冷进液管12；

所述第二换热器2两个壳程管口分别连接了第二热出液管21和第二冷进液管22，所述第二换热器2的两个管程管口分别连接了第二冷出液管23和第二冷热进液管24；

所述第三换热器3的两个壳程管口分别连接了第三冷出气管31和第三热进气管32，所述第三换热器3的两个管程管口分别连接了冷氮气进气管33和热氮气出气管34；

所述降温泵5的进水口与反应釜降温管52连通，所述第二冷出液管23与反应釜降温管52连通；所述降温泵5的出水口与反应釜内部降温管道的进水口连通，所述第二冷热进液管24进水口连接了反应排热管51，所述反应排热管51与反应釜内部降温管道的出水口连通，所述降温泵5的出口端还设置了降温测温器53；

所述第一热出液管11与第二冷进液管22连接，所述第二热出液管21与热水加热器4连通，所述热水加热器4的出口端还设置了换热测温器41，所述热水加热器4出水口与热水用户的热水管道前端连通，所述第一冷进液管12与热水泵42的出水口连接，所述热水泵42的进水口与热水用户的热水管道末端连接；

所述第一换热器1的一个壳程管口与第三热进气管32连通，所述第一换热器1的另一个壳程管口与冷却塔的排气管口连通，所述第三冷出气管31与冷却塔的进气管口连通；

所述冷氮气进气管33与外接的氮气回收管路连接，所述热氮气出气管34与干燥塔的进气管口连通，能够优化整个生产工艺中的换热系统，将反应釜的热量进行回收，并且将冷却塔的热量排放就近利用在干燥塔上，而且干燥塔和冷却塔都是通过氮气进行吹扫降温或者加热的，能够通过本系统，更方便的管理热量传递，还能通过第二换热器2将整个换热系统中的热量进行有效利用，并且与热水用户进行互联，达到整个生产工艺的热能都能有效的回收利用。

其中，第一换热器1、第二换热器2、第三换热器3、热水加热器4、热水泵42和降温泵5的每个管口的连接管道上都设置了控制阀，便于热媒的流向控制，并且控制阀都是电磁阀，便于PLC控制器根据温度管理热媒流向；

第一换热器1、第二换热器2、第三换热器3都是管式换热器，结构简单，换热方便，能够有效对热量进行交换，而且连接方便；

热水泵42和热水用户的热水管道末端之间还连接了膨胀槽43，通过膨胀槽对管道内的水压进行缓冲，避免压力过大；

换热测温器41和降温测温器53都是温度传感器；

所述热水加热器4与换热测温器41之间还设置了温度监控阀44，便于对热水用户的管路水温进行监控，便于下游使用，也能对反应釜内的降温水进行水温监测，使反应釜内温度得到有效控制。

在本实用新型的一个具体实施例中：

本实用新型实施例通过提供一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统，本实用新型所解决的技术问题是：锦纶6切片的整体生产工艺中，需要有聚合、萃取、干燥、冷却和收存包装转运等多个步骤，其中有放热步骤，也有加热步骤，放热工艺中需要降温控制温度，导致需要将热量及时排放，损失热能；需要加热的工艺中，又需要对工艺进行加热，导致能耗增加，整个锦纶6各个工艺中的余热没有充分利用，只能损失至大气中，造成需要热量的工艺不断耗能，富余热量的地方，热量浪费，造成能耗增加和能量损失双重损失。

本实用新型所解决的技术问题是：通过对放热工艺的热量和需要加热的工艺进行热能传递，并且形成完整的热能管理系统，减少了配套的水气管路以及冷却和加热设备，降低设备成本的同时，还能节能减排。

实现了的技术效果为：1、本实用新型通过第二换热器2对反应釜内释放的热量进行有效吸收，并将热量更低的冷媒置换在反应釜内，进行热量循环，使反应釜内热量释放更快，还能不需要主动对反应釜进行散热，只需要吸收热能即可；

2、本系统还增加了第一换热器1和第三换热器3，能够有效的相互利用，从而将冷却塔排走的热能进行回收，并用于对干燥塔的氮气加热，就近热能循环，使得损耗小，还能有效的对热能进行利用，同时也能对降温后的水进行升温，实现能量的充分利用；

3、还将第二换热器2、第一换热器1和第三换热器3进行热能连接，形成完整的热能利用系统，能够将整个生产工艺产生的热量进行有效利用，并且与下游的热水用户进行互联，形成完整回路，又能够通过降温后的水对冷却塔进行降温，降温效果远比将热量散发至大气中更好。

本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本实用新型在制作时，需要在常规的锦纶6生产工艺管路中进行增添加装本系统，因此需要先搭建常规的锦纶6连续生产工艺系统。

常规的锦纶6连续生产系统是包含原辅料准备、计量入料、聚合、切粒、萃取、干燥、冷却、输送至料仓储存和包装转运。

常规的锦纶6切片的生产工艺，需要搭建原料输送管道，原料内要混合辅料，在将混合液输送至搅拌罐将原料和辅料混合搅拌均匀，然后进入反应釜中进行聚合反应，然后经过成型输送和切粒，再通过萃取塔进行萃取，接下来需要通过管道输送至离心机，将晶粒6切片颗粒脱水，再送至干燥塔通过干燥的热氮气来对切片进行吹扫干燥，干燥完成后，再用低温干燥的氮气将热的切片进行降温冷却，冷却后可以将切片输送至料仓，最后进行包装转运即可，此工艺是连续生产的，就是整个工艺从原料至成品是连续不断生产，无法暂停的，如果要停止某一部分需要全部生产工艺从原料就要停机。

在聚合工艺的反应釜中，反应时会释放大量的热，而干燥塔需要吸收大量的热来烘干切片上的水分，而冷却塔需要释放大量的热给切片进行降温；

本系统加装的管路和设备，就是将反应釜、干燥塔和冷却塔的热能交互换热系统进行规划连接，并且不是简单的直接连接，而是相互交互，合理连接，具体实施例如下：

取用三个管式换热器，第一换热器1、第二换热器2和第三换热器3；

还需要加增热水加热器4、热水泵42和降温泵5。

将原本反应釜外接的降温装置拆除，将反应釜内的换热管道与第二换热器2进行连接，反应釜内的原本的降温管道伸出在反应釜外部，分别与反应排热管51和反应釜降温管52连接，将反应排热管51和反应釜降温管52连接在第二换热器2的两个管程管口上。使得反应釜内部降温管道与第二换热器2的管程形成水流循环降温回路，并且在反应釜降温管52上需要加增降温泵5，用于将降温后的冷媒快速泵入反应釜，对反应釜进行有效快速降温，并且在反应釜降温管52上还需要加装温度传感器作为降温测温器53，便于对冷却水进行温度监控，避免反应釜过热，如果温度异常及时调整，可以加大降温泵5的送水量；连接时需要将降温泵5的进水口与反应釜降温管52连通，第二冷出液管23与反应釜降温管52连通；降温泵5的出水口与反应釜内部降温管道的进水口连通，第二冷热进液管24进水口连接了反应排热管51，反应排热管51与反应釜内部降温管道的出水口连通，降温泵5的出口端还设置了降温测温器53。

第二换热器2管程灌注的是液态热媒，氢化三联苯，进反应釜内带出热量的是一种液态热媒，氢化三联苯。

壳程灌注的是纯水。

然后还要连接第二换热器2的壳程管口，第二换热器2两个壳程管口分别连接了第二热出液管21和第二冷进液管22，第二换热器2的两个管程管口分别连接了第二冷出液管23和第二冷热进液管24；需要将第二换热器2的壳程与热水加热器4连接，热水加热器4是板式加热器，便于在水温不够时及时加热，对下游的热水用户提供热水，将热水加热器4的出水口连接在热水用户的热用水管上，并且在热水加热器4的出水口上并联换热测温器41和温度监控阀44，使得热水加热器4在提供热水时能够对出口热水进行有效测温，使其满足下游热水用户的需求，热水用户的用水末端需要安装热水泵42，用于将损失了热量的冷媒进行加压泵出，并且在热水泵42的入水口上加装膨胀槽43，用于避免在水温冷热交替膨胀时管道压力变化带来的爆管现象，膨胀槽43能够有效的对压力进行缓冲。

再将第一换热器1的管程与第二换热器2的壳程连接通畅，使第一换热器1与第二换热器2能够相互热交换，第一换热器1的管程两个管口上分别连接了第一热出液管11和第一冷进液管12，将热水泵42的下游通过三通分别与第二冷进液管22和第一冷进液管12都连通，并且都加装了控制阀；而热水泵42的下游通过三通分别与第二冷进液管22和第一热出液管11都连通，并且每个管口都加装控制阀，所有的控制阀都是电磁阀，通过PLC控制器控制；

第一换热器1的壳程需要与冷却塔进行连接换热，第一换热器1的壳程内部充满的是氮气，第一换热器1的管程内充填的是液态水，加热后允许变为水蒸气；第三换热器3的管程和壳程都是氮气，只是温度不同。

第一换热器1需要与第三换热器3相互合并一起与干燥塔和冷却塔连接；第一换热器1的管程两个管口上分别连接了第一热出液管11和第一冷进液管12；第三换热器3的两个壳程管口分别连接了第三冷出气管31和第三热进气管32，第三换热器3的两个管程管口分别连接了冷氮气进气管33和热氮气出气管34；

第一换热器1的一个壳程管口与第三热进气管32连通，第一换热器1的另一个壳程管口与冷却塔的排气管口连通，第三冷出气管31与冷却塔的进气管口连通；

第三冷出气管31与通过氮气冷却器与冷却塔底部的降温进气管口连通，冷氮气进气管33与外接的氮气回收管路连接，热氮气出气管34与干燥塔的进气管口连通，形成完整的降温和加热氮气回路，热氮气出气管34需要与干燥塔底部的热气进气口连通，并且热氮气出气管34与干燥塔之间还要加增氮气加热器，用以在温度不足时加热补充干燥氮气的温度，干燥塔顶部的排气口，需要将带走水分的较低温度氮气通过氮气洗气塔将水蒸气和氮气分离后，在经过除氧机后继续与冷氮气进气管33连接，外接的氮气回路就是氮气经过除水和除氧后的纯净氮气。

本实用新型在使用时，第三冷出气管31的氮气经过氮气冷却器降温后进入冷却塔底部，然后氮气在冷却塔内与热的切片颗粒接触带走热量，将切片降温至40℃，切片在高温时容易氧化，降温可以有效避免切片氧化，热的氮气从冷却塔的热气出口进入第一换热器1的壳程内进行换热，氮气降温至90℃后从第一换热器1的壳程穿过进入第三热进气管32内，然后进入第三换热器3的壳程，并且氮气继续在第三换热器3内进行热交换，降温后的氮气穿过第三换热器3的壳程从第三冷出气管31流出，氮气降温的冷氮气再次进入冷却塔对切片颗粒进行降温，形成热能交换循环，冷却塔内的热氮气会经过第一换热器1和第三换热器3两次降温，达到双重冷却，具有较好的冷却效果；

而从除氧机送出的冷氮气会经由冷氮气进气管33进入第三换热器3的管程，并穿过第三换热器3的管程从热氮气出气管34流出，再经过氮气加热器补充温度后进入干燥塔，此时的氮气是达到110℃的高温氮气了，高温氮气从干燥塔底部入口进入，对内部的切片进行加热吹扫，带走切片的水分，并且排走氧气，避免切片被氧化，然后带有水分的氮气从干燥塔顶部出口排出，再经过氮气洗气塔降温除水，此时氮气的温度还再90℃左右，再经由除氧机再次经由氮气进气管33进入第三换热器3，形成氮气环路，将冷却塔内的热量提供给干燥塔，节能降耗；

而冷却塔出来的热氮气还会被第一换热器1进行热交换，第一热出液管11和第一冷进液管12连接在第一换热器1的管程上，并且内部充水，水流穿过第一换热器1，进入第一热出液管11，并将热量带走进入第二换热器2的壳程，热水穿过第二换热器2的壳程后进入第二热出液管21，再通过热水加热器4加热，并通过换热测温器41监控水温，温度合适就供给下游的热水用户，热水用户进行热量交换，使用了余热；

同时第二换热器2的壳程还会与反应釜进行热交换，反应釜聚合反应时产生大量的热，15000kg/h的热媒从242℃降至239℃，预计提供热量10万kJ/h的热量，反应釜的热量经由反应排热管51和第二冷热进液管24进入第二换热器2管程，并在第二换热器2内与壳程进行热交换，再由第二冷出液管23进入降温泵5，降温泵5将冷媒泵入反应釜对内部反应将控温，在第二换热器2内完成热交换。

如此，第二换热器将反应釜的热量由壳程传递给管程，并由第二热出液管21带走给热水用户使用，并且由热水泵42再次将冷媒泵入第一冷进液管12至第一换热器1进行加热，也可以直接泵入第二换热器2内进行加热，再将热量带给热水用户使用，热水用户可以是其他需要热量的管路。

管式又称管壳式、列管式换热器是最典型的间壁式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且仍在所有换热器中占据主导地位。管式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束，管束两端固定于管板上。

在管式换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动,其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面，流体在管内每通过管束一次称为一个管程，每通过壳体一次称为一个壳程，这种管式换热器就是通过流体的相互流动传递热，任何一个管式换热器都有四个管口，管程两个管口和壳程两个管口，而且管程和壳程之间管路互相隔离，如此就能保证流体纯净度不互相影响，又能将两种流体进行热交换，达到换热目的。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统，其特征在于，包括：第一换热器(1)、第二换热器(2)、第三换热器(3)、热水加热器(4)、热水泵(42)和降温泵(5)；

所述第一换热器(1)的管程两个管口上分别连接了第一热出液管(11)和第一冷进液管(12)；

所述第二换热器(2)两个壳程管口分别连接了第二热出液管(21)和第二冷进液管(22)，所述第二换热器(2)的两个管程管口分别连接了第二冷出液管(23)和第二冷热进液管(24)；

所述第三换热器(3)的两个壳程管口分别连接了第三冷出气管(31)和第三热进气管(32)，所述第三换热器(3)的两个管程管口分别连接了冷氮气进气管(33)和热氮气出气管(34)；

所述降温泵(5)的进水口与反应釜降温管(52)连通，所述第二冷出液管(23)与反应釜降温管(52)连通；所述降温泵(5)的出水口与反应釜内部降温管道的进水口连通，所述第二冷热进液管(24)进水口连接了反应排热管(51)，所述反应排热管(51)与反应釜内部降温管道的出水口连通，所述降温泵(5)的出口端还设置了降温测温器(53)；

所述第一热出液管(11)与第二冷进液管(22)连接，所述第二热出液管(21)与热水加热器(4)连通，所述热水加热器(4)的出口端还设置了换热测温器(41)，所述热水加热器(4)出水口与热水用户的热液管道前端连通，所述第一冷进液管(12)与热水泵(42)的出水口连接，所述热水泵(42)的进水口与热水用户的热水管道末端连接；

所述第一换热器(1)的一个壳程管口与第三热进气管(32)连通，所述第一换热器(1)的另一个壳程管口与冷却塔的排气管口连通，所述第三冷出气管(31)与冷却塔的进气管口连通；

所述冷氮气进气管(33)与外接的氮气回收管路连接，所述热氮气出气管(34)与干燥塔的进气管口连通。

2.根据权利要求1所述的一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统，其特征在于：所述第一换热器(1)、第二换热器(2)、第三换热器(3)、热水加热器(4)、热水泵(42)和降温泵(5)的每个管口的连接管道上都设置了控制阀。

3.根据权利要求1所述的一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统，其特征在于：所述第一换热器(1)、第二换热器(2)、第三换热器(3)都是管式换热器。

4.根据权利要求1所述的一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统，其特征在于：所述热水泵(42)和热水用户的热水管道末端之间还连接了膨胀槽(43)。

5.根据权利要求1所述的一种锦纶6切片生产工艺中的热能循环系统，其特征在于：所述换热测温器(41)和降温测温器(53)都是温度传感器；

所述热水加热器(4)与换热测温器(41)之间还设置了温度监控阀(44)。