CN220939879U - 超高分子量聚乙烯纤维生产用脱附余热回收再利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超高分子量聚乙烯纤维生产用脱附余热回收再利用系统，包括混合液储罐、废水池、精馏塔、脱附器、第一再沸器、第一换热器、第二换热器和冷凝器，脱附器的解析蒸汽出口与第一再沸器的壳层进口相连，第一再沸器的壳层出口与第一换热器的壳层进口相连，第一换热器的壳层出口与第二换热器的壳层进口相连，第二换热器的壳层出口与冷凝器的进口相连，混合液储罐与第一换热器的管层进口相连，第一换热器的管层出口与精馏塔的进口相连，精馏塔的出口与第一再沸器的管层进口相连，废水池与第二换热器的管层进口相连，第一换热器的管层出口与废水池相连。本系统不仅节约了处理混合气所需消耗的水资源，还节省了装置加热升温的成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超高分子量聚乙烯纤维生产用脱附余热回收再利用系统，属于超高分子量聚乙烯纤维生产设备技术领域。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）是当今世界三大高科技纤维（碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维）之一，是目前已工业化纤维材料中比强度和防弹性能最高的纤维，在同等重量的情况下，其强度相当于优质钢丝的14倍，普通化学纤维的10倍。UHMWPE纤维还具有抗紫外线、耐各种化学腐蚀等优异性能以及突出的抗冲击、抗切割韧等优点，产品可高性能复合材料应用于国防军需装备（轻质高性能防弹板材、防弹头盔、软质防弹衣、防刺衣）、航空航天、远洋航舶、海军舰艇绳缆、远洋捕鱼拖网、深海抗风浪网箱和体育用品器材、建筑工程加固等行业，在未来有着广阔的发展前景。
在超高分子量聚乙烯纤维生产过程中会产生大量混合气和混合液，其中混合气需要气体回收处理系统进行吸附脱附处理，脱附后的的高温解析蒸汽不能直接排空需要循环水进行冷凝。以处理混合气（气体污染物）1000 kg/h为例，则会有3000 kg/h的高温余热需要进行回收，按照300 m3/h的循环水（6 ℃温差），每立方米0.2元，年运行时间7200 h计算，循环水年用量为2160万立方米，循环水年费用达到43.2万元。而混合液需要外购高温蒸汽用于溶剂回收处理系统进行蒸发精馏处理。以再沸器1000 kg/h外购高压蒸汽为例，按照蒸汽价格220元/1000 kg，年运行时间7200 h计算，蒸汽年费用为158.4万元。可见，目前超高分子量聚乙烯纤维的生产不仅会有大量高温余热得不到利用，还需要耗费大量的水资源进行冷凝，而且多项生产装置都需要投入大量成本加热升温。有必要对此进行研究改进。
实用新型内容
基于上述，本实用新型提供一种超高分子量聚乙烯纤维生产用脱附余热回收再利用系统，以克服现有技术的不足。
本实用新型的技术方案是：超高分子量聚乙烯纤维生产用脱附余热回收再利用系统，包括混合液储罐、废水池和精馏塔，还包括脱附器、第一再沸器、第一换热器、第二换热器和冷凝器；其中，
所述脱附器的高温解析蒸汽出口通过第一旋转阀与所述第一再沸器的壳层进口相连，所述第一再沸器的壳层出口通过第二旋转阀与所述第一换热器的壳层进口相连，所述第一换热器的壳层出口与所述第二换热器的壳层进口相连，所述第二换热器的壳层出口与所述冷凝器的进口相连，所述脱附器的高温解析蒸汽出口还与所述冷凝器的进口相连；
所述混合液储罐通过进液泵与所述第一换热器的管层进口相连，所述第一换热器的管层出口与所述精馏塔的进口相连，所述精馏塔的出口与所述第一再沸器的管层进口相连，所述废水池通过进液泵与所述第二换热器的管层进口相连，所述第一换热器的管层出口与所述废水池相连。
在其中一个例子中，还包括第二再沸器和白油精制塔，所述第二再沸器的壳层进口通过所述第一旋转阀与所述脱附器的高温解析蒸汽出口相连，所述第二再沸器的壳层出口通过所述第二旋转阀与所述第一换热器的壳层进口相连，所述第一再沸器的管层出口与所述白油精制塔的进口相连，所述白油精制塔的出口与所述第二再沸器的管层进口相连，所述第二再沸器的管层出口与白油冷却器相连。
在其中一个例子中，所述冷凝器的出口与重力分液器的进口相连，所述重力分液器的两个出口分别与溶剂回收罐和废水池相连。
在其中一个例子中，所述第一换热器与所述第二换热器之间的管路上安装有第三旋转阀。
在其中一个例子中，所述脱附器的高温解析蒸汽出口与所述冷凝器之间的管路上还安装有第四旋转阀。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、基于超高分子量聚乙烯纤维生产用装置所需的温度差，将高温解析蒸汽回收后连续用于多个装置的加热升温，进入冷凝器的原本为高温解析蒸汽变为现在温水，不仅节省用于处理大量余热所需消耗的水资源，还节省了用于多个装置加热升温所需外购高温蒸汽的生产成本。
2、通过再沸器和换热器进行换热，两种装置都分为管层和壳层，其中液体在管层流动，气体在壳层流动，装置工艺简单换热方便，并不会影响气体和液体两个回收处理系统原有的其它工艺流程。
附图说明
图1为脱附余热回收再利用系统的示意图；
附图标记说明：
1 脱附器，2第一再沸器，3第二再沸器，4第一换热器，5第二换热器，6冷凝器，7重力分液器，8溶剂回收罐，9混合液储罐，10废水池，11精馏塔，12白油精制塔，13第一旋转阀，14第二旋转阀，15第三旋转阀，16第四旋转阀。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1，本实施方式一种超高分子量聚乙烯纤维生产用脱附余热回收再利用系统，包括混合液储罐9、废水池10、精馏塔11、白油精制塔12、脱附器1、第一再沸器2、第二再沸器3、第一换热器4、第二换热器5和冷凝器6。
脱附器1的高温解析蒸汽出口通过第一旋转阀13分别与第一再沸器2的壳层进口和第二再沸器3的壳层进口相连，第一再沸器2的壳层出口和第二再再沸器的壳层出口通过第二旋转阀14与第一换热器4的壳层进口相连，第一换热器4的壳层出口与第二换热器5的壳层进口通过管路及第三旋转阀15相连，第二换热器5的壳层出口与冷凝器6的进口相连脱附器1的高温解析蒸汽出口还与冷凝器6的进口相连，且在管路上安装有第四旋转阀16。工作时，外购高温蒸汽进入到脱附器1内对混合气进行脱附处理，脱附后的液体及部分高温解析蒸汽由管道进入到冷凝器6进行再次处理，而部分高温解析蒸汽通过第一旋转阀13及管道分别进入到第一再沸器2和第二再沸器3内（通过第一旋转阀13和第四旋转阀16调节进入冷凝器6和再沸器内的高温解析蒸汽），排出的解析蒸汽依次经过第一换热器4和第二换热器5，最终变成温水进入冷凝器6内，冷凝器6的出口与重力分液器7的进口相连，重力分液器7的两个出口分别与溶剂回收罐8和废水池10相连。
混合液储罐9通过进液泵与第一换热器4的管层进口相连，第一换热器4的管层出口与精馏塔11的进口相连，精馏塔11的出口与第一再沸器2的管层进口相连，第一再沸器2的管层出口与白油精制塔12的进口相连，白油精制塔12的出口与第二再沸器3的管层进口相连，第二再沸器3的管层出口与白油冷却器相连。废水池10通过进液泵与第二换热器5的管层进口相连，第一换热器4的管层出口与废水池10相连。工作时，混合液首先被第一换热器4初步加热，进入精馏塔11进行初步的气液分离，分离液体进入到第一再沸器2加热，进入白油精制塔12内处理后再进入到第二再沸器3加热，最后排出至白油冷却器。
上述超高分子量聚乙烯纤维生产用脱附余热回收再利用系统的工作原理如下：
将脱附器1处理后的高温解析蒸汽分别引入到第一再沸器2和第二再沸器3，再合并引入到第一换热器4中，从而第一换热器4、第一再沸器2和第二再沸器3可以对混合液进行逐级加热。在实际生产中，由于高温解析蒸汽的产量和温度皆满足再沸器所用外购蒸汽的标准，因此将外购高温蒸汽替换成解析蒸汽用于混合液中溶剂与萃取剂的分离，可节省生产成本。而经第一换热器4进入到第二换热器5中的热水，可对废水池10中的废液进行加热，以便废水通过闪蒸处理达到环保标准。本系统中，再沸器（第一再沸器2和第二再沸器3）因为高温蒸汽的通入，其壳层出口处的解析蒸汽温度比进口处的蒸汽低，管层出口处的液体温度比进口处的液体高。第一换热器4由于换热的原因，壳层出口处的蒸汽温度比进口处的低，管层出口处的混合液温度比进口处的高，第一换热器4的作用一是为使所进蒸汽降温，以便后续冷凝处理节省水资源；二是对混合液进行预加热，以便混合液进行精馏处理实现气液分离，减少外购高温蒸汽的消耗，节省生产成本。第二换热器5由于换热的原因，壳层出口处的蒸汽温度（或蒸汽）比进口处的低，管层出口处的混合液温度比进口处的高，第二换热器5的作用一是为使所进热水降温以便后续冷凝节省水资源，二是对废水进行预加热以便废水通过闪蒸处理达到环保标准。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、基于超高分子量聚乙烯纤维生产用装置所需的温度差，将高温解析蒸汽回收后连续用于多个装置的加热升温，进入冷凝器6的原本为高温解析蒸汽变为现在温水，不仅节省用于处理大量余热所需消耗的水资源，还节省了用于多个装置加热升温所需外购高温蒸汽的生产成本。2、通过再沸器和换热器进行换热，两种装置都分为管层和壳层，其中液体在管层流动，气体在壳层流动，装置工艺简单换热方便，并不会影响气体和液体两个回收处理系统原有的其它工艺流程。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.超高分子量聚乙烯纤维生产用脱附余热回收再利用系统，包括混合液储罐（9）、废水池（10）和精馏塔（11），其特征在于，还包括脱附器（1）、第一再沸器（2）、第一换热器（4）、第二换热器（5）和冷凝器（6）；其中，
所述脱附器（1）的高温解析蒸汽出口通过第一旋转阀（13）与所述第一再沸器（2）的壳层进口相连，所述第一再沸器（2）的壳层出口通过第二旋转阀（14）与所述第一换热器（4）的壳层进口相连，所述第一换热器（4）的壳层出口与所述第二换热器（5）的壳层进口相连，所述第二换热器（5）的壳层出口与所述冷凝器（6）的进口相连，所述脱附器（1）的高温解析蒸汽出口还与所述冷凝器（6）的进口相连；
所述混合液储罐（9）通过进液泵与所述第一换热器（4）的管层进口相连，所述第一换热器（4）的管层出口与所述精馏塔（11）的进口相连，所述精馏塔（11）的出口与所述第一再沸器（2）的管层进口相连，所述废水池（10）通过进液泵与所述第二换热器（5）的管层进口相连，所述第一换热器（4）的管层出口与所述废水池（10）相连。
2.根据权利要求1所述的脱附余热回收再利用系统，其特征在于，还包括第二再沸器（3）和白油精制塔（12），所述第二再沸器（3）的壳层进口通过所述第一旋转阀（13）与所述脱附器（1）的高温解析蒸汽出口相连，所述第二再沸器（3）的壳层出口通过所述第二旋转阀（14）与所述第一换热器（4）的壳层进口相连，所述第一再沸器（2）的管层出口与所述白油精制塔（12）的进口相连，所述白油精制塔（12）的出口与所述第二再沸器（3）的管层进口相连，所述第二再沸器（3）的管层出口与白油冷却器相连。
3.根据权利要求1所述的脱附余热回收再利用系统，其特征在于，所述冷凝器（6）的出口与重力分液器（7）的进口相连，所述重力分液器（7）的两个出口分别与溶剂回收罐（8）和废水池（10）相连。
4.根据权利要求1所述的脱附余热回收再利用系统，其特征在于，所述第一换热器（4）与所述第二换热器（5）之间的管路上安装有第三旋转阀（15）。
5.根据权利要求1所述的脱附余热回收再利用系统，其特征在于，所述脱附器（1）的高温解析蒸汽出口与所述冷凝器（6）之间的管路上还安装有第四旋转阀（16）。
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