干法紡絲有機溶劑回收與空氣循環使用工藝及其裝置制造方法
【專利摘要】本發明干法紡絲有機溶劑回收與空氣循環使用工藝及其裝置，在紡絲甬道上從上到下分別設有高溫氣體的進口；含有機溶劑氣體的排放口；次高溫氣體的進氣口；冷卻空氣的排氣口，紡絲甬氣體處理系統包括氣體處理回路I與氣體處理回路II，氣體處理回路I回收從排放口排出的氣體中的大部分溶劑，氣體處理回路II進一步分離回收有機溶劑；通過管路的設計利用自身的能量完成轉輪的冷卻及再生處理，并將再生后的氣體繼續投入到氣體處理系統作業中，不向系統外排放氣體。本發明循環空氣及回收的有機溶劑中水份含量低，后續處理過程中不存在有機溶劑水解現象，本發明在溶劑回收過程中不需要低溫冷凍水，并實現化纖生產零排放。
【專利說明】干法紡絲有機溶劑回收與空氣循環使用工藝及其裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及紡絲處理設備，具體是干法紡絲有機溶劑回收與空氣循環使用工藝及其裝置。
【背景技術】
[0002]化學纖維已經廣泛應用于人們的生產與生活，例如，聚丙烯腈纖主要用作毛線、針織物(純紡或與羊毛混紡)和機織物，特別適用于作室內裝飾布，如窗簾；而氨綸絲也廣泛應用于包覆、棉包和針織上；最近開發出來的聚酰亞胺纖維由于其獨特的耐溫度性能已經廣泛用于制造高溫空氣過濾器等。
[0003]干法紡絲是常用的制造化學纖維的方法，干紡時從噴絲頭毛細孔中壓出的紡絲液細流進入紡絲甬道中。通過甬道中高溫氣流的作用，使原液細流中的溶劑快速揮發，揮發出來的溶劑蒸汽被熱氣體流帶走。原液在逐漸脫去溶劑的同時發生固化，并在卷繞張力的作用下伸長變細而形成初生纖維。
[0004]傳統的紡絲甬結構原理圖參見圖1。
[0005]紡絲甬底部是出絲口，所以必須是開放的，為了防止在絲束流出的過程中有機溶劑從出絲口逃逸到生產車間，出絲口必須是負壓狀態，以保證車間中的空氣從紡絲甬底部進入紡絲甬。
[0006]另外，紡絲甬在紡絲過程中都處于高溫狀態，而紡絲使用的有機溶劑是容易燃燒與爆炸的物質，為了防止有機溶劑爆炸，部分化纖制造公司采取向紡絲甬中向紡絲甬中補充氮氣，以保證紡絲甬中氧氣濃度低于11.5%。除向紡絲甬中通氮氣防止有機溶劑爆炸外，部分化纖制造公司采取兩個空氣循環系統，其中一個空氣循環系統中有機溶劑含量始終保持在有機溶劑爆炸極限上限以上，另外一個空氣循環系統中有機溶劑含量始終保持在有機溶劑爆炸極限下限以下，該種空氣循環與有機溶劑回收方法最大的優點是節省了氮氣。
[0007]圖1是包含兩個空氣循環系統的紡絲甬的有機溶劑回收與空氣循環系統流程圖。
[0008]圖1中A點是熱空氣進口，B點是含有機溶劑的出口 ；A點與B點之間構成一個密閉的空氣處理循環。圖1中A點與B點之間的甬道中有機溶劑的含量在溶劑爆炸極限上限以上。
[0009]圖1是1-2是循環風機，1-5是空氣-空氣換熱器，1-4是冷卻水換熱器，1-4冷卻器的冷卻介質是循環冷卻水，循環冷卻水溫度是常溫；1_3是冷凍水換熱器，1-3換熱器冷卻介質是_5°C -15°C的冷凍水，1-6是導熱油空氣加熱器。含有機溶劑的空氣經過1-4冷卻器冷卻后部分有機溶劑從空氣中冷凝下來；當從1-4冷卻器出來的空氣經過1-3冷凍水換熱器冷卻后空氣中的有機溶劑進一步從空氣中冷凝。目前經過1-3冷凍水換熱器冷卻后的空氣溫度通常在20°C左右。空氣換熱器1-5的功能就是利用從紡絲甬出來的空氣加熱已經出去部分有機溶劑的空氣；導熱油加熱器1-6的功能就是利用導熱油把送進紡絲甬的空氣加熱到預定溫度。
[0010]圖1中C點是抽氣口，抽氣的目的是實現出絲口的負壓狀態，以保證車間中的空氣從紡絲甬底部進入紡絲甬。
[0011]從C點排出的空氣含有一定數量的有機溶劑，所以，從該點抽出的溶劑先經過循環冷卻水換熱器1-7冷卻、然后通過冷凍水換熱器1-8冷卻、最后通過噴淋塔1-9利用水噴淋處理后排向大氣，圖1中1-1是抽氣風機。換熱器1-7的冷卻介質是循環冷卻水，換熱器1-8的冷卻介質是_5°C -15°C的冷凍水，噴淋塔1-9的功能是利用水吸收空氣中殘留的有機溶劑。
[0012]現有的紡絲甬空氣處理與溶劑回收系統實際就是以B點為出口，A點為進口的密閉空氣循環回路，以及以C點為排氣口的空氣處理回路。目前B點為出口，A點為進口的密閉空氣循環回路回收的有機溶劑中水分含量在5%左右，這些含水的溶劑需要送溶劑提純塔進行溶劑提純處理。在溶劑提純過程中，由于溶劑中存在水分，溶劑會出現水解，每生產I噸纖維就有24.5公斤溶劑分解成二甲胺和乙酸量。二甲胺和乙酸量直接排放到大氣會造成環境污染，同時，回收利用二甲胺和乙酸技術難度大，經濟性差。所以，溶劑分解是造成化纖生產環境污染以及生產成本提高的重要原因。如何避免溶劑分解是解決化纖生產環境污染以及提高化纖生產經濟效益的重要手段。
[0013]在噴淋處理從C點排出的廢氣時會產生大量的含少量有機溶劑的廢水，處理這些廢水會增加化纖生產的成本。
[0014]更加重要的是:目前紡絲甬空氣處理過程都需要大量的低溫冷凍水，產生冷凍水的制冷機消耗量大量的電力，由此也增加了化纖生產的成本。
[0015]最后，傳統結構的紡絲甬普遍存在從底部是出絲口流出液態溶劑的現象，本發明的發明人認為出現此現象的原因是由于從底部流進紡絲甬道的冷空氣與紡絲甬含溶劑的氣體混合后，溶劑冷凝造成，避免從底部出絲口流出液態溶劑現象的解決方法就是避免在紡絲甬底部出現冷熱氣體混合的現象。
【發明內容】
[0016]本發明的目的在于針對上述存在的問題和不足，提供一種循環空氣中水份含量低，回收的有機溶劑中水分含量低，回收可以后續處理過程中不存在有機溶劑水解現象，并實現化纖生產零排放的干法紡絲有機溶劑回收與空氣循環使用工藝及其裝置。
[0017]本發明的上述目的是通過以下技術方案予以實現:
干法紡絲有機溶劑回收與空氣循環使用工藝及其裝置，在紡絲甬道外設有紡絲甬氣體處理系統，在紡絲甬道上從上到下分別設有高溫氣體的進口 ；含有機溶劑氣體的排放口 ；次高溫氣體的進氣口 ；冷卻空氣的排氣口。紡絲甬氣體處理系統包括氣體處理回路I與氣體處理回路II，氣體處理回路I回收從排放口排出的氣體中的大部分溶劑，并將經過轉輪吸附處理后的部分氣體連同補充的低露點干燥空氣一起加熱到需要的溫度后從進口送回紡絲甬，補充到氣體處理回路I的空氣露點溫度至少在_20°C以下，同時露點越低越好。氣體處理回路II進一步分離回收有機溶劑，并將經過轉輪吸附處理后的氣體從進氣口送回紡絲甬；通過管路的設計利用自身的能量完成轉輪的冷卻及再生處理，并將再生后的氣體繼續投入到氣體處理系統作業中，不向系統外排放氣體，從冷卻空氣的排氣口排出的氣體中大部分是從紡絲甬底部進入的空氣，少量是從次高溫氣體的進氣口進入紡絲甬的氣體，從冷卻空氣的排氣口排出的空氣中不含任何有機溶劑。[0018]氣體處理回路I包括余熱利用換熱器、前級轉輪之前置空氣冷卻器、前級轉輪及前級轉輪之再生空氣加熱器，從排放口排出的氣體經過余熱利用換熱器、前級轉輪之前置空氣冷卻器及前級轉輪處理區后變成潔凈氣體，該部分氣體連同補充低露點干燥的空氣一起加熱到需要的溫度后從進口送回紡絲甬，一支路連通前級轉輪之前置空氣冷卻器排氣口、前級轉輪的冷卻區、前級轉輪之再生空氣加熱器、前級轉輪的再生區回流至前級轉輪之前置空氣冷卻器進氣口，每支管路接有風機。
[0019]氣體處理回路II包括后級轉輪之前置空氣冷卻器、后級轉輪、后級轉輪之再生空氣加熱器、后級轉輪再生風出口空氣冷卻器、回路II之處理空氣加熱器，從氣體處理回路I中經前級轉輪處理區后排出的氣體形成一分路，該分路經后級轉輪之前置空氣冷卻器、后級轉輪處理區再經回路II之處理空氣加熱器加熱從進氣口送回紡絲甬，一支路連通后級轉輪之前置空氣冷卻器排氣口、后級轉輪冷卻區、后級轉輪之再生空氣加熱器、后級轉輪再生區、后級轉輪再生風出口空氣冷卻器后回流至后級轉輪之前置空氣冷卻器進氣口，每支管路接有風機。
[0020]轉輪為圓盤狀分子篩濃縮轉輪，分子篩被制造成蜂窩狀，轉輪由隔板分割成轉輪處理區、轉輪再生區和轉輪冷卻區三個區域并分別形成氣體流通通道，隔板不動，轉輪在電機的帶動下旋轉，轉輪上的吸附材料始終在轉輪處理區，轉輪再生區，轉輪冷卻區中交替輪換。
[0021]當含有機溶劑的氣體從轉輪處理區流過的時候，氣體中的有機溶劑被轉輪上的吸附材料吸附，氣體變成潔凈氣體；當溫度大約180°C左右的熱氣體從轉輪再生區流過的時候，吸附在轉輪上的有機溶劑會從吸附材料上脫附出來，被熱氣體帶走；當低溫氣體從轉輪冷卻區流過的時候，轉輪冷卻區被冷卻，轉輪冷卻區恢復吸附能力。
[0022]本發明通過上述的結構設計，具有如下優點:
(1)溶劑回收過程不需要低溫冷凍水，溶劑回收成本大幅度下降；
(2)溶劑回收不需要水噴淋過程，回收的有機溶劑濃度高；
(3)向大氣排放的氣體中有機溶劑含量在50毫克/立方米之內；
(4)可以保證回收的有機溶劑濃度在99%之上，大幅度減少了有機溶劑水解量，化纖生產溶劑單耗大幅度下降。基本實現化纖生產零排放；
(5)絲束流出不會出現液態溶劑流出的現象；
(6)經過轉輪處理區的氣體中有機溶劑含量可以達到潔凈的程度，經過轉輪處理后的氣體可以在滿足環保要求的情況下排放。
[0023]
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為傳統的紡絲甬結構原理圖；
圖2為本發明的一種結構示意圖；
圖3為本發明轉輪的結構原理圖。
【具體實施方式】[0025]如圖2所示，本發明干法紡絲有機溶劑回收與空氣循環使用工藝及其裝置，a點是高溫氣體的進口 ；b點是含有機溶劑的氣體的排放口 ；c點是次高溫氣體的進氣口 ；d點是冷卻空氣的排氣口，d點安裝了一個排風風機，其功能是利用車間空氣冷卻絲束，從d點排出的氣體中大部分是從紡絲甬底部進入的空氣，少量是從c點進入紡絲甬的氣體，從d點排出的空氣中不含任何有機溶劑；另外，從紡絲甬底部進入的空氣沒有進入紡絲甬的氣體處理系統。即，本發明中沒有出現因為從紡絲甬底部進入的空氣而造成紡絲甬的氣體水分含量增加的現象。
[0026]含有機溶劑氣體的排放口 b經紡絲甬氣體處理系統分別與高溫氣體的進口 a、次高溫氣體的進氣口 c相連。
[0027]具體為，紡絲甬氣體處理系統包括氣體處理回路I與氣體處理回路II，氣體處理回路I回收從排放口 d排出的氣體中的大部分溶劑，并將經過轉輪吸附處理后的氣體連同補充低露點干燥空氣一起加熱到需要的溫度后從進口 a送回紡絲甬，氣體處理回路II進一步分離回收有機溶劑，并將經過轉輪吸附處理后的氣體從進氣口 c送回紡絲甬。
[0028]氣體處理回路I包括余熱利用換熱器3-4、前級轉輪之前置空氣冷卻器3-3、前級轉輪3-2、前級轉輪之再生空氣加熱器3-6、回路I之處理空氣加熱器3-7及回路I之處理風機3-1、前級轉輪之再生風機3-5，
從排放口 b排出的氣體依序連接余熱利用換熱器3-4熱氣進出口、前級轉輪之前置空氣冷卻器3-3、前級轉輪3-2之處理區、回路I之處理風機3-1、余熱利用換熱器3-4冷氣進出口后同補充的干燥空氣一起經回路I之處理空氣加熱器3-7加熱后從進口 a送回紡絲甬。一支路依序連通前級轉輪之前置空氣冷卻器3-3排氣口、前級轉輪3-2之冷卻區、前級轉輪之再生空氣加熱器3-6、前級轉輪3-2再生區、前級轉輪之再生風機3-5后回流至前級轉輪之前置空氣冷卻器3-3進氣口。
[0029]e點是干燥空氣補充口，從e點補充到紡絲甬的干燥空氣的露點在_20°C以下。從e點補充干燥空氣的目的是為了維持紡絲甬中維持正壓，防止大氣中十分進入防絲甬，保證回收溶劑中水分含量低，從而減少有機溶劑水解。
[0030]前級轉輪之前置空氣冷卻器3-3是利用循環冷卻水使氣體冷卻；在氣體處理回路I中不需要0°C以下的冷凍水。另外經過前級轉輪處理后的空氣溫度在40°C左右，由此，回路I之處理空氣加熱器3-7消耗的能源比傳統溶劑回收方法低。
[0031]氣體處理回路II包括后級轉輪前置冷卻器3-11、后級轉輪再生風出口空氣冷卻器3-9、后級轉輪3-12、后級轉輪之再生空氣加熱器3-8、回路II之處理空氣加熱器3-14、后級轉輪之再生風機3-10及回路II處理風機3-13。
[0032]從氣體處理回路I中經前級轉輪3-2處理區后排出的氣體形成一分路，該分路依序連接后級轉輪前置冷卻器3-11、后級轉輪3-12處理區、回路II處理風機3-13再經回路II之處理空氣加熱器3-14加熱從進氣口 c送回紡絲甬，一支路依序連通后級轉輪前置冷卻器3-11排氣口、后級轉輪3-12冷卻區、后級轉輪再生風出口空氣冷卻器3-9、后級轉輪之再生風機3-10后回流至后級轉輪前置冷卻器3-11進氣口。
[0033]由于從a點進入紡絲甬的氣體中容許含有少量的有機溶劑，所以，經過前級轉輪3-2處理過的空氣也容許含有微量有機溶劑。
[0034]氣體處理回路II的功能是將從氣體處理回路I送來的氣體進一步分離處理,使氣體中有機溶劑的含量達到20毫克/立方米以下，以至該部分空氣可以直接排放到大氣中。
[0035]如圖3所示，轉輪2-1為圓盤狀分子篩濃縮轉輪，分子篩被制造成蜂窩狀，轉輪2-1由隔板2-2、2-3、2-4分割成轉輪處理區2-6、轉輪再生區2_7和轉輪冷卻區2_5三個區域并分別形成氣體流通通道，隔板2-2、2-3、2-4不動，轉輪2-1在電機2_8的帶動下旋轉，轉輪2-1上的吸附材料始終在轉輪處理區2-6，轉輪再生區2-7，轉輪冷卻區2-5中交替輪換。
[0036]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.干法紡絲有機溶劑回收與空氣循環使用工藝，其特征在于:在紡絲甬道外設有紡絲甬氣體處理系統，在紡絲甬道上從上到下分別設有高溫氣體的進口(a);含有機溶劑氣體的排放口(b);次高溫氣體的進氣口(c);冷卻空氣的排氣口(d)，紡絲甬氣體處理系統包括氣體處理回路I與氣體處理回路II,氣體處理回路I回收從排放口(b)排出的氣體中的大部分溶劑，并將經過轉輪吸附處理后的氣體連同補充低露點干燥的空氣一起加熱到需要的溫度后從進口(a)送回紡絲甬，氣體處理回路II進一步分離回收有機溶劑，并將經過轉輪吸附處理后的氣體從進氣口(C)送回紡絲甬；通過管路的設計利用自身的能量完成轉輪的冷卻及再生處理，并將再生后的氣體繼續投入到氣體處理系統作業中，不向系統外排放氣體。
2.依據權利要求1所述工藝組成的干法紡絲有機溶劑回收與空氣循環使用裝置，其特征在于:氣體處理回路I包括余熱利用換熱器(3-4)、前級轉輪之前置空氣冷卻器(3-3)、前級轉輪(3-2)及前級轉輪之再生空氣加熱器(3-6)，從排放口(b)排出的氣體經過余熱利用換熱器(3-4 )、前級轉輪之前置空氣冷卻器(3-3 )及前級轉輪(3-2 )處理區后變成潔凈氣體，該部分氣體連同補充低露點干燥的空氣一起加熱到需要的溫度后從進口(a)送回紡絲甬，一支路連通前級轉輪之前置空氣冷卻器(3-3)排氣口、前級轉輪(3-2)的冷卻區、前級轉輪之再生空氣加熱器(3-6)、前級轉輪(3-2)的再生區回流至前級轉輪之前置空氣冷卻器(3-3 )進氣口，所述每支管路接有風機。
3.根據權利要求2所述的使用裝置，其特征在于:氣體處理回路II包括后級轉輪之前置空氣冷卻器(3-11)、后級轉輪(3-12)、后級轉輪之再生空氣加熱器(3-8)、后級轉輪再生風出口空氣冷卻器(3-9)、回路II之處理空氣加熱器(3-14)，從氣體處理回路I中經前級轉輪(3-2)處理區后排出的氣體形成一分路，該分路經后級轉輪之前置空氣冷卻器(3-11)、后級轉輪(3-12)處理區再經回路II之處理空氣加熱器加熱(3-14)從進氣口(c)送回紡絲甬，一支路連通后級轉輪之前置空氣冷卻器(3-11)排氣口、后級轉輪(3-12)冷卻區、后級轉輪之再生空氣加熱器(3-8)、后級轉輪(3-12)再生區、后級轉輪再生風出口空氣冷卻器(3-9)后回流至后級轉輪之前置空氣冷卻器(3-11)進氣口，所述每支管路接有風機。
【文檔編號】D01F13/00GK103757752SQ201410025491
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月21日 優先權日:2014年1月21日
【發明者】馬軍 申請人:馬軍