專利名稱：吸收式熱泵回收聚合物凝聚過程余熱的方法
技術領域：
本發明提出了一種利用吸收式熱泵合理回收聚合物凝聚過程余熱的方法，特別是回收合成橡膠裝置膠液凝聚過程中汽提氣余熱的方法。
在合成橡膠、合成熱塑性彈性體等生產裝置中，對膠液的凝聚過程通常采用經典的釜式凝聚方法，即用水蒸汽汽提膠液中的溶劑，對凝聚過程中所產生的大量低溫位汽提氣的處理，目前都是采用各種不同的冷凝、冷卻方法。附圖2為當前通用的凝聚工藝示意圖。在圖2中，由來自脫水振動篩[8]的循環熱水[9]與膠液[1]混合后入凝聚裝置[2]，通過蒸汽[10]將其加熱升溫，同時將膠液中的溶劑汽提出來，脫除溶劑的水膠粒[7]由脫水振動篩[8]將熱水與濕膠粒分開，篩出的循環熱水[9]又返回凝聚裝置[2]，凝聚過程產生的汽提氣[3]經汽提氣冷凝冷卻器[4]用循環冷卻水[5]冷凝冷卻成汽提液[6]后去油水分離罐。
在上述凝聚過程中，一方面加熱蒸汽的用量很大，幾乎占全裝置蒸汽用量的一半，另一方面又需用大量的循環冷卻水來冷凝冷卻汽提氣，從經濟角度看，這種工藝不盡合理。另外，從環保角度看，蒸汽與循環冷卻水用量大就意味著向大氣排放的工業廢熱和燃煤燃油所產生的燃燒廢氣都增加，從而加重了環境污染。
本發明的目的是在合成橡膠生產的凝聚過程中，提供一種利用吸收式熱泵技術處理凝聚過程產生的低溫位蒸氣、回收凝聚中余熱的工藝方法。
按照本發明，可以通過吸收式熱泵將凝聚過程產生的汽提氣低溫位余熱轉換成高溫位熱能來加熱凝聚過程所必需的循環熱水，從而可大量節省凝聚過程的加熱蒸氣和循環冷卻水的用量，也減少了凝聚過程排放工業廢熱、廢氣所造成的大氣污染，具有明顯的經濟效益和社會效益。
為達到上述目的，本發明采取如下措施在原聚合物凝聚流程中，接上吸收式熱泵，從而使汽提氣通過吸收式熱泵后再通向尾氣冷凝冷卻器，循環熱水通過吸收式熱泵后再返回凝聚裝置。具體流程如下(1)凝聚過程排出的汽提氣首先進入蒸發器管程，在這里汽提氣作為熱源將蒸發器殼程中的軟水加熱并使其蒸發產生水蒸汽，此時有部分汽提氣被冷凝成汽提液并排出余下的汽提氣再進入再生器管程，在這里汽提氣再次作為熱源將再生器殼程中的稀溴化鋰溶液中水份蒸發而使其提濃，這時大部分汽提氣被冷凝成汽提液并排出；最后所剩下的汽提氣尾氣進入尾氣冷凝冷卻器被冷凝成汽提液并排出；(2)蒸發器殼程中的軟水被蒸發器管程中的汽提氣加熱蒸發成水蒸汽后進入吸收器殼程，被來自再生器殼程的濃溴化鋰溶液所吸收，從而使濃溴化鋰溶液變成稀溴化鋰溶液，所放出的熱量用來加熱吸收器管程中的循環熱水，稀溴化鋰溶液再進入再生器殼程，被再生器管程中的汽提氣加熱蒸發而提濃，所得的濃溴化鋰溶液再返回吸收器殼程，所蒸出的軟水蒸氣經冷凝器冷凝成軟水然后返回蒸發器殼程，在這個過程中還可利用液液換熱器使稀溴化鋰溶液與濃溴化鋰溶液進行換熱，以進一步提高熱量的利用；(3)來自聚合物凝聚流程中脫水振動篩的循環熱水入吸收器管程，被吸收器殼程中由濃溴化鋰溶液吸收軟水蒸汽時放出的熱量加熱而升溫，然后流出吸收器管程返回凝聚裝置。
在本發明的流程中所說的蒸發器、吸收器、再生器均可為一般常用的垂直降膜管殼式設備，也可以是水平降膜式管殼式設備，所說的冷凝器可為一般的常用冷凝器。
本發明所用的熱泵工質對可為溴化鋰和水。在熱泵運轉過程中，溴化鋰溶液的濃度在吸收與蒸出二個階段中會發生變化，在本發明的條件下，稀溴化鋰溶液的濃度最低不小于45％(重量)，濃溴化鋰溶液的濃度最高不大于60％(重量)。本發明也可使用其它熱泵工質對。
本發明在冷凝器中采用循環冷卻水冷卻方式，當然也可采用其它冷卻方式。
本發明的聚合物凝聚過程余熱回收方法可適用于通常的高聚物，例如順丁橡膠、溶液丁苯橡膠、低順丁橡膠、苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物、異戊二烯—苯乙烯嵌段共聚物等。
按照本發明，用吸收式熱泵回收聚合物凝聚過程余熱的主要工藝條件如下吸收器殼程操作壓力為45±5KPa；冷凝器殼程操作壓力為5±1KPa；凝聚汽提氣入蒸發器管程的溫度由凝聚過程給定，但一般可為≥85℃；從尾氣冷凝冷卻器流出的汽提液的溫度一般可控制為≤40℃；循環熱水進入吸收器管程的溫度由凝聚過程給定，一般可為80～95℃；循環熱水出吸收器管程時的溫度應控制在≥100℃；在本發明控制的工藝條件下，熱泵的性能系數(COP)可達45％左右。
為進一步闡述本發明的回收聚合物凝聚過程余熱的方法，以苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物為例加以說明。
附
圖1是產量為12500噸/年的苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物裝置的凝聚過程余熱回收流程圖。下面將結合附圖1對本發明的方法加以詳述，但本發明并不限于附圖的內容。
參見附圖1。啟動抽氣裝置[12]通過管線[11]和[13]分別將吸收器[8]及冷凝器[18]各殼程分別抽空減壓。來自凝聚裝置[2]的汽提氣經管線[4]進入蒸發器[6]的管程，在這里部分汽提氣被冷凝成汽提液從管線[30]排出，余下的汽提氣經管線[29]進入再生器[16]的管程，在這里大部分汽提氣被冷凝成汽提液從管線[28]排出，最后剩下的少量汽提氣尾氣再經管線[15]進入尾氣冷凝冷卻器[20]冷凝成汽提液從管線[22]排出；在蒸發器[6]殼程中的軟水被管程中的汽提氣加熱蒸發成軟水蒸汽經管線[7]進入吸收器[8]的殼程，來自再生器[16]殼程的濃溴化鋰溶液通過管線[9]經液液換熱器[10]換熱后進入吸收器[8]的殼程，兩者經混合吸收而成稀溴化鋰溶液，所得的稀溴化鋰溶液通過管線[14]經液液換熱器[10]換熱后進入再生器[16]的殼程，被再生器[16]管程中的汽提氣加熱蒸發提濃，所得濃溴化鋰溶液通過管線[9]經液液換熱器[10]換熱后再返回吸收器[8]的殼程，從而實現了溴化鋰溶液的閉合循環，而蒸發出來的軟水蒸氣經管線[17]進入冷凝器[18]殼程被冷凝成軟水經管線[27]返回蒸發器[6]殼程，從而實現了軟水的閉合循環；凝聚后所得聚合物膠粒被循環熱水帶出凝聚裝置[2]經管線[24]到達脫水振動篩[25]，由脫水振動篩[25]篩出的循環熱水經管線[26]進入吸收器[8]的管程，被吸收器[8]殼程中的濃溴化鋰溶液吸收軟水蒸汽時放出的熱量所加熱，然后通過管線[3]與膠液管線[1]的膠液混合后噴入凝聚裝置[2]，從而實現了循環熱水的閉合循環。來自循環冷卻水系統的循環冷卻水經管線[23]進入冷凝器[18]的管程，然后通過管線[19]進入尾氣冷凝冷卻器[20]的管程，最后經管線[21]流回循環冷卻水系統。
本例的工藝條件如下吸收器殼程的操作壓力為48KPa；冷凝器殼程的操作壓力為6KPa；凝聚汽提氣入蒸發器管程的溫度為94℃；凝聚汽提氣尾氣入尾氣冷凝冷卻器的溫度為71.6℃；從尾氣冷凝冷卻器流出的汽提液溫度控制在≤40℃；循環熱水進入吸收器管程的溫度為83℃；循環熱水出吸收器管程的溫度為106.7℃；循環熱水進出吸收器管程的對應溫升為23.7℃.
本例的吸收式熱泵實測性能系數(COP)為48.3％.
利用吸收式熱泵回收合成橡膠、合成熱塑性彈性體等凝聚過程所產生的低溫位余熱，熱泵性能系數可達45％左右，可大量降低蒸氣和循環冷卻水用量，對于使用5000kw.h模的吸收式熱泵，每年可節省蒸汽3萬噸(約合210萬元)，循環冷卻水75萬噸(約合41萬元)，投資回收期約兩年，而且減少了環境污染，保護了人類的生態環境。
權利要求
1.一種利用吸收式熱泵回收聚合物凝聚過程余熱的方法，該方法包括汽提氣降溫及循環熱水的加熱，其特征在于1)將凝聚裝置產生的低溫位汽提氣作為熱泵的熱源引入蒸發器的管程，使蒸發器殼程中的軟水蒸發，由蒸發器管程引出的降溫后的汽提氣進入再生器的管程再次降溫冷凝，使再生器殼程中的稀溴化鋰溶液蒸發，未凝的汽提氣尾氣入尾氣冷凝冷卻器充分冷凝冷卻；2)由蒸發器殼程出來的軟水蒸氣進入吸收器殼程后，被來自再生器殼程的濃溴化鋰溶液吸收，從而產生稀溴化鋰溶液并同時放出熱量，稀溴化鋰溶液再進入再生器殼程，被再生器管程中的汽提氣加熱蒸發而提濃，所得的濃溴化鋰溶液返回吸收器殼程，而蒸出的軟水蒸汽經冷凝器冷凝后又返回蒸發器殼程；3)來自脫水振動篩的循環熱水進入吸收器的管程，被吸收器殼程中由濃溴化鋰溶液吸收軟水蒸汽時所產生的熱量加熱升溫，然后返回凝聚裝置。
全文摘要
本發明提出了一種利用吸收式熱泵合理回收聚合物凝聚過程余熱的方法,在聚合物凝聚過程中,接上吸收式熱泵,從而利用汽提氣的低溫位余熱使循環熱水升溫。采用本發明的方法,可大量節省凝聚過程蒸氣與循環冷卻水用量,減少了凝聚過程排放廢熱、廢氣所造成的環境污染,具有明顯的經濟效益和社會效益。
文檔編號F25B15/06GK1197913SQ9710396
公開日1998年11月4日 申請日期1997年4月9日 優先權日1997年4月9日
發明者李淞平, 張家彥, 梁愛民, 周淑芬, 李巍, 王智廣 申請人:北京燕山石油化工公司研究院, 大連理工大學化工學院