CN103952798A - 一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺及其装置，其工艺包括待蒸发的酸浴、酸浴中间桶、送料泵、预加热器、A换热器、蒸发器、蒸汽压缩机、A换热器、B换热器、出料泵、晶浆罐和离心机。待蒸发结晶的酸浴中间桶输出经送料泵、冷凝水预热器连接蒸汽预加热器，所述蒸汽预加热器输出经A换热器连接蒸发结晶器和B换热器，蒸发结晶器与B换热器为串联连接，蒸发结晶器输出经出料泵连接晶浆罐，晶浆罐输出连接分离机，分离机输出连接母液罐。极大地节省了能源，且蒸发和结晶一体化，实现了稳定蒸发和连续结晶，同时成套装备紧凑可靠，节省土建投资，占地面积小、操作人员少，操作更加稳定可靠，全***可做成组态控制，高度自动化。

Description

一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺及其装置

技术领域

本发明涉及一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺及其装置。

背景技术

粘胶纤维是再生纤维素纤维，它以天然纤维素为原料，经过一系列物理化学过程处理后纺制而成，粘胶纤维与天然棉纤维相似，具有良好的吸湿性、透气性、染色性、抗静电、穿着舒适，是合成纤维无法相比的，其纺织品深受广大消费者的喜爱，在市场上具有较强的竞争力。粘胶纤维自工业化生产以来，随着粘胶纤维技术和环保技术的不断发展、完善，粘胶纤维产量近几年来以10%以上的增速不断增加，迄今国内粘胶纤维产能超过350万吨。

粘胶纤维的生产，首先是在原液车间原料浆粕经浸即、压榨、粉碎、老成、黄化、溶解、过滤、脱泡等工序后制成合格的粘胶，粘胶在酸浴中凝固成形，经纺丝机的牵伸及精练机后处理、烘干机烘干后打包制成粘胶纤维。酸站是专门向纺丝机连续不断的供给一定量的符合工艺要求的部门，酸浴又叫凝固浴或纺丝浴，酸浴是用硫酸、硫酸钠、硫酸锌配制的溶液，酸站的主要任务是将其组成恒定的酸浴，在一定温度下连续不断地输送给纺丝机，以确保纺丝生产正常运行，酸浴的组成和温度稳定及透明度与否对粘胶纤维质量有很重要的影响。在纤维成形过程要生成一定量的水和硫酸钠，回流至酸站的浴液中硫酸浓度降低，必须将回流酸浴中的水分蒸发一部份，蒸发后的酸浴中硫酸钠浓度升高，应将酸浴中硫酸钠结晶析出一部分，因此，酸浴的蒸发和结晶是酸站的重要任务。

随着粘胶纤维产能的不断扩大，粘胶纤维的技术及设备装备水平也在不断进步，如粘胶短纤维生产线单线的产能由0.5万吨/年增加到5万吨/年甚至10万吨/年，酸站酸浴蒸发方式也由单效蒸发到11效甚至14效蒸发，蒸发能力也由单套10吨/小时增大到25吨/小时，蒸发效率大大提高，蒸发水汽比达到1：0.27~0.33。

粘胶纤维行业目前普遍采用高效的11效闪蒸装置和连续结晶***。蒸发原理：浴液在真空状态下被喷射成雾状，经过减压降温利用自身放出的热量，使浴液中的部分水份被蒸发掉，从而达到浓缩浴液和节能目的。工艺流程：过滤合格的浴液经过流量计计量后进入卧式蒸发器V10段闪蒸脱气，再进入V11段继续脱气蒸发，然后由循环泵输送至A8～A1预热，最后经Ａ０和Ｈ加热后进入Ｖ1Ｖ2喷射闪蒸，再进入V3～Ｖ9进一步蒸发，得到合格的浓缩浴液，经液槽溢流回酸浴混合槽。Ｖ1Ｖ2和Ｖ3～Ｖ8中产生的蒸汽用于预加热器Ａ1～Ａ8，对通过的浴液进行预热，同时，自身冷凝为冷凝水排除；Ａ0和H的热源为新鲜饱和蒸汽；蒸发器V9～V11中产生的蒸发汽被吸入混合冷凝器MK1、MK2中，冷却水冷该冷却水经处理后可循环使用。该装置的排气是通过各排气管分别经蒸汽喷射泵进入第二冷凝器HK，被冷却水冷凝，再进一步由水环真空泵抽吸经排气管排入大气或去废气处理装置。11效闪蒸的优点：由于浴液在沸腾蒸发时不是靠外来的热源加热，而是利用自身的湿热来供给蒸发时所需的热量，而且闪热的过程分别在各级串联的蒸发室内逐级进行，逐级升温，充分利用温度差，最大限度地利用热量，从而节省热能。不足之处：（1)酸浴经11效蒸发装置，水分由蒸发器V9～V11中产生的蒸发蒸汽被吸入混合冷凝器MK1、MK2后冷凝成水排出，蒸发蒸汽中尚有一定热能未被充分利用；

（2) 蒸发蒸汽被凝结成水还需要大量冷却水，需要消耗大量动力；（3) 对真空度要求较高，一般要水环真空加蒸汽喷射真空泵才能达到要求；

（4)整套装置罐体多，体积较大，管路复杂，占地面积较大；

（5)由于要克服真空带来的冷凝落水问题，克服重力加速度，整套装置安装应高于落水口9.8M，装置的建筑成本较高；

（6) 管路复杂，阀门等控制节点多，维修工作量较大。

发明内容

    本发明其目的就在于提供一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺及其装置，极大地节省了能源，且蒸发和结晶一体化，实现了稳定蒸发和连续结晶，同时成套装备紧凑可靠，节省土建投资，占地面积小、操作人员少，操作更加稳定可靠，全***可做成组态控制，高度自动化。

     实现上述目的而采取的技术方案为：

一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺，送料泵将酸浴中间桶中待蒸发结晶的酸液经蒸汽预加热器后送入A换热器，并进入蒸发结晶器，在真空状态下，酸浴以低沸点蒸发，蒸发的蒸汽进入蒸汽压缩机压缩成高热焓的汽水混合体，汽水混合体进入A换热器、B换热器，通过换热器的夹套对酸浴进行加热，酸浴经循环泵在A换热器—-—蒸发结晶器—-—B换热器之间被加热和蒸发，蒸发出的蒸汽再次进入蒸汽压缩机压缩，压缩后的汽水混合体在换热器夹套内凝结成水被收集到冷凝水罐，此时冷凝水尚有一定温度，用泵将冷凝水送至冷凝水预热器对待蒸发的酸浴液进行预加热；蒸发结晶器内经蒸发后的部分酸浴液则由出料泵出至晶浆罐，经分离机分离出芒硝和母液，母液用于配制新的纺丝酸浴，芒硝则进一步生产元明粉，如此连续进行蒸发和结晶。

一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺的装置，包括待蒸发结晶的酸浴中间桶，酸浴中间桶输出经送料泵、冷凝水预热器连接蒸汽预加热器，所述蒸汽预加热器输出经A换热器连接蒸发结晶器和B换热器，蒸发结晶器与B换热器为串联连接，蒸发结晶器输出经出料泵连接晶浆罐，晶浆罐输出连接分离机，分离机输出连接母液罐；所述蒸发结晶器真空口经真空冷却器连接真空泵，蒸发结晶器蒸汽出口经蒸汽压缩机连接A换热器和B换热器的蒸汽进口，A换热器和B换热器的冷凝水出口经冷凝水罐连接冷凝水泵，冷凝水泵输出端连接冷凝水预热器；所述A换热器输入端与B换热器输出端之间串联连接循环泵。

与现有技术相比本发明具有以下优点。

本工艺及其装置可完全利用蒸汽，不损失蒸汽热能，除装置启动需要少量初生蒸汽外，在运行中无需再补充初生蒸汽；蒸发温度低至50~60℃，蒸发效率是传统蒸发的30倍；不需要冷却水，因此大大节约了能耗，蒸发一吨水仅需耗电50KWH。与现粘胶生产厂普遍使用的11效闪蒸技术相比，极大节省了能源；而且蒸发和结晶可一体化，实现稳定蒸发和连续结晶，同时成套装备紧凑可靠，节省土建投资。占地面积小、操作人员少；配套的公用工程项目少；操作更加稳定可靠，全***可做成组态控制，高度自动化。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1为本工艺及其装置结构原理示意图。

具体实施方式

    粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺，如图1所示，送料泵2将酸浴中间桶1中待蒸发结晶的酸液经蒸汽预加热器20后送入A换热器6，并进入蒸发结晶器11，在真空状态下，酸浴以低沸点蒸发，蒸发的蒸汽进入蒸汽压缩机12压缩成高热焓的汽水混合体，汽水混合体进入A换热器6、B换热器5，通过换热器的夹套对酸浴进行加热，酸浴经循环泵7在A换热器6—-—蒸发结晶器11—-—B换热器5之间被加热和蒸发，蒸发出的蒸汽再次进入蒸汽压缩机12压缩，压缩后的汽水混合体在换热器夹套内凝结成水被收集到冷凝水罐8，此时冷凝水尚有一定温度，用泵将冷凝水送至冷凝水预热器3对待蒸发的酸浴液进行预加热；蒸发结晶器11内经蒸发后的部分酸浴液则由出料泵16出至晶浆罐17，经分离机18分离出芒硝和母液，母液用于配制新的纺丝酸浴，芒硝则进一步生产元明粉，如此连续进行蒸发和结晶。

    粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺的装置，包括待蒸发结晶的酸浴中间桶1，酸浴中间桶1输出经送料泵2、冷凝水预热器3连接蒸汽预加热器20，如图1所示，所述蒸汽预加热器20输出经A换热器6连接蒸发结晶器11和B换热器5，蒸发结晶器11与B换热器5为串联连接，蒸发结晶器11输出经出料泵16连接晶浆罐17，晶浆罐17输出连接分离机18，分离机18输出连接母液罐；所述蒸发结晶器11真空口a经真空冷却器14连接真空泵15，蒸发结晶器11蒸汽出口b经蒸汽压缩机12连接A换热器6和B换热器5的蒸汽进口c，A换热器6和B换热器5的冷凝水出口d经冷凝水罐8连接冷凝水泵9，冷凝水泵9输出端连接冷凝水预热器3；所述A换热器6输入端与B换热器5输出端之间串联连接循环泵7。

    所述冷凝水泵9输出端经喷淋泵10、喷淋冷却器13连接蒸汽压缩机12。

    所述分离机18输出端与母液罐之间设有溢流槽19，所述晶浆罐溢流口e连接溢流槽19。

所述出料泵16连接晶浆罐17的管道倾斜比为10%。

工作原理

本工艺及其装置包含蒸发和结晶两个过程，如图1所示，其路径为待蒸发的酸浴—-—酸浴中间桶—-—送料泵—-—预加热器—-—换热器A—-—蒸发器—-—蒸汽压缩机—-—A换热器、B换热器—-—出料泵—-—晶浆罐—-—离心机。

送料泵2将酸浴中间桶1中待蒸发结晶的酸液经蒸汽预加热器20后送入A换热器6，并进入蒸发结晶器11，在真空状态下，酸浴以低沸点蒸发，蒸发的蒸汽进入蒸汽压缩机12压缩成高热焓的汽水混合体，汽水混合体进入A换热器6、B换热器5，通过换热器的夹套对酸浴进行加热，酸浴经循环泵7在A换热器6—-—蒸发结晶器11—-—B换热器5之间被加热和蒸发，蒸发出的蒸汽再次进入蒸汽压缩机12压缩，压缩后的汽水混合体在换热器夹套内凝结成水被收集到冷凝水罐8，此时冷凝水尚有一定温度，用泵将冷凝水送至冷凝水预热器3对待蒸发的酸浴液进行预加热；蒸发结晶器11内经蒸发后的部分酸浴液则由出料泵16出至晶浆罐17，经分离机18分离出芒硝和母液，母液用于配制新的纺丝酸浴，芒硝则进一步生产元明粉；如此连续进行蒸发和结晶。

Claims (5)

1.一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺，其特征在于，送料泵（2）将酸浴中间桶（1）中待蒸发结晶的酸液经蒸汽预加热器（20）后送入A换热器（6），并进入蒸发结晶器（11），在真空状态下，酸浴以低沸点蒸发，蒸发的蒸汽进入蒸汽压缩机（12）压缩成高热焓的汽水混合体，汽水混合体进入A换热器（6）、B换热器（5），通过换热器的夹套对酸浴进行加热，酸浴经循环泵（7）在A换热器（6）—-—蒸发结晶器（11）—-—B换热器（5）之间被加热和蒸发，蒸发出的蒸汽再次进入蒸汽压缩机（12）压缩，压缩后的汽水混合体在换热器夹套内凝结成水被收集到冷凝水罐（8），此时冷凝水尚有一定温度，用泵将冷凝水送至冷凝水预热器（3）对待蒸发的酸浴液进行预加热；蒸发结晶器（11）内经蒸发后的部分酸浴液则由出料泵（16）出至晶浆罐（17），经分离机（18）分离出芒硝和母液，母液用于配制新的纺丝酸浴，芒硝则进一步生产元明粉，如此连续进行蒸发和结晶。

2.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺的装置，包括待蒸发结晶的酸浴中间桶（1），酸浴中间桶（1）输出经送料泵（2）、冷凝水预热器（3）连接蒸汽预加热器（20），其特征在于，所述蒸汽预加热器（20）输出经A换热器（6）连接蒸发结晶器（11）和B换热器（5），蒸发结晶器（11）与B换热器（5）为串联连接，蒸发结晶器（11）输出经出料泵（16）连接晶浆罐（17），晶浆罐（17）输出连接分离机（18），分离机（18）输出连接母液罐；所述蒸发结晶器（11）真空口（a）经真空冷却器（14）连接真空泵（15），蒸发结晶器（11）蒸汽出口（b）经蒸汽压缩机（12）连接A换热器（6）和B换热器（5）的蒸汽进口（c），A换热器（6）和B换热器（5）的冷凝水出口（d）经冷凝水罐（8）连接冷凝水泵（9），冷凝水泵（9）输出端连接冷凝水预热器（3）；所述A换热器（6）输入端与B换热器（5）输出端之间串联连接循环泵（7）。

3.根据权利要求2所述的一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺的装置，其特征在于，所述冷凝水泵（9）输出端经喷淋泵（10）、喷淋冷却器（13）连接蒸汽压缩机（12）。

4.根据权利要求2所述的一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺的装置，其特征在于，所述分离机（18）输出端与母液罐之间设有溢流槽（19），所述晶浆罐溢流口（e）连接溢流槽（19）。

5.根据权利要求2所述的一种粘胶纤维酸浴低温蒸发及连续结晶工艺的装置，其特征在于，所述出料泵（16）连接晶浆罐（17）的管道倾斜比为10%。