CN108328757B - 一种聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法 - Google Patents
一种聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法，属于聚偏氟乙烯及化工生产工艺技术与工业节能技术领域，针对聚偏氟乙烯生产的塔釜制备、洗涤压滤、烘干成粒等工艺中，需消耗大量高温蒸汽、但大量余热白白损失、且工艺及冷却用废水也大量排污的情况，采用专用污水换热——热泵余热装置等技术梯级回收余热资源、采用膜处理及MVR热泵式污水回用装置等回收厂内全部工艺废水、采用理化工艺分离污泥中的石蜡等物料资源，实现全部生产性污水资源、物料资源及80%以上的工艺余热资源的全面回收与循环利用，聚偏氟乙烯的制备工艺也实现了由高能耗高污染高排放行业向工艺污水零排放、能耗及水资源消耗极低的清洁生产型绿色化工厂模式转变。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法，属于聚偏氟乙烯及化工生产工艺技术与工业节能技术领域。
背景技术
现状聚偏氟乙烯生产中的物质流、能量流通常包括多个流程：偏氟乙烯(VDF)塔釜裂解制备流程、聚偏氟乙烯(PVDF)塔釜聚合制备流程、洗涤压滤流程、烘干成粒及打包流程、污水处理流程等，参见图1，其中的主要的物料流为：作为原材料的物料B——》偏氟乙烯塔釜装置5制备出VDF半成品B1——》聚偏氟乙烯塔釜装置4制备出PVDF半成品B2——》一级压滤机11洗涤压滤后的PVDF一级压滤状态B3——》二级压滤机8洗涤压滤后的PVDF二级压滤状态B4——》烘干——成粒装置15打包后的PVDF成品B5。
工艺水及污水处理流程为：水源水(每天耗量合计约2800t/d，单产水耗折合200t/t)——》超纯水制水(约1500t/d)——》偏氟乙烯塔釜装置4、偏氟乙烯塔釜装置5、蒸汽加热器3，其中后者加热后送入到二级压滤机8、一级压滤机11——》全部排水汇总到污水处理池12进行厂内污水处理——》达标污水排向当地污水处理厂，污泥填埋或外运。
烘干工艺空气流程为：环境空气——》空气蒸汽加热器14——》烘干——成粒装置15——》排入大气。
主要的能量流为(以某工厂一条年设计产能5000t/y的生产性能耗为例说明)：作为热源的约0.8MPa的热源蒸汽A(每天蒸汽耗量合计约200t/d，单产能耗折合14.4t/t)——》偏氟乙烯塔釜装置4加热物料(能耗约20t/d)、偏氟乙烯塔釜装置5加热物料(能耗约20t/d)、蒸汽加热器3加热超纯水(能耗约140t/d)、空气蒸汽加热器14加热烘干用进风(能耗约20t/d)——》凝结水排出液。作为主要工艺冷源的冷冻机(两类冷冻机，低温冷冻机出水温度-35℃，COP1.256；常温冷冻机出水温度0℃，COP3.42；***合计运行COP约为1.5)——》冷量输入到偏氟乙烯塔釜装置4、偏氟乙烯塔釜装置5冷却物料——》工艺排热量及压缩机电能转化的冷凝器冷却热负荷——》冷却塔——》大气。
因此，上述物质流、能量流表明了现状聚偏氟乙烯生产属于需消耗大量高温蒸汽、但大量余热白白损失、且工艺及冷却用废水也大量排污，属于高能耗高污染高排放的落后生产工艺，在节能环保要求越来越高的今天，已经严重与清洁生产的时代要求不相符了。
发明内容
本发明的目的和任务是，针对现状聚偏氟乙烯生产中的高能耗高污染高排放问题，对其物质流和能量流进行全面规划和优化设计，采用专用污水换热——热泵余热装置等技术梯级回收余热资源、采用膜处理及MVR热泵式污水回用装置等回收厂内全部工艺废水、采用理化工艺分离污泥中的石蜡等物料资源，实现全部生产性污水资源、物料资源及80％以上的工艺余热资源的全面回收与循环利用。
本发明的具体描述是：一种聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法，鉴于聚偏氟乙烯传统生产工艺中的塔釜制备流程、洗涤压滤流程、烘干成粒流程均大量消耗蒸汽能源与电能，且排出大量余热、污水及内含的高价值物料资源，该全新能源与资源利用规划方法与技术措施将生产工艺中80％以上的余热资源、工艺配套冷冻机的部分电能、全部水资源及物料资源回用于工艺或实现资源化回收，该聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法采用专用污水换热技术、吸收式或分体式引射式热泵热回收技术、膜处理或热泵式污水处理与资源回用技术作为核心技术措施组成新型聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺体系，其中所述的洗涤压滤流程的超纯水C经超纯水箱2后分为两个支路，其中一个支路通过旁通阀门与原有蒸汽加热器3的被加热侧进口相连，另一个支路与一级余热加热器21的被加热侧进口相连，一级余热加热器21的被加热侧出口与二级余热加热器22的被加热侧进口相连，二级余热加热器22的被加热侧出口与压滤用余热热泵23的冷凝器或吸收器的进水口相连，压滤用余热热泵23的冷凝器或吸收器的出水口与原有蒸汽加热器3的被加热侧进口及其上游的旁通阀门出口相连，原有蒸汽加热器3的被加热侧出口则仍依次经过原有超纯水储罐7、二级压滤机8、排水蓄水罐10，排水蓄水罐10后的供水口与原有一级压滤机11的进水口相连，排水蓄水罐10的污水排出口分别与原有污水处理池12的二级污水进口和二级余热加热器22的加热侧进口相连，一级余热加热器21的加热侧进口与一级压滤机11的排水口和原有污水处理池12的一级污水进口相连，一级余热加热器21的加热侧出口与二级余热加热器22的加热侧出口相连后，与压滤用余热热泵23的蒸发器的进水口相连，压滤用余热热泵23的蒸发器的出口与原有污水处理池12的新增污水进口相连，压滤用余热热泵23的高温驱动侧进口与热源蒸汽A的分汽缸1的出口相连，烘干成粒流程的进风E经原有风机13后与新增一级空预器26的进风口相连，一级空预器26的出风口与新增二级空预器27的进风口相连，二级空预器27的出风口与原有空气蒸汽加热器14相连，空气蒸汽加热器14的出风口与原有烘干——成粒装置15的进风侧相同，烘干——成粒装置15的出风口与新增排风余热回收器28的进风口相连，排风余热回收器28的出风口与排风F的出口管相通，一级空预器26的进水口与工艺设备余热水集水装置24的出水口相连，一级空预器26的出水口与低温余热排水Dp的出水管相通，工艺设备余热水集水装置24的进水口分别与原有偏氟乙烯塔釜装置5、聚偏氟乙烯塔釜装置4、蒸汽加热器3、空气蒸汽加热器14的蒸汽凝结水及工艺废热高温余热水D1汇合组成的原有高温余热水Dt，和新增压滤用余热热泵23、冷却水余热热泵25的蒸汽凝结水D相通，二级空预器27的进水口与冷却水余热热泵25的冷凝器或吸收器的出水口和偏氟乙烯塔釜装置5及聚偏氟乙烯塔釜装置4的余热加热供水R2的进水口相连，二级空预器27的出水口与冷却水余热热泵25的冷凝器或吸收器的进水口和偏氟乙烯塔釜装置5及聚偏氟乙烯塔釜装置4的余热加热回水R1的出水口相连，冷却水余热热泵25的高温驱动侧进口与热源蒸汽A相通，冷却水余热热泵25的蒸发器进口与排风余热回收器28的出水口的中温余热水L2相通，冷却水余热热泵25的蒸发器出口与原有工艺冷冻机6的冷凝器62的进水L3相通，冷凝器62的出水L1与排风余热回收器28的进水口相通，所述的污水处理池12的排水口与新增污水全回用装置29的进水口相通，污水全回用装置29的超纯水C出水管与超纯水箱2及工艺用水设备相通，污水全回用装置29和污水处理池12所排出的污泥H与新增污泥分离回用装置30相通，污泥分离回用装置30的分离物料出口分别与石蜡K1的出口和其它物料K2的出口相通。
一级余热加热器21和二级余热加热器22采用专用污水换热器结构。
压滤用余热热泵23采用污水型的吸收式热泵或分体式引射式热泵结构。
冷却水余热热泵25采用蒸发器侧大温差型吸收式热泵或分体式引射式热泵结构。
排风余热回收器28采用高湿污染空气专用的冷凝式空气——水加热器结构。
污水全回用装置29采用预处理——膜处理——MVR热泵式污水处理与资源回用装置组成的一体化水——污分离及超纯水制水装置。
污泥分离回用装置30采用理化分离石蜡及其它物料资源及干化回用装置。
本发明解决了聚偏氟乙烯生产中的塔釜制备流程、洗涤压滤流程、烘干成粒流程、污水处理流程等的余热资源、水资源、物料资源等回收利用的问题，可实现余热资源回收率达80％、通过降低冷却水温度实现冷冻机能效比提高50％以上、工艺污水全回收及实现污水零排放、物料资源分离回收及实现全部资源化利用等。本发明可使聚偏氟乙烯的制备工艺实现由高能耗高污染高排放行业向工艺污水零排放、能耗及水资源消耗极低的清洁生产型绿色化工厂模式转变，兼具技术、经济价值和环保、社会效果。
同时，本发明所设计的技术方法及其装置与工程实施方案，也可进一步推广到其它行业的类似工艺处理过程中，具有更普遍的产业应用价值与社会经济效益。
附图说明
图1是本发明所涉及的传统工艺***示意图，图2是本发明的***示意图。
图1、2中各部件编号与名称如下。
分汽缸1、超纯水箱2、蒸汽加热器3、聚偏氟乙烯塔釜装置4、偏氟乙烯塔釜装置5、工艺冷冻机6、蒸发器61、冷凝器62、超纯水储罐7、二级压滤机8、冷却塔9、排水蓄水罐10、一级压滤机11、污水处理池12、风机13、空气蒸汽加热器14、烘干——成粒装置15、一级余热加热器21、二级余热加热器22、压滤用余热热泵23、工艺设备余热水集水装置24、冷却水余热热泵25、一级空预器26、二级空预器27、排风余热回收器28、污水全回用装置29、污泥分离回用装置30、热源蒸汽A、VDF半成品B1、PVDF半成品B2、PVDF一级压滤状态B3、PVDF二级压滤状态B4、打包后的PVDF成品B5、超纯水C、蒸汽凝结水D、蒸汽凝结水及工艺废热高温余热水D1、高温余热水Dt、低温余热排水Dp、进风E、排风F、塔釜污水G、污泥H、污水处理厂排水J、石蜡K1、其它物料K2、冷凝器62的出水L1、中温余热水L2、冷凝器62的进水L3、余热加热回水R1、余热加热供水R2。
具体实施方式
图2是本发明的***示意图。
本发明的具体实施例如下：一种聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法，采用专用污水换热技术、吸收式或分体式引射式热泵热回收技术、膜处理或热泵式污水处理与资源回用技术作为核心技术措施组成新型聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺体系，其中所述的洗涤压滤流程的超纯水C经超纯水箱2后分为两个支路，其中一个支路通过旁通阀门与原有蒸汽加热器3的被加热侧进口相连，另一个支路与一级余热加热器21的被加热侧进口相连，一级余热加热器21的被加热侧出口与二级余热加热器22的被加热侧进口相连，二级余热加热器22的被加热侧出口与压滤用余热热泵23的冷凝器或吸收器的进水口相连，压滤用余热热泵23的冷凝器或吸收器的出水口与原有蒸汽加热器3的被加热侧进口及其上游的旁通阀门出口相连，原有蒸汽加热器3的被加热侧出口则仍依次经过原有超纯水储罐7、二级压滤机8、排水蓄水罐10，排水蓄水罐10后的供水口与原有一级压滤机11的进水口相连，排水蓄水罐10的污水排出口分别与原有污水处理池12的二级污水进口和二级余热加热器22的加热侧进口相连，一级余热加热器21的加热侧进口与一级压滤机11的排水口和原有污水处理池12的一级污水进口相连，一级余热加热器21的加热侧出口与二级余热加热器22的加热侧出口相连后，与压滤用余热热泵23的蒸发器的进水口相连，压滤用余热热泵23的蒸发器的出口与原有污水处理池12的新增污水进口相连，压滤用余热热泵23的高温驱动侧进口与热源蒸汽A的分汽缸1的出口相连，烘干成粒流程的进风E经原有风机13后与新增一级空预器26的进风口相连，一级空预器26的出风口与新增二级空预器27的进风口相连，二级空预器27的出风口与原有空气蒸汽加热器14相连，空气蒸汽加热器14的出风口与原有烘干——成粒装置15的进风侧相同，烘干——成粒装置15的出风口与新增排风余热回收器28的进风口相连，排风余热回收器28的出风口与排风F的出口管相通，一级空预器26的进水口与工艺设备余热水集水装置24的出水口相连，一级空预器26的出水口与低温余热排水Dp的出水管相通，工艺设备余热水集水装置24的进水口分别与原有偏氟乙烯塔釜装置5、聚偏氟乙烯塔釜装置4、蒸汽加热器3、空气蒸汽加热器14的蒸汽凝结水及工艺废热高温余热水D1汇合组成的原有高温余热水Dt，和新增压滤用余热热泵23、冷却水余热热泵25的蒸汽凝结水D相通，二级空预器27的进水口与冷却水余热热泵25的冷凝器或吸收器的出水口和偏氟乙烯塔釜装置5及聚偏氟乙烯塔釜装置4的余热加热供水R2的进水口相连，二级空预器27的出水口与冷却水余热热泵25的冷凝器或吸收器的进水口和偏氟乙烯塔釜装置5及聚偏氟乙烯塔釜装置4的余热加热回水R1的出水口相连，冷却水余热热泵25的高温驱动侧进口与热源蒸汽A相通，冷却水余热热泵25的蒸发器进口与排风余热回收器28的出水口的中温余热水L2相通，冷却水余热热泵25的蒸发器出口与原有工艺冷冻机6的冷凝器62的进水L3相通，冷凝器62的出水L1与排风余热回收器28的进水口相通，所述的污水处理池12的排水口与新增污水全回用装置29的进水口相通，污水全回用装置29的超纯水C出水管与超纯水箱2及工艺用水设备相通，污水全回用装置29和污水处理池12所排出的污泥H与新增污泥分离回用装置30相通，污泥分离回用装置30的分离物料出口分别与石蜡K1的出口和其它物料K2的出口相通。
一级余热加热器21和二级余热加热器22采用专用污水换热器结构。
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污水全回用装置29采用预处理——膜处理——MVR热泵式污水处理与资源回用装置组成的一体化水——污分离及超纯水制水装置。
污泥分离回用装置30采用理化分离石蜡及其它物料资源及干化回用装置。
需要说明的是，本发明提出了如何采用换热与热泵技术等解决余热资源、水资源与物料资源的回用问题的方法，而按照此一总体解决方案可有不同的具体实施措施和不同结构的具体实施装置，上述具体实施方式仅仅是其中的一种而已，任何其它类似的简单变形的实施方式，例如压滤工艺排水的余热回收换热器型式的选型、串并联方式及台数变化；采用蒸汽压缩式热泵代替吸收式或引射式热泵，或热泵台数发生变化；余热及热泵的加热对象有所变化；或进行普通专业人士均可想到的其它变形方式等，或者将该技术方式以相同或相似的结构应用于除聚偏氟乙烯生产行业之外的其它类似应用场合，均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法，其特征在于，该聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法采用专用污水换热技术、吸收式或分体式引射式热泵热回收技术、膜处理或热泵式污水处理与资源回用技术作为核心技术措施组成聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺体系，其中洗涤压滤流程的超纯水(C)经超纯水箱(2)后分为两个支路，其中一个支路通过旁通阀门与原有蒸汽加热器(3)的被加热侧进口相连，另一个支路与一级余热加热器(21)的被加热侧进口相连，一级余热加热器(21)的被加热侧出口与二级余热加热器(22)的被加热侧进口相连，二级余热加热器(22)的被加热侧出口与压滤用余热热泵(23)的冷凝器或吸收器的进水口相连，压滤用余热热泵(23)的冷凝器或吸收器的出水口与原有蒸汽加热器(3)的被加热侧进口及其上游的旁通阀门出口相连，原有蒸汽加热器(3)的被加热侧出口则仍依次经过原有超纯水储罐(7)、二级压滤机(8)、排水蓄水罐(10)，排水蓄水罐(10)后的供水口与原有一级压滤机(11)的进水口相连，排水蓄水罐(10)的污水排出口分别与原有污水处理池(12)的二级污水进口和二级余热加热器(22)的加热侧进口相连，一级余热加热器(21)的加热侧进口与一级压滤机(11)的排水口和原有污水处理池(12)的一级污水进口相连，一级余热加热器(21)的加热侧出口与二级余热加热器(22)的加热侧出口相连后，与压滤用余热热泵(23)的蒸发器的进水口相连，压滤用余热热泵(23)的蒸发器的出口与原有污水处理池(12)的新增污水进口相连，压滤用余热热泵(23)的高温驱动侧进口与热源蒸汽(A)的分汽缸(1)的出口相连，烘干成粒流程的进风(E)经原有风机(13)后与新增一级空预器(26)的进风口相连，一级空预器(26)的出风口与新增二级空预器(27)的进风口相连，二级空预器(27)的出风口与原有空气蒸汽加热器(14)相连，空气蒸汽加热器(14)的出风口与原有烘干——成粒装置(15)的进风侧相通，烘干——成粒装置(15)的出风口与新增排风余热回收器(28)的进风口相连，排风余热回收器(28)的出风口与排风(F)的出口管相通，一级空预器(26)的进水口与工艺设备余热水集水装置(24)的出水口相连，一级空预器(26)的出水口与低温余热排水(Dp)的出水管相通，工艺设备余热水集水装置(24)的进水口分别与原有偏氟乙烯塔釜装置(5)、聚偏氟乙烯塔釜装置(4)、蒸汽加热器(3)、空气蒸汽加热器(14)的蒸汽凝结水及工艺废热高温余热水(D1)汇合组成的原有高温余热水(Dt)，和新增压滤用余热热泵(23)、冷却水余热热泵(25)的蒸汽凝结水(D)相通，二级空预器(27)的进水口与冷却水余热热泵(25)的冷凝器或吸收器的出水口和偏氟乙烯塔釜装置(5)及聚偏氟乙烯塔釜装置(4)的余热加热供水(R2)的进水口相连，二级空预器(27)的出水口与冷却水余热热泵(25)的冷凝器或吸收器的进水口和偏氟乙烯塔釜装置(5)及聚偏氟乙烯塔釜装置(4)的余热加热回水(R1)的出水口相连，冷却水余热热泵(25)的高温驱动侧进口与热源蒸汽(A)相通，冷却水余热热泵(25)的蒸发器进口与排风余热回收器(28)的出水口的中温余热水(L2)相通，冷却水余热热泵(25)的蒸发器出口与原有工艺冷冻机(6)的冷凝器(62)的进水(L3)相通，冷凝器(62)的出水(L1)与排风余热回收器(28)的进水口相通，所述的污水处理池(12)的排水口与新增污水全回用装置(29)的进水口相通，污水全回用装置(29)的超纯水(C)出水管与超纯水箱(2)及工艺用水设备相通，污水全回用装置(29)和污水处理池(12)所排出的污泥(H)与新增污泥分离回用装置(30)相通，污泥分离回用装置(30)的分离物料出口分别与石蜡(K1)的出口和其它物料(K2)的出口相通。
2.如权利要求1所述的聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法，其特征在于所述的一级余热加热器(21)和二级余热加热器(22)采用专用污水换热器结构。
3.如权利要求1所述的聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法，其特征在于所述的压滤用余热热泵(23)采用污水型的吸收式热泵或分体式引射式热泵结构。
4.如权利要求1所述的聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法，其特征在于所述的冷却水余热热泵(25)采用蒸发器侧大温差型吸收式热泵或分体式引射式热泵结构。
5.如权利要求1所述的聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法，其特征在于所述的排风余热回收器(28)采用高湿污染空气专用的冷凝式空气——水加热器结构。
6.如权利要求1所述的聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法，其特征在于所述的污水全回用装置(29)采用预处理——膜处理——MVR热泵式污水处理与资源回用装置组成的一体化水——污分离及超纯水制水装置。
7.如权利要求1所述的聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺方法，其特征在于所述的污泥分离回用装置(30)采用理化分离石蜡及其它物料资源及干化回用装置。
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