一种回收合成橡胶生产中凝聚油气热能装置的制作方法

文档序号:18189694发布日期:2019-07-17 05:32阅读:172来源:国知局
一种回收合成橡胶生产中凝聚油气热能装置的制作方法

本实用新型涉及节能节水的技术领域,涉及回收合成橡胶生产过程中品位低的气体热能装置,特别涉及利用吸收式热泵、吸收式制冷机组回收合成橡胶生产凝聚过程中油气热能装置。



背景技术:

在合成橡胶生产中,凝聚单元是将溶剂脱除使胶液凝聚成胶粒的过程。目前国内采用的多是水析法凝聚。CN102516419A介绍了“三釜凝聚”技术:聚合反应之后的胶液与循环使用的热水和分散剂进行充分混合,形成非均相混合物;将此混合物喷射注入凝聚首釜,蒸汽从凝聚首釜底部注入,夹带溶剂的汽相自釜顶进入冷凝器,经冷凝器冷凝后进入油水分层罐,经分离后的溶剂进入精制系统,冷凝水进入凝聚系统循环使用,胶液凝聚成胶粒;将凝聚首釜中的胶粒与热水一起送入凝聚中釜,蒸汽从凝聚中釜底部注入,夹带溶剂的汽相被加压后进入凝聚首釜;将凝聚中釜中的胶粒水送往凝聚末釜,夹带溶剂的汽相加压后进入凝聚首釜,胶粒送入后处理工序,热水送往凝聚首釜重复使用;其中,凝聚首釜的温度为70~90℃,压力为0.01~0.05MPa,凝聚中釜的温度为105~110℃,压力为0.01~0.1MPa,凝聚末釜的温度为80~95℃,压力为-0.01~-0.04MPa。

目前,凝聚单元是合成橡胶生产中蒸汽消耗比重最大,达65%以上,因此降低凝聚单元的蒸汽消耗将具有可观的经济效益和社会效益,但由于凝聚首釜蒸出的油气温度不高,品位不足,难以回收其热能,工业生产中只有采用循环水冷却,造成能源和水的浪费,而此处蒸出的油气的相变热很大,消耗的循环水也多。



技术实现要素:

本发明的目的在于将凝聚蒸出的油气所含热能回收,提供一种节能节水的工艺,采用本工艺能明显降低凝聚单元的蒸汽消耗,减少循环水的使用,具有较好的经济效益和环境效益。

本发明是通过下述技术方案加以实现的,其主要吸收式热泵/吸收式制冷机组、三釜凝聚系统等组成。

本发明的技术方案是:

一种升温型吸收式热泵回收合成橡胶生产中凝聚油气热能装置,主要由升温型吸收式热泵、凝聚釜、冷却器、胶粒水泵组成,凝聚首釜顶部气相管线通过吸收式热泵机组蒸发器,再经过热泵的再生器后,与冷却器进口相连,冷却器出口与油水分层罐进口连接;来自后处理热水罐管线通过吸收式热泵吸收器,再与胶液管线相连,胶液喷嘴进口与胶液管线连接,胶液喷嘴通入凝聚首釜;另一台凝聚釜顶部气相管线与凝聚首釜下部连接;凝聚首釜下部与凝聚首釜胶粒水泵进口连接,凝聚首釜胶粒水泵与另一台凝聚釜连接。

在胶液喷嘴前还可设置三元预混器,过热热水管线与三元预器进口相连,过热热水通入三元预混器与胶液混合。

一种吸收式制冷机组回收合成橡胶生产中凝聚油气热能装置,主要由吸收式制冷机组、凝聚釜、冷却器、胶粒水泵组成,凝聚首釜顶部气相管线通过吸收式制冷机组发生器后,管线出口与冷却器进口相连,冷却器出口与油水分层罐进口连接;低温水进口管线通过吸收式制冷机组蒸发器后,回供低温水管线;胶液喷嘴进口与胶液管线连接,胶液喷嘴通入凝聚首釜;另一台凝聚釜顶部气相管线与凝聚首釜下部连接;凝聚首釜下部与凝聚首釜胶粒水泵进口连接,凝聚首釜胶粒水泵与另一台凝聚釜连接。

凝聚釜为两釜串联时,蒸汽管线从末釜下部通入凝聚釜内;末釜下部与末釜胶粒水泵进口连接,末釜胶粒水泵出口与后处理单元相连。

凝聚釜为三釜串联时,蒸汽管线从中釜下部通入凝聚釜内;凝聚中釜顶部气相管线与凝聚首釜下部连接,凝聚首釜下部与凝聚首釜胶粒水泵进口连接,凝聚首釜胶粒水泵与凝聚中釜连接,凝聚中釜顶部气相管线与凝聚首釜下部连接,凝聚中釜下部与凝聚中釜胶粒水泵进口连接,凝聚中釜胶粒水泵出口与凝聚末釜中下部相连;凝聚末釜顶部气相管线与蒸汽喷射式热泵相连,蒸汽喷射式热泵与外部蒸汽管线连接,蒸汽喷射式热泵气相出口与凝聚首釜下部连接,凝聚末釜下部与凝聚末釜胶粒水泵进口连接,凝聚末釜胶粒水泵出口与后处理单元连接。

升温型吸收式热泵回收合成橡胶生产中凝聚油气热能技术在合成橡胶生产中的应用:

该方案为连续生产工艺,将凝聚首釜蒸出的80-100℃油气通过蒸发吸收式热泵蒸发器中冷凝液后,再继续通过吸收式热泵再生器进行换热冷却冷凝,然后进入冷却器冷却冷凝,再进入油水分层罐,进行油水分层,排出水,油相进入溶剂精制回收工序;来自后处理热水罐热水通过吸收式热泵吸收器换热后,生产100-120℃过热热水,与胶液混合后,再通过胶液喷嘴进入凝聚首釜,过热热水替代部分蒸汽作为凝聚的热源。

升温型吸收式热泵主要由蒸发器、吸收器、再生器、冷凝器等组成。

油气在吸收式热泵蒸发器、再生器中冷凝为油水,经过冷却后进入油水分层罐。

凝聚中釜和凝聚末釜蒸出的油气进入凝聚首釜作为热源。

所述的凝聚釜是三釜串联,也可以是凝聚釜是两釜串联。

在三釜串联是蒸发器产生的蒸汽经压缩后进入凝聚中釜作为热源。

在三釜串联时凝聚末釜夹带溶剂的汽相被蒸汽喷射泵加压后进入凝聚首釜。

在三釜串联时凝聚中釜夹带溶剂的油气进入凝聚首釜作为热源。

本实用新型的优点有:

1)利用吸收式热泵技术,回收合成橡胶凝聚系统低品位油气中热量,用于加热凝聚系统中热水产生过热热水,减少凝聚系统的蒸汽消耗;

2)使用过热热水与胶液混合,喷入凝聚釜中,可增强胶液的分散性能,降低胶粒中溶剂含量;

3)减少了后处理单元的排水,使橡胶生产的污水排放量下降。

4)经济效益明显。

吸收式制冷机组回收合成橡胶生产中凝聚油气热能技术在合成橡胶生产中的应用:

该方案为连续生产工艺,将凝聚首釜蒸出的80-100℃油气通过吸收式制冷机组发生器使溴化锂稀溶液蒸发,然后进入冷却器冷凝冷却,再进入油水分层罐,进行油水分层,排出水,油相进入溶剂精制回收工序;吸收式制冷机组发生器蒸发产生的蒸汽进入吸收式制冷机组冷凝器冷凝,冷凝后经过节流降压后进入吸收式制冷机组蒸发器,溴化锂浓溶液在吸收器中吸收蒸发产生的蒸汽,吸收器用冷却水进行冷却,冷凝器用经过与吸收器换热后冷却水冷却;低温水通过与吸收式制冷机组蒸发器换热,生产5~10℃低温水供低温水用户使用。

吸收式制冷机组主要由发生器、蒸发器、吸收器、冷凝器等组成。

油气通过与吸收式制冷机组发生器换热冷凝为油水,经过冷却后进入油水分层罐。

凝聚中釜和凝聚末釜蒸出的油气进入凝聚首釜作为热源。

所述的凝聚釜是三釜串联,也可以是凝聚釜是两釜串联。

在三釜串联是蒸发器产生的蒸汽经压缩后进入凝聚中釜作为热源。

在三釜串联时凝聚末釜夹带溶剂的汽相被蒸汽喷射泵加压后进入凝聚首釜。

在三釜串联时凝聚中釜夹带溶剂的油气进入凝聚首釜作为热源。

本实用新型的优点有:

利用吸收式制冷机组,回收合成橡胶凝聚系统低品位油气中热量,生产5~10℃低温水,节约能源;经济效益明显。

附图说明

图1-使用升温型吸收式热泵利用合成橡胶生产中凝聚油气热能装置

图中所示:1-凝聚首釜,2-凝聚中釜,3-凝聚末釜,4-1-凝聚首釜胶粒水泵,4-2-凝聚中釜胶粒水泵,4-3-凝聚釜胶粒水泵,5-蒸汽喷射式热泵,6-油水分层罐,7-升温型吸收式热泵,8-冷却器

图2-使用吸收式制冷机组利用合成橡胶生产中凝聚油气热能装置

图中所示:1-凝聚首釜,2-凝聚中釜,3-凝聚末釜,4-1-凝聚首釜胶粒水泵,4-2-凝聚中釜胶粒水泵,4-3-凝聚釜胶粒水泵,5-蒸汽喷射式热泵,6-油水分层罐,7-吸收式制冷机组,8-冷却器

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明并不限于以下实施例,在不脱离前后所述宗旨的范围下,变化实施都包含在本发明的技术范围内。

实施例1

在SBS生产装置中,将聚合后胶含量10-20%的胶液送至凝聚工序,通过三元预混器与循环使用的过热热水及分散剂进行充分混合,形成非均相混合物,其中,过热热水的温度100-120℃,热水与胶液流量比为1-4:1。

然后将胶液喷入凝聚首釜(1),来自凝聚中釜(2)和凝聚末釜(3)油气从凝聚首釜(1)底部注入,循环热水自凝聚首釜中部进入补入以维持液位稳定,胶液与蒸汽、热水在搅拌作用下,胶液与热水及蒸汽发生充分传热传质作用,胶液迅速分散,夹带溶剂的油气自釜顶进入升温型吸收式热泵(7)的蒸发器、再生器换热冷凝冷却,换热后经油水冷却器8冷却后进入油水分层罐(6),经分离后的溶剂进入精制系统。

而胶液凝聚成胶粒与热水的混合物一起由胶粒水泵(4-1)从釜底部或中部送入凝聚中釜(2),在搅拌作用下,夹带溶剂的汽相进入凝聚首釜(1)作为首釜热源。

凝聚中釜胶粒水经胶粒水泵(4-2)送往凝聚末釜(3),在凝聚末釜(3)内,胶粒内的残留溶剂逐步扩散并挥发,夹带溶剂的汽相被蒸汽喷射式热泵(5)加压后进入凝聚首釜(1),完成凝聚过程的胶粒水经胶粒水泵(4-3)送往后处理工序分离,胶粒进入后处理工序,部分热水经热水泵送往凝聚首釜(1)重复使用,部分热水在升温型吸收式热泵(7)的吸收器升温达到100-120℃,所产生的过热热水经泵加压后与胶液罐来的胶液混合,部分替代凝聚系统热源。

其中,凝聚首釜(1)的温度为85-90℃,压力为0.024MPa,凝聚中釜(2)的温度为 105-110℃,压力为 0.046MPa,凝聚末釜(3)的温度为 95℃,压力为-0.0135MPa。

若年产4万吨SBS橡胶,胶液浓度为17%,则凝聚单元需要蒸出的溶剂油量为19.53万吨,采用本发明升温型吸收式热泵技术,与目前传统的“三釜凝聚”工艺相比,减少蒸汽消耗3.51万吨。并可减少后处理单元污水排放3.51万吨,增加运行成本约250万元。

如果按蒸汽价格158元/吨,污水6元/吨,其经济效益可达325万元/年。

实施例2

在BR生产装置中,将聚合后胶含量10-20%的胶液送至凝聚工序,通过三元预混器与循环使用的过热热水及分散剂进行充分混合,形成非均相混合物,其中,过热热水的温度100-120℃,过热热水与胶液流量比为1-4:1,分散剂在混合物中含量为20ppm。

然后将胶液注入凝聚首釜(1),来自凝聚中釜(2)和凝聚末釜(3)油气从凝聚首釜(1)底部注入,循环热水自凝聚首釜中部进入补入以维持液位稳定,胶液与蒸汽、热水在搅拌作用下,胶液与热水及蒸汽发生充分传热传质作用,胶液迅速分散,夹带溶剂的油气自釜顶进入升温型吸收式热泵(7)的蒸发器、再生器换热冷凝冷却,换热后经油水冷却器8冷却后进入油水分层罐(6),经分离后的溶剂进入精制系统。

而胶液凝聚成胶粒与热水的混合物一起由胶粒水泵(4-1)从釜底部或中部送入凝聚中釜(2),在搅拌作用下,夹带溶剂的汽相进入凝聚首釜(1)作为首釜热源。

凝聚中釜胶粒水经胶粒水泵(4-2)送往凝聚末釜(3),在凝聚末釜(3)内,胶粒内的残留溶剂逐步扩散并挥发,夹带溶剂的汽相被蒸汽喷射式热泵(5)加压后进入凝聚首釜(1),完成凝聚过程的胶粒水经胶粒水泵(4-3)送往后处理工序分离,胶粒进入后处理工序,胶粒进入后处理工序,部分热水经热水泵送往凝聚首釜(1)重复使用,部分热水在升温型吸收式热泵(7)的吸收器升温达到100-120℃,所产生的过热热水经泵加压后与胶液罐来的胶液混合,部分替代凝聚系统热源。

其中,凝聚首釜(1)的温度为83℃,压力为0.026MPa,凝聚中釜(2)的温度为110℃,压力为0.048 MPa,凝聚末釜(3)的温度为95℃,压力为-0.0135 MPa。

若年产5万吨BR橡胶,胶液浓度为14%,则凝聚单元需要蒸出的溶剂油量为30.71万吨,采用本发明的升温型吸收式热泵技术,与目前传统“三釜凝聚”工艺比较,减少蒸汽消耗4.85万吨,并可减少后处理单元污水排放4.85万吨。增加运行费用约305万元。

如果按上述价格,其经济效益可达490万元/年。

实施例3

在异戊橡胶生产装置中,将聚合后胶含量8-15%的胶液送至凝聚工序,通过三元预混器与循环使用的过热热水及分散剂进行充分混合,形成非均相混合物,其中,过热热水的温度100-120℃,热水与胶液流量比为1-4:1,分散剂在混合物中含量为20ppm。

然后将胶液注入凝聚首釜(1),来自凝聚中釜(2)和凝聚末釜(3)油气从凝聚首釜(1)底部注入,循环热水自凝聚首釜中部进入补入以维持液位稳定,胶液与蒸汽、热水在搅拌作用下,胶液与热水及蒸汽发生充分传热传质作用,胶液迅速分散,夹带溶剂的油气自釜顶进入升温型吸收式热泵(7)的蒸发器、再生器换热冷凝冷却,换热后经油水冷却器8冷却后进入油水分层罐(6),经分离后的溶剂进入精制系统。

而胶液凝聚成胶粒与热水的混合物一起由胶粒水泵(4-1)从釜底部或中部送入凝聚中釜(2),在搅拌作用下,夹带溶剂的汽相进入凝聚首釜(1)作为首釜热源。

凝聚中釜胶粒水经胶粒水泵(4-2)送往凝聚末釜(3),在凝聚末釜(3)内,胶粒内的残留溶剂逐步扩散并挥发,夹带溶剂的汽相被蒸汽喷射式热泵(5)加压后进入凝聚首釜(1),完成凝聚过程的胶粒水经胶粒水泵(4-3)送往后处理工序分离,胶粒进入后处理工序,胶粒进入后处理工序,部分热水经热水泵送往凝聚首釜(1)重复使用,部分热水在升温型溴化锂吸收式热泵(7)的吸收器升温达到100-120℃,所产生的过热热水经泵加压后与胶液罐来的胶液混合,部分替代凝聚系统热源。

其中,凝聚首釜(1)的温度为84℃,压力为0.025MPa,凝聚中釜(2)的温度为109℃,压力为0.047 MPa,凝聚末釜(3)的温度为95℃,压力为-0.0135 MPa。

若年产2.5万吨异戊橡胶,胶液浓度为13%,则凝聚单元需要蒸出的溶剂油量为16.73万吨,采用本发明的升温型吸收式热泵技术,与目前传统“三釜凝聚”工艺比较,减少蒸汽消耗2.64万吨,并可减少后处理单元污水排放2.64万吨。需增加运行费用210万元。

如果按上述价格,其经济效益可达222万元/年。

实施例4

在SSBR橡胶生产装置中,将聚合后胶含量10-20%的胶液送至凝聚工序,通过三元预混器与循环使用的过热热水及分散剂进行充分混合,形成非均相混合物,其中,过热热水的温度100-120℃,热水与胶液流量比为1-4:1,分散剂在混合物中含量为20ppm。

然后将胶液注入凝聚首釜(1),来自凝聚中釜(2)和凝聚末釜(3)油气从凝聚首釜(1)底部注入,循环热水自凝聚首釜中部进入补入以维持液位稳定,胶液与蒸汽、热水在搅拌作用下,胶液与热水及蒸汽发生充分传热传质作用,胶液迅速分散,夹带溶剂的油气自釜顶进入升温型吸收式热泵(7)的蒸发器、再生器换热冷凝冷却,换热后经油水冷却器8冷却后进入油水分层罐(6),经分离后的溶剂进入精制系统。

而胶液凝聚成胶粒与热水的混合物一起由胶粒水泵(4-1)从釜底部或中部送入凝聚中釜(2),在搅拌作用下,夹带溶剂的汽相进入凝聚首釜(1)作为首釜热源。

凝聚中釜胶粒水经胶粒水泵(4-2)送往凝聚末釜(3),在凝聚末釜(3)内,胶粒内的残留溶剂逐步扩散并挥发,夹带溶剂的汽相被蒸汽喷射式热泵(5)加压后进入凝聚首釜(1),完成凝聚过程的胶粒水经胶粒水泵(4-3)送往后处理工序分离,胶粒进入后处理工序,胶粒进入后处理工序,部分热水经热水泵送往凝聚首釜(1)重复使用,部分热水在升温型吸收式热泵(7)的吸收器升温达到100-120℃,所产生的过热热水经泵加压后与胶液罐来的胶液混合,部分替代凝聚系统热源。

其中,凝聚首釜(1)的温度为83℃,压力为0.024MPa,凝聚中釜(2)的温度为108℃,压力为0.046 MPa,凝聚末釜(3)的温度为95℃,压力为-0.0135 MPa。

若年产2万吨SSBR橡胶,胶液浓度为9%,则凝聚单元需要蒸出的溶剂油量为20.22万吨,采用本发明的升温型吸收式热泵技术,与目前传统“三釜凝聚”工艺比较,减少蒸汽消耗3.21万吨,并可减少后处理单元废水排放3.21万吨。需增加运行费用210万元。

如果按上述价格,其经济效益可达316万元/年。

在文中压力表示为MPa(A)是为绝对压力,表示为MPa是表压。

本发明的升温型吸收热泵回收合成橡胶生产中凝聚油气热能技术,不仅能用于上述例举的橡胶品种,同样也可以用于SEBS、SEPS、SIS、EPDM等溶液聚合合成橡胶生产装置。

由上例可知,升温型吸收式热泵回收合成橡胶生产中凝聚油气热能技术,不但可取得较好的经济效益,而且可减少废水排放。

实施例5

在SBS生产装置中,将聚合后胶含量10-20%的胶液送至凝聚工序,通过三元预混器与循环使用的热水及分散剂进行充分混合,形成非均相混合物,其中,热水的温度95℃,热水与胶液流量比为1-4:1。

然后将胶液喷入凝聚首釜(1),来自凝聚中釜(2)和凝聚末釜(3)油气从凝聚首釜(1)底部注入,循环热水自凝聚首釜中部进入补入以维持液位稳定,胶液与蒸汽、热水在搅拌作用下,胶液与热水及蒸汽发生充分传热传质作用,胶液迅速分散,夹带溶剂的油气自釜顶通过吸收式制冷机组(7)的发生器加热发生器中溴化锂稀溶液,产生冷剂蒸汽,冷剂蒸汽经过制冷机组冷凝器用循环冷却水冷凝冷却,通过节流降压后进入制冷机组的蒸发器与10-12℃低温水换热减压蒸发,使低温水温度降到5-7℃,供装置内用户使用。

通过制冷机组再生器的油气冷凝冷却后,再经冷却器用低温水继续冷却,然后经油水冷却器8冷却后进入油水分层罐(6),经分离后的溶剂进入精制系统。

而胶液凝聚成胶粒与热水的混合物一起由胶粒水泵(4-1)从釜底部或中部送入凝聚中釜(2),在凝聚中釜底部通往蒸汽,作为凝聚热源。在搅拌作用下,夹带溶剂的汽相进入凝聚首釜(1)作为首釜热源。

凝聚中釜胶粒水经胶粒水泵(4-2)送往凝聚末釜(3),在凝聚末釜(3)内,胶粒内的残留溶剂逐步扩散并挥发,夹带溶剂的汽相被蒸汽喷射式热泵(5)加压后进入凝聚首釜(1),完成凝聚过程的胶粒水经胶粒水泵(4-3)送往后处理工序分离,胶粒进入后处理工序,热水经热水泵送往凝聚首釜(1)重复使用。

其中,凝聚首釜(1)的温度为85-90℃,压力为0.024MPa,凝聚中釜(2)的温度为 105-110℃,压力为 0.046MPa,凝聚末釜(3)的温度为 95℃,压力为-0.0135MPa。

若年产4万吨SBS橡胶,胶液浓度为17%,则凝聚单元需要蒸出的溶剂油量为19.53万吨,采用本发明吸收式制冷技术,与目前传统的“三釜凝聚”工艺相比,可产生7℃低温水300t/h,运行成本只增加约85 万元。

如果低温水价格1.2元/吨,其经济效益可达203万元/年。

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