一种聚酯固相缩聚余热利用系统及控制方法与流程

本发明涉及余热回收利用，具体涉及一种聚酯固相缩聚余热利用系统及控制方法。

背景技术：

1、pet全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯，目前主要采用精对苯二甲酸(pta)和乙二醇(eg)反应制取，pet切片制取过程主要包括如下几个阶段：制取浆液-酯化反应-缩聚反应-切粒-固相缩聚增粘-切片冷却-制得成品。其中在生产聚酯切片的过程中会产生大量的余热，为了达到节能减排的目的，通常需要对这些热量进行利用，例如公开号为cn116718061a的中国发明专利提供了一种三釜聚酯装置的酯化余热利用系统，对酯化反应阶段产生的余热进行了利用；酯化反应阶段产生的酯化蒸汽中含有大量稳定的蒸汽潜热，一直是聚酯装置节能和能量优化利用的重点，然而在聚酯切片生产过程中还存在一些难以利用的余热，这部分热量目前并没有得到回收利用。

2、例如，固相缩聚增粘阶段对切片进行冷却处理产生的余热空气，目前通过除尘处理后直接排放；固相缩聚阶段(ssp)也称固相增粘，是产品在固体状态下进行的缩聚反应，在该阶段需要将切片加热到200℃左右，完成缩聚反应后将切片输送至冷却器中进行冷却处理，以便于后续分装打包。其中冷却时主要是将室温空气吸入冷却器中对切片进行降温，室温空气与切片换热后产生大量的热空气，但是这部分空气余热风量大、温度低、压力低，不便于利用。为了进一步节能减排，提高聚酯生产过程中余热利用率，亟需设计一套余热利用设备用于回收利用固相缩聚冷却器出口段产生的热量。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种聚酯固相缩聚余热利用系统及控制方法，以解决现有的固相缩聚冷却器出口段的大量热空气得不到有效利用的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种聚酯固相缩聚余热利用系统，包括配浆罐和用于冷却聚酯切片的冷却器，配浆罐上设置有eg进料管和浆液输送管，冷却器上设置有进风管和出风管，还包括增效装置和加热装置，所述增效装置包括传热水箱，冷却器的出风管通过余热管路与传热水箱的底部连通，传热水箱上设置有出水管和回水管；所述加热装置包括eg加热管路，eg加热管路上设置有换热器，换热器的进水管与传热水箱的出水管连通，换热器的排水管与传热水箱的回水管连通，eg进料管与换热器连接，eg通过换热器换热后进入配浆罐；所述配浆罐内设置有温度传感器，所述eg加热管路上设置有第一控制阀，所述温度传感器和第一控制阀均电连接有控制器。

4、发明构思：为了充分利用ssp冷却器出口段的大量热空气，发明人进行了多次研究，例如将冷却器出口段的热量用于加热进入固相缩聚反应器的常温切片，但是直接将该热空气鼓入物料仓中用于加热物料，容易导致物料受热不均出现结块、结焦的问题，进而影响产品的质量，因此将ssp后端冷却段产生的热空气用于前端加热，虽然可以利用热量，但却会影响产品的质量。在此基础上，发明人进一步研究尝试将热空气用于加热水，利用热水制冷机制备冷却水，用于其它阶段降温处理，但是在实际使用过程中热量利用率低，达不到节能的目的，反而会增加设备的能耗和成本；因此ssp冷却器出口段的热量难以被有效地利用，通常只能采取排放处理，成为该领域中长期难以被解决的难点。

5、与此同时，发明人发现在今年夏秋季节时，天气昼夜温差较大，导致对制备浆液阶段的浆料密度影响较为频繁，经过连续观测发现，浆料最高温度为47℃，最低温度为33℃；我司采用配浆罐制取浆液，配浆罐上设置有eg进料管和浆液输送管，配制浆料使用的eg为回用的eg，回用的eg通过eg进料管进入配浆罐中，回用eg的温度大约为36-51℃，eg与配浆罐中的其它原料混合得到浆料，浆料通过浆液输送管送至酯化阶段。其中，浆料的密度受到多个因素的影响，例如温度、pta下料量以及下料旋转阀是否堵料、pta粒径变化等，浆料密度发生波动会影响产品端羧基等品质的波动，进而使得产品的优品率不稳定。

6、其中，浆料的温度受到回用eg温度和天气温度的影响，因此温度不容易调节，目前当浆料密度发生波动时通常采用手动调节pta下料量来控制浆料密度，例如通过增加或减少pta瞬时下料量，短时间快速提升和降低浆料密度；但是调节pta下料只可以减小波动时长，不能避免波动，因此当端羧基、粘度控不住的时候就存在产品降等或者不合格的风险。

7、在此基础上，发明人进一步研究测算发现，将ssp冷却器出口段的热空气用于加热回用eg，可以稳定地控制回用eg的温度，进而解决因为温度变化对浆料密度的影响，同时解决了冷却器出口段的热空气难以被利用的问题。

8、技术效果：

9、本发明利用冷却器出口段的大量热空气加热配浆eg，并通过调节eg的温度控制浆料的温度，可以使浆料的温度稳定地控制在60℃，可以解决因为天气和eg温度波动造成密度波动的问题，有效地减小浆料密度波动，减小产品端羧基等品质的波动，保证了产品的质量，减少废料产生；另外，利用冷却器出口段的余热对配浆eg进行加热，既能够回收利用热量，实现节能减排，又能够提高浆料的整体温度，降低浆料输送至酯化阶段的温差，有效地降低了后续阶段的能耗，达到了节能降耗的目的，节约了企业的生产成本。

10、1、设置增效装置可以提高余热空气的换热效率，余热空气从冷却器的出风管进入传热水箱中，利用气体扩散原理将温度传递至传热水箱中的循环水中，将循环水通入eg加热管路中用于对配浆eg进行加热。

11、2、设置eg加热管路对eg进料管内配浆eg进行加热，便于控制进入配浆罐内的浆料温度，回用的配浆eg温度大约为36-51℃，eg温度不稳定，且与配浆罐内的原料混合后还受到天气温度的影响；通过对eg进行加热，可以通过控制eg加热管路内的循环水量来调节eg温度，从而稳定地控制浆料的温度，降低温度波动对浆料密度的影响，保证产品的质量，提高产品的成品率。

12、3、通过在配浆罐内设置温度传感器可以实时检测浆料的温度，并根据浆料罐内浆料温度对应控制eg加热管路上的第一控制阀，通过控制第一控制阀的开度控制循环水量，进而控制进入配浆罐内的配浆eg温度，实现自动控制。

13、4、对eg进行加热后可以将温度由原来的36-51℃提高至65℃，从而使得浆料的温度稳定地控制在60℃，相较于之前浆料的平均温度提高了20℃，有效地降低了后续能耗；经过测算每年可节省费用一百多万，有效地降低了企业成本，达到了节能降耗的目的。

14、优选的，作为一种改进，加热装置还包括浆料加热管路，所述浆液输送管外设置有夹套，浆料加热管路一端与传热水箱的出水管连通，另一端与夹套的进口连通，浆液的输送方向与浆料加热管路的输送方向相反，夹套的出口通过连接管与传热水箱的回水管连通。

15、有益效果：通过设置浆料加热管路可以对浆料运输进行持续加热，使浆料的温度稳定地提高至80℃，可以进一步降低后续阶段的能耗。

16、优选的，作为一种改进，连接管上还设置有支管，支管与换热器的进水管连通，且支管上设置有第二控制阀；所述浆料加热管路、eg加热管路通过三通管与传热水箱的出水管连通，且浆料加热管路上还设置有第三控制阀。

17、有益效果：通过设置支管，浆料加热管路内的循环水先通过夹套对浆液输送管内的浆料加热，再通过支管进入换热器对配浆eg进行加热，可以充分利用循环水的余热，提高余热利用效率；另外，浆料加热管路和eg加热管路可以根据余热情况进行选择，例如冬季温度较低时，鼓入冷却器内的风量减小，产生的余热空气少，且配浆eg升温需要的热量大，此时关闭浆料加热管路，仅对配浆eg进行加热；夏秋季节温度较高，产生的余热空气量大，可以同时对输送的浆料和配浆eg进行加热；通过上述控制，可以在保证浆料温度稳定控制的基础上，最大化利用能量，保证系统平稳运行。

18、优选的，作为一种改进，余热管路上还设置有增压器，余热管路靠近传热水箱的一端设置有电动阀，所述传热水箱内设置有温度计，温度计和电动阀均与控制器电连接。

19、有益效果：增压器作为备用，当冷却器出风管的出风段排出的空气压力不够时，利用增压器对该余热空气进行增压，保证余热空气顺利与传热水箱内的循环水进行换热；通过在传热水箱内设置温度计检测循环水的温度，根据循环水温调节电动阀的开度控制进气量，从而保证循环水的温度，进一步保证后续加热阶段的稳定性。

20、优选的，作为一种改进，传热水箱的底部均匀地设置有若干进风口，余热管路的出风口设置有若干气管，每一气管与一个进风口连接。

21、有益效果：通过设置多个进风口，对循环水进行均匀加热，保证换热效率。

22、优选的，作为一种改进，冷却器的进风管上设置有鼓风机，冷却器的出风管上设置有除尘器和引风机，引风机的出风口与余热管路的进风口连接。

23、有益效果：通过向冷却器内鼓入室温空气对切片进行降温，可以将切片的温度由200℃左右降低至70℃，室温空气与切片进行换热后，温度升高至110℃左右，通过引风机将该余热空气引至余热管路中，便于后续换能。

24、一种聚酯固相缩聚余热利用系统的控制方法，用于控制聚酯固相缩聚余热利用系统，包括两个控制阶段：

25、s1仅对eg加热：冬季时关闭浆料加热管路上的第三控制阀，打开eg加热管路上的第一控制阀，只对eg进行加热；

26、s2同时对eg和浆料加热：夏秋季节关闭第一控制阀，打开浆料加热管路上的第三控制阀，支管上的第二控制阀，利用加热浆料的循环水加热配浆eg。

27、优选的，作为一种改进，将传热水箱内的水温控制在85-95℃。

28、优选的，作为一种改进，将进入配浆罐的eg温度控制在65℃。

29、通过上述控制方法，可以对固相缩聚冷却阶段产生的余热进行利用，并通过控制不同阶段的温度实现对配浆阶段浆料温度的稳定控制，有效减少浆料密度波动，减小产品端羧基等品质的波动，保证产品质量；同时利用余热空气，降低了整体能耗。