一种纤维生产过程中溶剂-萃取剂混合液的分离回收装置的制作方法

1.本技术涉及化工设备技术领域，具体涉及一种纤维生产过程中溶剂-萃取剂混合液的分离回收装置。


背景技术：

2.湿法纺丝工艺作为现阶段超高分子量聚乙烯纤维的主要工艺之一，其先是将超高分子量聚乙烯粉料/白油/助剂混合体系溶解制成纺丝原液，然后经喷丝、冷却后形成冻胶丝，再将冻胶丝进行萃取后干燥，干燥后的冻胶丝拉伸后即为超高分子量聚乙烯纤维。目前采用萃取方式除去凝胶丝条中高沸点溶剂，萃取过程是其中的关键环节，国内湿法工艺厂家多采用碳氢清洗剂、二氯甲烷、四氯乙烯等作为萃取剂，为提高萃取效率常采用多级萃取，造成萃取及回收成本高。其中，四氯乙烯在常温下呈无色透明液体，不可燃，有研究表明，在超高分子量聚乙烯制备领域采用四氯乙烯作为萃取阶段的萃取剂，安全性和效率更佳。但是，在采用冻胶纺方法生产超高分子量聚乙烯纤维过程中，采用四氯乙烯对第一溶剂白油进行萃取，得到大量白油/四氯乙烯混合液(其中白油含量20-40％)，以及尾气回收过程中白油吸收环节中也会产生大量白油/四氯乙烯混合液(其中四氯乙烯含量5-20％)。将四氯乙烯分离再利用则成为了超高分子量聚乙烯纤维生产过程中亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.为此，本技术提供一种纤维生产过程中溶剂-萃取剂混合液的分离回收装置，能够快速分离溶剂-萃取剂混合液，结构简单，使用方便，能够解决现有分离装置能力小、能耗高的问题。
4.为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种纤维生产过程中溶剂-萃取剂混合液的分离回收装置，包括蒸发单元、汽提吹脱塔、吸收-吸附处理单元、液液热交换器和表冷器，所述液液热交换器内通入白油、四氯乙烯混合液，所述液液热交换器与蒸发单元、汽提吹脱塔之间均通过管道相接，所述蒸发单元与汽提吹脱塔、吸收-吸附处理单元之间均通过管道相接，所述汽提吹脱塔与表冷器之间通过管道相接，所述表冷器与吸收-吸附处理单元之间通过管道相接；所述蒸发单元将白油通过管道注入汽提吹脱塔，所述汽提吹脱塔将处理之后的白油通过管道注入液液热交换器，所述汽提吹脱塔通过管道将汽提吹脱尾气输送至表冷器，所述表冷器将冷却后的汽提吹脱尾气通过管道输送至吸收-吸附处理单元，所述蒸发单元通过管道将反应之后的气体输送至吸收-吸附处理单元。
5.优选地，所述蒸发单元包括一效降膜式蒸发器、二效降膜式蒸发器、三效降膜式蒸发器、一效分离器、二效分离器、三效分离器、一效循环泵、二效循环泵、三效循环泵、刮板式薄膜蒸发器、第一气液热交换器、第二气液热交换器、第三气液热交换器、第四气液热交换器和真空泵；
6.所述一效降膜式蒸发器与一效分离器之间通过管道相接，所述二效降膜式蒸发器与二效分离器之间通过管道相接，所述三效降膜式蒸发器与三效分离器之间通过管道相
接，所述一效降膜式蒸发器与液液热交换器之间设置有第一混合液管，所述第一混合液管将预热后的白油/四氯乙烯混合液注入一效降膜式蒸发器，所述第一混合液管上设置有进料泵，所述一效降膜式蒸发器与二效降膜式蒸发器之间设置有第二混合液管，所述一效分离器具有两个输出端，所述一效分离器的一个输出端与二效降膜式蒸发器通过管道相接，所述一效分离器的另一个输出端接于第二混合液管上，所述第二混合液管上靠近二效降膜式蒸发器的一端设置一效循环泵；所述二效降膜式蒸发器与三效降膜式蒸发器之间设置有第三混合液管，所述二效分离器具有两个输出端，所述二效分离器的一个输出端与三效降膜式蒸发器通过管道相接，所述二效分离器的另一个输出端接于第三混合液管，所述第三混合液管靠近三效降膜式蒸发器的一端设置二效循环泵；所述三效降膜式蒸发器与刮板式薄膜蒸发器之间设置有第四混合液管，所述三效分离器具有两个输出端，所述三效分离器的一个输出端与第三气液热交换器通过管道相接，所述三效分离器的另一个输出端接于第四混合液管，所述第四混合液管靠近刮板式薄膜蒸发器的一端设置三效循环泵；所述第三气液热交换器与吸收-吸附处理单元之间设置有气体管道，所述第四气液热交换器、真空泵依次设置于气体管道上；所述第一气液热交换器通过管道接于二效降膜式蒸发器上，所述第二气液热交换器通过管道接于三效降膜式蒸发器上，所述第一气液热交换器、第二气液热交换器通过管道接于气体管道上，且与气体管道的相接处位于第四气液热交换器输入端前段；所述刮板式薄膜蒸发器与三效降膜式蒸发器之间还设置有回流管道。
7.进一步优选地，所述一效降膜式蒸发器上设置有蒸汽进口和蒸汽出口。
8.优选地，所述吸收-吸附处理单元由喷淋吸收塔、吸附单元串联组成。
9.进一步优选地，所述喷淋吸收塔为填料吸收塔。
10.进一步优选地，所述吸附单元为三箱两级式活性碳纤维吸附脱附设备。
11.相比现有技术，本技术至少具有以下有益效果：
12.本技术结构简单，技术合理，利用蒸发单元实现连续化运转、运行费用低，解决了现有分离装置能力小、能耗高的问题，吸收-吸附处理单元实现对尾气的深度处理，达到资源节约、生态环保的目的，解决了现有分离装置能力小、能耗高的问题。
附图说明
13.为了更直观地说明现有技术以及本技术，下面给出示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本技术时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本技术揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。
14.图1为本技术一个实施例提供的一种纤维生产过程中溶剂-萃取剂混合液的分离回收装置的示意图；
15.附图标记说明：
16.1、汽提吹脱塔；
17.2、吸收-吸附处理单元；21、气体管道；22、喷淋吸收塔；23、吸附单元；
18.3、液液热交换器；31、第一混合液管；32、进料泵；
19.4、表冷器；
20.51、一效降膜式蒸发器；52、二效降膜式蒸发器；521、第二混合液管；53、三效降膜
式蒸发器；531、第三混合液管；54、一效分离器；541、第四混合液管；55、二效分离器；551、回流管道；56、三效分离器；57、一效循环泵；58、二效循环泵；59、三效循环泵；510、刮板式薄膜蒸发器；511、第一气液热交换器；512、第二气液热交换器；513、第三气液热交换器；514、第四气液热交换器；515、真空泵。
具体实施方式
21.以下结合附图，通过具体实施例对本技术作进一步详述。
22.在本技术的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本技术中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。
23.本技术中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本技术揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本技术表述的范畴。
24.请参阅图1，本技术实施例提供的一种纤维生产过程中溶剂-萃取剂混合液的分离回收装置，包括蒸发单元、汽提吹脱塔1、吸收-吸附处理单元2、液液热交换器3和表冷器4，液液热交换器3内通入白油、四氯乙烯混合液，液液热交换器3与蒸发单元、汽提吹脱塔1之间均通过管道相接，蒸发单元与汽提吹脱塔1、吸收-吸附处理单元2之间均通过管道相接，汽提吹脱塔1与表冷器4之间通过管道相接，表冷器4与吸收-吸附处理单元2之间通过管道相接；蒸发单元将白油通过管道注入汽提吹脱塔1，汽提吹脱塔1将处理之后的白油通过管道注入液液热交换器3，汽提吹脱塔1通过管道将汽提吹脱尾气输送至表冷器4，表冷器4将冷却后的汽提吹脱尾气通过管道输送至吸收-吸附处理单元2，蒸发单元通过管道将反应之后的气体输送至吸收-吸附处理单元2；
25.上述提到的蒸发单元包括一效降膜式蒸发器51、二效降膜式蒸发器52、三效降膜式蒸发器53、一效分离器54、二效分离器55、三效分离器56、一效循环泵57、二效循环泵58、三效循环泵59、刮板式薄膜蒸发器510、第一气液热交换器511、第二气液热交换器512、第三气液热交换器513、第四气液热交换器514和真空泵515，本技术中，溶剂为高沸点液体，沸点在200℃以上，萃取剂为低沸点的液体，沸点在170℃以下。蒸发器单元利用溶剂、萃取剂在不同温度下在气相中的组成和液相中组成存在差异进行分离，具体的溶剂为高沸点的白油，萃取剂为碳氢清洗剂、二氯甲烷、四氯乙烯、120号溶剂油中的一种，蒸发单元利用溶剂、萃取剂的沸点差异进行分离；
26.一效降膜式蒸发器51与一效分离器54之间通过管道相接，二效降膜式蒸发器52与二效分离器55之间通过管道相接，三效降膜式蒸发器53与三效分离器56之间通过管道相接，一效降膜式蒸发器51与液液热交换器3之间设置有第一混合液管31，第一混合液管31将预热后的白油/四氯乙烯混合液注入一效降膜式蒸发器51，第一混合液管31上设置有进料泵32，一效降膜式蒸发器51与二效降膜式蒸发器52之间设置有第二混合液管521，一效分离器54具有两个输出端，一效分离器54的一个输出端与二效降膜式蒸发器52通过管道相接，一效分离器54的另一个输出端接于第二混合液管521上，第二混合液管521上靠近二效降膜式蒸发器52的一端设置一效循环泵57；二效降膜式蒸发器52与三效降膜式蒸发器53之间设
置有第三混合液管531，二效分离器55具有两个输出端，二效分离器55的一个输出端与三效降膜式蒸发器53通过管道相接，二效分离器55的另一个输出端接于第三混合液管531，第三混合液管531靠近三效降膜式蒸发器53的一端设置二效循环泵58；三效降膜式蒸发器53与刮板式薄膜蒸发器510之间设置有第四混合液管541，三效分离器56具有两个输出端，三效分离器56的一个输出端与第三气液热交换器513通过管道相接，三效分离器56的另一个输出端接于第四混合液管541，第四混合液管541靠近刮板式薄膜蒸发器510的一端设置三效循环泵59；第三气液热交换器513与吸收-吸附处理单元2之间设置有气体管道21，第四气液热交换器514、真空泵515依次设置于气体管道21上；第一气液热交换器511通过管道接于二效降膜式蒸发器52上，第二气液热交换器512通过管道接于三效降膜式蒸发器53上，第一气液热交换器511、第二气液热交换器512通过管道接于气体管道21上，且与气体管道21的相接处位于第四气液热交换器514输入端前段；刮板式薄膜蒸发器510与三效降膜式蒸发器53之间还设置有回流管道551；
27.一效降膜式蒸发器51上设置有蒸汽进口和蒸汽出口；
28.吸收-吸附处理单元2由喷淋吸收塔22、吸附单元23串联组成，经处理后的尾气依次经过喷淋吸收塔22、吸附单元23进行处理，喷淋吸收塔22内还可注入干燥尾气，上述过程中产生的不凝气、汽提吹脱尾气以及车间产生的干燥尾气汇总后经白油喷淋吸收、吸附单元23的两级吸附深度处理，实现了萃取剂的进一步回收和尾气的达标排放；吸收-吸附处理单元2采用串级方式相连；
29.喷淋吸收塔22为填料塔、板式塔，优选为填料吸收塔，填料吸收塔中液体以膜状运动与气相进行充分接触；
30.吸附单元23为三箱、两级式活性碳纤维(或活性碳颗粒)吸附脱附设备；
31.液液热交换器3中注入白油、四氯乙烯混合液，经处理后将白油排出，经过白油精制，将白油存放于白油暂存罐；
32.一效降膜式蒸发器1的热源由蒸汽提供，通过热交换器预热后的白油/四氯乙烯混合液1由进料泵32连接到一效降膜式蒸发器顶部，白油/四氯乙烯混合液1从一效降膜式蒸发器51顶部进入蒸发单元，白油/四氯乙烯混合液经过一效降膜式蒸发器51加热后在一效分离器54中发生相分离，生成的四氯乙烯蒸汽供给二效降膜式蒸发器52作为热源，随后经过气液热交换器(冷源为循环水)进行冷凝，冷凝下来的萃取剂进入萃取剂暂存罐，不凝气最后经真空泵515进入到吸收-吸附处理单元2；
33.白油/四氯乙烯混合液经过二效降膜式蒸发器52加热后在二效分离器中发生相分离，生成的四氯乙烯蒸汽供给三效降膜式蒸发器53作为热源，随后经过气液热交换器(冷源为循环水)进行冷凝，冷凝下来的萃取剂进入萃取剂暂存罐，不凝气最后经真空泵515进入到吸收-吸附处理单元2；
34.白油/四氯乙烯混合液经过三效降膜式蒸发器53加热后在三效分离器中发生相分离，生成的四氯乙烯蒸汽直接进入气液热交换器(冷源为循环水)进行冷凝，冷凝下来的萃取剂进入萃取剂暂存罐，不凝气最后经真空泵515进入到吸收-吸附处理单元2；
35.白油/四氯乙烯混合液由三效循环泵59打入到刮板式薄膜蒸发器510，刮板式薄膜蒸发器510的热源由蒸汽提供，白油/四氯乙烯混合液4在刮板式薄膜蒸发器510中进一步发生相分离，生成的四氯乙烯蒸汽同样进入三效降膜式蒸发器53和二效分离器55中相分离生
成的四氯乙烯蒸汽一起供给三效降膜式蒸发器53作为热源，经三效降膜加刮板式蒸发器单元后，绝大部分萃取剂被分离出来，得到含微量四氯乙烯的白油，随后进入汽提吹脱塔1，进一步降低白油中四氯乙烯含量，经高温氮气汽提吹脱后，得到含极微量四氯乙烯的白油，通过液液热交换器3给即将进入分馏系统的白油/四氯乙烯混合液进行预热，以实现能量回用，到达节能降耗的目的，汽提吹脱尾气经表冷器4降温后进入到吸收-吸附处理单元2，白油则进入白油精制环节，经脱色、精滤后，进入白油暂存罐中备用；
36.上述流程中产生的不凝气经气液换热器(冷源为7℃冷冻水)再次冷凝后，和汽提吹脱尾气以及车间干燥环节产生的干燥尾气由管道汇总后经喷淋吸收塔进行喷淋吸收处理、再经吸附单元进行两级吸附，经深度处理后，实现了四氯乙烯的进一步回收和尾气的达标排放。
37.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
38.上文中通过一般性说明及具体实施例对本技术作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本技术的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本技术的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本技术的权利要求保护范围。