[发明专利]含微量丙酮空气的双塔集成回收装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种回收丙酮的装置及回收丙酮的方法，特别是烟用醋酸纤维丝束生产过程中含微量丙酮空气的双塔集成回收装置及方法。

背景技术

在烟用醋酸纤维丝束生产过程中，丙酮作为溶剂用来溶解二醋酸纤维素醋片，经纺丝和干燥后，挥发出来的丙酮蒸汽与空气混合形成含有微量丙酮的混合气，需通过丙酮回收单元对丙酮进行回收、净化。由于烟用醋酸纤维丝束生产过程中丙酮空气混合气中所含丙酮的浓度低，只有1.72％或17150ppm左右，其他的回收或净化方法工业化难度较大，目前多采用固定床活性碳吸附法进行回收，通过蒸汽解析、冷凝为稀丙酮水后，再通过蒸馏得到浓度约为99％的丙酮供生产循环使用。但固定床吸附法回收丙酮的缺点之一是能耗大，热能利用率低，约有1/3的解析蒸汽热能利用率仅达5%；之二是生产过程中汽、气流动和量均不连续，过程需频繁切换，不但使锅炉的负荷不断产生波动，而且自控系统投资及维护成本较高；之三是物料输送和吸收工序均以气态方式运行，存在爆炸危险。

参见图1，现有的“水吸收法丙酮回收”装置中，需要在低温条件下进行丙酮的吸收，要将220t/h的吸收水a从19℃降温至4℃的吸收水d，然后从水吸收塔10的上部进入并向下喷淋，在水吸收塔10中与上升的待处理气体f逆流接触，待处理气体f是从生产设备和车间排出的含有微量丙酮的空气。通过与吸收水d逆流接触，待处理气体f中的微量丙酮被吸收，以保证尾气体g中丙酮含量<80ppm，且在塔底得到较高浓度稀丙酮水e，从而减少稀丙酮水、吸收水的循环量和蒸馏过程的蒸汽消耗量。较高浓度的稀丙酮水e经过后续系统70，包括热、冷交换系统、稀丙酮蒸馏系统、吸收液处理系统处理并回收大部分的丙酮后，还生成19℃的吸收水a，若将220t/h的吸收水a降低15℃，通常需要串联3套直接法冷水机组20方能实现，仅此项每小时将耗电约990kwh，电成本600万元/年，使水吸收法新工艺技术的收益低于预期。与此同时水吸收塔10塔顶约20.75万m3/h（8.3℃）的低温放空尾气体g因缺乏有效的回收手段而排入大气。通常可以采用常规换热方法回收该部分冷量，但因尾气量大且其空气导热性能差，须用数万平方米的换热器，又因常规换热受温度差的限制，回收冷量甚微，不具备工业化应用价值。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种尾气冷量能得到有效回收利用，从而降低能耗的含微量丙酮空气的双塔集成回收装置。

本发明的另一目的是提供一种尾气冷量能得到有效回收利用，从而降低能耗的含微量丙酮空气的双塔集成回收方法。

为实现上述目的之一，本发明提供的含微量丙酮空气的双塔集成回收装置，包括：水吸收塔，其上部与吸收水进水管相连，下部与含微量丙酮的待处理气体的进气管相连，其顶部设置有排放尾气体的排气口，其底部与稀丙酮水排水管相连；还包括冷量回收装置，冷量回收装置包括回收塔，回收塔的底部与尾气排气口的相连，在回收塔与尾气体排气口之间还设置有液相隔断装置，回收塔的顶部设有与大气相通的排放口，上部与吸收水的进液管相连，下部与吸收水的出液管相连；储液罐，与所述出液管相连，用于储存从所述出液管流出的吸收水；冷却装置，连接在储液罐和所述水吸收塔之间，用于将储液罐中的吸收水冷却后，通过进水管送入所述水吸收塔中。

上述技术方案的含微量丙酮空气的双塔集成回收装置，能更好的回收利用低温尾气体中的冷量，从而降低冷却装置的能耗，实现节能的目的。同时在水吸收塔中丙酮浓度能从17150ppm降至438ppm，而经过回收塔后，丙酮浓度则可从438ppm进一步降低至66ppm，换言之，水吸收塔是气体向吸收液传热、传质过程，回收塔是吸收液向气体传热，而气体继续向吸收液传质的过程，这是本发明的核心“双塔集成”的意义所在。

进一步的，本发明提供的含微量丙酮空气的双塔集成回收装置，其回收塔内装有波纹板填料层并设置有水分布器。

在冷量回收装置的回收塔中采用表面积较大的波纹板并采用直接接触法进行气相和液相的热交换，解决了传统换热技术无法解决的大空气量换热设备庞大、尾气体导热性能差以及经济极限温度差限制的问题，使尾气体冷量回收具有了可行性和工业化价值。

更好的，本发明提供的含微量丙酮空气的双塔集成回收装置，其回收塔为与水吸收塔一体的等径筒体，并设置在水吸收塔的上方。这种设计使含微量丙酮空气的双塔集成回收装置结构紧凑，使用方便。