[发明专利]干法纺丝有机溶剂回收与空气循环使用工艺及其装置

说明书

技术领域

 本发明涉及纺丝处理设备，具体是干法纺丝有机溶剂回收与空气循环使用工艺及其装置。

背景技术

化学纤维已经广泛应用于人们的生产与生活，例如，聚丙烯腈纤主要用作毛线、针织物（纯纺或与羊毛混纺）和机织物，特别适用于作室内装饰布，如窗帘；而氨纶丝也广泛应用于包覆、棉包和针织上；最近开发出来的聚酰亚胺纤维由于其独特的耐温度性能已经广泛用于制造高温空气过滤器等。

干法纺丝是常用的制造化学纤维的方法，干纺时从喷丝头毛细孔中压出的纺丝液细流进入纺丝甬道中。通过甬道中高温气流的作用,使原液细流中的溶剂快速挥发,挥发出来的溶剂蒸汽被热气体流带走。原液在逐渐脱去溶剂的同时发生固化，并在卷绕张力的作用下伸长变细而形成初生纤维。

传统的纺丝甬结构原理图参见图1。

纺丝甬底部是出丝口，所以必须是开放的，为了防止在丝束流出的过程中有机溶剂从出丝口逃逸到生产车间，出丝口必须是负压状态，以保证车间中的空气从纺丝甬底部进入纺丝甬。

另外，纺丝甬在纺丝过程中都处于高温状态，而纺丝使用的有机溶剂是容易燃烧与爆炸的物质，为了防止有机溶剂爆炸，部分化纤制造公司采取向纺丝甬中向纺丝甬中补充氮气，以保证纺丝甬中氧气浓度低于11.5%。除向纺丝甬中通氮气防止有机溶剂爆炸外，部分化纤制造公司采取两个空气循环系统，其中一个空气循环系统中有机溶剂含量始终保持在有机溶剂爆炸极限上限以上，另外一个空气循环系统中有机溶剂含量始终保持在有机溶剂爆炸极限下限以下，该种空气循环与有机溶剂回收方法最大的优点是节省了氮气。

图1是包含两个空气循环系统的纺丝甬的有机溶剂回收与空气循环系统流程图。

图1中A点是热空气进口，B点是含有机溶剂的出口；A点与B点之间构成一个密闭的空气处理循环。图1中A点与B点之间的甬道中有机溶剂的含量在溶剂爆炸极限上限以上。

图1是1-2是循环风机，1-5是空气-空气换热器，1-4是冷却水换热器，1-4冷却器的冷却介质是循环冷却水，循环冷却水温度是常温；1-3是冷冻水换热器，1-3换热器冷却介质是-5℃-15℃的冷冻水，1-6是导热油空气加热器。含有机溶剂的空气经过1-4冷却器冷却后部分有机溶剂从空气中冷凝下来；当从1-4冷却器出来的空气经过1-3冷冻水换热器冷却后空气中的有机溶剂进一步从空气中冷凝。目前经过1-3冷冻水换热器冷却后的空气温度通常在20℃左右。空气换热器1-5的功能就是利用从纺丝甬出来的空气加热已经出去部分有机溶剂的空气；导热油加热器1-6的功能就是利用导热油把送进纺丝甬的空气加热到预定温度。

图1中C点是抽气口，抽气的目的是实现出丝口的负压状态，以保证车间中的空气从纺丝甬底部进入纺丝甬。

从C点排出的空气含有一定数量的有机溶剂，所以，从该点抽出的溶剂先经过循环冷却水换热器1-7冷却、然后通过冷冻水换热器1-8冷却、最后通过喷淋塔1-9利用水喷淋处理后排向大气，图1中1-1是抽气风机。换热器1-7的冷却介质是循环冷却水，换热器1-8的冷却介质是-5℃-15℃的冷冻水，喷淋塔1-9的功能是利用水吸收空气中残留的有机溶剂。

现有的纺丝甬空气处理与溶剂回收系统实际就是以B点为出口，A点为进口的密闭空气循环回路，以及以C点为排气口的空气处理回路。目前B点为出口，A点为进口的密闭空气循环回路回收的有机溶剂中水分含量在5%左右，这些含水的溶剂需要送溶剂提纯塔进行溶剂提纯处理。在溶剂提纯过程中，由于溶剂中存在水分，溶剂会出现水解，每生产1吨纤维就有24.5公斤溶剂分解成二甲胺和乙酸量。二甲胺和乙酸量直接排放到大气会造成环境污染，同时，回收利用二甲胺和乙酸技术难度大，经济性差。所以，溶剂分解是造成化纤生产环境污染以及生产成本提高的重要原因。如何避免溶剂分解是解决化纤生产环境污染以及提高化纤生产经济效益的重要手段。

在喷淋处理从C点排出的废气时会产生大量的含少量有机溶剂的废水，处理这些废水会增加化纤生产的成本。

更加重要的是：目前纺丝甬空气处理过程都需要大量的低温冷冻水，产生冷冻水的制冷机消耗量大量的电力，由此也增加了化纤生产的成本。

最后，传统结构的纺丝甬普遍存在从底部是出丝口流出液态溶剂的现象，本发明的发明人认为出现此现象的原因是由于从底部流进纺丝甬道的冷空气与纺丝甬含溶剂的气体混合后，溶剂冷凝造成，避免从底部出丝口流出液态溶剂现象的解决方法就是避免在纺丝甬底部出现冷热气体混合的现象。

发明内容