差別化纖維生產(chǎn)中酸站蒸發(fā)工藝探討

差別化纖維生產(chǎn)中酸站蒸發(fā)工藝探討

游志華黃敏

(恒天(江西)紡織設(shè)計(jì)院有限公司，江西 南昌 330029)

摘要：酸站是差別化纖維生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)車間之一，如何合理有效地規(guī)劃酸站對(duì)差別化纖維生產(chǎn)具有重要的意義。本文主要介紹了差別化纖維生產(chǎn)中酸浴蒸發(fā)的目的及主要形式，重點(diǎn)介紹了酸浴多效蒸發(fā)的節(jié)能對(duì)比、工藝原理、工藝條件以及工藝運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題及控制措施。

關(guān)鍵詞：工藝差別化纖維酸站多效閃蒸

0　引言

差別化纖維屬再生纖維素纖維。它是以天然纖維素為原料，經(jīng)堿化、老化、黃化等工序制成可溶性纖維素黃原酸酯，再溶于稀堿液制成粘膠，經(jīng)濕法紡絲而制成。差別化纖維生產(chǎn)所用的酸浴(又叫凝固浴或紡絲浴)是硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅配成的溶液。差別化纖維生產(chǎn)過程中，酸站主要是連續(xù)不斷供給紡絲溫度、濃度及循環(huán)量達(dá)到工藝要求的酸浴，以確保紡絲生產(chǎn)過程正常進(jìn)行。酸浴的循環(huán)、回收、調(diào)配、過濾、加溫等工作都是在酸站車間完成的。

粘膠纖維生產(chǎn)過程中，由粘膠帶來的水分以及酸浴的算及粘膠中的堿在紡絲浴槽中進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)，生成水和硫酸鈉并進(jìn)入酸浴系統(tǒng)，使酸浴中的硫酸濃度下降，硫酸鈉濃度上升，為了減少酸浴的浪費(fèi)，必須去除多余的水分和硫酸鈉。去除酸浴中由紡絲過程帶入的水分的工序就是酸浴蒸發(fā)。

1　酸浴蒸發(fā)的目的、主要形式及汽水比

1.1酸浴蒸發(fā)的目的[1]

每生產(chǎn)1噸差別化纖維，酸浴中的水量約增加6-8噸，為了保持酸浴量的平衡，就要將多余的水分蒸發(fā)掉。酸浴蒸發(fā)的目的就是將酸浴中因紡絲過程而增加出的水分蒸發(fā)掉，以保持酸浴濃度的穩(wěn)定。

1.2酸浴蒸發(fā)裝置的主要形式

蒸發(fā)可以分為加壓、常壓或減壓蒸發(fā)，減壓(也叫真空)蒸發(fā)是使溶液在真空(真空度在-86.64kPa-93.31kPa)狀態(tài)下降低其沸點(diǎn)而達(dá)到汽化的目的。

真空蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)是溶液的沸點(diǎn)較在大氣壓下的低，因此加熱蒸汽與沸騰液體間溫差加大，蒸發(fā)的傳熱面積可相應(yīng)減少；可利用低壓蒸汽或廢汽作為加熱蒸汽，使二次蒸汽的循環(huán)使用成為可能；溶液沸點(diǎn)低，可防止硫酸鈉在器壁結(jié)晶，同時(shí)蒸發(fā)器損失外界的熱量少，還可用于濃縮不耐高溫的溶液粘膠纖維。

酸浴蒸發(fā)通常采用單效連續(xù)真空蒸發(fā)和多效連續(xù)真空蒸發(fā)。目前國(guó)內(nèi)廠家大部分采用十一效和十四效連續(xù)真空蒸發(fā)。

1.3各種蒸發(fā)的蒸汽消耗對(duì)比

汽水比是衡量各種蒸發(fā)效率的重要指標(biāo)，汽水比就是指所消耗新鮮蒸汽與蒸發(fā)出的水的質(zhì)量比，汽水比越低，效率越高(見表1)。

表1　不同酸浴蒸發(fā)形式下閃蒸汽水比

2　閃蒸工藝原理工藝流程及工藝條件

2.1工藝原理

利用各級(jí)蒸發(fā)真空度的差，控制蒸發(fā)二次蒸汽的溫度逐漸降低，將高溫的二次蒸汽用換熱器給酸浴逐步預(yù)熱升溫，同時(shí)二次蒸汽被冷凝下來，從而節(jié)約加熱用汽和冷卻用水，降低蒸發(fā)汽水比。十一效汽水比能夠達(dá)到0.32，比單效蒸發(fā)低0.79，十四效汽水比能夠達(dá)到0.25。這樣大大地降低了蒸汽的消耗，減少了生產(chǎn)成本。

2.2工藝流程及說明

2.2.1工藝流程(以十一效蒸發(fā)為例，見下圖)

流程圖代號(hào)說明：V1、V2立式預(yù)蒸發(fā)器、V3～V9蒸發(fā)器、V10～V11脫氣蒸發(fā)器、A1～A8預(yù)加熱器、H加熱器、MK1～MK2混合冷凝器、HK第二混合冷凝器、ES減壓器、ED蒸汽噴射泵、VP水環(huán)真空泵、UP酸循環(huán)泵。

圖　工藝流程

2.2.2工藝流程說明

閃蒸裝置蒸發(fā)能力有7.5t/h、12t/h、20t/h、25t/h，本文以20t/h噸為例進(jìn)行介紹。酸浴浴溫50℃左右，流量大約150m3/h，通過流量記計(jì)量后進(jìn)入設(shè)備的蒸發(fā)器V10，在V10和V11內(nèi)依次脫氣蒸發(fā)，浴溫由50℃降至35℃，揮發(fā)出的蒸汽進(jìn)入混合冷凝器MK1被冷卻水冷凝掉，酸浴則沿V11的落酸管進(jìn)入循環(huán)泵UP，再由泵泵入預(yù)熱器A8，在A8經(jīng)過加熱器通過連通管進(jìn)入預(yù)熱器A7，繼續(xù)進(jìn)行加熱，而后再經(jīng)管進(jìn)入A6，這樣依次先后經(jīng)預(yù)熱器 A5→A4→A3→A2→A1 逐級(jí)進(jìn)行加熱后，酸浴溫度逐步上升達(dá)80℃，直至最后由新鮮蒸汽加熱器H加熱出口流出時(shí)溫度達(dá)95℃～105℃左右。之后，酸浴依次在二級(jí)連接在一起的立式預(yù)蒸發(fā)器V1、V2中，經(jīng)過噴嘴，在真空條件下閃噴開來進(jìn)行蒸發(fā)，酸浴溫度也逐步降低，酸浴由預(yù)蒸發(fā)器V2級(jí)流出后，通過管道進(jìn)入臥式蒸發(fā)器V3級(jí)，在以后V3～V9的七級(jí)中酸浴按V3～V9方向依次在各級(jí)中進(jìn)行蒸發(fā)，最后在V9級(jí)中溫度降至50～52℃，達(dá)到生產(chǎn)需求，返回酸浴紡絲落槽，V9級(jí)中酸浴溫度可以通過調(diào)整通往混合冷凝器MK2的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在預(yù)蒸發(fā)器V1～V2和蒸發(fā)器V3～V8中產(chǎn)生的二次蒸汽，經(jīng)連接管道進(jìn)入預(yù)熱器A1～A8作為熱源對(duì)通過各預(yù)加熱器的酸浴逐級(jí)加熱同時(shí)，蒸汽自身在各預(yù)加熱器的殼體中冷卻為二次蒸汽冷凝水，其未冷凝的汽體經(jīng)帶限流孔板的管路進(jìn)入混合冷凝器MK1。蒸發(fā)器最后三級(jí) V9～V11中產(chǎn)生的蒸汽被吸入混合冷凝器MK1、MK2中，由冷卻水冷凝掉。MK1中有少量未冷凝的氣體被蒸汽噴射泵ED吸出與噴射蒸汽混合后共同吸入HK，在第二冷凝器HK中經(jīng)冷卻水再次冷凝后，極少量不凝氣體由真空泵VP吸出后排至大氣中。

3　閃蒸運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的問題及控制措施

3.1閃蒸掉真空的原因及措施

(1)放空閥沒關(guān)嚴(yán)或被腐蝕泄漏，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施整改；

(2)進(jìn)酸不足或無進(jìn)酸。主要看住吸入槽液位，防止吸入槽被抽空或無進(jìn)酸，一旦出現(xiàn)無進(jìn)酸要及時(shí)關(guān)閉蒸發(fā)進(jìn)汽，以防高溫結(jié)晶；

(3)水環(huán)真空泵真空度低，要檢查水量，如水量正常要及時(shí)開備臺(tái)，對(duì)主泵進(jìn)行檢修；

(4)落水槽液封效果不好，或落酸槽液封效果不好；

(5)蒸汽壓力過大，冷卻水量過?。换蛘羝M(jìn)汽量過大，冷卻水進(jìn)水溫度高；

(6)第二冷凝器HK給水過小，大量二次蒸汽進(jìn)入水環(huán)真空泵使其超負(fù)荷。

3.2閃蒸上水泵上水壓力不穩(wěn)

蒸發(fā)上水泵要求保證0.4MPa的上水壓力，但在實(shí)際工作中，有時(shí)其在0.2MPa～0.4MPa之間波動(dòng)。造成壓力不穩(wěn)的原因主要有：水槽液位過低，造成水泵的吸入量不足；水泵軸密封不好，盤根漏氣，造成壓力不穩(wěn)，應(yīng)更換填料或機(jī)械密封；水泵的吸入口過濾篩板被水中雜質(zhì)堵塞，應(yīng)拆下篩板以清掏雜物。

3.3加熱體列管漏酸

目前酸站的閃蒸加熱體普遍采用石墨管，其效果非常好，石墨管加熱器結(jié)構(gòu)合理，導(dǎo)熱系數(shù)比鉛高，有利于熱量的傳導(dǎo)，而且加熱器的使用壽命是原來的十倍以上，但也存在著一定的缺點(diǎn)，主要是材質(zhì)脆度較高，為此，石墨加熱器在開啟運(yùn)行時(shí)要待新鮮蒸汽放出后，再緩慢加大汽量，并一定要先泄水，如不先泄水，給汽后產(chǎn)生水錘，將會(huì)損壞石墨管，故要待新鮮蒸汽排出后方可加大汽量，否則易使設(shè)備受損，從而縮短其使用壽命。同時(shí)要定期檢測(cè)蒸發(fā)冷凝水是否含酸，如果含酸，則說明加熱器列管漏或花板漏，發(fā)現(xiàn)泄漏要及時(shí)停運(yùn)檢修處理，回水含酸時(shí)間較長(zhǎng)易腐蝕加熱器外殼，造成工藝事故。

3.4閃蒸反水

閃蒸要求真空在0.085MPa以上，為此需在混合冷凝器MK中將不斷產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝掉，并混在一起落入水槽中但在實(shí)際工作中，有時(shí)MK中的水會(huì)沿著二次蒸汽大導(dǎo)管逆向進(jìn)入酸浴中，造成酸浴中進(jìn)水，酸浴組成下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成生產(chǎn)質(zhì)量事故。根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及分析，造成反水現(xiàn)象的主要原因有以下兩點(diǎn)：

(1)上水問題：MK的進(jìn)水量過大，水不能及時(shí)落下。此時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整蒸發(fā)上水量，在確保真空的前提下，上水量合理運(yùn)行。

(2)落水問題：落水口或MK內(nèi)部篩板被水中雜質(zhì)堵塞，應(yīng)停閃蒸清掏雜物；落水管彎頭過多或彎度較大，使MK落水不暢，設(shè)計(jì)時(shí)盡量減少?gòu)濐^或采用450彎頭；落水溫度上升過快，導(dǎo)致MK中的壓力大于V10中的壓力，因此要控制水溫的上升速度，基本上MK2落水溫度提1℃后，要等閃蒸落酸上升0.5℃再接著提MK2落水溫度。

3.5閃蒸效率下降

(1)預(yù)熱器加熱器換熱效率下降，導(dǎo)致閃蒸效率下降。主要是粘膠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物硫化氫隨酸浴進(jìn)入閃蒸，同氧氣反應(yīng)生成硫磺，逐漸積累在列管內(nèi)壁，同時(shí)酸浴中的少量雜質(zhì)(主要是酸泥)也會(huì)影響換熱效率，導(dǎo)致閃蒸效率下降。生產(chǎn)過程中要定期安排進(jìn)行工藝處理。

(2)二次蒸汽管路堵塞，影響系統(tǒng)排氣量，造成閃蒸效率下降，主要體現(xiàn)為加熱器預(yù)熱器溫度升高，相應(yīng)級(jí)降溫幅度不足，如發(fā)現(xiàn)相應(yīng)級(jí)降溫幅度不足，要及時(shí)查找真空分配和查看二次蒸汽管是否堵塞。

(3)壓汽運(yùn)行時(shí)汽水比升高，閃蒸效率降。酸站的閃蒸在紡絲減產(chǎn)時(shí)，需要壓汽運(yùn)行，以降低除水能力，但若只降低H罐出酸溫度，會(huì)使閃蒸汽水比升高，浪費(fèi)蒸汽。通過摸索，壓汽運(yùn)行時(shí)可采取減小閃蒸進(jìn)酸量及循環(huán)量，在保持H罐出酸溫度不變情況下，閃蒸汽水比不會(huì)升高。

4　結(jié)束語

粘膠纖維生產(chǎn)過程中，蒸汽消耗占生產(chǎn)能耗比例較大，而酸浴蒸發(fā)又是最大的耗汽工序，應(yīng)充分了解閃蒸工藝原理、工藝過程、工藝條件以及工藝運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的問題及控制措施，對(duì)正確使用閃蒸裝置降低蒸汽消耗是有很大的益處的。

參考文獻(xiàn)

[1]《粘膠纖維工廠設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50620-2010).中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[S].

Study on spinbath station evaporation process

of differential fiber production

YOU Zhi-huaHUANG Min

(ChinaHI-TECH(Jiangxi)TextileDesignInstituteCo.，Ltd.JiangxiNanchang330029)

Abstract：Spinbath station is one of the most important production workshop of differential fiber production.How to plan the spinbath station reasonably and effectively is of great significance in differential fiber production.The paper mainly introduces the purpose and the main forms of spinbath evaporation in differential fiber production.And it focuses on energy comparison，process principle，process conditions and the possible problems and control measures during operation about spinbath multi-effect evaporation.

Key Words：Process；Differential fiber；Spinbath station；Multi-effect evaporation