一种用于粘胶纤维生产的酸浴高效增浓蒸发方法及系统与流程
1.本发明涉及粘胶行业莫代尔生产过程中提高闪蒸系统对酸浴的浓缩的一种方式，具体是一种用于粘胶纤维生产的酸浴高效增浓蒸发方法及系统，属于莫代尔粘胶纤维生产领域。
背景技术：
2.酸浴是目前粘胶短纤维生产中常用的凝固浴，在粘胶短纤维生产过程中发生一系列副反应，主要副反应为硫酸和烧碱反应生成硫酸钠和水。需要通过闪蒸和结晶工序将酸浴中多余的水分、硫酸钠去除，但是因莫代尔品种纤维生产时，酸浴中硫酸钠浓度较低，在传统闪蒸的模式下，会造成闪蒸落酸浓度低，后续结晶系统无法将酸浴在结晶机内酸浴浓缩至所需过饱和度，从而导致结晶系统无法将纺丝生成的硫酸钠完全去除。因为结晶系统不能很好地将多余的硫酸钠析出，这样会造成后续工艺的酸浴中硫酸钠的浓度升高，而为了平衡酸浴中各组分的相对含量，需要向生产系统加入生产水，那么会造成水、蒸汽消耗的增加。因此，需要研究开发新的蒸发工艺，增加莫代尔闪蒸落酸浓度，满足后续结晶系统取酸要求。
技术实现要素：
3.本发明是针对在莫代尔粘胶纤维生产中传统闪蒸蒸发模式，在不增加蒸汽消耗的前提下，无法提高闪蒸系统落酸浓度的问题，提出的一种用于粘胶纤维生产的高效增浓蒸发模式，具体是一种用于闪蒸系统设备，通过工艺改造和参数优化调整，将部分闪蒸落酸进入循环泵后再次进入闪蒸系统来蒸发增浓，少部分闪蒸落酸进入闪蒸落酸罐内，满足后续结晶系统取酸需求的新方法及系统。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于粘胶纤维生产的酸浴高效增浓蒸发方法，包括以下步骤：1)喂入酸浴由初始预加热器进行初始预热；2)初始预热后的酸浴依次通过各预加热器进行预加热，再通过加热器进行进一步加热；3)加热后的酸浴依次通过各蒸发室进行降压蒸发；4)降压蒸发后的酸浴的一部分再次由初始预加热器进行预热后循环处理，另一部分闪蒸落酸。
5.本发明的有益效果是：本发明通过工艺管路改造，将闪蒸系统供酸位置由原来第十级蒸发室(v10)改为由第十一级蒸发室(v11)进入，再由蒸发室v11落酸通过循环泵进入预加热器，并采用“多次循环增浓”的控制方式，实现降压蒸发后的酸浴的大部分再次进入闪蒸系统蒸发增浓，少部分进行闪蒸落酸，这样做还延后了闪蒸落酸的位置，由原来第九级蒸发室(v9)落酸，改造后由第十级蒸发室(v10)落酸，实现增加酸浴蒸发路径，使最终闪蒸落酸出来的酸浴的温度和硫酸钠浓度满足结晶系统取酸需求，达到增加结晶系统下料能力的目的。
6.此外，本发明还增加了初始预热步骤，提高酸浴的预热结果，更利于酸浴的蒸发。
7.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
8.进一步，所述步骤1)中，喂入酸浴的温度为44-46℃。
9.进一步，所述初始预加热器的热源来自蒸发室的二次蒸汽。
10.采用上述进一步方案的有益效果是利用蒸发室(例如v9)的二次蒸汽热量热量(二次蒸汽温度为52-54℃)可以对温度为44-46℃的喂入酸浴进行初始预热。
11.进一步，所述步骤2)中，预加热后的酸浴温度升至82-84℃，加热后的酸浴温度升至102-105℃。
12.采用上述进一步方案的有益效果是根据闪蒸系统的蒸发量和真空度匹配，预加热器的升温最高可达82℃-84℃，而102-105℃是实现酸浴蒸发量的最佳温度，温度低影响蒸发量，温度高的话会浪费蒸汽。
13.进一步，所述步骤3)中，降压蒸发后的酸浴温度降至44-46℃。
14.采用上述进一步方案的有益效果是相对于传统闪蒸模式，本发明由倒数第二级蒸发室(即第十级蒸发室v10)落酸，延后了闪蒸落酸的位置，让酸浴充分降温，可由原来的49-51℃降低到44-46℃，以达到莫代尔浴温要求。而传统闪蒸模式降压蒸发后的酸浴温度为49-51℃，虽然可以进行其他纤维的生产，但是无法用于生产莫代尔纤维。
15.进一步，所述步骤1)中，喂入酸浴的加入量为50-55m3/h，所述步骤3)中，降压蒸发的酸浴蒸发量为10-15m3/h，所述步骤4)中，再次进入初始预加热器循环的酸浴的流量为45-50m3/h，进行闪蒸落酸的酸浴的流量为40-45m3/h，循环处理的酸浴的总循环量为100-105m3/h。
16.进一步，所述步骤1)中，喂入酸浴中硫酸钠的含量为98-104g/l，所述步骤4)中进行闪蒸落酸的酸浴中硫酸钠的含量为162-168g/l。
17.采用上述进一步方案的有益效果是本发明新的蒸发模式采用了“多次循环增浓”的工艺控制形式，将喂入量控制在50-55m3/h，循环量控制在100-105m3/h，蒸发量为10-15m3/h，控制40-45m3/h的落酸。对比传统模式喂入量控制在80m3/h，循环量控制在90m3/h，蒸发量为10m3/h，控制70m3/h的落酸，新的工艺模式可将经过蒸发后的大部分酸浴，再次通过循环泵打入闪蒸系统进行再次蒸发，以此反复运行可实现酸浴增浓的效果，从而提高闪蒸落酸中硫酸钠的含量。这样长时间循环后可将酸浴中硫酸钠的含量由98-104g/l提升至162-168g/l，满足结晶系统取酸需求，达到增加结晶系统下料能力的目的。
18.本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种用于粘胶纤维生产的酸浴高效增浓蒸发系统，包括依次连通的各级预加热器、加热器和各级蒸发室以及闪蒸喂入管道和闪蒸落酸管道，还包括初始预加热器，最后一级蒸发室通过闪蒸循环管路与所述初始预加热器连通，所述初始预加热器与第一级预加热器连通，所述闪蒸喂入管道与最后一级所述闪蒸蒸发室连通，所述闪蒸落酸管道与倒数第二级所述闪蒸蒸发室连通。
19.进一步，在所述闪蒸循环管路上设有循环泵。
20.采用上述进一步方案的有益效果是由闪蒸喂入泵将酸浴以50-55m3/h运送至最后一级闪蒸蒸发室(即蒸发室v11)，再由循环泵运送至初始加热器。
21.进一步，所述初始预加热器为预加热器a9，所述各级预加热器分别为预加热器a8、a7、a6、a5、a4、a3、a2、a1，所述加热器为加热器a0、h，所述各级蒸发室为蒸发室v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7、v8、v9、v10、v11，所述蒸发室v9通过蒸汽管道连通至所述预加热器a9，所述蒸发室v10、v11分别连通有蒸汽排出管道，所述闪蒸喂入管道与所述闪蒸蒸发室v11连通，所
述闪蒸落酸管道与所述闪蒸蒸发室v10连通。
22.采用上述进一步方案的有益效果是相比于传统闪蒸设备，本发明增加一台预加热器a9，材质为石墨或钢衬胶，且蒸发室内部结构需要进行改造，原第九级蒸发室(v9)与第十级蒸发室(v10)的隔板洞口取消并封死，第十级蒸发室(v10)底部新增罐口，用过酸管路将第九级蒸发室(v9)和第十级蒸发室(v10)进行连接。这样，本发明的酸浴从蒸发室v1至v10，一共经过了十个蒸发室进行降压蒸发，落酸位置延后，延长了蒸发路程，利用更多级的蒸发，可以让蒸发作用带走酸浴更多的热量而充分降温，落酸温度降低到44-46℃，以达到莫代尔浴温要求，同时也能多蒸发水分，增加酸浴中硫酸钠浓度。同时，利用蒸发室v9的二次蒸汽给预加热器a9提供热量，换热后的蒸汽和之前的预加热器a1-a8一样(蒸发室v1-v8的二次蒸汽可以供给预加热器v1-v8)，进入到另外的冷凝水系统，而蒸发室v10、v11的二次蒸汽与冷却水混合后进入循环水系统，供给各系统使用。
23.进一步，还包括闪蒸落酸罐，所述闪蒸落酸管道的一端与所述闪蒸循环管路连通，另一端连通至所述闪蒸落酸罐。所述闪蒸落酸罐内的闪蒸落酸浓度符合要求，可通入后续结晶工序中继续处理。
附图说明
24.图1为现有技术中传统酸浴闪蒸结构示意图；
25.图2为本发明改造后酸浴闪蒸的结构示意图。
具体实施方式
26.以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
27.如图1所示，现有传统闪蒸蒸发技术中，闪蒸系统供酸位置为第十级蒸发室(v10)，即喂入酸浴先进入第十级蒸发室(v10)，经过第十一级蒸发室(v11)后，通过循环泵进入各级预加热器，而闪蒸落酸的位置为第九级蒸发室(v9)，第九级蒸发室(v9)和第十级蒸发室(v10)之间的隔板上有孔洞，会有少量酸浴(10m3/h)从隔板洞口处进入到第十级蒸发室(v10),最终参与循环，酸浴只经过前九级蒸发室(v1-v9)降压蒸发，不经过后两级蒸发室(v10、v11)，导致降温不充分，只能降至49-51℃，达不到莫代尔浴温要求，酸浴闪蒸落酸出来以后浓度提高的也不是十分明显(普通纤维生产时，酸浴浓度比莫代尔纤维高，其闪蒸喂入酸浴的硫酸钠浓度为345-355g/l，落酸的硫酸钠浓度为390-395g/l，提高幅度不大)，无法进行莫代尔粘胶纤维的生产，还会造成后续工艺的酸浴中硫酸钠的浓度升高，需要额外的加入生产水才可以，但是这样会造成水、蒸汽消耗的增加，导致成本增加。传统模式中，酸浴喂入量控制在80-85m3/h，循环量控制在90-95m3/h，蒸发量为10-15m3/h，控制70-75m3/h的落酸，喂入多，落酸多，浓度达不到要求。目前生产普通品种纤维的酸浴浴温只需要维持在50℃，同时硫酸钠浓度提升的要求不高，所以利用现有传统闪蒸技术可以实现。但是莫代尔酸浴要求的温度更低和硫酸钠浓度需提升更高的幅度，利用现有传统闪蒸技术无法实现。
28.基于现有传统闪蒸蒸发技术中存在的问题，本发明以闪蒸系统为载体，在不增加蒸汽消耗的前提下，从蒸发室v1至v10，一共经过了十个蒸发室进行降压蒸发，可以提高莫
代尔闪蒸系统落酸中硫酸钠的浓度，闪蒸落酸满足结晶系统取酸需求，达到增加结晶系统下料能力的目的。
29.如图2所示，本发明的具体方案如下：
30.(1)酸浴喂入：将闪蒸的喂入位置进行改造，利用闪蒸喂入泵将酸浴直接运送至蒸发室v11，进入闪蒸循环管路，再由循环泵运送至初始预加热器a9，喂入量控制在50-55m3/h，循环量为100-105m3/h。喂入酸浴的温度为44-46℃，硫酸钠的含量为98-104g/l。
31.(2)酸浴加热：酸浴由初始预加热器a9进入闪蒸系统进行初始预热，再依次通过预加热器a8、a7、a6、a5、a4、a3、a2、a1，酸浴的温度预加热至82-84℃，再通过加热器a0、h加热到102-105℃。初始预加热器a9的热源可以为蒸发室的二次蒸汽，具体可以利用蒸发室(例如v9)的二次蒸汽热量热量(52-54℃的温度)可以对温度为44-46℃的喂入酸浴进行初始预热。
32.(3)酸浴蒸发：从加热器出来的酸浴依次通过蒸发室v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7、v8、v9、v10进行降压蒸发，在蒸发室v10酸浴温度降至44-46℃(提前对蒸发室内部结构进行改造，将蒸发室v9与蒸发室v10的隔板洞口取消并封死，蒸发室v10底部新增罐口，用过酸管路将蒸发室v9和蒸发室v10进行连接，实现蒸发室v10落酸，具体参见图1和图2，改造后将蒸发室v9与蒸发室v10的隔板洞口封死，是因为原洞口尺寸较小，不能直接使用，所以改用过酸管路实现过酸。
33.(4)酸浴循环:采用“多次循环增浓”的控制方式，将喂入量控制在50-55m3/h，酸浴总循环量控制在100-105m3/h，蒸发量为10-15m3/h，控制40-45m3/h的落酸量。实现大部分闪蒸酸(45-50m3/h)进入循环泵后再次进入闪蒸系统蒸发增浓，少部分闪蒸落酸(40-45m3/h)进入闪蒸落酸罐内，再进行后续处理。
34.(5)闪蒸落酸：通过设备改造和管路改造(见图2)，蒸发室v10闪蒸落酸，落酸量为40-45m3/h，落酸温度为44-46℃，落酸中硫酸钠的含量为162-168g/l。
35.本发明还有一个管路改造，因为本发明增加了初始预热器a9，所以将原本从蒸发室v9直接外排的蒸汽通过蒸汽管路先通入初始预热器a9，为初始预热提供热量，然后再进入到另外的冷凝水系统。
36.图1和图2中，最右边靠上的箭头(进入f1)指蒸发出来的水蒸气与冷却水混合后进入循环水系统，经过降温处理后，作为循环水给各系统使用；最右边靠下的箭头(f4)指闪蒸落酸出来到闪蒸落酸罐，作为合格的结晶取酸，进入结晶系统做后续处理。
37.实施例1
38.如图2所示，按照酸浴高效增浓蒸发方法及系统进行莫代尔酸浴的闪蒸：
39.(1)酸浴喂入：利用闪蒸喂入泵将酸浴直接运送至改造后的蒸发室v11，进入闪蒸循环管路，喂入量为50m3/h。再由循环泵运送至初始预加热器a9，循环量为100m3/h。喂入酸浴温度为45℃，酸浴中硫酸钠的含量为100g/l。
40.(2)酸浴加热：酸浴由循环泵运送至预热系统,此时酸浴由初始预加热器a9进入闪蒸系统进行预加热，再依次通过预加热器a8、a7、a6、a5、a4、a3、a2、a1，酸浴的温度由45℃预加热至83℃，再通过加热器a0、h加热到104℃。
41.(3)酸浴蒸发：酸浴(104℃)从加热器出来，依次通过蒸发室v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7、v8、v9、v10进行降压蒸发，在蒸发室v10酸浴温度降至45℃。
42.(4)酸浴循环:酸浴在运行过程中，采用“多次循环增浓”的控制方式，将喂入量控制在50m3/h，循环量控制在100m3/h，蒸发量为10m3/h，控制40m3/h的落酸。实现大部分闪蒸落酸(50m3/h)进入循环泵后再次进入闪蒸系统蒸发增浓，少部分闪蒸落酸(40m3/h)进入闪蒸落酸罐内，再进行后续处理。
43.(5)闪蒸落酸：蒸发室v10闪蒸落酸，落酸量为40m3/h，落酸温度为45℃，经检测落酸酸浴中硫酸钠含量为165g/l。
44.实施例2
45.如图2所示，按照酸浴高效增浓蒸发方法及系统进行莫代尔酸浴的闪蒸：
46.(1)酸浴喂入：利用闪蒸喂入泵将酸浴直接运送至改造后的蒸发室v11，进入闪蒸循环管路，喂入量为55m3/h。再由循环泵运送至初始预加热器a9，循环量为105m3/h。喂入酸浴温度为44℃，酸浴中硫酸钠的含量为98g/l。
47.(2)酸浴加热：酸浴由循环泵运送至预热系统,此时酸浴由初始预加热器a9进入闪蒸系统进行预加热，再依次通过预加热器a8、a7、a6、a5、a4、a3、a2、a1，酸浴的温度由44℃预加热至82℃，再通过加热器a0、h加热到102℃。
48.(3)酸浴蒸发：酸浴(102℃)从加热器出来，依次通过蒸发室v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7、v8、v9、v10、v11进行降压蒸发，在蒸发室v11酸浴温度降至44℃。
49.(4)酸浴循环:酸浴在运行过程中，采用“多次循环增浓”的控制方式，将喂入量控制在55m3/h，循环量控制在105m3/h，蒸发量为10m3/h，控制45m3/h的落酸。实现大部分闪蒸落酸(50m3/h)进入循环泵后再次进入闪蒸系统蒸发增浓，少部分闪蒸落酸(45m3/h)进入闪蒸落酸罐内，再进行后续处理。
50.(5)闪蒸落酸：蒸发室v11闪蒸落酸，落酸量为45m3/h，落酸温度为44℃，经检测落酸酸浴中硫酸钠含量为162g/l。
51.实施例3
52.如图2所示，按照酸浴高效增浓蒸发方法及系统进行莫代尔酸浴的闪蒸：
53.(1)酸浴喂入：利用闪蒸喂入泵将酸浴直接运送至改造后的蒸发室v11，进入闪蒸循环管路，喂入量为55m3/h。再由循环泵运送至初始预加热器a9，循环量为100m3/h。喂入酸浴温度为46℃，酸浴中硫酸钠的含量为104g/l。
54.(2)酸浴加热：酸浴由循环泵运送至预热系统,此时酸浴由初始预加热器a9进入闪蒸系统进行预加热，再依次通过预加热器a8、a7、a6、a5、a4、a3、a2、a1，酸浴的温度由46℃预加热至84℃，再通过加热器a0、h加热到106℃。
55.(3)酸浴蒸发：酸浴(106℃)从加热器出来，依次通过蒸发室v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7、v8、v9、v10、v11进行降压蒸发，在蒸发室v11酸浴温度降至46℃。
56.(4)酸浴循环:酸浴在运行过程中，采用“多次循环增浓”的控制方式，将喂入量控制在55m3/h，循环量控制在100m3/h，蒸发量为10m3/h，控制45m3/h的落酸。实现大部分闪蒸落酸(45m3/h)进入循环泵后再次进入闪蒸系统蒸发增浓，少部分闪蒸落酸(45m3/h)进入闪蒸落酸罐内，再进行后续处理。
57.(5)闪蒸落酸：蒸发室v11闪蒸落酸，落酸量为45m3/h，落酸温度为46℃，经检测落酸酸浴中硫酸钠含量为168g/l。
58.实施例4
59.如图2所示，按照酸浴高效增浓蒸发方法及系统进行莫代尔酸浴的闪蒸：
60.(1)酸浴喂入：利用闪蒸喂入泵将酸浴直接运送至改造后的蒸发室v11，进入闪蒸循环管路，喂入量为55m3/h。再由循环泵运送至初始预加热器a9，循环量为105m3/h。喂入酸浴温度为45℃，酸浴中硫酸钠的含量为101g/l。
61.(2)酸浴加热：酸浴由循环泵运送至预热系统,此时酸浴由初始预加热器a9进入闪蒸系统进行预加热，再依次通过预加热器a8、a7、a6、a5、a4、a3、a2、a1，酸浴的温度由45℃预加热至83℃，再通过加热器a0、h加热到104℃。
62.(3)酸浴蒸发：酸浴(104℃)从加热器出来，依次通过蒸发室v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7、v8、v9、v10、v11进行降压蒸发，在蒸发室v11酸浴温度降至45℃。
63.(4)酸浴循环:酸浴在运行过程中，采用“多次循环增浓”的控制方式，将喂入量控制在55m3/h，循环量控制在105m3/h，蒸发量为15m3/h，控制40m3/h的落酸。实现大部分闪蒸落酸(50m3/h)进入循环泵后再次进入闪蒸系统蒸发增浓，少部分闪蒸落酸(40m3/h)进入闪蒸落酸罐内，再进行后续处理。
64.(5)闪蒸落酸：蒸发室v11闪蒸落酸，落酸量为40m3/h，落酸温度为45℃，经检测落酸酸浴中硫酸钠含量为166g/l。
65.实施例5
66.如图2所示，按照酸浴高效增浓蒸发方法及系统进行莫代尔酸浴的闪蒸：
67.(1)酸浴喂入：利用闪蒸喂入泵将酸浴直接运送至改造后的蒸发室v11，进入闪蒸循环管路，喂入量为52m3/h。再由循环泵运送至初始预加热器a9，循环量为102m3/h。喂入酸浴温度为45℃，酸浴中硫酸钠的含量为100g/l。
68.(2)酸浴加热：酸浴由循环泵运送至预热系统,此时酸浴由初始预加热器a9进入闪蒸系统进行预加热，再依次通过预加热器a8、a7、a6、a5、a4、a3、a2、a1，酸浴的温度由45℃预加热至83℃，再通过加热器a0、h加热到103℃。
69.(3)酸浴蒸发：酸浴(103℃)从加热器出来，依次通过蒸发室v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7、v8、v9、v10、v11进行降压蒸发，在蒸发室v11酸浴温度降至45℃。
70.(4)酸浴循环:酸浴在运行过程中，采用“多次循环增浓”的控制方式，将喂入量控制在53m3/h，循环量控制在102m3/h，蒸发量为12m3/h，控制41m3/h的落酸。实现大部分闪蒸落酸(49m3/h)进入循环泵后再次进入闪蒸系统蒸发增浓，少部分闪蒸落酸(41m3/h)进入闪蒸落酸罐内，再进行后续处理。
71.(5)闪蒸落酸：蒸发室v11闪蒸落酸，落酸量为41m3/h，落酸温度为45℃，经检测落酸酸浴中硫酸钠含量为165g/l。
72.对比例
73.如图1所示，按照现有传统闪蒸蒸发技术进行莫代尔酸浴的闪蒸。
74.喂入酸浴(45℃，硫酸钠含量为100g/l)先进入第十级蒸发室(v10)，经过第十一级蒸发室(v11)后，通过循环泵进入各级预加热器、加热器和各级蒸发室，闪蒸落酸的位置为第九级蒸发室(v9)，第九级蒸发室(v9)和第十级蒸发室(v10)之间通过隔板洞口连通，酸浴只经过前九级蒸发室(v1-v9)降压蒸发，不经过后两级蒸发室(v10、v11)，最终第九级蒸发室(v9)处的闪蒸落酸温度为50℃，硫酸钠含量为155-160g/l。该对比例中，酸浴喂入量控制在80m3/h，循环量控制在90m3/h，蒸发量为10m3/h，控制70m3/h的落酸，少部分酸浴(10m3/h)
通过隔板洞口最终参与循环。
75.结果分析，本发明的实施例1-5闪蒸落酸温度更低，可以达到44-46℃，相比于对比例的50℃，更符合莫代尔浴温的要求。而且实施例1-5中闪蒸落酸的硫酸钠含量从喂入时的98-104g/l提升至162-168g/l，比对比例的提升幅度更大，得到酸浴的浓度更高，可以直接通入后续结晶系统进行处理，中间无需其他额外处理步骤，而对比例由于闪蒸落酸的硫酸钠含量提升幅度不大，酸浴的浓度不足，在进入结晶系统后，不能按要求将硫酸钠析出，从而导致酸浴组分失衡，无法正常生产莫代尔纤维。
76.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
