一种基于超低能耗的聚偏氟乙烯制备工艺系统，属于聚偏氟乙烯及化工生产工艺技术与工业节能技术领域，针对聚偏氟乙烯生产的塔釜制备、洗涤压滤、烘干成粒等工艺中，需消耗大量高温蒸汽、但大量余热白白损失的情况，采用专用污水换热——热泵余热装置等技术梯级回收塔釜余热、压滤机污水余热、冷冻机冷凝器余热、烘干排风余热等，用于加热超纯水、预热烘干空气、预热塔釜制备流程中的物料等，可回收80%以上的工艺余热资源，且提高了冷冻机COP、降低耗电量，聚偏氟乙烯的制备工艺也实现了由高能耗生产向低能耗生产的转变。
【技术实现步骤摘要】
一种基于超低能耗的聚偏氟乙烯制备工艺系统
本技术涉及一种基于超低能耗的聚偏氟乙烯制备工艺系统，属于聚偏氟乙烯及化工生产工艺技术与工业节能
技术介绍
现状聚偏氟乙烯生产中的物质流、能量流通常包括多个流程：偏氟乙烯(VDF)塔釜裂解制备流程、聚偏氟乙烯(PVDF)塔釜聚合制备流程、洗涤压滤流程、烘干成粒及打包流程、污水处理流程等，参见图1，其中的主要的物料流为：作为原材料的物料B——》偏氟乙烯塔釜装置5制备出VDF半成品B1——》聚偏氟乙烯塔釜装置4制备出PVDF半成品B2——》一级压滤机11洗涤压滤后的PVDF一级压滤状态B3——》二级压滤机8洗涤压滤后的PVDF二级压滤状态B4——》烘干——成粒装置15打包后的PVDF成品B5。工艺水及污水处理流程为：水源水(每天耗量合计约2800t/d，单产水耗折合200t/t)——》超纯水制水(约1500t/d)——》偏氟乙烯塔釜装置4、偏氟乙烯塔釜装置5、蒸汽加热器3，其中后者加热后送入到二级压滤机8、一级压滤机11——》全部排水汇总到污水处理池12进行厂内污水处理——》达标污水排向当地污水处理厂，污泥填埋或外运。烘干工艺空气流程为：环境空气——》空气蒸汽加热器14——》烘干——成粒装置15——》排入大气。主要的能量流为(以某工厂一条年设计产能5000t/y的生产性能耗为例说明)：作为热源的约0.8MPa的热源蒸汽A(每天蒸汽耗量合计约200t/d，单产能耗折合14.4t/t)——》偏氟乙烯塔釜装置4加热物料(能耗约20t/d)、偏氟乙烯塔釜装置5加热物料(能耗约20t/d)、蒸汽加热器3加热超纯水(能耗约140t/d)、空气蒸汽加热器14加热烘干用进风(能耗约20t/d)——》凝结水排出液。作为主要工艺冷源的冷冻机(两类冷冻机，低温冷冻机出水温度-35℃，COP1.256；常温冷冻机出水温度0℃，COP3.42；系统合计运行COP约为1.5)——》冷量输入到偏氟乙烯塔釜装置4、偏氟乙烯塔釜装置5冷却物料——》工艺排热量及压缩机电能转化的冷凝器冷却热负荷——》冷却塔——》大气。因此，上述物质流、能量流表明了现状聚偏氟乙烯生产属于需消耗大量高温蒸汽、但大量余热白白损失，属于高能耗高污染高排放的落后生产工艺，在节能环保要求越来越高的今天，已经严重与清洁生产的时代要求不相符了。
技术实现思路
本技术的目的和任务是，针对现状聚偏氟乙烯生产中的高能耗高污染高排放问题，对其物质流和能量流进行全面规划和优化设计，采用专用污水换热——热泵余热装置等技术梯级回收余热资源，实现80％以上的工艺余热资源的全面回收与循环利用。本技术的具体描述是：一种基于超低能耗的聚偏氟乙烯制备工艺系统，采用专用污水换热技术、吸收式或分体式引射式热泵热回收技术、膜处理或热泵式污水处理与资源回用技术作为核心技术措施组成新型聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺体系，其中所述的洗涤压滤流程的超纯水C经超纯水箱2后分为两个支路，其中一个支路通过旁通阀门与原有蒸汽加热器3的被加热侧进口相连，另一个支路与一级余热加热器21的被加热侧进口相连，一级余热加热器21的被加热侧出口与二级余热加热器22的被加热侧进口相连，二级余热加热器22的被加热侧出口与压滤用余热热泵23的冷凝器或吸收器的进水口相连，压滤用余热热泵23的冷凝器或吸收器的出水口与原有蒸汽加热器3的被加热侧进口及其上游的旁通阀门出口相连，原有蒸汽加热器3的被加热侧出口则仍依次经过原有超纯水储罐7、二级压滤机8、排水蓄水罐10，排水蓄水罐10后的供水口与原有一级压滤机11的进水口相连，排水蓄水罐10的污水排出口分别与原有污水处理池12的二级污水进口和二级余热加热器22的加热侧进口相连，一级余热加热器21的加热侧进口与一级压滤机11的排水口和原有污水处理池12的一级污水进口相连，一级余热加热器21的加热侧出口与二级余热加热器22的加热侧出口相连后，与压滤用余热热泵23的蒸发器的进水口相连，压滤用余热热泵23的蒸发器的出口与原有污水处理池12的新增污水进口相连，压滤用余热热泵23的高温驱动侧进口与热源蒸汽A的分汽缸1的出口相连，烘干成粒流程的进风E经原有风机13后与新增一级空预器26的进风口相连，一级空预器26的出风口与新增二级空预器27的进风口相连，二级空预器27的出风口与原有空气蒸汽加热器14相连，空气蒸汽加热器14的出风口与原有烘干——成粒装置15的进风侧相同，烘干——成粒装置15的出风口与新增排风余热回收器28的进风口相连，排风余热回收器28的出风口与排风F的出口管相通，一级空预器26的进水口与工艺设备余热水集水装置24的出水口相连，一级空预器26的出水口与低温余热排水Dp的出水管相通，工艺设备余热水集水装置24的进水口分别与原有偏氟乙烯塔釜装置5、聚偏氟乙烯塔釜装置4、蒸汽加热器3、空气蒸汽加热器14的蒸汽凝结水及工艺废热高温余热水D1汇合组成的原有高温余热水Dt，和新增压滤用余热热泵23、冷却水余热热泵25的蒸汽凝结水D相通，二级空预器27的进水口与冷却水余热热泵25的冷凝器或吸收器的出水口和偏氟乙烯塔釜装置5及聚偏氟乙烯塔釜装置4的余热加热供水R2的进水口相连，二级空预器27的出水口与冷却水余热热泵25的冷凝器或吸收器的进水口和偏氟乙烯塔釜装置5及聚偏氟乙烯塔釜装置4的余热加热回水R1的出水口相连，冷却水余热热泵25的高温驱动侧进口与热源蒸汽A相通，冷却水余热热泵25的蒸发器进口与排风余热回收器28的出水口的中温余热水L2相通，冷却水余热热泵25的蒸发器出口与原有工艺冷冻机6的冷凝器62的进水L3相通，冷凝器62的出水L1与排风余热回收器28的进水口相通。一级余热加热器21和二级余热加热器22采用专用污水换热器结构。压滤用余热热泵23采用污水型的吸收式热泵或分体式引射式热泵结构。冷却水余热热泵25采用蒸发器侧大温差型吸收式热泵或分体式引射式热泵结构。排风余热回收器28采用高湿污染空气专用的冷凝式空气——水加热器结构。本技术解决了聚偏氟乙烯生产中的塔釜制备流程、洗涤压滤流程、烘干成粒流程等的余热资源回收利用的问题，可实现余热资源回收率达80％、通过降低冷却水温度实现冷冻机能效比提高50％以上等。本技术可使聚偏氟乙烯的制备工艺实现由高能耗行业向能源消耗极低的清洁生产型绿色化工厂模式转变，兼具技术、经济价值和环保、社会效果。同时，本技术所设计的技术方法及其装置与工程实施方案，也可进一步推广到其它行业的类似工艺处理过程中，具有更普遍的产业应用价值与社会经济效益。附图说明图1是本技术所涉及的传统工艺系统示意图，图2是本技术的系统示意图。图1、2中各部件编号与名称如下。分汽缸1、超纯水箱2、蒸汽加热器3、聚偏氟乙烯塔釜装置4、偏氟乙烯塔釜装置5、工艺冷冻机6、蒸发器61、冷凝器62、超纯水储罐7、二级压滤机8、冷却塔9、排水蓄水罐10、一级压滤机11、污水处理池12、风机13、空气蒸汽加热器14、烘干——成粒装置15、一级余热加热器21、二级余热加热器22、压滤用余热热泵23、工艺设备余热水集水装置24、冷却水余热热泵25、一级空预器26、二级空预器27、排风余热回收器28、热源蒸汽A、VDF半成品B1、P本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于超低能耗的聚偏氟乙烯制备工艺系统，其特征在于，该基于超低能耗的聚偏氟乙烯制备工艺系统采用专用污水换热技术、吸收式或分体式引射式热泵热回收技术作为核心技术措施组成新型聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺体系，其中所述的洗涤压滤流程的超纯水(C)经超纯水箱(2)后分为两个支路，其中一个支路通过旁通阀门与原有蒸汽加热器(3)的被加热侧进口相连，另一个支路与一级余热加热器(21)的被加热侧进口相连，一级余热加热器(21)的被加热侧出口与二级余热加热器(22)的被加热侧进口相连，二级余热加热器(22)的被加热侧出口与压滤用余热热泵(23)的冷凝器或吸收器的进水口相连，压滤用余热热泵(23)的冷凝器或吸收器的出水口与原有蒸汽加热器(3)的被加热侧进口及其上游的旁通阀门出口相连，原有蒸汽加热器(3)的被加热侧出口则仍依次经过原有超纯水储罐(7)、二级压滤机(8)、排水蓄水罐(10)，排水蓄水罐(10)后的供水口与原有一级压滤机(11)的进水口相连，排水蓄水罐(10)的污水排出口分别与原有污水处理池(12)的二级污水进口和二级余热加热器(22)的加热侧进口相连，一级余热加热器(21)的加热侧进口与一级压滤机(11)的排水口和原有污水处理池(12)的一级污水进口相连，一级余热加热器(21)的加热侧出口与二级余热加热器(22)的加热侧出口相连后，与压滤用余热热泵(23)的蒸发器的进水口相连，压滤用余热热泵(23)的蒸发器的出口与原有污水处理池(12)的新增污水进口相连，压滤用余热热泵(23)的高温驱动侧进口与热源蒸汽(A)的分汽缸(1)的出口相连，烘干成粒流程的进风(E)经原有风机(13)后与新增一级空预器(26)的进风口相连，一级空预器(26)的出风口与新增二级空预器(27)的进风口相连，二级空预器(27)的出风口与原有空气蒸汽加热器(14)相连，空气蒸汽加热器(14)的出风口与原有烘干——成粒装置(15)的进风侧相同，烘干——成粒装置(15)的出风口与新增排风余热回收器(28)的进风口相连，排风余热回收器(28)的出风口与排风(F)的出口管相通，一级空预器(26)的进水口与工艺设备余热水集水装置(24)的出水口相连，一级空预器(26)的出水口与低温余热排水(Dp)的出水管相通，工艺设备余热水集水装置(24)的进水口分别与原有偏氟乙烯塔釜装置(5)、聚偏氟乙烯塔釜装置(4)、蒸汽加热器(3)、空气蒸汽加热器(14)的蒸汽凝结水及工艺废热高温余热水(D1)汇合组成的原有高温余热水(Dt)，和新增压滤用余热热泵(23)、冷却水余热热泵(25)的蒸汽凝结水(D)相通，二级空预器(27)的进水口与冷却水余热热泵(25)的冷凝器或吸收器的出水口和偏氟乙烯塔釜装置(5)及聚偏氟乙烯塔釜装置(4)的余热加热供水(R2)的进水口相连，二级空预器(27)的出水口与冷却水余热热泵(25)的冷凝器或吸收器的进水口和偏氟乙烯塔釜装置(5)及聚偏氟乙烯塔釜装置(4)的余热加热回水(R1)的出水口相连，冷却水余热热泵(25)的高温驱动侧进口与热源蒸汽(A)相通，冷却水余热热泵(25)的蒸发器进口与排风余热回收器(28)的出水口的中温余热水(L2)相通，冷却水余热热泵(25)的蒸发器出口与原有工艺冷冻机(6)的冷凝器(62)的进水(L3)相通，冷凝器(62)的出水(L1)与排风余热回收器(28)的进水口相通。...
【技术特征摘要】
1.一种基于超低能耗的聚偏氟乙烯制备工艺系统，其特征在于，该基于超低能耗的聚偏氟乙烯制备工艺系统采用专用污水换热技术、吸收式或分体式引射式热泵热回收技术作为核心技术措施组成新型聚偏氟乙烯超低能耗及污水零排放清洁生产工艺体系，其中所述的洗涤压滤流程的超纯水(C)经超纯水箱(2)后分为两个支路，其中一个支路通过旁通阀门与原有蒸汽加热器(3)的被加热侧进口相连，另一个支路与一级余热加热器(21)的被加热侧进口相连，一级余热加热器(21)的被加热侧出口与二级余热加热器(22)的被加热侧进口相连，二级余热加热器(22)的被加热侧出口与压滤用余热热泵(23)的冷凝器或吸收器的进水口相连，压滤用余热热泵(23)的冷凝器或吸收器的出水口与原有蒸汽加热器(3)的被加热侧进口及其上游的旁通阀门出口相连，原有蒸汽加热器(3)的被加热侧出口则仍依次经过原有超纯水储罐(7)、二级压滤机(8)、排水蓄水罐(10)，排水蓄水罐(10)后的供水口与原有一级压滤机(11)的进水口相连，排水蓄水罐(10)的污水排出口分别与原有污水处理池(12)的二级污水进口和二级余热加热器(22)的加热侧进口相连，一级余热加热器(21)的加热侧进口与一级压滤机(11)的排水口和原有污水处理池(12)的一级污水进口相连，一级余热加热器(21)的加热侧出口与二级余热加热器(22)的加热侧出口相连后，与压滤用余热热泵(23)的蒸发器的进水口相连，压滤用余热热泵(23)的蒸发器的出口与原有污水处理池(12)的新增污水进口相连，压滤用余热热泵(23)的高温驱动侧进口与热源蒸汽(A)的分汽缸(1)的出口相连，烘干成粒流程的进风(E)经原有风机(13)后与新增一级空预器(26)的进风口相连，一级空预器(26)的出风口与新增二级空预器(27)的进风口相连，二级空预器(27)的出风口与原有空气蒸汽加热器(14)相连，空气蒸汽加热器(14)的出风口与原有烘干——成粒装置(15)的进风侧相同，烘干——成粒装置(15)的出风口与新增排风余热回收器(28)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪祥，许太治，张茂勇，徐德华，张忠明，
申请(专利权)人：北京清大天工能源技术研究所有限公司，山东德宜新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11
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