２０１７年第１（总第３９８期） １期 攀南积搏紊 （ＣｕｍｕｌａｔｉｖＮＯ．ｅｔｙＮ１Ｏ１．．２３９８）０１７ 关于二甲基乙酰胺回收装置的研究与运用 张所俊朱东岁 （浙江华峰氨纶股份有限公司，浙江瑞安３２５２０６ ） 摘要：氨纶纤维能耗最大在于溶剂的回收装置，节能增效是永恒的课题。文章从溶剂二甲基乙酰胺饱和蒸汽 压的理论研究着手，并通过试验，得出溶剂在不同温度下饱和蒸汽压，对相关文献公式进行完善 同时研究 不同温度下回收装置中溶剂的含量对纤维品质及生产安全性的影响，分析回收装置最佳控制温度及其带来的 能耗效益和环境效益。 关键词：二甲基乙酰胺；回收装置；饱和蒸汽压；爆炸极限；能耗；环境效益 文献标识码：Ａ 中图分类号：ＴＨ３９ 文章编号：１００９－２３７４（２０１７）１１—０１５３—０２ １３０１：１０．１３５３５／ｊ．ｃｎｋｉ．１１—４４０６／ｎ．２０１７．１１．０７８ 当前，节约资源和保护环境已成为基本国策，坚持 在一个密闭的容器里，抽走上方空气。当水不断蒸发 节约优先、保护优先符合氨纶行业发展的战略方向。经 时，水面上方汽相的压力就不断提高。但是当温度一定 过多年发展，氨纶的需求量迅速增加，短短几年产能扩 时，水的气化速度等于水蒸气的冷凝速度，气液达到平 张几倍，市场竞争更激烈，对企业的压力也越来越大， 衡状态，汽相压力最终恒定，这时的汽相压力称为水在 勤修内功、节能增效、降低能耗在成本上的比重成当前 该温度下的饱和蒸汽压力。针对氨纶纤维纺丝ＤＭＡＣ溶剂 首要解决的问题。氨纶纤维生产能耗最大在于溶剂回收 饱和蒸汽压、查找现有相关文献，如： 装置，对溶剂的回收即对含溶剂的高温空气冷却加热需 第一，化学溶剂手册文献数据：标准大气压下ＤＭＡＣ 要的冷却和加热能耗用量，随着新的节能硬件投入，高 饱和蒸汽压： 温空气余热的回收利用以实现最大化，在硬件无法进一 ＬｇＰ＝２．７０８５—１２６／（ｔ＋３４）；Ｎ＝Ｐ／（Ｐ＋Ｐ。）术Ｍ 步突破的条件下，从溶剂饱和蒸汽角度研究，如何降低 第二，ＢＡＳＦ相关文献数据：标准大气压下ＤＭＡＣ饱和 蒸汽压： 溶剂冷却和加热能耗的用量成为当前研究的方向。 ＬｇＰ：６．４１２—１２９５．６５／（ｔ＋１８６）；Ｎ＝Ｐ／（Ｐ＋ １溶剂二甲基乙酰胺饱和蒸汽压的研究 Ｐｏ）木Ｍ 干法工艺纤维纺丝用二甲基乙酰胺（ＤＭＡＣ）作有机 式中：Ｐ为饱和蒸汽压，ｋＰａ；ｔ为温度，℃：Ｎ为 溶剂，一般原液中溶剂浓度６５％，在纺丝过程中，溶剂 ｉｍｏｌ空气含ＤＭＡＣ质量，ｇ；Ｍ为溶剂摩尔质量，ｇ／ｍｏｌ。 回收装置通过风机将回收装置出口低温空气通过加热输 通过对比分析，上述两种技术文献对ＤＭＡＣ饱和蒸气 送到纺丝甬道中，热空气侧吹原液细流，将原液细流中 压理论公式差异较大，考虑溶剂的易燃易爆危险性，采 溶剂蒸发、固化，挥发出的溶剂进入热空气中，从纺丝 用偏离实际值计算出饱和蒸汽下的空气中ＤＭＡＣ含量，将 甬道中返回的热空气通过溶剂回收装置冷却空气、冷 对指导生产溶剂回收装置温度控制带来严重的后果，甚 凝、回收ＤＭＡＣ溶剂再利用。冷却的回收装置出口低温空 至引起安全事故。为得出ＤＭＡＣ不同温度下饱和蒸气压， 气再次加热进入纺丝甬道循环上述过程。通常为了纤维 我们根据上述检测方法，制作测试装置，在实验室中 品质和生产爆炸极限安全性，常降低回收装置出口温 模拟不同生产温度下实测ＤＭＡＣ饱和蒸汽压。装置盛半杯 度，即降低空气中饱和溶剂浓度，减少空气中携带溶剂 ＤＭＡＣ溶剂，插入温度计、压力传感器，密封，放入水 含量，降低纺丝甬道中溶剂的浓度也减少溶剂含量对纤 槽，通冷媒介质精控ＤＭＡＣ溶剂温度，得不同温度下ＤＭＡＣ 饱和蒸汽压与化学溶剂手册文献及ＢＡＳＦ相关文献对比数 维挥发效率的影响。但片面追求回收装置出口低温，能 据，数据如表ｌ所示： 耗成本高、不经济，尤其当下倡导节能增效、向管理要 效益的竞争环境下，企业将失去竞争优势。 表１温度与饱和蒸汽压关系 因此，本文通过研究ＤＭＡＣ饱和蒸汽压与温度关系， 得出不同温度下空气中ＤＭＡＣ含量，对纤维品质的影响程 度以及生产安全性，总结出ＤＭＡＣ回收装置的出口温度最 佳值，并运用于生产。所谓的饱和蒸汽压指一定的温度 下，与同种物质的液态（或固态）处于平衡状态的蒸汽 所产生的压强。它的大小取决于物质的本性和温度（随 温度升高而增加），饱和蒸汽压越大，表示该物质越容 易挥发。通常试验室检测液体饱和蒸气压，如纯水，放 一１５３— 表２温度与溶剂浓度关系 序号 回收装置出口温度℃ 节省冷量（ｋＷ／Ｎ） 节省热量（蒸汽价 ） 年效益（万／Ｎ） 年节省标（ｔ） 从上述实验数据：饱和蒸气压随温度升高而提高， 计算基准、数值设定Ｏ。提供温度后，年产６万吨氨纶可 当温度提高，ＤＭＡｃ挥发量增大，则空气中ＤＭＡＣ的含量也 在原基础上实现年环境效益如表４所示： 相应增大，同时实测不同温度下饱和蒸汽压对后续生产 表４温度与环境效益关系 运用提供数据支持。 ２ 溶剂ＤＭＡＣ饱和蒸汽压的运用 高温空气进入纺丝甬道，加热原液，纺丝甬道原液 细流蒸发出溶剂进入空气，含有溶剂的热空气进入溶剂 回收装置、冷凝回收ＤＭＡＣ、溶剂回收装置出口不同温度 ３结语 下、空气中ＤＭＡＣ含量不同。过高的溶剂含量可能影响原 我们通过对纤维溶剂ＤＭＡＣ饱和蒸汽压理论研究和试 液细流内溶剂挥发速度及挥发量。因此，根据上述ＤＭＡＣ 验得出不同温度下对应的不同饱和蒸气压。同时研究不 饱和蒸汽压实际的测量，研究空气中不同含量ＤＭＡＣ进入 同温度下，对纤维品质和生产安全性的研究，得出合理 纺丝甬道，对纤维品质、溶剂爆炸极限的影响。 提高回收装置出口温度，对纤维品质无影响、生产安 ２．１ 氨纶纤维品质、生产安全性的研究 全，并可实现年效益２１３０万、年节约标煤９０３６吨、年减 按现有工艺６０ｅｎｄ、９００ｍ／ｍｉｎ纺速、１９．５Ｄ、９Ｎｍ３／ｍｉｎ 少ｃＯ２排放２３６７５吨、年减少ｓ０ 排放６７８吨、年减少ＮＯ化 计算不同温度下，溶剂含量即回收装置带入的ＤＭＡＣ量对 物排放６７吨，对企业可降低运行成本、降低能耗在成本 纤维品质的影响。温度与溶剂浓度关系见表２所示。 中比重，增加企业市场竞争优势。同时，自觉地推动绿 从上述表格可以看出：ＤＭＡＣ浓度０．５３％￣０．５５％远低 色发展、循环发展、低碳发展，符合企业长远利益、利 于溶剂２．０Ｈ１１．５Ｖｏ１％爆炸极限，生产安全，同时随着 国利民。 回收装置空气中未冷凝的ＤＭＡＣ占氨纶纤维被热风蒸发出 参考文献 溶￣ＵＯＭＡＣ比例增大到ｌ５．５％时，对纤维品质开始产生一 定影响。因此，为确保纤维品质，并考虑回收装置实际 ［１】刘荣海，陈网烨，胡毅亭．安全原理与危险化学品测 评技术【Ｍ１．北京：化学ｘ．，Ｊｋ出版社，２００４． 存在±１．５￣Ｃ波动，选择回收装置出口温度５￣Ｃ控制值相 ［２］詹家荣．ＤＭＡＣ的市场分析及合成技术研究进展Ｕ］． 对合理。 ・ 化学试剂，２００８，（８）． ２．２回收装置出口温度与能耗效益的核算 ｆ３ 董纪震，罗鸿烈，王庆瑞，曹振林，等．合成纤维 ３１按年产６万吨氨纶计算，回收装置出口温度由原 生产工艺学第二版（上册）【Ｍ１．北京：纺织工业出 来一５℃提高至＋５￣Ｃ，将原一５￣Ｃ能耗作为计算基准、 版社．１９９３． 数值设定０。提供温度后，项目可实现年经济效益如表３ ［４］杨东洁，辛长征．纤维纺丝工艺与质量控制［Ｍ】．北 所示。 京：中国纺织出版社。２００３． ２．３回收装置出口温度与环境效益的核算 作者简介：张所俊（１９７７一），男，江苏高邮人，浙江华 按每燃烧一吨标准煤产生２．６２Ｔ二氧化碳、７５公斤 峰氨纶股份有限公司高级机械工程师，研究方向：纺织机械； 二氧化硫、７．４公斤氮氧化物计算，回收装置出口温度 朱东岁（１９８０一），男，浙江宁波人，浙江华峰氨纶股份有限 由原来一５℃提高至＋５℃，将原一５＂Ｃ二氧化碳等作为 公司工程师，研究方向：化工机械。 － ．（责任编辑：王波） ．．１５４．．