一种莱赛尔纺丝溶液的制备系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种莱赛尔纺丝溶液的制备系统及方法，该系统包括溶胀装置和溶解装置，所述溶胀装置用于NMMO溶液溶胀干浆粕，所述溶胀装置是转鼓，所述转鼓长度方向两端分别开设进料口和出料口，所述转鼓通过转动的形式，使其内部的物料从底部带到靠近顶部的位置再自由下落回底部，同时朝出料口输送溶胀后物料。本发明专利技术将纤维素干浆粕和NMMO溶液进料至转鼓内，混合的物料在转鼓内反复摔打，得到溶胀后物料；将溶胀后物料从转鼓排出，并送入溶解装置溶解，得到莱赛尔纺丝溶液。本发明专利技术可处理整片浆粕与溶剂混合，在转鼓内摔打过程中，浆粕和溶剂混合更充分。本发明专利技术优选采用分段式溶胀，利于降低白芯数量。本发明专利技术为连续式生产，能耗低。

A preparation system and method of Lyocell spinning solution

【技术实现步骤摘要】
一种莱赛尔纺丝溶液的制备系统及方法
本专利技术涉及莱赛尔纤维生产
，尤其涉及一种莱赛尔纺丝溶液的制备系统及方法。
技术介绍
莱赛尔纤维(Lyocell纤维)是采用一种叔胺氧化物(N-甲基吗啉-N-氧化物)溶剂纺丝技术制取的再生纤维素纤维，因溶剂可以回收，被称为21世纪的绿色纤维。在制备Lyocell纤维工艺过程中，纤维素浆粕在一定浓度的NMMO水溶液中的混合、溶胀效果是纤维素溶解完全的关键，混合、溶胀不均匀容易导致溶液中纤维素固含量不均、形成白芯等问题，不利于后续纺丝等工艺，严重影响纺丝质量。纺丝原液的制备主要分为湿法、干法两种工艺。所谓湿法，即：将纤维素浆粕与水混合碎浆，然后把得到的浆粕溶液压榨除水，再经粉碎后与NMMO混合，并在储存罐内溶胀，使NMMO与纤维素充分结合，形成纤维素浆粥。溶胀完成后，将得到的浆粥输送至反应釜(如薄膜蒸发器)内蒸发溶解，形成纺丝原液。申请公布号为CN108004611A的中国专利文献公开了一种使用干浆粕制备溶剂法纤维素纤维纺丝原液的方法，其先配制含NaOH的NMMO溶液，然后将浆粕逐步投入该NMMO溶液，混合均匀，得到浆粥状混合物；将所述浆粥状混合物蒸发脱水使纤维素发生溶胀，再向溶胀后的纤维素混合物加入稳定剂和抗氧化剂，混合均匀得预混合物；最后，将预混合物脱水、溶解、脱泡，即得纤维素纺丝原液。上述现有技术属于干法制备莱赛尔纺丝溶液，一般具有以下特点：(1)浆粕不需要粉碎等加工处理，直接以浆板形态与NMMO溶液混合；和湿法相比，这省去了水力碎浆的工序。(2)工艺流程简单；与湿法工艺相比，干浆粕与NMMO溶液混合后，进入薄膜蒸发器，缩短工艺流程。(3)降低薄膜蒸发器能耗，有利于产能的提高；原因在于，干浆粕含水量为6％-7％左右，与湿法工艺浆粕(含水为50％)对比，干浆粕带入的水量大大降低，能够降低薄膜蒸气的能耗，有利于提高产能。(4)降低NMMO溶液蒸发蒸汽单耗；湿法工艺中湿浆粕与NMMO溶液混合时，NMMO浓度大约在80％-84％之间，而干浆粕混合所需的NMMO溶液的浓度为75％-80％之间。NMMO溶液在生产过程中循环使用，低浓度NMMO溶液通过蒸发得到高浓度NMMO溶液，在这一过程中，通过降低最终NMMO溶液蒸发浓度，可以降低蒸汽单耗。(5)干浆粕与NMMO溶液混合，由于NMMO溶液浓度较低，能够降低预溶解的程度，有利于NMMO跟纤维素充分接触溶胀。但是，上述干法制备技术中，采用水力碎浆机提供的机械外力制成纤维素/NMMO/H2O混合物，生产中发现，用该方法制备的纺丝原液中，仍然可以观察到明显的白芯颗粒，这也说明了干浆粕直接与NMMO溶剂混合存在一定弊端，与湿法相比溶胀和溶解效果有待提高。另外，混合物料具有一定粘度，机械搅拌产生强烈剪切，破坏部分纤维形态也会严重影响纺丝质量。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种莱赛尔纺丝溶液的制备系统和方法，本专利技术提供的制备系统可连续式生产莱赛尔纺丝溶液，溶胀充分，并且品质较好，提高产量，降低单位丝束的生产成本，利于推广应用。本专利技术提供一种莱赛尔纺丝溶液的制备系统，包括溶胀装置和溶解装置，所述溶胀装置用于NMMO溶液溶胀干浆粕，其中，所述溶胀装置是转鼓，所述转鼓长度方向两端分别开设进料口和出料口，所述转鼓通过转动的形式，使其内部的物料从底部带到靠近顶部的位置再自由下落回底部，同时朝出料口输送溶胀后物料。在一些优选实施方案中，所述转鼓通过转动的形式具体为：转鼓的外壳固定，转鼓的外壳内设置有可转动的拨料部件，拨料部件带动物料从转鼓底部到靠近顶部的位置再自由下落回底部。在另一些优选实施方案中，所述转鼓通过转动的形式具体为：转鼓的外壳转动，转鼓的外壳内设置随其转动的拨料部件，拨料部件带动物料从转鼓底部到靠近顶部的位置再自由下落回底部。优选地，所述进料口与出料口之间，所述转鼓的外壳顶部或靠近顶部的位置设置有喷淋带，喷淋带沿转鼓的外壳的轴向方向延伸，NMMO溶液从所述喷淋带喷淋至转鼓内。优选地，所述喷淋带两端分别延伸至转鼓的外壳的两端。优选地，所述转鼓具有0～10°可调的倾斜角度。本专利技术实施例提供一种使用前文所述制备系统制备莱赛尔纺丝溶液的方法，包括以下步骤：将干浆粕和NMMO溶液加入转鼓内；转鼓转动，使干浆粕和NMMO溶液混合形成的物料在转鼓内反复摔打，得到溶胀后物料；将溶胀后物料从转鼓排出，并送入溶解装置溶解，例如蒸发溶解，得到莱赛尔纺丝溶液。优选地，所述NMMO溶液通过喷淋组件加入转鼓内，喷淋组件形成一个沿转鼓轴向延伸的喷淋带，喷淋带包括至少两个用于喷淋不同浓度NMMO溶液的喷淋段，相邻喷淋段中，在前的喷淋段喷淋的NMMO浓度低于在后的喷淋段的喷淋浓度。优选地，所述喷淋带包括两个喷淋段，分别是在前的第一喷淋段和在后的第二喷淋段；进一步地，所述第一喷淋段NMMO的质量浓度优选为72～78％，喷淋温度优选为75～82℃。更进一步地，所述第二喷淋段NMMO的质量浓度优选为78～84％；喷淋温度优选为72～77℃。优选地，物料在所述第一喷淋段喷淋混合的时间长于其在第二喷淋段喷淋混合的时间。本专利技术实施例还可提供前文所述的方法制备得到的莱赛尔纺丝溶液，在生产莱赛尔纤维中的应用。与现有技术相比，本专利技术采用转鼓作为干浆粕与NMMO混合、溶胀的主要设备，所述转鼓通过转动的形式，带动内部的物料从转鼓底部带到靠近顶部的位置，继而在重力作用下自由下落摔打在转鼓底部；由于转鼓自身具有一定的倾斜角，转动过程可以向出料口输送溶胀后物料。实践证明，这种自然摔打过程与水力碎浆机的机械搅拌过程相比，对干浆粕的溶胀效果是有益的。因为混合物料经失重摔打在转鼓底部的过程，能够促使溶剂分子进入纤维素分子链之间。究其原因是，在失重状态下，纤维素的分子链处于舒展状态，分子链之间的间隙是相对均匀的，有利于溶剂分子进入分子链之间。物料撞击底部瞬间，提供了NMMO分子向纤维素分子链间隙渗透的机会，使NMMO溶剂分子顺利的进入纤维素分子链之间，促成NMMO溶剂分子与纤维素充分溶胀。这样显著提高了干浆粕的溶胀率，特别是经过长时间反复摔打，足以使溶剂和纤维素充分均匀溶胀。本专利技术实施例将溶胀后物料直接送入溶解装置溶解，得到莱赛尔纺丝溶液。本专利技术可以处理整片浆粕与溶剂混合，在摔打过程中，浆粕和溶剂混合更充分，利于提升产品品质。并且，本专利技术颠覆性的采用分段式的喷淋溶胀技术手段，进一步降低白芯数量。此外，现有水力碎浆机干法溶胀存在的明显的弊端就是出料困难，水力碎浆机出料只能通过管道出料。但溶胀结束后，物料的状态为粘稠态，流动性很差，且由于搅拌原因，物料不会聚集到一起，导致现有溶胀实现方式出料困难度较高。相比之下，本申请转鼓内由于物料自身的粘性，摔打过程中物料会逐渐聚集到一起，最终到达出料口时，物料会呈现类似“面团”状态，出料容易。附图说明图1为本专利技术一些实施例中溶胀装置的结构示意图；图2为图1的A-A示意图；图3为图1的B-B示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种莱赛尔纺丝溶液的制备系统，包括溶胀装置和溶解装置，干浆粕经溶胀装置溶胀后，进入溶解装置溶解成纺丝原液，所述溶胀装置用NMMO溶液溶胀干浆粕，其特征在于，所述溶胀装置是转鼓，所述转鼓长度方向两端分别开设进料口和出料口，所述转鼓通过转动的形式，使其内部的物料从底部带到靠近顶部的位置再自由下落回底部，同时朝出料口输送溶胀的物料。/n

【技术特征摘要】
1.一种莱赛尔纺丝溶液的制备系统，包括溶胀装置和溶解装置，干浆粕经溶胀装置溶胀后，进入溶解装置溶解成纺丝原液，所述溶胀装置用NMMO溶液溶胀干浆粕，其特征在于，所述溶胀装置是转鼓，所述转鼓长度方向两端分别开设进料口和出料口，所述转鼓通过转动的形式，使其内部的物料从底部带到靠近顶部的位置再自由下落回底部，同时朝出料口输送溶胀的物料。


2.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述转鼓通过转动的形式具体为：转鼓的外壳固定，转鼓的外壳内设置有可转动的拨料部件，拨料部件带动物料从转鼓底部到靠近顶部的位置再自由下落回底部。


3.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述转鼓通过转动的形式具体为：转鼓的外壳转动，转鼓的外壳内设置随其转动的拨料部件，拨料部件带动物料从转鼓底部到靠近顶部的位置再自由下落回底部。


4.根据权利要求2或3所述的制备系统，其特征在于，所述进料口与出料口之间，所述转鼓的外壳顶部或靠近顶部的位置设置有喷淋带，喷淋带沿转鼓的外壳的轴向方向延伸，NMMO溶液从所述喷淋带喷淋至转鼓内。


5.根据权利要求4所述的制备系统，其特征在于，所述喷淋带两端分别延伸至...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，魏良红，杨丽君，郝建全，
申请(专利权)人：亚太森博山东浆纸有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37