用于通过管道输送可流动的纤维素溶液的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于通过管道输送可流动的纤维素溶液的系统，所述系统包括：a.管道，所述管道确定用于输送可流动的纤维素溶液，所述管道具有内直径D和在50mm与300mm之间的名义外直径，b.一个或者多个泵，所述泵能够提供通过所述管道的纤维素溶液的在12至30m/min的范围中的流速，c.控制系统，所述控制系统包括：i.用于所述管道的恒温夹套，ii.一个或者多个入口，所述入口用于冷却介质进入所述恒温夹套，iii.控制装置，所述控制装置控制所述一个或者多个泵的流速和/或所述冷却介质的温度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
用于通过管道输送可流动的纤维素溶液的系统


[0001]本技术涉及一种用于在工业规模的装备中通过管道输送纤维素在N
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氧化叔胺、尤其是N
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甲基吗啉
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N
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氧化物（NMMO）中的溶液的系统。

技术介绍

[0002]众所周知，纤维素纤维能够通过将纤维素在合适溶剂中的溶液挤压进入凝结浴来制造。这样的方法的一个例子在美国专利US4,416,698（McCorsley III）中描述，该专利的内容通过引用纳入本文中。纤维素溶解在一种包含N
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氧化叔胺（也能够简称为氧化胺）、例如N
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甲基吗啉
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N
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氧化物（NMMO）的溶剂中。该溶剂还能够包含一定量的对于纤维素来说的非溶剂，例如水。所得的纤维素溶液被挤压通过合适的喷嘴以产生长丝，该长丝经凝结、水洗以除去溶剂，然后干燥。这种挤压和凝结的方法称为“溶液纺丝法”，由此所产生的纤维素纤维称为“溶纺”纤维素纤维。众所周知，纤维素纤维能够通过将纤维素衍生物的溶液挤压进入再生和凝结浴来制造。这样的方法的一个例子是粘胶法，在该粘胶法中，所述纤维素衍生物是黄原酸纤维素。溶液纺丝法与其他已知的用于制造纤维素纤维的方法（例如粘胶法）相比具有很多优点，例如环境排放较少。
[0003]众所周知，纤维素在N
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氧化叔胺中的溶液表现出高粘度，尤其是那些包含超过10重量%（例如10至25重量%）的纤维素的溶液。令人期望地，在纤维和薄膜的商业生产中使用包含这样的相对较高的纤维素浓度的溶液，以降低生产成本，并且尤其由于挤压这样的溶液导致制造具有改进的物理特性（例如抗伸强度）的纤维和薄膜。还众所周知，这种溶液的粘度随其温度升高而降低。因此，令人期望的是，在较高温度下输送这种溶液，以减少与输送高粘度溶液相关的泵送成本。
[0004]众所周知，纤维素在N
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氧化叔胺（例如NMMO）中的溶液在贮存于较高温度时易于发生降解。当贮存温度超过约130℃时，这种溶液可能褪色。众所周知，若这种溶液的贮存温度超过约170℃，可能发生不受控制的放热反应。另外已观察到，即使这种溶液在显著低于170℃的温度下长期储存，也可能发生这种不受控制的放热反应。这一事实阻碍了溶液纺丝法的商业开发和应用，因为在工业规模的装备中，不受控制的放热反应的危险是不可接受的。以前，在实验室或中试规模上将该危险最小化，其方式是：在溶液制备好以后立即对其进行挤压，因而使溶液贮存的时间最小化。但是，该解决方案在工业规模的生产上就不甚满意，不仅因为在制备与挤压之间需要对溶液进行过滤等中间处理过程，还因为对工业规模的装置，不可能以像实验室或中试规模的设备的元件一样紧密的空间关系来装配工业规模的装备的元件。另外，在工业规模的装备中，通过管道的纤维素溶液的流速需要比在实验室或中试规模的设备中高得多，在实验室或中试规模的设备中，这种流速只在0.1至10m/min的范围中、例如在1至5m/min的范围中。

技术实现思路

[0005]这些问题已经通过在此公开的专利技术得到解决。
[0006]在第一方面，本技术提供一种用于通过管道输送可流动的纤维素溶液的系统，该系统包括：
[0007]●
管道，该管道确定用于输送可流动的纤维素溶液，该管道具有内直径D和在50mm与300mm之间的、优选在100mm与200mm之间的名义外直径，
[0008]●
一个或者多个泵，所述泵能够提供通过所述管道的纤维素溶液的在12至30m/min的范围中的、优选在14至26m/min的范围中的流速，
[0009]●
控制系统，该控制系统包括：
[0010]○
用于所述管道的恒温夹套，
[0011]○
一个或者多个入口，所述入口用于冷却介质进入所述恒温夹套，
[0012]○
控制装置，该控制装置控制所述一个或者多个泵的流速和/或所述冷却介质的温度。
[0013]优选地，纤维素溶液是纤维素在含水的N
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甲基吗啉
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N
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氧化物中的溶液。所述溶液能够包括10至25重量百分数的纤维素和7至13重量百分数的水。在下文中，纤维素在N
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甲基吗啉
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N
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氧化物中的溶液能够替代地称为“纺丝液（dope）”。
[0014]纺丝液例如能够包括10至25重量%、优选13至17重量%的纤维素和7至13重量%的水，其余主要为NM O。优选地，如美国专利US4,426,228所述，纺丝液包含抑制聚合物在较高温度分解的添加剂、例如没食子酸丙酯。纺丝液优选包含0.01至0.5重量%的、更优选地0.05至0.2重量%的没食子酸丙酯。已发现，这种添加剂的存在将如下温度提高几摄氏度、例如提高了5至10℃：在该温度下，纺丝液能够被贮存和输送，而不发生放热分解。
[0015]已发现，在这种挑战性的工业规模条件下运行纤维装备的复杂任务能够通过实施具有一定能力的控制系统来解决，如下所述。优选地，该控制系统能够将所述管道中央的溶液的温度（以摄氏度为单位）控制在1000 / (X + 0.19 x √D)，其中，D代表所述管道的内直径（以毫米为单位），X代表数值。X的值能够等于或者大于5.0，在本技术的优选的实施方案中，X的值是5.25或者5.75，在一种尤其优选的实施方案中，X的值是5.5。如果该管道的内直径以英寸为单位来测量，则上述表达式中的值0.19应该替换为0.98。
[0016]优选地，该控制系统能够将在所述管道的内壁处的溶液的温度（以摄氏度为单位）控制在1000 / (Y + 0.23 x √D)，其中，D代表所述管道的内直径（以毫米为单位），Y代表等于或者大于5.4的值。值X能够等于或者大于5.25，优选地等于或者大于5.5。甚至更优选地，值Y能够等于或者大于5.65，优选地等于或者大于5.9。
[0017]当纺丝液包含如前所述的添加剂时，将值5.5用于X或者将值5.9用于值Y被认为是在管道中央的溶液的温度与如下温度之间提供至少约10℃的安全裕度：在该温度下能够在运行期间发生自发的放热分解。
[0018]优选地，该控制系统能够将在管道中央的溶液的温度控制为至少100℃、优选至少105℃。此外，附加地或者替代地，该控制系统能够将在所述管道中央的溶液的温度控制为比在所述管道的内壁处的溶液的温度高10至15℃。
[0019]该管道的外直径通常至少为0.5或者1英寸（12.5或者25mm），优选至少为2、3或者4英寸（50、75或者100mm）。该管道的外直径最大为12英寸（300mm），但是通常不超过10或者8英寸（250或者200mm）。也能够使用具有6英寸（150mm）的外直径的管道。优选具有4至8英寸（100至200mm）的外直径的管道。应注意，在本技术的方法中定义的等式将纺丝液的温<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于通过管道输送可流动的纤维素溶液的系统，所述系统包括：a. 管道，所述管道确定用于输送可流动的纤维素溶液，所述管道具有内直径D和在50mm与300mm之间的名义外直径，b. 一个或者多个泵，所述泵能够提供通过所述管道的纤维素溶液的在12至30m/min的范围中的流速，其特征在于：c. 控制系统，所述控制系统包括：i. 用于所述管道的恒温夹套，ii. 一个或者多个入口，所述入口用于冷却介质进入所述恒温夹套，iii. 控制装置，所述控制装置控制所述一个或者多个泵的流速和/或所述冷却介质的温度。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述管道具有在100mm与200mm之间的名义外直径。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述泵能够提供通过所述管道的纤维素溶液的在14至26m/min的范围中的流速。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制系统能够将在所述管道中央的溶液的以摄氏度为单位的温度控制在1000 / (X + 0.19 x √D)，其中，D代表所述管道的以毫米为单位的内直径，X代表等于或者大于5.0的值。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制系统能够将在所述管道的...

【专利技术属性】
技术研发人员：O，
申请(专利权)人：连津格股份公司，
类型：新型
国别省市：