聚乙烯纤维湿法纺丝的多级阶梯式萃取设备制造技术

本实用新型专利技术涉及聚乙烯纤维湿法纺丝的多级阶梯式萃取设备，属于高分子材料制备技术领域，该设备包括依次升高放置的多个装有萃取剂的萃取槽构成多级上下游萃取槽阶梯排列，每个萃取槽内及相邻两个萃取槽之间设置有多个导丝辊，每个萃取槽的两侧壁开有纤维进入口，上下游两萃取槽的相邻侧壁上、下部分别开有萃取剂出、进口，并通过带有阀门的萃取剂管道相连通，还包括驱动导丝辊转动的电机。可以有效地防止萃取剂返混，保证较高的萃取效率，降低设备成本。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于高分子材料制备
，特别涉及一种聚乙烯纤维湿法纺丝过程中的萃取工艺的改良设备。
技术介绍
在化纤生产过程中，经凝固纺丝成型后的纤维，统称为初生纤维。由于初生纤维的 结构尚不稳定，纤维的超分子结构序态较低，物理机械性能还不能满足使用要求，必须通过 一系列后加工工序，其中最重要的过程就是牵伸和热定型。湿法纺丝过程中，需要有洗脱溶剂的萃取过程，又称浸取过程。在萃取过程中，可 能发生两种不同的传质过程。一种是纤维中的溶剂从纤维中渗出；另一种是萃取剂渗入纤 维中溶解萃取剂，将萃取剂带走的过程。萃取过程的速度由溶剂的渗出速度和在萃取剂中 的溶解扩散速度决定。如果渗出速度明显大于溶解扩散速度，会造成溶剂在纤维表面聚集， 降低渗出速度，从而降低萃取速率。如果溶解扩散速度明显大于渗出速度，会造成纤维表面 的溶剂浓度下降快于纤维内部，如果萃取剂渗入纤维中，容易在纤维表面形成皮层，阻碍溶 剂进一步渗出。溶剂的渗出速度和萃取剂的扩散速度，与其本身性质、温度、浓度差有关。减 小初生纤维的直径，可以减少溶剂的扩散距离，加快纤维的萃取速度；提高萃取温度，可以 提高溶剂分子的运动速度，增大萃取速度。提高温度、加大流量，补充新鲜萃取剂等措施，都 可以有效地提高萃取剂的萃取效率。在某些过程中可以使用超声波等方法强化萃取过程。以超高分子量聚乙烯纤维生产过程中，使用的萃取剂有溶剂汽油、苯、甲苯、二甲 苯、氟氯烃、石油醚、氯代烃等，还有其它烃类的混合物等。理想的萃取剂，不仅需要有优良 的萃取效果，还需要有低毒、安全、价格低廉等特点。氟氯烃是现有的萃取效果最好的萃取 剂之一，并且低毒，不燃，操作环境较好并较为安全，但是由于保护臭氧层国际公约的限制， 将逐步停止使用。中国专利CN101135069中提出了一种高模高强聚乙烯纤维萃取牵伸生产线。其 中萃取工段采用萃取机进行，萃取机为多级或多层萃取机，萃取机根据工艺需要为1台，或 2 3台依次相连。多级萃取机包括萃取槽、电机、导丝辊、压辊及气缸；萃取槽均勻地分隔 成多个萃取室，每一萃取室内设有加热装置和超声波发生器，每一萃取室的下部、上部均分 设有进液口和出液口，后一萃取室的出液口与前一萃取室的进液口相通连；每一萃取室的 上部两侧均设有导丝辊，导丝辊通过传动机构与电机相连，每一萃取室内设有压辊，压辊与 萃取槽上方的气缸相连。多层萃取机包括机架、萃取槽、集液槽、电机和导丝辊；机架内由上 至下依次置有多层萃取槽，各萃取槽内均设有加热器和超声波发生器；顶层萃取槽的一端 设贯穿其底板并伸入至下一层萃取槽内的溢液管，以下各萃取槽在其另一端交递地设有溢 液管，使萃取槽从上至下在各萃取槽中呈“之”字形流动，底层萃取槽的溢液管与置于集液 槽相通连；集液槽经水泵和管道与顶层萃取槽相连；在每层萃取槽的一端机架上交递地设 有导丝辊，电机通过传动带依次将动力传递到导丝辊，使纤维线束的运行方向与萃取液的 流动方向相反。多层萃取槽节省空间，但是操作不便。中国专利CN1268588中提出高效连续萃取是在封闭的逆向走动的萃取装置中进 行的。将萃取剂放于萃取箱中，再将冻胶丝在萃取箱中逆向走动，连续萃取，以达到优良的 萃取结果。但是无法保证萃取剂在萃取设备中的流动，有可能出现返混。中国专利CN101525774中提出萃取工艺采用多级连续萃取技术及立体超声波震 动促进萃取技术，萃取剂为复配烷烃萃取剂，选自石油醚、己烷、辛烷、癸烷中的两种或者两 种以上。超声波只适用于挥发度不大的萃取剂，对于二氯甲烷等挥发度很大的萃取剂，使用 超声波会明显增加萃取剂的挥发损耗。
技术实现思路
本技术的目的是为克服已有技术的不足，提供一种聚乙烯纤维湿法纺丝的多级阶梯式萃取设备，该设备采用阶梯式萃取槽排列方式，萃取槽高度依次升高，萃取剂由后 一级萃取槽依靠重力的作用流动到前一级萃取槽，可以有效地防止萃取剂返混，提高萃取 效率，降低设备成本。本技术设计的聚乙烯纤维湿法纺丝的多级阶梯式萃取设备，其特征在于该 设备包括依次升高放置的多个装有萃取剂的萃取槽构成多级上下游萃取槽阶梯排列，每个 萃取槽内及相邻两个萃取槽之间设置有多个导丝辊，每个萃取槽的两侧壁开有纤维进入 口，上下游两萃取槽的相邻侧壁上、下部分别开有萃取剂出、进口，并通过带有阀门的萃取 剂管道相连通，底部设有排液口 ；还包括驱动导丝辊转动的电机。本技术的特点及效果本萃取设备采用阶梯式布置，相对于多层式布置，虽然占地面积相应增大，但是便 于人员操作。，有利于纤维稳定生产，有助于提高最终纤维产品的均一性，强度和品质。有效 地产生萃取的浓度梯度，提高萃取效率，减少不同浓度的萃取液的返混。采用阶梯式布置萃取设备，萃取液依靠重力作用自行流动，减少泵等设备，便于工 艺控制，也能保证萃取液的流量稳定，从而保证整个工艺流程的操作稳定。本技术的萃取过程可以根据实际情况采用逆流和喷淋等方式，以得到最好的 效果。附图说明图1为本技术的三级阶梯式萃取设备的实施例结构和工艺流程示意图。图2为本技术中每个萃取槽由多个萃取小槽组成的结构示意图。图3为本技术中每个萃取槽由挡板分割成多个连通的萃取小槽的结构示意 图。具体实施方式本技术提出的聚乙烯纤维湿法纺丝的多级阶梯式萃取设备，结合应用附图及 实施例详细说明如下本技术设计的一种聚乙烯纤维湿法纺丝的多级阶梯式萃取设备，其结构和工 艺流程如图1所示，图中以三级萃取设备为例进行说明。图中本设备包括依次升高放置的 三个装有萃取剂的萃取槽102、108、113，构成多级上下游萃取槽阶梯排列，每个萃取槽内及相邻两个萃取槽之间设置有多个导丝辊104、107、112，每个萃取槽的两侧壁开有纤维进入口，上下游两萃取槽的相邻侧壁上、下部分别开有萃取剂进、出口，并通过带有阀门105、110 的萃取剂管道相连通，底部设有排液口 ；还包括驱动导丝辊转动的电机。本技术的萃取槽的上部可设有顶盖103、109、114 ；萃取槽采取密封方式，除 纤维进出口外，其它均与外界保持密闭。萃取槽的上方还可设置冷凝器，通入冷水，用以冷 凝蒸发的萃取剂，减少萃取剂的挥发损耗。萃取液依靠重力作用自行流动，减少泵等设备，便于工艺控制，也能保证萃取液的 流量稳定，从而保证整个工艺流程的操作稳定。根据萃取液的流向，将相邻的萃取槽分为上 游和下游。即纤维首先进入第1级萃取槽进行萃取除溶剂操作，而后进入第2级萃取槽进 行萃取。第2级相对于第1级为上游萃取槽。萃取工艺的级数不宜过多，级数过多会造成 设备数量庞大、控制困难。级数过少，不利于提高萃取效率。一般萃取的级数为三级，最多 不超过六级。阶梯式排列的萃取槽之间液面需要保持一定的高度差，一般上游萃取槽的槽底高 度要高于下游萃取槽的液面。高度差一般为5 20厘米。本技术的工艺流程为初生纤维101在导丝辊的导引下进入第1级萃取槽 102中进行出溶剂操作，萃取槽上部设有顶盖和冷凝器103。纤维在导丝辊104等的导引下 在萃取槽中做曲折运动。而后在导丝辊的导引下进入第2级萃取槽108中，纤维在导丝辊 107导引下做曲折运动，萃取槽上方的顶盖和冷凝器109，用以回收挥发的萃取剂。第2级 的萃取液106流出萃取槽经阀门105控制流量后进入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乙烯纤维湿法纺丝的多级阶梯式萃取设备，其特征在于：该设备包括依次升高放置的多个装有萃取剂的萃取槽构成多级上下游萃取槽阶梯排列，每个萃取槽内及相邻两个萃取槽之间设置有多个导丝辊，每个萃取槽的两侧壁开有纤维进入口，上下游两萃取槽的相邻侧壁上、下部分别开有萃取剂出、进口，并通过带有阀门的萃取剂管道相连通，底部设有排液口；还包括驱动导丝辊转动的电机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹晔东，谭琳，
申请(专利权)人：北京特斯顿新材料技术发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]