高粘度聚合物溶液的连续脱泡和纺丝供浆装置及方法与流程

本发明涉及聚合物溶液的脱泡及纺丝供浆装置，具体涉及高粘度聚合物溶液的连续脱泡和纺丝供浆装置及方法。

背景技术：

1、高性能纤维性能突出，应用广泛，其中纺丝工艺在化学纤维生产中占据核心地位。目前化学纤维的纺丝方法主要分为两大类：熔体纺丝和溶液纺丝法。其中溶液纺丝是一种将成纤高聚物溶解在特定溶剂中，进而制备成适宜浓度的聚合物溶液的过程。为进一步提升生产效率和降低生产成本，大多数企业选择通过增加聚合物固含量来实现，固含量增加势必会显著提升纺丝液粘度，一般粘度大对应的分子量也会较大，分子量更有利于提高合成纤维性能，但是当纺丝液粘度增大时，纤维可纺性下降，在合成过程中产生的气泡难以处理，影响纺丝的连续性，对纤维性能也会造成一定影响。因此在纺丝之前必须采取脱泡技术将待纺聚合物溶液气泡去除，这样才能避免纺丝过程出现纤维物断头、毛丝现象，实现连续稳定生产。

2、目前聚合物溶液主要采用真空负压、机械离心或超声波处理等技术手段实现脱泡，真空负压脱泡法是通过密闭腔体内通过抽真空，降低环境气压，使聚合物溶液内部的气泡因压力差而膨胀破裂，最终通过真空方式排除，部分聚合物溶液（高温不分解）可采用加热抽真空方式去除气泡。该方法适合处理高粘度聚合物溶液，可去除深层气泡，但是处理速度较慢，通常还需在釜内静置一段时间后才能纺丝，大多数企业在正常生产时经常进行间歇脱泡纺丝或者准备了多个脱泡储罐进行来回切换实现纤维连续生产，大大的增加了生产成本，且生产效率较低，真空度过高时，易挥发溶剂容易被抽走，影响聚合物溶液本身质量。②机械离心脱泡法利用高速旋转产生的离心力，使气泡因密度差异向聚合物溶液表面迁移并破裂，最终脱离聚合物溶液，本技术通常适用于低粘度液体或微小气泡的去除，但对于高粘度聚合物溶液可能无法有效脱泡，体系内还会残留微小气泡。③超声波处理脱泡技术是利用超声波在介质中的振动，产生高频破泡、剪切应力，从而促进气泡脱除。当高频振动波传播到介质的一定深度时，会产生大量的气泡。这些气泡在振动作用下不断破裂、聚合，最终形成微小的气泡，这些微小的气泡在外力的作用下逐渐上浮，从而实现脱泡效果。该技术在处理高粘度聚合物溶液时，超声波穿透力下降，需延长处理时间，大型超声波设备与工业密闭型脱泡釜结合使用难度较大，且价格昂贵，维护成本较高，目前仅限于在实验室内使用处理槽盛放待处理液体，使用超声波穿透液体引发空化效应产生气泡。

3、采用真空薄膜法脱泡能够快速脱泡，但是该方法存在脱泡不彻底，部分含有微小气泡的聚合物溶液流入脱泡釜底层与底层现有聚合物溶液混合，连续纺丝时脱泡去除不及时可能将微小气泡带入纺丝系统，造成纺丝出现毛丝断丝，影响纺丝连续性。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供高粘度聚合物溶液的连续脱泡和纺丝供浆装置，以解决高粘度聚合物溶液因脱泡难度大所需脱泡时间长，实现连续纺丝的问题。

2、为解决存在的技术问题，本发明采用如下技术方案：高粘度聚合物溶液的连续脱泡和纺丝供浆装置，包括脱泡釜、分流伞、振荡盘和螺杆挤出装置，所述脱泡釜顶端设置有进料口，分流伞通过分流伞固定装置安装在脱泡釜内的进料口下端；振荡盘通过振荡盘固定装置安装在分流伞的下面，振荡盘上开设有筛孔；脱泡釜顶端设置有真空口，真空口与真空系统连接，聚合物溶液经过滤装置过滤后经进料口进入脱泡釜内的分流伞上形成薄膜去除气泡，聚合物溶液经分流伞流下至振荡盘内，振荡盘振荡使未抽走的细小气泡逐步扩大破裂经真空口排出，聚合物溶液最终顺着筛孔流入脱泡釜内的下部；所述脱泡釜底端设置有螺杆挤出装置，螺杆挤出装置尾部的脱泡釜上开设有物料出口，螺杆挤出装置通过电机驱动将脱泡釜下层的聚合物溶液经物料出口逐步挤出至纺丝主管道内；纺丝主管道与各纺位喷丝管路采用环状循环连接。

3、进一步地，本发明所述纺丝主管道与各纺位喷丝管路均设置有夹套，通过在夹套内通热水循环，稳定维持输送聚合物溶液温度。

4、进一步地，本发明所述脱泡釜进入管路上安装有管道流量计。

5、进一步地，本发明所述筛孔呈v型，上端开孔为5-20mm，下端开口为2.5-10mm。

6、进一步地，本发明所述螺杆挤出装置上方的脱泡釜上设置有视窗。

7、进一步地，本发明所述振荡盘下端安装液位传感器。

8、进一步地，本发明所述过滤装置设置有两套过滤装置。

9、进一步地，本发明还公开了一种所述的连续脱泡和纺丝供浆装置的方法，具体步骤如下：

10、（1）合成的聚合物溶液经过滤处理后，进入脱泡釜内，过滤精度5μm-10μm；

11、（2）聚合物溶液进入脱泡釜内时，首先打开真空系统，保持脱泡釜内处于真空状态，真空度保持在-0.080~-0.090mpa之间，通过调节聚合物溶液输送流量，保持与纺丝出浆量一致，保证进入分流伞内形成薄膜；

12、（3）聚合物溶液经分流伞流下至振荡盘内，振荡盘开始振荡，未抽走的细小气泡会在振荡盘内逐步扩大，并经振荡破裂经真空口排出，聚合物溶液顺着筛孔流入脱泡釜下部内；

13、（4）脱泡釜下层的聚合物溶液进入螺杆挤出装置入料口，聚合物溶液经物料出口逐步挤出至纺丝管道内；

14、（5）通过视窗观察聚合物溶液低位溶液量，如果聚合物溶液液位低于视窗位置及时补入聚合物溶液，当液位达到振荡盘下端位置处，应停止补充聚合物溶液；

15、（6）设置两套过滤装置，当一套过滤装置压力达到工艺值时，通过阀门切换至空闲的另一套过滤装置上，并及时处理更换烧结网滤芯；

16、（7）通过变频调节螺杆挤出装置的螺杆转速使输送聚合物溶液相对平稳，保证纺丝液质量。

17、本发明解决了高粘度聚合物溶液因脱泡难度大所需脱泡时间长，采用间歇脱泡使纺丝生产不连续，生产效率低，也存在高粘度纺丝液脱泡不彻底、为实现连续纺丝生产过程而配置多个储罐，造成购置设备多成本高，存在资源浪费的问题，且在连续切换时容易出现物料波动等问题。

18、有益效果

19、本发明可使用一个脱泡釜即可实现连续脱泡过程，设置两台过滤器通过阀门控制切换，能够很好的保证高性能纤维连续生产，提升生产效率，也可有效避免间歇纺丝造成的聚合物溶液排放损失,设置环形循环连接管路，可有效保障各喷丝口压力一致，供浆稳定。本发明可调节进料速度、抽真空速率实现纺丝液连续脱泡，通过匹配不同规格纺丝供浆量，实现连续脱泡和纺丝生产。

1.高粘度聚合物溶液的连续脱泡和纺丝供浆装置，包括脱泡釜、分流伞（3）、振荡盘（4）和螺杆挤出装置（6），其特征在于：

2.根据权利要求1所述的连续脱泡和纺丝供浆装置，其特征在于：所述纺丝主管道与各纺位喷丝管路均设置有夹套，通过在夹套内通热水循环，稳定维持输送聚合物溶液温度。

3.根据权利要求1所述的连续脱泡和纺丝供浆装置，其特征在于：所述脱泡釜进入管路上安装有管道流量计。

4.根据权利要求1所述的连续脱泡和纺丝供浆装置，其特征在于：所述筛孔（5）呈v型，上端开孔为5-20mm，下端开口为2.5-10mm。

5.根据权利要求1所述的连续脱泡和纺丝供浆装置，其特征在于：所述螺杆挤出装置（6）上方的脱泡釜上设置有视窗（9）。

6.根据权利要求1所述的连续脱泡和纺丝供浆装置，其特征在于：所述振荡盘（4）下端安装液位传感器。

7.根据权利要求1所述的连续脱泡和纺丝供浆装置，其特征在于：所述过滤装置设置有两套过滤装置。

8.根据权利要求7所述的连续脱泡和纺丝供浆装置，其特征在于：所述过滤装置采用烧结网滤芯，滤芯材质选用耐酸性腐蚀的316l不锈钢。

9.根据权利要求1-8任一所述的连续脱泡和纺丝供浆装置的方法，具体步骤如下：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述聚合物溶液连续纺丝过程中，进入脱泡釜内的聚合物溶液量≥聚合物溶液消耗量，进入脱泡釜聚合物溶液量流量通过计算聚合物溶液消耗量计算，聚合物溶液消耗量=单路纺丝液流出量*纺丝数量。