萊賽爾纖維專題將具體以:(一)Lyocell纖維發(fā)展的歷史沿革;(二)纖維素的結(jié)構(gòu)與性能;(三)Lyocell纖維用漿粕的生產(chǎn)方法及主要性能指標(biāo);(四)纖維素在NMMO溶液中的溶解機(jī)理;(五)Lyocell纖維的制備工藝及影響因素;(六)Lyocell纖維制備溶劑回收;(七)Lyocell纖維的性能及應(yīng)用;(八)Lyocell纖維發(fā)展的前景展望展開。 本期將具體介紹Lyocell纖維制備溶劑回收,敬請(qǐng)持續(xù)關(guān)注~ Lyocell纖維核心技術(shù)在于溶解,而產(chǎn)業(yè)化的成敗則在于溶劑回收。 首先是漿粕自身帶來(lái)的雜質(zhì),包括低聚合度的纖維素纖維、半纖維素及木質(zhì)素等有機(jī)成分和鐵、鎂、鈣等無(wú)機(jī)雜質(zhì),這些雜質(zhì)會(huì)有部分殘留在凝固浴中,尤其是可溶性物質(zhì); 其次是生產(chǎn)過(guò)程中添加的抗氧劑、助劑等各種添加劑; 再就是溶劑、添加劑、纖維素在受熱的過(guò)程中,產(chǎn)生的分解反應(yīng)產(chǎn)物,尤其是作為溶劑的NMMO,因?yàn)槠渥陨砘瘜W(xué)性質(zhì)活潑,使用量又大,當(dāng)它和纖維素在一起時(shí),容易發(fā)生一系列副反應(yīng),這些分解產(chǎn)物具有很大的活性,對(duì)體系的危害性極大。 當(dāng)采用直接過(guò)濾的方法時(shí),由于Lyocell纖維的凝固浴存在一定量的膠狀和半膠狀物質(zhì),膠狀物質(zhì)很容易堵塞過(guò)濾網(wǎng),進(jìn)而大大影響了過(guò)濾的速度和效率。 當(dāng)采用直接進(jìn)行離子交換的方法來(lái)除去雜質(zhì)時(shí),由于雜質(zhì)較多,會(huì)使樹脂使用壽命縮短,這也意味著需要頻繁再生,進(jìn)而大大增加了回收的成本。 較為合理的工藝是利用絮凝劑,首先去除大量固體物質(zhì),而后,進(jìn)行離子交換,去除溶解性物質(zhì),最后再蒸發(fā)提濃,這一方法已經(jīng)在工業(yè)化生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。 陰離子交換樹脂可以去除溶液中的陰離子,使溶液脫色; 陽(yáng)離子交換樹脂可以去除溶液中溶解的嗎啉、N-甲基嗎啉、鐵和銅等陽(yáng)離子性雜質(zhì)。 并流流程的特點(diǎn)是溶液和二次蒸汽同向依次通過(guò)各效。以四效為例,溶液從一效進(jìn)入,分別經(jīng)過(guò)二效、三效和四效,濃縮液從四效排出。外來(lái)的蒸汽也是從一效進(jìn)入,一效產(chǎn)生的二次蒸汽作為二效的加熱蒸汽,二效產(chǎn)生的二次蒸汽用于三效的加熱,依此類推,四效排出的蒸汽通過(guò)冷卻器冷卻成水,不凝氣體通過(guò)適當(dāng)?shù)拇胧┡欧拧?/span> 這一流程中前效的溫度和壓力都高于后效,而溶液濃度則是逐級(jí)提高。因此,物料可以借助各效間的壓力差流動(dòng),輔助設(shè)備少,溫度損失小,操作簡(jiǎn)便,工藝穩(wěn)定性好。其缺點(diǎn)是隨效數(shù)的增加,二次蒸汽的溫度不斷降低,溶液的黏度不斷增加,結(jié)果使傳熱效率不斷降低,這意味著要達(dá)到一定的傳熱效果,必須使用更大傳熱面積的設(shè)備。 ![]() 逆流流程中,溶液與二次蒸汽的走向相反,即蒸汽從一效到四效,而溶液是從四效到一效。由于一效中的溶液溫度和黏度最高,四效中的料液溫度和黏度最低,因此,它不具有自發(fā)流動(dòng)的動(dòng)力,需采用強(qiáng)制的方法。仍以四效為例,物料從四效進(jìn)入,通過(guò)泵被強(qiáng)制順序送入三效、二效和一效,濃縮液在一效排出。蒸汽的路徑與并流工藝相同,外來(lái)的蒸汽從一效進(jìn)入,一效產(chǎn)生的二次蒸汽作為二效的加熱蒸汽,二效產(chǎn)生的二次蒸汽用于三效的加熱,依此類推,四效排出的蒸汽通過(guò)冷卻器冷卻成水,不凝氣體通過(guò)適當(dāng)?shù)拇胧┡欧拧?/span> 逆流流程中,物料的溫度會(huì)隨著濃度的增加而逐步升高,溫度升高導(dǎo)致物料的黏度下降,其結(jié)果是各效溶液的濃度和溫度對(duì)黏度的影響大致抵消,各效傳熱條件基本相同,故無(wú)需因?yàn)閭鳠嵯禂?shù)的降低而增加傳熱面積。其缺點(diǎn)是輔助設(shè)備多,因各效都是在低于沸點(diǎn)下進(jìn)料,必須設(shè)置預(yù)加熱器,故能耗較大。 ![]() 溶液通過(guò)循環(huán)泵在換熱器(管內(nèi))和分離器間循環(huán)流動(dòng),正常運(yùn)行后,待處理的料液通過(guò)進(jìn)料泵按一定的比例進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。 開車時(shí),首先用生蒸汽給換熱器加熱(蒸汽走管外),使管內(nèi)的溶液加熱沸騰,產(chǎn)生二次蒸汽,二次蒸汽經(jīng)MVR壓縮機(jī)壓縮,壓力、溫度升高,熱焓增加,然后送到換熱器當(dāng)做加熱蒸汽使用,使料液維持沸騰狀態(tài),加熱蒸汽本身則冷凝成水。這一過(guò)程往復(fù)循環(huán)連續(xù)進(jìn)行,當(dāng)產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)壓縮后足以加熱料液蒸發(fā)時(shí),就不再需要生蒸汽。 這一技術(shù)使二次蒸汽得到了充分的利用,回收了潛熱,提高了熱效率。實(shí)際使用過(guò)程中,根據(jù)工藝需要,要合理設(shè)計(jì)和利用MVR技術(shù),需要考慮壓縮機(jī)容量,當(dāng)一臺(tái)壓縮機(jī)不能一次性完成濃縮負(fù)荷時(shí),可以使用兩臺(tái)壓縮機(jī),因此,要考慮如何合理分配各級(jí)的蒸發(fā)量。此外,還需對(duì)冷凝水等尚有一定溫度的物料進(jìn)行熱量回收,以達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能的目的。 ![]() 資料來(lái)源:國(guó)家先進(jìn)功能纖維創(chuàng)新中心 |
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