[发明专利]薄膜处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜处理设备，其适于制造水性有机溶剂中的纤维素溶液。所述设备特别适于但不仅限于制造用于生产再生纤维素纤维(lyocellfibre)的纤维素溶液。

背景技术

再生纤维素的生产是公知技术。主要地，料浆形式的纤维素与水、用于纤维素的有机溶剂和稳定剂混合。在加热和减压的作用下，一部分水蒸发离开，从而产生有机溶剂中的纤维素溶液，该纤维素溶液中还包含剩余部分的水。这种溶液然后进行纺织处理，由此所述溶液被形成为成形件，通常为丝线，然后处理所述丝线以溶去水性有机溶剂，从而沉积出纤维素并因而形成纤维素成形件。

量产纤维是大规模使用的产品，而且纤维生产过程必须使纤维的生产成本相对于作为竞争产品的纤维素纤维(例如，棉或黏胶丝纤维或甚至诸如聚酯纤维之类的人造纤维)具有经济可行性。

这意味着，所述生产过程在经济上使得：对于再生纤维素纤维、特别是量产再生纤维素纤维的制造而言，用于生产溶液的设备需要具有可年产数万吨溶液量的规模。

对大规模生产纤维的需求已经导致采用特定的纤维素溶液制造工艺。在可替代的过程中，纤维素和水和/或有机溶剂按量混合在一起，以实现直接溶解。然而，这很难大规模进行。在现已商业化的与本发明相关的另一过程中，所述过程涉及制造纤维素、稳定剂、过量水和有机溶剂的预混合物，然后加热和蒸发所述过量水以浓缩允许纤维素溶解的有机溶剂。

通过这种商业化过程生产溶液的已有设备的最成功形式是竖直取向的薄膜处理设备，例如，由Buss AG制造并以商标Filmtruder销售的设备。在EP 0 356 419 B1中公开了这种类型的薄膜处理设备，本发明也可用于这种设备。在这种公开设备中，预混合物通过入口被泵送至薄膜处理设备中并向下传送通过薄膜处理设备，上述操作部分地在重力作用下进行，但主要通过中心转子上的输送叶片向下推动进行。薄膜处理设备的内表面被加热，并施加真空以使过量水蒸发离开。这产生了水性溶剂中的纤维素溶液，此纤维素溶液通过排出口被泵送出薄膜处理设备之外。有机溶剂的优选形式为N-甲基吗啉N氧化物(N-methyl morpholine N oxide)，通常缩写为NMMO。

通过薄膜处理设备生产的纤维素溶液可用于制备多种类型的产品。通过这种纤维素溶液制造的主要产品为纤维素纤维。不过，也可生产许多其它纤维素材料，例如，膜或海绵或管。

EP 0 660 743公开了一种使用薄膜处理设备生产纤维素溶液的改进过程。尤其是，此文献涉及根据溶液产量和能耗而对EP 0 356 419的过程进行优化。

对这种已知过程的进一步的修改在WO 97/11973中公开。

必须注意的是，虽然生产能力的增加对于工程人员而言是不言自明的任务，不过，对于所述工艺(尤其是再生纤维素工艺)的规模化存在一些苛刻限制。这是因为在薄膜处理设备中形成的纤维素溶液具有放热的性质。因此，难以在面对由于系统温度升高所致的放热反应风险的同时增加再生纤维素工艺的生产能力。

发明内容

本发明的目的在于，对用于制造纤维素溶液、特别是以商业化规模制造纤维素溶液的薄膜处理设备的使用进行更进一步的改进。因此，本发明进一步的目的在于，提供一种可用于制造纤维素溶液的改进的薄膜处理设备。

在第一方案中，上述目的通过根据权利要求1所述的薄膜处理设备得以实现。根据本发明的薄膜设备的优选实施例在从属权利要求中公开。

根据本发明的薄膜处理设备包括具有至少一个柱形部分的转子，至少一个刮擦叶片被布置在所述柱形部分上，所述刮擦叶片包括至少两个齿，所述齿相互间隔分开，由此形成间隙，其特征在于，一个齿的长度L与位于所述齿的邻近处的间隙的长度G之间的平均比率V相应地大于2∶1。

已令人惊讶地发现，如果在位于薄膜处理设备上的叶片上的齿的长度L与邻近于所述齿的间隙的长度G之间的平均比率V增加，则薄膜处理设备的生产能力可显著增加。

特别是已发现，通过使用根据本发明的薄膜处理设备，可增加生产能力，而同时使诸如系统温度之类的系统参数从工艺安全方面来看保持在可接受的水平。

EP 0 660 743 B1公开了位于叶片(其可采取具有集成齿的条的形式)上的齿可包括所述条的竖直长度的10％至40％。这意味着比率V显著小于2∶1。

应理解的是，对于相应布置在根据本发明的设备上的所有的齿和相邻间隙而言，齿的长度L与相应相邻间隙的长度G之间的比率V不必相同。

在一个实施例中，对于布置在所述设备上的所有的齿而言，比率V可高于2∶1。