[发明专利]干法纺丝闪蒸控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及溶解法醋酸纤维干法纺丝加工领域，特别是一种干法纺丝闪蒸控制装置及控制方法。

背景技术

纺丝机甬道闪蒸控制技术对于干法纺丝生产的安全、产量、质量都具有十分显著的意义。

通常将纺丝机的闪蒸甬道分为三个区：

Ⅰ区：在喷丝孔出口处，热的纺丝浆液解除压缩的结果，发生溶剂闪蒸，使溶剂迅速大量挥发，聚合物细流表面的温度很快减少，而后温度变化很慢，经过一段时间后接近所需温度和纤维中层温度。传质以对流方式进行，因为细流表层上溶剂的浓度大。Ⅰ区距离比较短。

Ⅱ区：由于热风的传热与丝束溶剂蒸发达到平衡，这一阶段丝束的温度实际上保持不变。沿纤维截面的温度同样是相同的，纤维同周围介质之间的热交换也恒定。在该区内丝条内部温度保持较低，溶剂缓慢扩散，质量交换速度变化很小，可以近似地认为不变。这时聚合物细流中溶剂的浓度会大一些，所以蒸发过程不是由内部扩散控制，它主要取决于外部的（对流的）热、质交换速度和与此相对应的表面温度。这个阶段的热、质交换大致相同，纤维表面温度不变。

Ⅲ区：是纤维传质传热形成纤维结构的主要区域。纤维开始成形，溶剂从纤维中间层向表面扩散，溶剂蒸发的速度更慢，浓度分布变得更大，随着蒸发强度的急剧降低，丝束表面温度上升并接近热风温度。在Ⅲ区内，溶剂的蒸发速度变小，以致聚合体与溶剂间的相互作用加强，而且受内部扩散控制。Ⅲ区丝条的固化过程基本上完成。

纺丝的闪蒸甬道高度可达8米，面积却小于0.05平方米，在如此狭长的圆柱体内，必须具有如下属性：

（1）溶剂传质充分，丝束被卷绕轮牵引前必须达成一定程度的蒸发；

（2）圆柱体内温度分布恰当，满足闪蒸要求；

（3）闪蒸甬道内溶剂浓度必须控制在在一定范围内，确保体系点火能低于安全极限；

（4）闪蒸甬道内相对气体流速分布均匀且低于一固定阈值，否则初生纤维的传质、传热、牵伸、成型都不能稳定。

由于控制参数较多，且部分参数互相冲突，目前尚无完美解决上述技术问题的完整方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种干法纺丝闪蒸控制装置及控制方法，能够实现干法纺丝闪蒸的自动控制，且稳定度高，可靠性强，能够提升产品质量。优选的方案中，能够降低能耗、提高控制精度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种干法纺丝闪蒸控制装置，包括闪蒸甬道，闪蒸甬道上部设有喷丝板，在闪蒸甬道上部一侧设有热风进口，热风进口位于喷丝板以上的位置，热风进口通过加热装置与送风机连接，闪蒸甬道下部一侧设有热风出口，热风出口与抽吸限流阀连接，在闪蒸甬道底部设有集束罗拉；

还设有与闪蒸甬道连通的温度检测装置和溶剂含量在线检测仪；

还设有控制装置，温度检测装置和溶剂含量在线检测仪与控制装置的输入端连接，加热装置、送风机和抽吸限流阀与控制装置的输出端连接。

优选的方案中，抽吸限流阀与抽风机连接。

优选的方案中，所述的加热装置为蒸汽加热装置，蒸汽加热装置与蒸汽输入调节阀连接，蒸汽输入调节阀与控制装置的输出端连接。

优选的方案中，所述的加热装置为电磁加热装置，电磁加热装置的壳体外设有保温层，保温层外卷绕有电磁线圈，电磁线圈与电磁控制装置连接，电磁控制装置与控制装置的输出端连接。

优选的方案中，电磁加热装置的壳体内设有多个风管，风管之外为介质腔，介质腔内填充有导热介质，电磁加热装置壳体顶部设有泄压阀。

优选的方案中，电磁加热装置的壳体内设有多个翅片。

一种用于上述的干法纺丝闪蒸控制装置的控制方法，包括以下步骤：

一、控制装置根据溶剂含量在线检测仪的数据，控制装置控制送风机的转速，由此步骤实现将闪蒸甬道内溶剂浓度控制在一定范围内，以确保安全。

二、控制装置根据温度检测装置的数据，控制装置控制加热装置的加热温度，由此步骤实现闪蒸甬道内的温度控制，进而实现溶剂蒸发速率控制。

优选的方案中，还包括以下步骤：控制装置根据溶剂含量在线检测仪的数据和送风机的运行频率，控制抽吸限流阀的开度和抽风机的转速，由此步骤控制甬道内气体的送、抽平衡，减小气体流速波动，稳定压力。