專利名稱：高低槽多級萃取工藝和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及原絲的萃取工藝和裝置，尤其是涉及采用多個萃取槽的多級萃取工藝
和裝置。
背景技術(shù)：
在高強高模聚乙烯纖維生產(chǎn)過程中，通常需要將飽含高沸點溶劑的原絲用高揮發(fā)性的萃取劑進行萃取，得到含萃取劑的原絲，高揮發(fā)性的萃取劑在后段的加工工序中被逐漸揮發(fā)。為了保證萃取效果，通常進行多級萃取工序。 在現(xiàn)有的多級萃取工藝中，通常采用兩級至三級平置于地面的萃取槽進行萃取。例如，圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種平置式三級萃取工藝的示意圖。在這種工藝中，飽含白油的原絲20依次通過平置于地面的萃取槽22，其中被分絲齒14， 15， 16， 17分成單絲的原絲20反復纏繞在萃取槽22內(nèi)的2個萃取導絲輥21上，萃取槽22設(shè)有萃取劑進口 18和萃取劑出口 19，使得萃取槽22內(nèi)的萃取劑23可以流動。經(jīng)過兩次至三次同樣的裝置，萃取劑可將原絲中所含的白油置換出來，最后含有萃取劑的原絲24從末尾萃取槽出去。
這種多級萃取工藝的缺點在于每個萃取槽中的萃取導絲輥的個數(shù)少( 一般為2個)，為了進行有效萃取，原絲需要在萃取導絲輥之間來回纏繞(往復式滾動萃取)，因此容易纏絲；并且由于是往復式滾動萃取，原絲的根數(shù)受到限制，一般二級至三級平置式萃取槽每次只能萃取3-5根原絲；另外，由于平置式萃取工藝中萃取劑在每個萃取槽單獨進出，不能反復利用，萃取劑的利用率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供可以一次萃取多束原絲同時減少原絲在萃取槽中的纏絲的機會，并且提高萃取劑的利用率的多級萃取工藝和裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。 本發(fā)明的一個方面涉及一種高低槽多級萃取工藝，該工藝采用由低到高階梯狀放
置的多級萃取槽，每一級萃取槽中設(shè)有高低交錯排列的多根萃取導絲輥并且容納萃取劑，
在最高萃取槽設(shè)有萃取劑進口 ，在最低萃取槽設(shè)有萃取劑出口 ，每一級萃取槽底部在與下
一級萃取槽相鄰一側(cè)上設(shè)有排液機構(gòu)，用于將萃取劑排放到下一級萃取槽中，并且每一級
萃取槽在與排液機構(gòu)同一側(cè)設(shè)有分絲齒，萃取劑從最高萃取槽的萃取劑進口進入，從最低
萃取槽的萃取劑出口流出，而含有高沸點溶劑的原絲從最低萃取槽進入，依次纏繞在萃取
槽中的多根萃取導絲輥上，再經(jīng)分絲齒依次進入上一級萃取槽，最終從最高萃取槽出來，從
而用萃取劑將原絲中含有的高沸點溶劑置換出來，形成含有萃取劑的原絲。 在本發(fā)明的高低槽多級萃取工藝中，原絲是超高分子量聚乙烯凍膠紡絲原絲。高
沸點溶劑包括高沸點礦物油(白油)、石蠟油、煤油等。萃取劑為低沸點物質(zhì)，包括汽油、碳
氫化合物、二甲苯、氯仿、四氯化碳、四氯乙烯、丙酮、三氯三氟乙烷等，優(yōu)選高標號汽油，更
優(yōu)選120#汽油
在本發(fā)明的高低槽多級萃取工藝中，多級萃取槽的級數(shù)為3-8，并且每個萃取槽中
萃取導絲輥的個數(shù)為3-20，優(yōu)選4-10。分絲齒的齒數(shù)為5-300，優(yōu)選60-150。 本發(fā)明的另一方面涉及一種用于上述高低槽多級萃取工藝的裝置，包括由低到高
階梯狀放置的多級萃取槽，萃取槽中設(shè)有高低交錯排列的多根萃取導絲輥并且容納萃取
劑，在最高萃取槽設(shè)有萃取劑進口 ，在最低萃取槽設(shè)有萃取劑出口 ，每一級萃取槽底部在與
下一級萃取槽相鄰一側(cè)上設(shè)有排液機構(gòu)，并且每一級萃取槽在與排液機構(gòu)同一側(cè)的外壁上
部設(shè)有分絲齒。 在本發(fā)明的高低槽多級萃取裝置中，多級萃取槽的級數(shù)為3-8，分絲齒的齒數(shù)為
5-200，優(yōu)選60-150，并且每個萃取槽中萃取導絲輥的個數(shù)為3-20，優(yōu)選4_10。 在本發(fā)明的高低槽多級萃取裝置中，每個萃取槽中萃取導絲輥可以分為兩組，一
組靠近萃取槽底部， 一組靠近萃取槽頂部并且部分浸漬在萃取液中。采用這種布置，可以進
一步提高萃取劑的萃取效率。 在本發(fā)明的高低槽多級萃取裝置中，還可以在萃取槽上加設(shè)蓋板，用于將多級萃取槽整體覆蓋，以防止萃取劑的揮發(fā)。 采用本發(fā)明的高低槽多級萃取工藝和裝置，顯著增加了萃取原絲的數(shù)量，一次可
以萃取ioo束以上的原絲，并且原絲在萃取槽中的每根萃取導絲輥上只繞一次，沒有往復
式滾動，減少了纏絲的機會。此外，由于萃取劑可以從上一級萃取槽流動到下一級萃取槽，反復利用，因此萃取劑的利用率明顯提高，并且相應減少了萃取劑的損失。


圖1為本發(fā)明高低槽多級萃取裝置的一個實例的示意性主視圖。
圖2為圖1中所示高低槽多級萃取裝置的俯視圖。
圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的一種平置式三級萃取工藝的示意性俯視圖。
圖中的附圖標記如下 1-含有高沸點溶劑的原絲；2-張力輥；3-壓油輥；4-萃取槽；5_分絲齒；6_蓋板；7-萃取劑；8-萃取劑出口 ；9-蒸汽管；10-萃取劑進口 ；ll-放油閥；12-壓縮空氣管；13-萃取導絲輥；14，15，16，17-分絲齒；18-萃取劑進口 ；19-萃取劑出口 ；20-含有白油的原絲；21-萃取導絲輥；22-萃取槽；23-萃取劑；24-含有萃取劑的原絲。
具體實施例方式
下面以超高分子量聚乙烯凍膠絲多級萃取工藝為例，結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明。
1、被萃取物和萃取劑 在采用超高分子量聚乙烯凍膠絲制備高性能纖維的工藝中，通常通過多級萃取工
藝回收纖維成形過程以及凍膠絲中溶劑，即用高揮發(fā)性的萃取劑將高沸點(非揮發(fā)性或低
揮發(fā)性)的溶劑置換出來，然后在熱處理和/或拉伸過程中除去高揮發(fā)性的萃取劑。上述
高沸點溶劑包括高沸點礦物油(白油)、石蠟油、煤油等。萃取劑為低沸點物質(zhì)，包括汽油、
碳氫化合物、二甲苯、氯仿、四氯化碳、四氯乙烯、丙酮、三氯三氟乙烷等，優(yōu)選高標號汽油，
更優(yōu)選120#汽油。 2、多級萃取裝置
下面參考圖1和2詳細描述本發(fā)明的高低槽多級萃取裝置。圖1為本發(fā)明高低槽多級萃取裝置的一個實例的示意性主視圖。圖2為圖1中所示高低槽多級萃取裝置的俯視圖。 本發(fā)明的高低槽多級萃取裝置包括由低到高階梯狀放置的多級萃取槽。每個萃取槽4具有基本上矩形或方形的截面，并且在相鄰的上下兩級萃取槽中，上一級萃取槽4的底表面和下一級萃取槽4的上表面基本上處于同一高度水平，而它們各自的相鄰的一側(cè)在垂直方向上成一直線，使得多個萃取槽呈連續(xù)的階梯狀排列。 萃取槽4的個數(shù)可以根據(jù)需要進行選擇，但是通常為3-8個，原因在于，如果萃取槽4的個數(shù)小于3，則可能難以充分保證萃取效果，而如果萃取槽4的個數(shù)超過8個，則多級萃取裝置的體積過于龐大，而且過多的萃取槽也不能進一步提高萃取效果。在優(yōu)選的實例中，萃取槽4的個數(shù)為5個(如圖l所示)。 每個萃取槽4中設(shè)有多根萃取導絲輥13并且容納萃取劑7。萃取導絲輥13高低交錯排列，以使經(jīng)過這些輥的原絲與萃取劑7有更充分的接觸，從而提高萃取效果。優(yōu)選將萃取導絲輥13大致分成兩組，一組靠近萃取槽底部，一組靠近萃取槽頂部，兩組之間的高度差優(yōu)選盡可能大，以充分利用萃取槽的深度。此外，優(yōu)選靠近萃取槽頂部的一組萃取導絲輥部分浸漬在萃取液中，即，輥的一部分位于萃取液的液面之上。采用這種布置，可以使原絲在經(jīng)過靠近萃取槽頂部的一組萃取導絲輥時暫時脫離萃取劑，有利于萃取劑在該過程中的揮發(fā)。據(jù)信，這種短暫的揮發(fā)過程促進了原絲中高沸點溶劑與萃取劑的交換，從而進一步提高萃取劑的萃取效率。 對每個萃取槽4中萃取導絲輥13的個數(shù)沒有特別的限制，但是出于萃取效率和設(shè)備成本的考慮，萃取導絲輥13的個數(shù)優(yōu)選為3-20，更優(yōu)選為4-10。 為了使萃取劑從最高的萃取槽至最低的萃取槽流動，在最高萃取槽設(shè)有萃取劑進口 IO，在最低萃取槽設(shè)有萃取劑出口 8，并且每一級萃取槽底部在與下一級萃取槽相鄰一側(cè)上設(shè)有一個排液機構(gòu)11。對排液機構(gòu)11沒有特別的限制，但是優(yōu)選其是流量可調(diào)的閥門。排液機構(gòu)11可以調(diào)節(jié)萃取劑7的流量以及每一級萃取槽4的液面高度。
為了使原絲，特別是超過100束的原絲，能夠順利地由下一級萃取槽進入上一級萃取槽，每一級萃取槽4在與其排液機構(gòu)11同一側(cè)設(shè)有一個分絲齒5。本發(fā)明中的分絲齒5是本領(lǐng)域中常用的分絲齒，其齒數(shù)可以根據(jù)實際應用而適當選擇。在本發(fā)明中，為了同時萃取多束原絲，分絲齒5的齒數(shù)優(yōu)選為5-200，更優(yōu)選為60-150。 另外，在本發(fā)明高低槽多級萃取裝置的每一級萃取槽底部可以設(shè)有一個壓縮空氣
管12。壓縮空氣管12產(chǎn)生氣泡，對萃取槽中的液體起到攪拌作用，從而提高萃取效率。在
相鄰兩級萃取槽之間還可以設(shè)有蒸汽管9，用于控制氣氛的濕度和溫度。 在整個高低槽多級萃取裝置上還可以加設(shè)蓋板6。該蓋板6覆蓋每一級萃取槽以
及相鄰萃取槽之間的空間(該空間中設(shè)有分絲齒5、排液機構(gòu)11、蒸汽管9等)，從而使本發(fā)
明的高低槽多級萃取裝置在整體上是封閉的。采取這種布置，有效防止了由萃取劑揮發(fā)造
成的損失。 在圖l的高低槽多級萃取裝置中還示出了用于將含高沸點溶劑的原絲l輸入最低一級萃取槽4的結(jié)構(gòu)，包括分絲齒5(該分絲齒與上文中所述的分絲齒5的結(jié)構(gòu)與功能一樣)、用于調(diào)節(jié)原絲張力的張力輥2、用于除去原絲表面的高沸點溶劑的壓油輥3等。含高沸點溶劑的原絲1經(jīng)過分絲齒5被分成多束原絲，再經(jīng)張力輥2和壓油輥3后，被輸入最低
一級萃取槽4中，開始多級萃取工藝。 3、高低槽多級萃取工藝 在本發(fā)明的高低槽多級萃取工藝中，萃取劑7從設(shè)在最高萃取槽4的萃取劑進口10進入，從設(shè)在最低萃取槽4的萃取劑出口 8流出，并且在每一級萃取槽4底部的排液機構(gòu)11調(diào)節(jié)萃取劑4的流量以及每一級萃取槽4的液面高度。同時，含高沸點溶劑的原絲1經(jīng)分絲齒5分絲后，以多束原絲的形式進入最低一級萃取槽4，依次纏繞多根萃取導絲輥13上，再經(jīng)相鄰萃取槽之間的分絲齒5進入上一級萃取槽4，直至最終從最高萃取槽4出來。
原絲1的運行方向與萃取劑7的流動方向相反，因此在原絲1從低的萃取槽4到高的萃取槽4的運行過程中，含有的高沸點溶劑被萃取槽4中的萃取劑7不斷置換，最終形成含有萃取劑的原絲。隨著萃取的進展，原絲1中含有的高沸點溶劑不斷被置換，因此在原絲1運行路徑上下游的萃取槽4之間產(chǎn)生被萃取的高沸點溶劑的濃度差。在本發(fā)明的高低槽多級萃取工藝中，將位于原絲1運行路徑下游(高度更高)、高沸點溶劑濃度較低的萃取槽4中的萃取劑7，通過排液機構(gòu)11不斷補充到位于原絲1運行路徑上游(高度更低)、高沸點溶劑濃度較高的萃取槽4中，萃取劑7被反復利用，從而顯著提高了萃取劑7的利用率。
在本發(fā)明的高低槽多級萃取工藝中，每一級萃取槽4中設(shè)有高低交錯排列的多根萃取導絲輥13，原絲1依次纏繞每根萃取導絲輥13上，從而與萃取劑7充分接觸，實現(xiàn)高的萃取效率。并且，由于原絲在每根萃取導絲輥13上只纏繞一次，無需反復纏繞多次，從而極大地降低了纏絲的機會，因此可以同時萃取多束(100束以上)原絲l。
本發(fā)明的高低槽多級萃取工藝和裝置不局限于上述的超高分子量聚乙烯凍膠絲的多級萃取，只要是用低沸點萃取劑對含有高沸點溶劑的原絲進行萃取，均可采用本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種高低槽多級萃取工藝，采用由低到高階梯狀放置的3-8級萃取槽，每一級萃取槽中設(shè)有高低交錯排列的3-20根萃取導絲輥并且容納萃取劑，每一級萃取槽底部在與下一級萃取槽相鄰一側(cè)上設(shè)有排液機構(gòu)，用于 將萃取劑排放到下一級萃取槽中，并且每一級萃取槽在與排液機構(gòu)的同一側(cè)設(shè)有分絲齒，萃取劑從設(shè)置在最高萃取槽的萃取劑進口進入，從設(shè)置在最低萃取槽的萃取劑出口流出，而含高沸點溶劑的原絲從最低萃取槽進入，依次纏繞在萃取槽中的萃取導絲輥上，再經(jīng)分絲齒依次進入上一級萃取槽，最終從最高萃取槽出來，從而用萃取劑將原絲中含有的高沸點溶劑置換出來，形成含有萃取劑的原絲。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中含高沸點溶劑的原絲是含高沸點礦物油、石蠟油 或煤油的超高分子量聚乙烯凍膠紡絲原絲，并且萃取劑選自汽油、碳氫化合物、二甲苯、氯 仿、四氯化碳、四氯乙烯、丙酮或三氯三氟乙烷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其中含高沸點溶劑的原絲是含高沸點礦物油的超高分 子量聚乙烯凍膠紡絲原絲，并且萃取劑是120#汽油。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中分絲齒的齒數(shù)為5-300。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中每個萃取槽中萃取導絲輥的個數(shù)為4-10。
6. —種高低槽多級萃取裝置，包括由低到高階梯狀放置的3-8級萃取槽，每級萃取槽 中設(shè)有高低交錯排列的3-20根萃取導絲輥并且容納萃取劑，在最高萃取槽設(shè)有萃取劑進 口 ，在最低萃取槽設(shè)有萃取劑出口 ，每一級萃取槽底部在與下一級萃取槽相鄰一側(cè)上設(shè)有 排液機構(gòu)，并且每一級萃取槽在與排液機構(gòu)的同一側(cè)設(shè)有分絲齒，被萃取的含高沸點溶劑 的原絲從最低萃取槽開始，依次纏繞在萃取槽中的萃取導絲輥上，再經(jīng)分絲齒依次進入上 一級萃取槽，最終從最高萃取槽出來。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中含高沸點溶劑的原絲是含高沸點礦物油、石蠟油 或煤油的超高分子量聚乙烯凍膠紡絲原絲，并且萃取劑選自汽油、碳氫化合物、二甲苯、氯 仿、四氯化碳、四氯乙烯、丙酮或三氯三氟乙烷。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中含高沸點溶劑的原絲是含高沸點礦物油的超高分 子量聚乙烯凍膠紡絲原絲，并且萃取劑是120#汽油。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中分絲齒的齒數(shù)為5-300。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中每個萃取槽中萃取導絲輥的個數(shù)為4-10。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高低槽多級萃取工藝和裝置，其中采用由低到高階梯狀放置的多級萃取槽，每一級萃取槽中設(shè)有高低交錯排列的多根萃取導絲輥并且容納萃取劑，萃取槽底部在與下一級萃取槽相鄰一側(cè)上設(shè)有排液機構(gòu)，并且在與排液機構(gòu)同一側(cè)的萃取槽外壁上部設(shè)有分絲齒，萃取劑從最高萃取槽的萃取劑進口進入，從最低萃取槽的萃取劑出口流出，而含有高沸點溶劑的原絲從最低萃取槽進入，依次纏繞在萃取槽中的多根萃取導絲輥上，再經(jīng)分絲齒依次進入上一級萃取槽，最終從最高萃取槽出來，從而用萃取劑將原絲中含有的高沸點溶劑置換出來，形成含有萃取劑的原絲。采用此工藝，可以一次萃取100束以上的原絲，同時減少了原絲在萃取槽中纏絲的機會，并且提高萃取劑的利用率和減少萃取劑的揮發(fā)損失。
文檔編號B01D11/02GK101757801SQ200910249808
公開日2010年6月30日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者吳傳清, 吳志泉, 周運波, 張遠軍, 楊年慈, 林明清, 林海軍, 郭勇, 高波 申請人:湖南中泰特種裝備有限責任公司