本發(fā)明屬于碳纖維化工裝備，具體是涉及一種碳纖維溶劑回收的分層器分界液位測(cè)控裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、碳纖維原絲生產(chǎn)線溶劑回收裝置，是將聚合裝置在脫單濃縮工序和洗滌工序下產(chǎn)生的含有丙烯腈和二甲基亞砜的水溶液、紡絲裝置在凝固浴工序和水洗工序下產(chǎn)生的二甲基亞砜水溶液，進(jìn)行各組分分離提純，得到二甲基亞砜和丙烯腈。

2、該溶劑回收裝置主要包括丙烯腈脫單系統(tǒng)、三級(jí)脫水系統(tǒng)、二甲基亞砜純化系統(tǒng)、高沸物脫除系統(tǒng)和溶劑儲(chǔ)存系統(tǒng)。其中，丙烯腈脫單系統(tǒng)主要由板式精餾塔、換熱器、分層器、儲(chǔ)存分離水和回收丙烯腈的容器以及輸送介質(zhì)的機(jī)泵組成。丙烯腈脫單系統(tǒng)的工作原理是采用負(fù)壓精餾工藝，由于丙烯腈的沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于水和二甲基亞砜，因此，大部分的氣態(tài)丙烯腈和水蒸氣作為精餾塔輕組分自精餾塔上部餾出，經(jīng)冷凝器換熱冷凝變?yōu)橐簯B(tài)進(jìn)入分層器，根據(jù)丙烯腈密度比水低，且微溶于水的特點(diǎn)，通過(guò)靜置分層，將丙烯腈和水分離，位于分層器上層的丙烯腈和下層的水分別流至各自存儲(chǔ)容器內(nèi)。

3、由于分層器中的丙烯腈和水均是通過(guò)溢流方式進(jìn)入各自存儲(chǔ)容器中，因此，控制分層器中丙烯腈和水的分界面是非常重要的。

4、目前，碳纖維行業(yè)溶劑回收裝置配備的分層器的分界面通過(guò)人工手動(dòng)控制，參照?qǐng)D1，分層器1上設(shè)有進(jìn)液孔11、出水孔12、溢流孔14和氣壓平衡孔13，出水孔12上設(shè)有第一導(dǎo)管33、連接第一導(dǎo)管33的第一軟管30和三通管接頭36，三通管接頭36上第三軟管32、連通第三軟管32的水相接收罐35和三通管接頭36。氣壓平衡孔13上設(shè)有第二導(dǎo)管34和連接第二導(dǎo)管34的第二軟管31。第一軟管30和第三軟管32分別連接三通管接頭36的直通端，第二軟管31連接三通管接頭36的直角端，且第一軟管30高度與第三軟管32高度一致，

5、丙烯腈和水的混合液體從進(jìn)液孔11流入分層器1中，丙烯腈和水在分層器1中靜置分層，上層為丙烯腈液體通過(guò)溢流孔14流入丙烯腈存儲(chǔ)罐，下層為水，通過(guò)出水孔12流入第一軟管30和第三軟管32內(nèi)，為防止丙烯腈液體誤出到出水孔12，水誤出到溢流孔14，通過(guò)人工移動(dòng)三通管接頭36，將第一軟管30和第三軟管32抬高或降低，實(shí)現(xiàn)對(duì)分層界面高度的調(diào)節(jié)。

6、現(xiàn)有的人工控制軟管高度調(diào)節(jié)方法，需要保障第一軟管30、第二軟管31和第三軟管32預(yù)留足夠的調(diào)節(jié)余量，在車(chē)間生產(chǎn)中，不僅占用空間大，且軟管屬于易損件，需定期檢查和定期更換；丙烯腈屬易燃液體，一旦發(fā)生泄漏，其蒸氣與空氣可形成爆炸混合物，并釋放有毒氣體，直接影響車(chē)間工作人員的生命安全；此外，手動(dòng)調(diào)整分層界面高度不僅增大操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，且效率低下，特別是，當(dāng)分層界面控制不及時(shí)，極易導(dǎo)致分層界面波動(dòng)超出安全范圍，進(jìn)而引發(fā)諸如溶液溢出、混合不均等嚴(yán)重后果，對(duì)溶液的回收安全性與回收品質(zhì)構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，其潛在風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。

7、因此，為解決上述技術(shù)問(wèn)題，探索并突破現(xiàn)有的分層回收方法，提高溶液回收質(zhì)量和安全性，已成為當(dāng)前迫切需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)的局限性，減少分層界面的波動(dòng)浮值，提高碳纖維原絲生產(chǎn)線溶劑回收質(zhì)量，簡(jiǎn)化溶液分離的工序流程，提升溶劑回收效率，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障車(chē)間工人的生命安全。

2、本技術(shù)提供的一種碳纖維溶劑回收的分層器分界液位測(cè)控裝置及方法采用如下的技術(shù)方案：

3、一種碳纖維溶劑回收的分層器分界液位測(cè)控裝置，包括分層器，與所述分層器連接的分流調(diào)節(jié)平衡器，所述分層器上設(shè)有丙烯腈水溶液的進(jìn)液孔、連通所述分流調(diào)節(jié)平衡器的出水孔、氣壓平衡孔和用于分流丙烯腈的溢流孔，所述分流平衡調(diào)節(jié)器包括箱體、滑動(dòng)連接于所述箱體內(nèi)的活塞組件和驅(qū)動(dòng)所述活塞組件上下往復(fù)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件，所述箱體沿周壁高度方向從高到低依次開(kāi)設(shè)有第一調(diào)位孔、第二調(diào)位孔和第三調(diào)位孔，所述第一調(diào)位孔、所述第二調(diào)位孔和所述第三調(diào)位孔均連通于所述出水孔，所述活塞組件包括活塞體，所述活塞體將所述箱體內(nèi)部分隔為上腔體和下腔體，所述活塞體上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)連通所述上腔體和所述下腔體的卸壓孔，所述活塞體上開(kāi)設(shè)有連通所述第一調(diào)位孔和所述箱體內(nèi)腔的第一進(jìn)水孔，所述活塞體上還開(kāi)設(shè)有連通所述第二調(diào)位孔和所述箱體內(nèi)腔的第二進(jìn)水孔，所述第一進(jìn)水孔和所述第二進(jìn)水孔的高度差為h1，所述第一調(diào)位孔和所述第二調(diào)位孔的高度差為h2，所述第一進(jìn)水孔、所述第二進(jìn)水孔、所述第一調(diào)位孔、所述第二調(diào)位孔、所述第三調(diào)位孔的直徑均為d，且h1-h2>d，所述分層器上設(shè)有用于檢測(cè)分層界面高度的分層界面控制單元，所述分層界面控制單元電連接至dcs控制系統(tǒng)，所述dcs控制系統(tǒng)用于控制所述驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)所述活塞體的移動(dòng)行程。

4、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，分層界面控制單元檢測(cè)出分層界面位置高度后，信號(hào)傳遞至dcs控制系統(tǒng)，dcs控制系統(tǒng)根據(jù)分層界面的位置控制驅(qū)動(dòng)件對(duì)活塞體的上下移動(dòng)。h1-h2>d，當(dāng)活塞體中的第一進(jìn)水孔與第一調(diào)位孔連通時(shí)，避免第二進(jìn)水孔與第二調(diào)位孔連通，實(shí)現(xiàn)機(jī)械互鎖。出水孔與第一調(diào)位孔、第二調(diào)位孔和第三調(diào)位孔均連通，當(dāng)丙烯腈水溶液的分層界面位置高于設(shè)定的波動(dòng)浮值區(qū)間上限時(shí)，活塞體向上移動(dòng)至活塞體底部高于第三調(diào)位孔，下層水快速進(jìn)入分流調(diào)節(jié)平衡器中，降低分層界面高度，當(dāng)分層界面達(dá)到設(shè)定的波動(dòng)浮值區(qū)間時(shí)，活塞體向下移動(dòng)至第二進(jìn)水孔與第二調(diào)位孔連通，反之，當(dāng)丙烯腈水溶液的分層界面位置低于設(shè)定的波動(dòng)浮值區(qū)間下限時(shí)，活塞體向下移動(dòng)至活塞體第一進(jìn)水孔連通第一調(diào)位孔，分層器內(nèi)的丙烯腈水溶液開(kāi)始存儲(chǔ)，當(dāng)分層界面達(dá)到波動(dòng)浮值設(shè)定區(qū)間時(shí)，活塞體向上移動(dòng)至第二進(jìn)水孔與第二調(diào)位孔連通。通過(guò)智能檢測(cè)和機(jī)械連鎖控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)分層界面高度的調(diào)整，取消工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升溶劑回收質(zhì)量和效率；分流調(diào)節(jié)平衡器取代傳統(tǒng)軟管和水相接收罐，簡(jiǎn)化溶液分離的工序流程，降低丙烯腈泄漏的可能性，保障了車(chē)間工人的生命安全。

5、可選的，所述活塞組件還包括推動(dòng)所述活塞體往復(fù)移動(dòng)的推桿，所述活塞體沿其運(yùn)動(dòng)方向的剖視截面為h形，所述推桿固定于所述活塞體靠近所述箱體頂部一側(cè)，所述驅(qū)動(dòng)件為氣缸。

6、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，h形的活塞體剖視截面，減少了活塞體重量和加工成本，通過(guò)控制氣缸的進(jìn)氣量實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞體移動(dòng)位置的控制。

7、可選的，所述分層界面控制單元包括設(shè)于所述分層器腔室內(nèi)的套管和滑動(dòng)連接于所述套管的浮塊，所述套管軸線平行于所述分層器的軸線，所述浮塊的密度ρ取值范圍為，900kg/m3<ρ<1000kg/m3，所述套管電連接于所述dcs控制系統(tǒng)。

8、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，浮塊密度介于丙烯腈和水之間，使得浮塊穩(wěn)定在分層界面緊鄰處；浮塊滑動(dòng)連接于套管內(nèi)，防止浮塊翻轉(zhuǎn)和左右移動(dòng)，便于檢測(cè)浮塊的位置，降低浮塊位置檢測(cè)的誤差，提高分層界面位置檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

9、可選的，所述浮塊包括囊套和粘結(jié)于所述囊套的磁環(huán)，所述套管包括導(dǎo)磁管和設(shè)置于所述導(dǎo)磁管表面的耐腐蝕層。

10、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，浮塊的位置高度通過(guò)磁環(huán)與導(dǎo)磁管的作用，通過(guò)導(dǎo)磁管電連接于dcs控制系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)浮塊位置的檢測(cè)，導(dǎo)磁管表面設(shè)有耐腐蝕層，防止導(dǎo)磁管在丙烯腈水溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高分層界面位置檢測(cè)精度。

11、可選的，所述導(dǎo)磁管的材料為鐵，所述耐腐蝕層為所述套管表面電鍍聚酯纖維。

12、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，聚酯纖維具有非常強(qiáng)的抗腐蝕能力，且成本低，聚酯纖維包覆于套管表面，保護(hù)套管的壽命。

13、可選的，所述囊套包括若干個(gè)液囊，相鄰兩個(gè)液囊之間通過(guò)可拆卸連接且連接于同一平面上，所述液囊上開(kāi)設(shè)有注液嘴和封閉所述注液嘴的堵，所述磁環(huán)粘結(jié)于所述液囊內(nèi)側(cè)，所述液囊材料為聚酯纖維，液囊厚度為0.05～0.1mm。

14、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，若干個(gè)液囊組裝呈囊套，降低單個(gè)液囊泄漏，造成錯(cuò)誤位置檢測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)，提高分層界面檢測(cè)的精度。

15、可選的，所述液囊一側(cè)設(shè)有凸柱且遠(yuǎn)離所述凸柱一側(cè)設(shè)有柱帽，所述柱帽與所述凸柱為螺紋連接，所述柱帽上設(shè)有連接軟帶，所述連接軟帶轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述柱帽上。

16、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，液囊通過(guò)可拆式結(jié)構(gòu)連接，方便對(duì)有泄漏情況發(fā)生的液囊進(jìn)行更換，同時(shí)，多個(gè)液囊共同作用，一個(gè)液囊泄漏或者失效，不影響對(duì)分層界面的位置測(cè)量結(jié)果；連接軟帶連接于柱帽上，便于相鄰液囊的連接，連接軟帶轉(zhuǎn)動(dòng)連接于柱帽上，避免柱帽在旋擰于凸柱時(shí)，連接軟帶發(fā)生扭轉(zhuǎn)，降低液囊連接的松脫的可能性。

17、可選的，所述液囊沿所述套管軸向方向的剖視截面為菱形。

18、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，液囊的截面為菱形，提高液囊內(nèi)液體的平穩(wěn)性。

19、可選的，所述套管靠近丙烯腈的一端通過(guò)可拆方式安裝于分層器上，所述套管的安裝高度高于溢流孔高度，所述套管另一端的插入位置低于所述出水孔的高度，所述套管底部設(shè)有用于防止浮塊脫離所述套管的擋塊。

20、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，套管另一端的插入位置若高于出水孔高度，當(dāng)分層界面下降至出水孔處時(shí)，未能及時(shí)檢測(cè)，容易造成丙烯腈誤入分流調(diào)節(jié)平衡器，擋塊用來(lái)防止浮塊脫離套管，避免套管信號(hào)傳遞中斷。

21、一種碳纖維溶劑回收的分層器分界液位測(cè)控方法，s1.混合溶劑沿所述進(jìn)液孔流入所述分層器，進(jìn)行靜置分層；s2.所述分層界面控制單元檢測(cè)所述浮塊的位置，輸出到dcs控制系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)分層界面的位置的監(jiān)控，且根據(jù)分層界面的位置控制所述氣缸的進(jìn)氣量，通過(guò)所述活塞體的上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分層界面的控制；s3.當(dāng)所述浮塊的移動(dòng)位置在波動(dòng)浮值區(qū)間內(nèi)時(shí)，所述第二調(diào)位孔與第二進(jìn)水孔連通，所述第一調(diào)位孔和所述第三調(diào)位孔與所述箱體內(nèi)腔不連通，所述波動(dòng)浮值區(qū)間為所述出水孔到所述溢流孔距離中間的1/3段；當(dāng)所述浮塊的移動(dòng)位置高于波動(dòng)浮值區(qū)間上限時(shí)，所述活塞體向上移動(dòng)，所述第三調(diào)位孔直接連通所述箱體內(nèi)腔，所述第一調(diào)位孔和所述第二調(diào)位孔不連通于所述箱體的內(nèi)腔；當(dāng)所述浮塊的移動(dòng)位置低于波動(dòng)浮值區(qū)間下限時(shí)，所述活塞體向下移動(dòng)，所述第一調(diào)位孔與所述第一進(jìn)水孔連通，所述第二調(diào)位孔和所述第三調(diào)位孔與所述箱體內(nèi)腔不連通。

22、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，浮塊的最佳位置區(qū)間設(shè)置為溢流孔與出水孔距離的1/3段(出水孔位于罐桶總高度的1/5處，溢流孔位于罐桶總高度的4/5處，波動(dòng)浮值區(qū)間位于罐桶總高度的2/5～3/5處)，通過(guò)智能檢測(cè)和機(jī)械互鎖控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)整，精確控制分層界面，一旦檢測(cè)到分層界面的位置變化，dcs控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)波動(dòng)浮值區(qū)間，使分層界面迅速調(diào)整到最佳位置區(qū)間，減少了人工干預(yù)的需求，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也避免了人為操作帶來(lái)的溶劑回收誤差和安全隱患，提高分層界面溶劑分離的純度，提升溶劑回收質(zhì)量和效率。

23、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

24、1、通過(guò)智能檢測(cè)和機(jī)械連鎖控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)整，精確控制分層界面，取消工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升溶劑回收質(zhì)量和效率；

25、2、分流調(diào)節(jié)平衡器取代傳統(tǒng)軟管結(jié)構(gòu)和水相接收罐，簡(jiǎn)化溶劑分離的工序流程，降低丙烯腈泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，保障工人安全；

26、3、第一進(jìn)水孔和第二進(jìn)水孔的高度差為h1，第一調(diào)位孔和第二調(diào)位孔的高度差為h2，且h1>h2，當(dāng)活塞體中的第一進(jìn)水孔與第一調(diào)位孔連通時(shí)，避免第二進(jìn)水孔與第二調(diào)位孔連通，實(shí)現(xiàn)機(jī)械互鎖，提升溶劑回收質(zhì)量；

27、4、若干個(gè)液囊組裝呈囊套，降低單個(gè)液囊泄漏后，造成錯(cuò)誤位置檢測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)，提高分層界面檢測(cè)的精度，套管上擋塊的設(shè)置能防止浮塊脫離套管，避免套管信號(hào)傳遞中斷；

28、5、連接軟帶連接于柱帽上，便于相鄰液囊的連接，連接軟帶轉(zhuǎn)動(dòng)連接于柱帽上，避免柱帽在旋擰于凸柱時(shí)，連接軟帶發(fā)生扭轉(zhuǎn)，降低液囊連接的松脫的可能性；

29、6、由于囊套的材料的密度大于丙烯腈密度，浮塊內(nèi)按一定比例填充丙烯腈和氦氣，使得浮塊密度介于丙烯腈水的密度之間，便于導(dǎo)磁管檢測(cè)浮塊上的導(dǎo)磁環(huán)檢測(cè)分層界面，避免了人為操作帶來(lái)的溶劑回收誤差和安全隱患；

30、7、該裝置具有結(jié)構(gòu)獨(dú)特，安全可靠、高效、綠色環(huán)保、智能測(cè)控等優(yōu)點(diǎn)。