本發(fā)明屬于碳纖維化工裝備，具體是涉及一種自動測控碳纖維溶劑界位的分層器裝置及方法。

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、儲存分離水和回收丙烯腈的容器以及輸送介質(zhì)的機泵組成。丙烯腈脫單系統(tǒng)的工作原理是采用負壓精餾工藝，由于丙烯腈的沸點遠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)進入分層器，根據(jù)丙烯腈密度比水低，且微溶于水的特點，通過靜置分層，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容器內(nèi)。

3、由于分層器中的丙烯腈和水均是通過溢流方式進入各自存儲容器中，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人工手動控制，參照圖1，分層器1上設(shè)有進液孔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的儲水罐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溢流孔14流入丙烯腈存儲罐，下層為水，通過出水孔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，通過人工移動三通管接頭36，將第一軟管30和第三軟管32抬高或降低，實現(xiàn)對分層界面高度的調(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，直接影響車間工作人員的生命安全；此外，手動調(diào)整分層界面高度不僅增大操作人員的勞動強度，且效率低下，特別是，當分層界面控制不及時，極易導(dǎo)致分層界面波動超出安全范圍，進而引發(fā)諸如溶液溢出、混合不均等嚴重后果，對溶液的回收安全性與回收品質(zhì)構(gòu)成了嚴峻挑戰(zhàn)，其潛在風險不容忽視。

7、因此，為解決上述技術(shù)問題，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，已成為當前迫切需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(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浮值，提高碳纖維原絲生產(chǎn)線溶劑回收質(zhì)量，簡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強度，保障車間工人的生命安全。

2、本技術(shù)提供的一種自動測控碳纖維溶劑界位的分層器裝置及方法及清潔方法采用如下的技術(shù)方案：

3、一種自動測控碳纖維溶劑界位的分層器裝置，包括包括分層器，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，所述分流調(diào)節(jié)平衡器包括箱體、滑動連接于所述箱體內(nèi)的活塞組件和驅(qū)動所述活塞組件上下往復(fù)移動的驅(qū)動件，所述箱體周壁沿其高度方向從高到低依次開設(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分隔為上腔體和下腔體，所述活塞體上開設(shè)有若干個連通所述上腔體和所述下腔體的卸壓孔，所述活塞體上開設(shè)有連通所述第一調(diào)位孔和所述箱體內(nèi)腔的第一進水孔，所述活塞體上還開設(shè)有連通所述第二調(diào)位孔和所述箱體內(nèi)腔的第二進水孔，所述第一進水孔和所述第二進水孔的高度差為h1，所述第一調(diào)位孔和所述第二調(diào)位孔的高度差為h2，且h1>h2，所述分層器上設(shè)有用于檢測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包括外置于所述分層器側(cè)壁的管筒、固定于所述管筒上的磁翻板，所述管筒兩端沿平行于所述分層器軸線方向安裝，且連通于所述分層器的內(nèi)腔，所述管筒內(nèi)設(shè)有浮磁囊，所述浮磁囊的整體密度ρ取值范圍為，900kg/m3<ρ<1000kg/m3，所述磁翻板電連接至dcs控制系統(tǒng)，所述dcs控制系統(tǒng)用于獲取所述浮磁囊的位置高度和控制所述驅(qū)動件驅(qū)動滑塊的移動行程。

4、通過采用上述技術(shù)方案，外置管筒與分層器內(nèi)部的丙烯腈水溶液連通，使得管筒和分層器內(nèi)的分層界面高度一致，由于浮磁囊的整體密度介于丙烯腈和水之間，使得浮磁囊能夠漂浮于分層界面之間，通過磁翻板檢測浮磁囊上的磁丸的位置，實現(xiàn)對分層界面的位置檢測，并將信號傳遞至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)動件對活塞體的上下移動。第一進水孔和第二進水孔的高度差為h1，第一調(diào)位孔和第二調(diào)位孔的高度差為h2，且h1-h2>d，當活塞體中的第一進水孔與第一調(diào)位孔連通時，避免第二進水孔與第二調(diào)位孔連通，實現(xiàn)機械互鎖。出水孔與第一調(diào)位孔、第二調(diào)位孔和第三調(diào)位孔相互連通，當丙烯腈水溶液的分層界面位置高于波動浮值區(qū)間上限時，活塞體向上移動至活塞體底部高于第三調(diào)位孔，下層水快速進入分流調(diào)節(jié)平衡器中，降低分層界面高度，當分層界面高度達到波動浮值區(qū)間設(shè)定范圍內(nèi)時，活塞體向下移動至第二出水孔與第二調(diào)位孔連通，反之，當丙烯腈水溶液的分層界面位置低于設(shè)定的波動浮值區(qū)間下限時，活塞體向下移動至活塞體第一進水孔連通第一調(diào)位孔，分層器內(nèi)的丙烯腈水溶液開始存儲，當分層界面高度達到波動浮值區(qū)間設(shè)定范圍內(nèi)時，活塞體向上移動至第二出水孔與第二調(diào)位孔連通。通過智能檢測和機械連鎖控制，實現(xiàn)對分層界面高度的調(diào)整，取消工人的勞動強度，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)軟管和儲水罐，簡化溶液分離的工序流程，降低丙烯腈泄漏的可能性，保障了車間工人的生命安全。

5、可選的，所述活塞組件還包括推動所述活塞體往復(fù)移動的推桿，所述活塞體沿其運動方向的剖視截面為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)動件為氣缸。

6、通過采用上述技術(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，通過控制氣缸的進氣量，實現(xiàn)對活塞體移動位置的控制。

7、可選的，所述活塞體包括環(huán)體和固定于所述環(huán)體的支撐板，所述卸壓孔開設(shè)于所述支撐板上，所述第一進水孔和所述第二進水孔開設(shè)于所述環(huán)體周壁，所述推桿固定于所述支撐板上。

8、通過采用上述技術(shù)方案，支撐板固定于環(huán)體之間，降低支撐板的厚度和重量，節(jié)省加工成本。

9、可選的，所述浮磁囊外壁設(shè)有磁丸，當所述浮磁囊上下位置移動時，所述磁翻板通過磁耦合傳遞的數(shù)據(jù)以電信號方式傳遞至所述dcs控制系統(tǒng)。

10、通過采用上述技術(shù)方案，由于浮磁囊的整體密度介于丙烯腈和水之間，使得浮磁囊能夠漂浮于分層界面之間，通過磁翻板檢測浮磁囊的磁丸的位置，實現(xiàn)對分層界面的位置檢測，浮磁囊外周設(shè)有磁丸，也能夠降低浮磁囊的重量以及浮磁囊的整體密度，提高對分層界面的位置檢測的準確性。

11、可選的，所述管筒的材料為不銹鋼，所述浮磁囊的材料為聚酯纖維，所述磁丸的材料為鐵，所述磁丸外表面鍍聚酯纖維形成耐腐蝕層。

12、通過采用上述技術(shù)方案，磁丸外周電鍍耐腐蝕層，防止磁丸被丙烯腈水溶液侵蝕，造成丙烯腈水溶液的污染，提高溶劑提純的回收質(zhì)量。

13、可選的，所述浮磁囊的直徑為d1，所述浮磁囊的高度為h1，所述管筒的內(nèi)徑為d2，三者的關(guān)系為：h1>d2>1.2d1。

14、通過采用上述技術(shù)方案，浮磁囊的高度大于管筒的直徑，降低浮磁囊在管筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)的機率，管筒的內(nèi)徑大于1.2倍的浮磁囊的直徑，降低浮磁囊在上下移動時與管筒內(nèi)壁發(fā)生摩擦的概率，提高對分層界面位置的檢測精度。

15、可選的，所述浮磁囊的厚度為0.03mm～0.05mm。

16、通過采用上述技術(shù)方案，降低浮磁囊的材料密度對分層界面檢測的影響，提高分層界面位置檢測的準確性。

17、可選的，所述浮磁囊的形狀為卵圓形。

18、通過采用上述技術(shù)方案，卵圓形的浮磁囊結(jié)構(gòu)抗沖擊能力強和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

19、可選的，所述浮磁囊內(nèi)填充有丙烯腈，所述浮磁囊的注液口開設(shè)于所述浮磁囊頂部。

20、通過采用上述技術(shù)方案，降低浮磁囊的沿注液口泄漏的風險。

21、一種自動測控碳纖維溶劑界位的方法，s1.混合溶劑沿所述進液孔流入所述分層器，進行靜置分層；s2.所述分層界面控制單元檢測所述浮磁囊的位置，輸出到dcs控制系統(tǒng)上，實現(xiàn)對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氣量，通過所述活塞體的上下移動，實現(xiàn)對分層界面的控制；s3.當所述浮磁囊的移動位置在波動浮值區(qū)間內(nèi)時，所述第二調(diào)位孔與第二出水孔連通，所述第一調(diào)位孔和所述第二調(diào)位孔與所述箱體內(nèi)腔不連通；所述波動浮值區(qū)間為所述出水孔到所述溢流孔距離中間的1/3段；當所述浮磁囊的移動位置高于波動浮值區(qū)間上限時，所述活塞體向上移動，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；當所述浮磁囊的移動位置低于波動浮值區(qū)間下限時，所述活塞體向下移動，所述第一調(diào)位孔與所述第一進水孔連通，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、通過采用上述技術(shù)方案，分層界面控制單元通過外置磁翻板檢測浮磁囊上的磁丸的位置，實現(xiàn)對分層界面的檢測，浮磁囊最佳的工作區(qū)間設(shè)置為溢流口與出水口距離的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，波動浮值區(qū)間位于罐桶總高度的2/5～3/5處)，通過智能檢測和機械互鎖控制，實時監(jiān)測與調(diào)整，精確控制分層界面，一旦檢測到分層界面的位置變化，dcs控制系統(tǒng)會根據(jù)波動浮值區(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，降低工人的勞動強度，也避免了人為操作帶來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、通過磁翻板檢測浮磁囊上的磁丸的位置的智能檢測和機械連鎖控制，實時監(jiān)測與調(diào)整，精確控制分層界面，取消工人的勞動強度，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)和儲水罐，簡化溶劑分離的工序流程，降低丙烯腈泄漏的風險，保障工人安全；

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

27、4、浮磁囊內(nèi)填充丙烯腈和氦氣，使得浮磁囊密度介于丙烯腈水的密度之間，便于磁翻板檢測分層界面位置，避免了人為操作帶來的溶劑回收誤差和安全隱患；

28、5、卵圓形的浮磁囊結(jié)構(gòu)抗沖擊能力強和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高分層界面的位置精度；

29、6、該裝置具有結(jié)構(gòu)獨特，安全可靠、高效、綠色環(huán)保、智能測控等優(yōu)點。