一種用于纖維素溶解的薄膜蒸發(fā)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適合產(chǎn)業(yè)化的以NMMO為溶劑的Lyocell纖維的生產(chǎn)應(yīng)用設(shè)備，尤其是一種用于纖維素溶解的薄膜蒸發(fā)器。
【背景技術(shù)】
[0002]將纖維素溶解于溶劑中形成纖維素溶液，再將溶液在紡絲機(jī)中紡絲得到纖維，纖維在拉伸作用下在凝固浴中凝固成形，形成纖維素纖維。這種纖維稱為“溶液紡纖維素纖維”，其典型代表為粘膠纖維。但粘膠纖維的生產(chǎn)過程對(duì)大氣環(huán)境存在巨大污染，生產(chǎn)能耗高、廢氣廢水排放量大，不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，持續(xù)大規(guī)模發(fā)展受到進(jìn)一步限制。
[0003]近年來一種以有機(jī)溶劑NMMO (N-甲基嗎啉-N-氧化物)和水為溶劑的溶液紡纖維素纖維的生產(chǎn)方法受到越來越多的關(guān)注，這種方法生產(chǎn)的纖維被稱為Lyocell纖維，在美國專利US4246221及中國專利CN94190487.3中都進(jìn)行了公開。Lyocell纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)與粘膠纖維基本相同，除了具有天然纖維的特性如吸濕性、透氣性、舒適性、光澤性、可染色性和可生物降解性外，還具有合成纖維的高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。相比其他溶液紡纖維素纖維，其具有生產(chǎn)流程短、能耗低、環(huán)境污染小、溶劑可回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，其有望替換傳統(tǒng)的粘膠纖維，被稱為21世紀(jì)綠色纖維。
[0004]Lyocell纖維的產(chǎn)業(yè)化中關(guān)鍵步驟之一為纖維素、ΝΜΜ0、水混合物料的連續(xù)均勻溶解和輸出，一些公司使用了一種薄膜蒸發(fā)處理設(shè)備完成該步驟。該設(shè)備在專利號(hào)為CN101636416、CN101711182、CN1169150等的專利中進(jìn)行了公開，對(duì)設(shè)備中所使用的刮板結(jié)構(gòu)，設(shè)備形式、功能等做了描述。在大產(chǎn)能的Lyocell纖維溶解過程中，薄膜蒸發(fā)器的脫水效率和單位面積內(nèi)溶解能力決定著生產(chǎn)線的產(chǎn)能，薄膜蒸發(fā)器使用的溫度條件和物料的停留時(shí)間決定著生產(chǎn)線的安全性，這兩點(diǎn)取決于刮板的設(shè)計(jì)、排布方式以及溶解工藝。
[0005]CN101711182中對(duì)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的薄膜處理設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，尤其是刮板部分。該設(shè)備設(shè)計(jì)了豎直方向和朝向豎直方向角度大于0°的兩種刮板，這種設(shè)計(jì)雖然可增加生產(chǎn)能力，但也存在薄膜表面更新慢、幅度小、更新深度略淺、溶解過程中對(duì)物料沒有混合效果，可能造成溶解不均勻等問題。為了克服這些缺點(diǎn)就需要使用很高的溶解溫度和較為嚴(yán)苛的真空條件，這不但造成了能量的高消耗，而且較高的溶解溫度可能會(huì)造成NMMO和纖維素的分解，為生產(chǎn)帶來安全隱患。
[0006]鑒于此提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于纖維素溶解的薄膜蒸發(fā)器，有效提高薄膜表面更新速度和幅度，增加薄膜表面更新深度，并在溶解過程中對(duì)物料提供一種反混合效果，有效提高了薄膜蒸發(fā)器單位面積的溶解能力和溶解均勻性。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種用于纖維素溶解的薄膜蒸發(fā)器，所述薄膜蒸發(fā)器包括一腔室，一設(shè)置在腔室內(nèi)可旋轉(zhuǎn)的柱形轉(zhuǎn)子，一列或多列沿軸線方向設(shè)置在轉(zhuǎn)子外周的刮板，所述刮板包括豎直設(shè)置的刮板和傾斜設(shè)置的刮板，所述傾斜設(shè)置的刮板包括與豎直方向成負(fù)角度的刮板和與豎直方向成正角度的刮板。
[0009]所述成正角度的刮板為沿逆時(shí)針傾斜設(shè)置的刮板，所述成負(fù)角度的刮板為沿順時(shí)針傾斜設(shè)置的刮板。
[0010]所述豎直設(shè)置的刮板和傾斜設(shè)置的刮板間隔設(shè)置，所述相鄰兩列刮板的傾斜角度不同。
[0011]每列刮板包括多個(gè)沿軸向間隔設(shè)置的刮板，相鄰兩列刮板交錯(cuò)設(shè)置。
[0012]所述刮板中的一列或幾列刮板由上至下均為負(fù)角度的刮板。
[0013]所述刮板中的一列或幾列刮板由上至下的部分刮板為負(fù)角度的刮板，優(yōu)選所述刮板中的一列或幾列刮板的下半部分為負(fù)角度的刮板。
[0014]所述成負(fù)角度的刮板，其列數(shù)為2至8列，優(yōu)選2至4列。
[0015]所述成負(fù)角度的刮板與豎直方向所成角度為α，所述α為-40°?0°，優(yōu)選α為-20?-2。，更優(yōu)選α為-10?-3。。
[0016]所述刮板末端為齒型，齒的長度與相鄰齒之間間隙之比小于2:1，優(yōu)選小于1.8:1，更優(yōu)選小于1.5:1，優(yōu)選齒的長度小于40mm，優(yōu)選10?35mm，更優(yōu)選15?30mm。
[0017]所述刮板的末端設(shè)有弧形的刮膜段，弧形刮膜段的弧長為5?400mm，優(yōu)選20?200mm，刮膜段末端距離薄膜蒸發(fā)器內(nèi)壁距離小于10mm，優(yōu)選2?5mm。
[0018]所述腔室底部設(shè)置一錐段，所述錐段后再設(shè)一直段，所述錐段和直段內(nèi)設(shè)有出料螺旋，錐段部分螺旋螺紋間距大于直段部分螺旋螺紋間距。
[0019]采用本發(fā)明所述的技術(shù)方案后，帶來以下有益效果:
[0020]1、本發(fā)明所述與豎直方向成負(fù)角度的刮板有效提高了薄膜表面更新速度和幅度，增加了薄膜表面更新深度，并在溶解過程中對(duì)物料提供一種反混合效果，有效提高了薄膜蒸發(fā)器單位面積的溶解能力和溶解均勻性。并且由于溶解效率的提高，在工藝條件的選擇方面，能一定程度使用更低的溶解溫度和真空度，從而降低了物料分解的風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)安全生產(chǎn)更為有利。
[0021]2、本發(fā)明所述與豎直方向成負(fù)角度的刮板對(duì)在內(nèi)壁向下流動(dòng)的物料起到一定的向上的阻力，而這種阻力會(huì)對(duì)物料有一定反混的效果，從而促使物料有更大的翻新幅度，正是這種效果使成膜的物料表面混合并更新，實(shí)現(xiàn)快速溶解。在豎直設(shè)置的刮板和成正角度的刮板的輔助下，這種成負(fù)角度的刮板的設(shè)計(jì)可以大大提高物料表面更新頻率及更新程度，增加更新深度，更易于實(shí)現(xiàn)纖維素溶解。而且在進(jìn)料量一定，刮板與內(nèi)壁間隙一定的條件下，物料在薄膜蒸發(fā)器內(nèi)的停留時(shí)間并不會(huì)因?yàn)橛谐韶?fù)角度的刮板的阻力而增大，所以這種成負(fù)角度的刮板的存在，能有效提高單位面積內(nèi)纖維素的溶解量，從而大大提高薄膜蒸發(fā)器在纖維素溶解中的產(chǎn)能。
[0022]3、本發(fā)明所述與豎直方向成負(fù)角度的刮板的設(shè)計(jì)對(duì)溶解過程中的物料起一定反混作用，這種作用能避免纖維素類天然高分子的不均勻性造成的溶解不均勻，從而使形成的溶液溶解徹底均一，這種優(yōu)點(diǎn)在產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)線上極其重要。這可以減少溶液過濾工序中，由于溶解不均勻或不徹底造成的濾網(wǎng)堵塞等現(xiàn)象，也可以增加濾網(wǎng)使用時(shí)間，減少換網(wǎng)過程中造成的物料浪費(fèi)、溶劑損失等現(xiàn)象，利于提高溶劑回收率。
[0023]4、本發(fā)明所述出料螺旋連同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，粘稠難以流動(dòng)的纖維素溶液能快速順利地進(jìn)入螺旋部分而受到向下的推力，使溶解的物料及時(shí)、快速、連續(xù)的排出薄膜蒸發(fā)器。
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
【附圖說明】
[0025]圖1:本發(fā)明所述薄膜蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖2:本發(fā)明所述薄膜蒸發(fā)器工作部分結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]圖3:本發(fā)明所述薄膜蒸發(fā)器出料結(jié)構(gòu)示意圖
[0028]圖4:本發(fā)明所述薄膜蒸發(fā)器刮膜段結(jié)構(gòu)示意圖
[0029]圖5:本發(fā)明所述薄膜蒸發(fā)器刮膜段末端結(jié)構(gòu)示意圖
[0030]圖6:本發(fā)明所述薄膜蒸發(fā)器刮膜段末端結(jié)構(gòu)示意圖
[0031]圖7:本發(fā)明所述薄膜蒸發(fā)器刮膜段末端結(jié)構(gòu)示意圖
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