专利名称：高低槽多级萃取装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及原丝的萃取装置，尤其是涉及采用多个萃取槽的多级萃取工艺和
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背景技术：
在高强高模聚乙烯纤维生产过程中，通常需要将饱含高沸点溶剂的原丝用高挥发 性的萃取剂进行萃取，得到含萃取剂的原丝，高挥发性的萃取剂在后段的加工工序中被逐 渐挥发。为了保证萃取效果，通常进行多级萃取工序。在现有的多级萃取工艺中，通常采用两级至三级平置于地面的萃取槽进行萃取。 例如，图3示出了现有技术中的一种平置式三级萃取工艺的示意图。在这种工艺中，饱含白 油的原丝20依次通过平置于地面的萃取槽22，其中被分丝齿14，15，16，17分成单丝的原丝 20反复缠绕在萃取槽22内的2个萃取导丝辊21上，萃取槽22设有萃取剂进口 18和萃取 剂出口 19，使得萃取槽22内的萃取剂23可以流动。经过两次至三次同样的装置，萃取剂可 将原丝中所含的白油置换出来，最后含有萃取剂的原丝24从末尾萃取槽出去。这种多级萃取工艺的缺点在于每个萃取槽中的萃取导丝辊的个数少(一般为2 个)，为了进行有效萃取，原丝需要在萃取导丝辊之间来回缠绕(往复式滚动萃取)，因此容 易缠丝；并且由于是往复式滚动萃取，原丝的根数受到限制，一般二级至三级平置式萃取槽 每次只能萃取3-5根原丝；另外，由于平置式萃取工艺中萃取剂在每个萃取槽单独进出，不 能反复利用，萃取剂的利用率低。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供可以一次萃取多束原丝同时减少原丝在萃取槽中的 缠丝的机会，并且提高萃取剂的利用率的多级萃取工艺和装置。为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。本实用新型的一方面涉及一种高低槽多级萃取装置，包括由低到高阶梯状放置的 3-8级萃取槽，每级萃取槽中设有高低交错排列的3-20根萃取导丝辊并且容纳萃取剂，在 最高萃取槽设有萃取剂进口，在最低萃取槽设有萃取剂出口，每一级萃取槽底部在与下一 级萃取槽相邻一侧上设有排液机构，并且每一级萃取槽在与排液机构的同一侧设有齿数为 5-300的分丝齿，用于引导原丝从低一级的萃取槽进入高一级的萃取槽。在本实用新型的高低槽多级萃取装置中，多级萃取槽的级数为3-8，分丝齿的齿数 为5-200，优选60-150，并且每个萃取槽中萃取导丝辊的个数为3-20，优选4_10。在本实用新型的高低槽多级萃取装置中，每个萃取槽中萃取导丝辊可以分为两 组，一组靠近萃取槽底部，一组靠近萃取槽顶部并且部分浸渍在萃取液中。采用这种布置， 可以进一步提高萃取剂的萃取效率。在本实用新型的高低槽多级萃取装置中，还可以在萃取槽上加设盖板，用于将多 级萃取槽整体覆盖，以防止萃取剂的挥发。[0011]本实用新型的另一个方面涉及一种高低槽多级萃取工艺，该工艺采用由低到高阶 梯状放置的多级萃取槽，每一级萃取槽中设有高低交错排列的多根萃取导丝辊并且容纳萃 取剂，在最高萃取槽设有萃取剂进口，在最低萃取槽设有萃取剂出口，每一级萃取槽底部在 与下一级萃取槽相邻一侧上设有一个排液机构，用于将萃取剂排放到下一级萃取槽中，并 且每一级萃取槽在与排液机构同一侧设有一个分丝齿，萃取剂从最高萃取槽的萃取剂进口 进入，从最低萃取槽的萃取剂出口流出，而含有白油的原丝从最低萃取槽进入，依次缠绕在 萃取槽中的多根萃取导丝辊上，再经分丝齿依次进入上一级萃取槽，最终从最高萃取槽出 来，从而用萃取剂将原丝中含有的白油置换出来，形成含有萃取剂的原丝。在本实用新型的高低槽多级萃取工艺中，原丝是超高分子量聚乙烯冻胶纺丝原 丝。萃取剂包括高标号汽油，烷烃，二甲苯，四氯化碳等，优选120#汽油。在本实用新型的高低槽多级萃取工艺中，多级萃取槽的级数为3-8，并且每个萃取 槽中萃取导丝辊的个数为3-20，优选4-10。分丝齿的齿数为5-200，优选60-150。采用本实用新型的高低槽多级萃取装置和工艺，显著增加了萃取原丝的数量，一 次可以萃取100束以上的原丝，并且原丝在萃取槽中的每根萃取导丝辊上只绕一次，没有 往复式滚动，减少了缠丝的机会。此外，由于萃取剂可以从上一级萃取槽流动到下一级萃取 槽，反复利用，因此萃取剂的利用率明显提高，并且相应减少了萃取剂的损失。
图1为本实用新型高低槽多级萃取装置的一个实例的示意性主视图。图2为图1中所示高低槽多级萃取装置的俯视图。图3为现有技术中的一种平置式三级萃取工艺的示意性俯视图。图中的附图标记如下1-含有白油的原丝；2-张力辊；3-压油；4-萃取槽；5-分丝齿；6_盖板-J-萃取 剂；8-萃取剂进口 ；9-蒸汽管；10-萃取剂进口 ； 11-放油阀；12-压缩空气管；13-萃取导丝 辊；14，15，16，17-分丝齿；18-萃取剂进口 ； 19-萃取剂出口 ；20-含有白油的原丝；21-萃 取导丝辊；22-萃取槽；23-萃取剂；24-含有萃取剂的原丝。
具体实施方式
下面以超高分子量聚乙烯冻胶丝多级萃取工艺为例，结合附图详细说明本实用新 型。1、被萃取物和萃取剂在采用超高分子量聚乙烯冻胶丝制备高性能纤维的工艺中，通常通过多级萃取工 艺回收纤维成形过程以及冻胶丝中溶剂，即用高挥发性的萃取剂将高沸点(非挥发性或低 挥发性)的溶剂置换出来，然后在热处理和/或拉伸过程中除去高挥发性的萃取剂。上述 高沸点溶剂包括高沸点矿物油(白油)、石蜡油、煤油等。萃取剂为低沸点物质，包括汽油、 碳氢化合物、二甲苯、氯仿、四氯化碳、四氯乙烯、丙酮、三氯三氟乙烷等，优选高标号汽油， 更优选120#汽油。2、多级萃取装置下面参考图1和2详细描述本实用新型的高低槽多级萃取装置。图1为本实用新
4型高低槽多级萃取装置的一个实例的示意性主视图。图2为图1中所示高低槽多级萃取装 置的俯视图。本实用新型的高低槽多级萃取装置包括由低到高阶梯状放置的多级萃取槽。每个 萃取槽4具有基本上矩形或方形的截面，并且在相邻的上下两级萃取槽中，上一级萃取槽4 的底表面和下一级萃取槽4的上表面基本上处于同一高度水平，而它们各自的相邻的一侧 在垂直方向上成一直线，使得多个萃取槽呈连续的阶梯状排列。萃取槽4的个数可以根据需要进行选择，但是通常为3-8个，原因在于，如果萃取 槽4的个数小于3，则可能难以充分保证萃取效果，而如果萃取槽4的个数超过8个，则多级 萃取装置的体积过于庞大，而且过多的萃取槽也不能进一步提高萃取效果。在优选的实例 中，萃取槽4的个数为5个(如图1所示)。每个萃取槽4中设有多根萃取导丝辊14并且容纳萃取剂7。萃取导丝辊14高低 交错排列，以使经过这些辊的原丝与萃取剂7有更充分的接触，从而提高萃取效果。优选将 萃取导丝辊14大致分成两组，一组靠近萃取槽底部，一组靠近萃取槽顶部，两组之间的高 度差优选尽可能大，以充分利用萃取槽的深度。此外，优选靠近萃取槽顶部的一组萃取导丝 辊部分浸渍在萃取液中，即，辊的一部分位于萃取液的液面之上。采用这种布置，可以使原 丝在经过靠近萃取槽顶部的一组萃取导丝辊时暂时脱离萃取剂，有利于萃取剂在该过程中 的挥发。据信，这种短暂的挥发过程促进了原丝中高沸点溶剂与萃取剂的交换，从而进一步 提高萃取剂的萃取效率。对每个萃取槽4中萃取导丝辊14的个数没有特别的限制，但是出于萃取效率和设 备成本的考虑，萃取导丝辊14的个数优选为3-20，更优选为4-10。为了使萃取剂从最高的萃取槽至最低的萃取槽流动，在最高萃取槽设有萃取剂 进口 11，在最低萃取槽设有萃取剂出口 8，并且每一级萃取槽底部在与下一级萃取槽相邻 一侧上设有一个排液机构12。对排液机构12没有特别的限制，但是优选其是流量可调的阀 门。排液机构12可以调节萃取剂4的流量以及每一级萃取槽4的液面高度。为了使原丝，特别是超过100束的原丝，能够顺利地由下一级萃取槽进入上一级 萃取槽，每一级萃取槽4在与其排液机构12同一侧设有一个分丝齿5。本实用新型中的分 丝齿5是本领域中常用的分丝齿，其齿数可以根据实际应用而适当选择。在本实用新型中， 为了同时萃取多束原丝，分丝齿5的齿数优选为5-200，更优选为60-150。另外，在本实用新型高低槽多级萃取装置的每一级萃取槽底部可以设有一个压缩 空气管13。压缩空气管13产生起泡，对萃取槽中的液体起到搅拌作用，从而提高萃取效率。 在相邻两级萃取槽之间还可以设有蒸汽管10，用于控制气氛的湿度和温度。在整个高低槽多级萃取装置上还可以加设盖板6。该盖板6覆盖每一级萃取槽以 及相邻萃取槽之间的空间(该空间中设有分丝齿5、排液机构12、蒸汽管10等)，从而使本 实用新型的高低槽多级萃取装置在整体上是封闭的。采取这种布置，有效防止了由萃取剂 挥发造成的损失。在图1的高低槽多级萃取装置中还示出了用于将含高沸点溶剂的原丝1输入最低 一级萃取槽4的结构，包括分丝齿5 (该分丝齿与上文中所述的分丝齿5的结构与功能一 样)、用于调节原丝张力的张力辊2、用于除去原丝表面的该沸点溶剂的压油辊3等。含高 沸点溶剂的原丝1经过分丝齿5被分成多束原丝，再经张力辊2和压油辊3后，被输入最低一级萃取槽4中，开始多级萃取工艺。3、高低槽多级萃取工艺在本实用新型的高低槽多级萃取工艺中，萃取剂7从设在最高萃取槽4的萃取剂 进口 11进入，从设在最低萃取槽4的萃取剂出口 8流出，并且在每一级萃取槽4底部的排 液机构12调节萃取剂4的流量以及每一级萃取槽4的液面高度。同时，含高沸点溶剂的原 丝1经分丝齿5分丝后，以多束原丝的形式进入最低一级萃取槽4，依次缠绕多根萃取导丝 辊14上，再经相邻萃取槽之间的分丝齿5进入上一级萃取槽4，直至最终从最高萃取槽4 出来。原丝1的运行方向与萃取剂7的流动方向相反，因此在原丝1从低的萃取槽4到高 的萃取槽4的运行过程中，含有的高沸点溶剂被不同萃取槽4中的萃取剂7不断置换，最终 形成含有萃取剂的原丝。随着萃取的进展，原丝1中含有的高沸点溶剂不断被置换，因此在 原丝1运行路径上下游的萃取槽4之间产生被萃取的高沸点溶剂的浓度差。在本实用新型 的高低槽多级萃取工艺中，将位于原丝1运行路径下游(高度更高)、高沸点溶剂浓度较低 的萃取槽4中的萃取剂7，通过排液结构12不断补充到位于原丝1运行路径上游(高度更 低)、高沸点溶剂浓度较高的萃取槽4中，萃取剂7被反复利用，从而显著提高了萃取剂7的 利用率。在本实用新型的高低槽多级萃取工艺中，每一级萃取槽4中设有高低交错排列的 多根萃取导丝辊14，原丝1依次缠绕每根萃取导丝辊14上，从而与萃取剂7充分接触，实现 高的萃取效率。并且，由于原丝在每根萃取导丝辊14上只缠绕一次，无需反复缠绕多次，从 而极大地降低了缠丝的机会，因此可以同时萃取多束(100束以上)原丝1。本实用新型的高低槽多级萃取装置和工艺不局限于上述的超高分子量聚乙烯冻 胶丝的多级萃取，只要是用低沸点萃取剂对含有高沸点溶剂的原丝进行萃取，均可采用本 实用新型。
权利要求一种高低槽多级萃取装置，包括由低到高阶梯状放置的3 8级萃取槽，每级萃取槽中设有高低交错排列的3 20根萃取导丝辊并且容纳萃取剂，在最高萃取槽设有萃取剂进口，在最低萃取槽设有萃取剂出口，每一级萃取槽底部在与下一级萃取槽相邻一侧上设有排液机构，并且每一级萃取槽在与排液机构的同一侧设有齿数为5 300的分丝齿，用于引导原丝从低一级的萃取槽进入高一级的萃取槽。
2.根据权利要求1所述的装置，其中分丝齿的齿数为60-150。
3.根据权利要求1所述的装置，其中每个萃取槽中萃取导丝辊的个数为4-10。
4.根据权利要求1所述的装置，其中将每级萃取槽中的萃取导丝辊分成两组，一组靠 近萃取槽底部，一组靠近萃取槽顶部。
5.根据权利要求4所述的装置，其中靠近萃取槽顶部的一组萃取导丝辊的一部分位于 萃取液的液面之上。
6.根据权利要求1所述的装置，其中在每一级萃取槽底部设有一个压缩空气管。
7.根据权利要求1-6中任何一项上述的装置，其中在整个高低槽多级萃取装置上加设 盖板，以使高低槽多级萃取装置在整体上是封闭。
专利摘要本实用新型涉及一种高低槽多级萃取装置，其包括一种高低槽多级萃取装置，包括由低到高阶梯状放置的3-8级萃取槽，每级萃取槽中设有高低交错排列的3-20根萃取导丝辊并且容纳萃取剂，在最高萃取槽设有萃取剂进口，在最低萃取槽设有萃取剂出口，每一级萃取槽底部在与下一级萃取槽相邻一侧上设有排液机构，并且每一级萃取槽在与排液机构的同一侧设有齿数为5-300的分丝齿，用于引导原丝从低一级的萃取槽进入高一级的萃取槽。采用此装置，可以一次萃取100束以上的原丝，同时减少了原丝在萃取槽中缠丝的机会，并且提高萃取剂的利用率和减少萃取剂的挥发损失。
文档编号B01D11/02GK201727982SQ20092027111
公开日2011年2月2日 申请日期2009年11月27日 优先权日2008年12月23日
发明者吴传清, 吴志泉, 周运波, 张远军, 杨年慈, 林明清, 林海军, 郭勇, 高波 申请人:湖南中泰特种装备有限责任公司