一种用于纤维素溶解的薄膜蒸发器的制造方法_3

文档序号:8504595阅读:来源:国知局
密实,可以有效提高刮膜效率,对物料表面更新,提高溶解速率及溶解均匀性都很有帮助。
[0047]优选齿的长度小于40mm,优选10?35mm,更优选15?30mm。
[0048]如图5、图6、图7所示,所述刮板的末端设有弧形的刮膜段,弧形刮膜段的弧长为5?400mm,优选20?200mm,在刮板转动过程中,为防止物料堆积在刮板边上,未能及时铺膜到薄膜蒸发器内壁上,刮板的刮膜段呈弧形,这种弧形刮板使物料在刮膜时有一个过渡作用,由团状逐步形成薄膜。更为优选的方案为,刮板在刮膜段不是直的,而是呈一定弯角,使刮板的刮膜面形成更大的弧面,这样更利于薄膜的成形。
[0049]刮膜段末端距离薄膜蒸发器内壁距离小于10mm,优选2?5mm。刮板的刮膜段末端与薄膜蒸发器内壁的间距不能过大,且必须均匀一致,合适的间距应小于10mm,优选2?5mm。因为过大的间距使形成的薄膜厚度大,流动困难,表面更新慢,溶解不均匀、不彻底;而间距要求过小在加工过程中较难实现一致性,在安装过程中也难以保证精度,尤其是较大蒸发面积的薄膜蒸发器,钢性固定刮板本身就存在一定变形性,间距要求过小会使加工困难、精度难以保证,并带来设备成本增加等问题。
[0050]所述腔室底部设置一底部锥段10,所述底部锥段10后再设一底部直段12,所述底部锥段10和底部直段12内设有出料螺旋。溶解后的纤维素溶液在角度α大于0°的倾斜刮板的推力和重力作用下,流至薄膜蒸发器底部。底部呈锥形,并设有一个出料口。但在产业化生产中,由于纤维素溶液中纤维素含量高、产量大,溶液粘度大、流动缓慢,所以到底部锥段的溶液难以及时流出,造成出料困难、溶液堆积、液位上涨等现象。本发明提供一种快速出料的方法,在薄膜蒸发器底部锥段后再设一直段,并且在锥段底部及直段内配一段出料螺旋,其中直段的长度为50?700_。出料螺旋与薄膜蒸发器内转子相连,在转子转动时,螺旋一同转动,为流入螺旋部分溶液提供极大的推力,使溶解的物料及时快速的排出薄膜蒸发器。为使粘稠的纤维素溶液能快速顺利地进入螺旋部分而受到向下的推力,螺旋从锥段的下半段即开始一直延伸到直段底部出料口。锥段出料螺旋11的螺纹间距较大,物料容易流入,从而使流入锥段螺旋的物料在螺旋转动和向下推力作用下,更快被推入直段部分螺旋。直段出料螺旋13的螺纹间距略小,且直段部分的直径比锥段部分小,所以直段螺旋对物料向下的推力更大,从而使进入直段部分的物料更容易向下排出。在两段螺旋共同向下的推力作用下,粘稠难以流动的物料也可实现快速、连续的出料。
[0051]为满足出料需求,同时降低螺旋转动时产生的阻力对能耗的要求,薄膜蒸发器底部出料螺旋总长度H为200?800mm,优选300?600mm。其中锥段的螺旋螺纹间距略大,合适的范围为50?150mm,直段螺旋间距略小,合适的范围为30?100mm。
[0052]在产业化生产中,薄膜蒸发器的有效蒸发面积越大,刮板越多,产量越大。但过大的蒸发面积和过多的刮板数都将带来设备加工难度和精度要求高、设备尺寸和重量大、占地大排布困难、能耗大、投资及运行费用高等问题。而本发明提供的刮板排布方法和螺旋设计方法,对薄膜蒸发器的溶解效率和出料效率很有帮助。在生产线产能一定的情况下,这种薄膜蒸发器选择的蒸发面积可适当缩小,薄膜蒸发器的整体体积及重量、尺寸等都将进一步缩小,这在厂房排布、设备成本、基础设施建设等方面都将带来非常有益的影响。
[0053]通过以上描述的薄膜蒸发器,纤维素物料进入后可实现连续的铺膜、溶解、出料工艺,形成的纤维素溶液溶解均匀彻底、性能优良,极其适于后续过滤、纺丝等工艺,而且这种薄膜蒸发器除了用于纤维素纤维的生产应用中,还适合于生产纤维素膜、海绵、无纺布等多种产品的纤维素溶解过程。
[0054]实施例1.
[0055]一台薄膜蒸发器,蒸发面积为lm2,刮板列数为12列,其中有竖直设置的刮板6列,另外6列倾斜设置的刮板中,有2列角度α为-3°,其余4列角度α为25°。其中每个刮板上有3个齿,齿长度为30mm,齿长度与间隙比为1.5:1,刮板与内壁间距为3mm,刮板刮膜段弧长为40mm。底部出料螺旋长度为300mm,锥段部分螺旋间距为60mm,直段部分螺旋间距为30_。
[0056]以纤维素百分含量为12%计,在NMMO和水为溶剂的Lyocell纤维的生产线上,使用该薄膜蒸发器,Lyocell纤维的最大产能可以达到300吨/年,而薄膜蒸发器溶解能力达到0.32吨/h,最大产能下物料在薄膜蒸发器内停留时间1.8min,溶解温度低于118°C。
[0057]对比例I
[0058]一台薄膜蒸发器,蒸发面积为lm2,刮板列数为12列,其中有竖直设置的刮板6列,另外6列刮板角度α为25°。每个刮板上有3个齿,齿长度为30mm,齿长度与间隙比为1.5:1,刮板与内壁间距为3mm,刮板刮膜段弧长为40mm。底部出料螺旋长度为300mm,锥段部分螺旋间距为60mm,直段部分螺旋间距为30mm。
[0059]以纤维素百分含量为12%计,在NMMO和水为溶剂的Lyocell纤维的生产线上,使用该薄膜蒸发器,Lyocell纤维的最大产能为190吨/年,而薄膜蒸发器溶解能力达到0.2吨Λ,最大产能下物料在薄膜蒸发器内停留时间1.5min,溶解温度低于125°C。
[0060]实施例2.
[0061]一台薄膜蒸发器,蒸发面积为30m2,刮板列数为24列,其中有竖直设置的刮板12列,另外12列倾斜设置的刮板中,有4列角度α为-5。,且分布在下半部分,其余8列以及角度为-5°刮板列的上半部分,都是角度α为20°的刮板。刮板上齿长度与间隙比为1.5:1,刮板与内壁间距为4mm,刮板刮膜段弧长为100mm。底部出料螺旋长度为450mm,锥段部分螺旋间距为80mm,直段部分螺旋间距为50mm。
[0062]以纤维素百分含量为12%计,在NMMO和水为溶剂的Lyocell纤维的生产线上,使用该薄膜蒸发器,Lyocell纤维的最大产能可以达到8千吨/年,而薄膜蒸发器溶解能力达到7吨/h,最大产能下物料在薄膜蒸发器内停留时间只有2.0min,溶解温度低于125°C。
[0063]对比例2
[0064]一台薄膜蒸发器,蒸发面积为30m2,刮板列数为24列,其中有竖直设置的刮板12列,另外12列倾斜设置的刮板中,其余12列都是角度α为20°的刮板。刮板上齿长度与间隙比为1.5:1,刮板与内壁间距为4mm,刮板刮膜段弧长为100mm。底部出料螺旋长度为450mm,锥段部分螺旋间距为80mm,直段部分螺旋间距为50mm。
[0065]以纤维素百分含量为12%计,在NMMO和水为溶剂的Lyocell纤维的生产线上,使用该薄膜蒸发器,Lyocell纤维的最大产能可以达到6千吨/年,而薄膜蒸发器溶解能力达到5吨/h,最大产能下物料在薄膜蒸发器内停留时间只有1.8min,溶解温度低于135°C。
[0066]实施例3.
[0067]一台薄膜蒸发器,蒸发面积为35m2,刮板列数为24列,其中有竖直设置的刮板12列,另外12列倾斜设置的刮板中,有2列角度α为-10°,且
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