CN103161046A - 基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统及方法 - Google Patents

基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统，包括：液态介质低压大流量充液总线、液态介质高压小流量充液总线、液态介质低压大流量回液总线、液态介质低压小流量回液总线和气相平衡总线；并联在上述总线上的n个改性釜，n≥1。本发明还提供了一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收方法，充液过程包括大流量平衡充液和小流量升压充液，回液过程包括大流量释压回液、大流量平衡回液、小流量平衡回液并转笼脱液。本发明使改性效果好、系统能耗小、生产效率高。

Description

基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统及方法
技术领域
本发明涉及一种天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统及方法，尤其涉及一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统及方法，属于高端纺织装备领域。
背景技术
天然纤维是重要的纺织原料，具有吸湿散热、仰菌防虫、抗辐射等优越特质，但也存在坚硬、发皱、缩水、难纺、难织、难染等缺陷。利用晶变改性技术对天然纤维进行改性处理，使其在保留优点的同时，性能显著改善，达到易纺、易织、易染效果，不仅提高了天然纤维的附加值，而且满足了高档面料对原料的需求。
天然纤维晶变改性技术是指利用分子量小、粘性小、表面张力小、易相变的液态介质，通过改性装备使其渗透到纤维晶格结构中，调控其压力、温度、流量、相变状态等参数，在介质溶胀、高压膨化的综合作用下，使纤维素晶格结构发生变化。
在天然纤维晶变改性中，液态介质的充入与回收直接关系到改性效果、系统能耗和生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统及方法，以使改性效果好、系统能耗小、生产效率高。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统，其特征在于：包括液态介质低压大流量充液总线、液态介质高压小流量充液总线、液态介质低压大流量回液总线、液态介质低压小流量回液总线和气相平衡总线；n个改性釜并联在上述总线上，n≥1；低压大流量充液支路、高压小流量充液支路、低压大流量回液支路、低压小流量回液支路和平衡支路分别接入液态介质低压大流量充液总线、液态介质高压小流量充液总线、液态介质低压大流量回液总线、液态介质低压小流量回液总线和气相平衡总线。
优选地，在所述改性釜内部安装承载天然纤维的转笼和传感器系统，天然纤维晶变改性在改性釜内进行，各所述改性釜并发运行、同时工作在不同的工艺段。
优选地，所述低压大流量充液支路包括低压大流量液态介质泵一；所述高压小流量充液支路包括高压小流量液态介质泵；所述低压大流量充液支路和所述高压小流量充液支路汇合后串联液态介质过滤器一并与充液储罐的出液口相联接。
优选地，所述低压大流量回液支路包括依次串联的释压器、液态介质过滤器二、低压大流量液态介质泵二和单向阀一；所述低压小流量回液支路包括依次串联的液态介质过滤器三、低压小流量液态介质泵和单向阀二；所述低压大流量回液支路和所述低压小流量回液支路汇合后与回液储罐的进液口相联接。
优选地，所述气相平衡总线与充液储罐、回液储罐的气相平衡口相联接。
优选地，所述充液储罐的液态平衡口、气相平衡口分别与所述回液储罐的液态平衡口、气相平衡口相联接。
本发明还提供了一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收方法，其特征在于，充液过程包括依次进行的大流量平衡充液和小流量升压充液；充液完成并达到所需的改性压力后，保压3-5min，然后进行回液过程；回液过程包括依次进行的大流量释压回液、大流量平衡回液、小流量平衡回液并转笼脱液。
优选地，所述大流量平衡充液过程为：在改性系统气相平衡的前提下，通过低压大流量液态介质泵一经由液态介质低压大流量充液总线向改性釜内充入液态介质，使浸没全部纤维。
优选地，所述小流量升压充液过程为：通过高压小流量液态介质泵经由液态介质高压小流量充液总线向改性釜内充入液态介质，使改性釜内达到所需的改性压力。
优选地，所述大流量释压回液过程为：改性釜内的液态介质经由液态介质低压大流量回液总线快速进入释压器，并通过低压大流量液态介质泵二回收至回液储罐。
优选地，所述大流量平衡回液过程为：当改性釜内为设定的液态介质释压压力时，在改性系统气相平衡条件下，改性釜内的液态介质经由液态介质低压大流量回液总线和释压器，并通过低压大流量液态介质泵二回收至回液储罐，直到改性釜内液态介质约为充入量的10％。
优选地，所述小流量平衡回液并转笼脱液过程为：转笼转动，在改性系统气相平衡条件下，改性釜内剩余的液态介质经由液态介质低压小流量回液总线，并通过低压小流量液态介质泵回收至回液储罐，直到回收尽改性釜内的液态介质。
本发明基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统及方法使一套液态介质充入与回收设备为多个改性釜服务，多改性釜并发运行，同时工作在天然纤维晶变改性的不同工艺段。在液态介质充入与回收过程中可插入等待时间，从而在时序上保证了多改性釜并发运行时液态介质低压大流量充液总线、液态介质高压小流量充液总线、液态介质低压大流量回液总线、液态介质低压小流量回液总线、气相平衡总线互不干涉，与系统其他总线也互不干涉，各改性釜的工艺流程按时序并发运行。
本发明采用以上技术方案的优点如下：
1、一套液态介质充入与回收设备为多个改性釜服务，多改性釜并发运行，提高了设备利用率和生产效率，降低了设备成本和生产成本。
2、大流量充液过程是在改性系统气相平衡前提下进行的，低压大流量液态介质泵在无压差零负载下运行，几乎不消耗功率，节能效果显著；大流量平衡充液后改为小流量升压充液，使改性釜内快速达到所需的改性压力，同时便于控制液态介质的充入量，避免过充。
3、大流量平衡回液和小流量平衡回液都是在改性系统气相平衡条件下进行的，可以避免液态介质泵进出口压差大功耗大、液态介质蒸发气化等，减少了后续气相介质的回收量，降低了能耗；小流量平衡回液并转笼脱液加速了液态介质的回收过程，并使液态介质回收彻底。
4、释压器的采用使改性釜内的液态介质快速释压回收，对纤维具有压力突变的膨化作用，有利于提高改性效果。
5、液态介质充入与回收过程中流量、速率、压力等可调控，以满足不同的改性效果要求。
6、在液态介质充入与回收过程中可插入等待时间，在时序上保证了多改性釜并发运行时各总线互不干涉，与系统其他总线也互不干涉，各改性釜的工艺流程按时序并发运行。
附图说明
图1为本发明基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统原理图；
图2为本发明基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收方法工艺流程图；
图3为本发明基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统及方法中改性釜的工作压力—时序图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
本实施例所用改性介质为液态氨。
本发明提供的基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统如图1所示，包括：液态介质低压大流量充液总线、液态介质高压小流量充液总线、液态介质低压大流量回液总线、液态介质低压小流量回液总线和气相平衡总线；并联在上述总线上的n个改性釜，n≥1；并联在液态介质低压大流量充液总线上的低压大流量充液支路、并联在液态介质高压小流量充液总线上的高压小流量充液支路、并联在液态介质低压大流量回液总线上的低压大流量回液支路、并联在液态介质低压小流量回液总线上的低压小流量回液支路、并联在气相平衡总线上的平衡支路；若干阀门。
改性釜i(i＝1，2，...，n)内压力为Pi(i＝1，2，...，n)，容积相等为vi(i＝1，2，...，n)，其内部安装承载天然纤维的转笼和传感器系统，天然纤维晶变改性在改性釜内进行，各改性釜并发运行、同时工作在不同的工艺段。改性过程中空气抽真空后，Pi＝130Pa(i＝1，2，...，n)。传感器系统包括压力传感器、温度传感器和液位传感器等，用于实时测控改性釜内压力、温度和液位。
低压大流量充液支路上安装低压大流量液态介质泵一1；高压小流量充液支路上安装高压小流量液态介质泵2；低压大流量充液支路和高压小流量充液支路汇合后串联液态介质过滤器一3并与充液储罐的出液口相联接。
低压大流量回液支路上依次串联释压器4、液态介质过滤器二5、低压大流量液态介质泵二6和单向阀一7；低压小流量回液支路上依次串联液态介质过滤器三8、低压小流量液态介质泵9和单向阀二10；低压大流量回液支路和低压小流量回液支路汇合后与回液储罐的进液口相联接。单向阀一7和单向阀二10防止非正常情况下回液储罐内的液态氨反冲至低压大流量液态介质泵二6和低压小流量液态介质泵9。
气相平衡支路与充液储罐、回液储罐的气相平衡口相联接。
液态介质过滤器一3过滤进入低压大流量液态介质泵一1和高压小流量液态介质泵2的液态氨；液态介质过滤器二5和液态介质过滤器三8分别过滤进入低压大流量液态介质泵二6和进入低压小流量液态介质泵9的液态氨。
充液储罐存储液态氨；回液储罐存储从改性釜回收的液态氨；充液储罐的液态平衡口、气相平衡口分别与回液储罐的液态平衡口、气相平衡口相联接。
若干阀门控制介质通断和流向。
当改性过程中空气抽真空后，开始本发明基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收方法的工艺过程，如图2所示，充液过程包括大流量平衡充液和小流量升压充液，回液过程包括大流量释压回液、大流量平衡回液、小流量平衡回液并转笼脱液。充液完成并达到所需的改性压力后，保压3-5min，然后进行回液过程。
大流量平衡充液过程为：开启电动球阀Q-a和电动球阀Q-a′，使充液储罐与回液储罐液态平衡。开启电动球阀Q-b和电动球阀Q-b′，使充液储罐与回液储罐气相平衡。开启电动球阀Qp-1，通过气相平衡总线使第一个改性釜与充液储罐、回液储罐为气相平衡压力P0′。开启电动球阀Q-c、电动球阀Q-e和电动球阀Q-1，充液储罐内的液态氨经液态介质过滤器一3、低压大流量液态介质泵一1和低压大流量充液总线充入第一个改性釜内，使浸没全部纤维，关闭电动球阀Q-1和电动球阀Qp-1。开启电动球阀电动球阀Qp-2和电动球阀Q-2，开始第二个改性釜的大流量平衡充液过程，对其他改性釜亦相同，当最后一个改性釜大流量平衡充液后，关闭电动球阀Q-e。
小流量升压充液过程为：开启电动球阀q-e和电动球阀q-1，充液储罐内的液态氨经液态介质过滤器一3、高压小流量液态介质泵2和高压小流量充液总线充入第一个改性釜内，使第一个改性釜内达到所需的改性压力Pg，关闭电动球阀q-1。开启电动球阀q-2，开始第二个改性釜的小流量升压充液过程，对其他改性釜亦相同，当最后一个改性釜小流量升压充液后，关闭电动球阀q-e和电动球阀Q-c。
大流量释压回液过程为：开启电动球阀Q-1′和电动球阀Q-d′，第一个改性釜内的液态氨通过低压大流量回液总线快速进入释压器4，并经液态介质过滤器二5、低压大流量液态介质泵二6和单向阀一7回收至回液储罐。
大流量平衡回液过程为：当第一个改性釜内为设定的液态介质释压压力Psy时，开启电动球阀Qp-1，通过气相平衡总线使第一个改性釜与回液储罐、充液储罐为气相平衡压力P0′，当第一个改性釜内液态氨约为充入量的10％时，关闭电动球阀Q-1′。开启电动球阀Q-2′，开始第二个改性釜的大流量释压回液过程，对其他改性釜亦相同。
小流量平衡回液并转笼脱液过程为：转笼转动，开启电动球阀q-1′，第一个改性釜内剩余的液态氨经低压小流量回液总线、液态介质过滤器三8、低压小流量液态介质泵9和单向阀二10回收至回液储罐，当回收尽第一个改性釜内的液态氨时，转笼停止转动，关闭电动球阀q-1′和电动球阀Qp-1。开启电动球阀电动球阀q-2′，开始第二个改性釜的小流量平衡回液并转笼脱液过程，对其他改性釜亦相同，最后一个改性釜小流量平衡回液后，关闭电动球阀Q-d′。
至此完成液态氨的充入与回收过程。当下一个改性过程中空气抽真空后，继续按上述大流量平衡充液、小流量升压充液、大流量释压回液、大流量平衡回液、小流量平衡回液并转笼脱液进行液态氨的充入与回收，而同一时刻，其他改性釜并发运行在其他不同的工艺过程中。
基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统及方法中改性釜的工作压力一时序如图3所示，包括t1-t10共10个工作时间节点：t1为改性过程中空气抽真空后的时刻，工作压力为130Pa；t2为改性釜与充液储罐、回液储罐气相平衡的时刻，工作压力为P0′；t3为大流量平衡充液、浸没全部纤维的时刻，工作压力为气相平衡压力P0′；t4为小流量升压充液、改性釜内达所需改性压力Pg的时刻；t5为保压结束的时刻，工作压力为改性压力Pg；t6为大流量释压回液、改性釜内为设定的液态介质释压压力Psy的时刻；t7为改性釜与充液储罐、回液储罐气相平衡的时刻，工作压力为P0′；t8为大流量平衡回液、改性釜内液态氨约为充入量10％的时刻，工作压力为气相平衡压力P0′；t9为小流量平衡回液、回收尽改性釜内的液态氨的时刻，工作压力为气相平衡压力P0′；t10为晶变改性其他过程结束的时刻，工作压力为130Pa。
本发明基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统及方法使一套液态介质充入与回收设备为多个改性釜服务，多改性釜并发运行，同时工作在天然纤维晶变改性的不同工艺段。在液态氨充入与回收过程中可插入等待时间，从而在时序上保证了多改性釜并发运行时液态介质低压大流量充液总线、液态介质高压小流量充液总线、液态介质低压大流量回液总线、液态介质低压小流量回液总线、气相平衡总线互不干涉，与系统其他总线也互不干涉，各改性釜的工艺流程按时序并发运行。

Claims (12)

1.一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统，其特征在于：包括液态介质低压大流量充液总线、液态介质高压小流量充液总线、液态介质低压大流量回液总线、液态介质低压小流量回液总线和气相平衡总线；n个改性釜并联在上述总线上，n≥1；低压大流量充液支路、高压小流量充液支路、低压大流量回液支路、低压小流量回液支路和平衡支路分别接入液态介质低压大流量充液总线、液态介质高压小流量充液总线、液态介质低压大流量回液总线、液态介质低压小流量回液总线和气相平衡总线。
2.如权利要求1所述的一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统，其特征在于：在所述改性釜内部安装承载天然纤维的转笼和传感器系统，天然纤维晶变改性在改性釜内进行，各改性釜并发运行、同时工作在不同的工艺段。
3.如权利要求1所述的一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统，其特征在于：所述低压大流量充液支路包括低压大流量液态介质泵一(1)；所述高压小流量充液支路包括高压小流量液态介质泵(2)；所述低压大流量充液支路和所述高压小流量充液支路汇合后串联液态介质过滤器一(3)并与充液储罐的出液口相联接。
4.如权利要求1所述的一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统，其特征在于：所述低压大流量回液支路包括依次串联的释压器(4)、液态介质过滤器二(5)、低压大流量液态介质泵二(6)和单向阀一(7)；所述低压小流量回液支路包括依次串联的液态介质过滤器三(8)、低压小流量液态介质泵(9)和单向阀二(10)；所述低压大流量回液支路和所述低压小流量回液支路汇合后与回液储罐的进液口相联接。
5.如权利要求1所述的一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统，其特征在于：所述平衡支路与充液储罐、回液储罐的气相平衡口相联接。
6.如权利要求5所述的一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收系统，其特征在于：所述充液储罐的液态平衡口、气相平衡口分别与所述回液储罐的液态平衡口、气相平衡口相联接。
7.一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收方法，其特征在于，充液过程包括依次进行的大流量平衡充液和小流量升压充液；充液完成并达到所需的改性压力后，保压3-5min，然后进行回液过程；回液过程包括依次进行的大流量释压回液、大流量平衡回液、小流量平衡回液并转笼脱液。
8.如权利要求7所述的一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收方法，其特征在于，所述大流量平衡充液过程为：在改性系统气相平衡的前提下，通过低压大流量液态介质泵一(1)经由液态介质低压大流量充液总线向改性釜内充入液态介质，使浸没全部纤维。
9.如权利要求7所述的一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收方法，其特征在于，所述小流量升压充液过程为：通过高压小流量液态介质泵(2)经由液态介质高压小流量充液总线向改性釜内充入液态介质，使改性釜内达到所需的改性压力。
10.如权利要求7所述的一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收方法，其特征在于，所述大流量释压回液过程为：改性釜内的液态介质经由液态介质低压大流量回液总线快速进入释压器(4)，并通过低压大流量液态介质泵二(6)回收至回液储罐。
11.如权利要求7所述的一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收方法，其特征在于，所述大流量平衡回液过程为：当改性釜内为设定的液态介质释压压力时，在改性系统气相平衡条件下，改性釜内的液态介质经由液态介质低压大流量回液总线和释压器(4)，并通过低压大流量液态介质泵二(6)回收至回液储罐，直到改性釜内液态介质约为充入量的10％。
12.如权利要求7所述的一种基于多总线、多改性釜并行的天然纤维晶变改性液态介质充入与回收方法，其特征在于，所述小流量平衡回液并转笼脱液过程为：转笼转动，在改性系统气相平衡条件下，改性釜内剩余的液态介质经由液态介质低压小流量回液总线，并通过低压小流量液态介质泵(9)回收至回液储罐，直到回收尽改性釜内的液态介质。
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