CN112513358A - 用于在纺粘织物的生产中从工艺空气中分离溶剂的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种装置用于将长丝（3）铺置成纺粘织物（8）、对纺粘织物（8）进行除湿并吸走载有溶剂和凝结剂的过程空气，该装置包括用于沿运输方向运输纺粘织物（8）的输送装置（7），其中，输送装置（7）具有用于长丝（3）的沉积表面（6），其中，输送装置（7）至少在沉积表面（6）的区域中能够渗透气体和液体，其中，在输送装置（7）的沉积表面（6）下方提供初级除湿装置（9），其中，在沉积表面（6）的上游和/或下游和/或横向布置至少一个上抽吸装置（10、11）。
Description
技术领域
本发明涉及一种装置，其用于将长丝铺置成纺粘织物、对纺粘织物进行除湿并吸走载有溶剂和凝结剂的工艺空气，该装置包括输送装置，该输送装置具有用于沿运输方向运输纺粘织物的输送带，其中，在输送带的上侧上布置了用于长丝的沉积表面，其中，输送装置至少在沉积表面的区域中对气体和液体可渗透，其中，在输送带的底侧上至少在沉积表面下方提供了除湿装置，其中，在输送带上方靠近沉积表面，提供了至少一个抽吸装置。此外，本发明涉及一种方法，其用于将长丝铺置成纺粘织物、对纺粘织物进行除湿、在输送带下方和上方吸走载有溶剂和凝结剂的工艺空气、从排气中分离并回收溶剂和凝结剂。
背景技术
数十年来，已根据纺粘或熔喷方法生产了纺粘织物。就纺粘法而言，如例如在GB 2114 052和EP 3 088 585中所描述的，将长丝通过喷嘴挤出，且然后通过位于下方的拉伸单元对其进行拉拔和拉伸。
与此相反，在熔喷法中，诸如例如在US 5,080,569、US 4,380,570和US 5,695,377中所描述的，挤出的长丝在离开喷嘴时已经沿着热且快速的工艺空气拉动并通过其拉伸。在两种技术中，长丝以不规则图案在沉积表面（例如，穿孔的输送带）上铺置成非编织织物、被运输到后处理级且最后缠绕成非编织织物的卷。
已知的抽吸装置例如在US 7,001,567、EP 1 079 012、EP 1 340 844或US 6,331,268中进行了描述。
已开发了根据现有技术的方法和装置，主要用于分散塑料长丝（诸如例如，聚丙烯（PP））。这些长丝在沉积表面上能够容易移动，并且在吸力（suction）差的情况下可导致不良的非编织织物形成。因此，全部的工艺空气被吸取通过沉积表面，以便防止工艺空气的反射。
与已经众所周知的用于热塑性材料的纺粘法和熔喷法相反，用于生产纤维素纺粘织物（例如，由莱赛尔纺丝物料（spinning mass）制成）的抽吸单元必须找到针对附加任务的解决方案。使用纺粘技术的纤维素纺粘织物的生产例如在US 8,366,988中进行了描述，并且使用熔喷技术的纤维素纺粘织物的生产在US 6,358,461和US 6,306,334中进行了描述。由此，如在已经知道的纺粘法和熔喷法中那样，莱赛尔纺丝物料被拉伸，然而，在分散非编织织物之前，使长丝附加地与凝结剂接触，以便使纤维素再生并形成形状稳定的长丝。湿长丝以不规则图案通过空气湍流铺置为非编织织物。
由于所使用的纺丝物料的纤维素含量为3％至17％，因此与热塑性纺粘织物的生产中的情况相比，纤维素纺粘织物技术中每kg产品将需要更多的工艺空气。这将导致如下的事实：在同等生产力的情况下，与热塑性纺粘织物工厂相比，更多的工艺空气被输送通过喷嘴且必须与凝结剂和溶剂一起被吸走。更多的工艺空气将以更高的速度冲击到相同的沉积表面上，并且该工艺空气甚至载有很多液体。
因此，还必须排出溶剂和凝结剂，溶剂和凝结剂以作为细小液滴分布在废物流中的形式存在。特别地，在由莱赛尔纺丝物料制成的纺粘织物的生产中，将尽可能多地减小溶剂NMMO的损失，并且将使回收最大化。这不仅促进了生产工厂的效率，而且还实现了排气限值领域的官方条例。
由于在纤维素纺粘织物的生产中工艺空气流的增加、以及大量的溶剂和凝结剂（溶剂和凝结剂必须首先被吸走且然后进一步排出），因此不能使用迄今为止已知的纺粘织物工厂，因为既不会实现经济性操作所需的生产力和溶剂的回收，又不会实现就排气纯度而言的官方条例。
发明内容
本发明的简短描述
在现有技术中，据指示，随着纤维素纺粘织物的生产，工艺空气通过沉积表面被吸走，以便使得长丝能够分散到非编织织物中。因此，抽吸单元必须通过沉积表面尽可能均匀地且经济地吸走工艺空气，而铺置的长丝未由于反射的空气而移位且未在非编织织物内逐渐形成任何不均匀性。工艺空气的反射应在很大程度上（rather）予以防止。
由于已经描述的在由热塑性材料和由纤维素制备纺粘织物之间的差异，因此，载有溶剂和凝结剂的全部量的工艺空气既不会以能量节约的方式被吸走，其也不会被回收。为了满足增加的需求并使得用于纤维素纺粘织物的纺粘织物工厂能够进行商业上和环境上合理的操作，因此本发明的任务是满足对效率和环境保护提出的要求。
本发明的目的是在纤维素纺粘织物的生产中尽可能经济地去除载有溶剂和凝结剂的工艺空气，而不负面地影响非编织织物的分散。
根据本发明，该任务通过一种装置来解决，该装置用于将长丝铺置成纺粘织物、对纺粘织物进行除湿并吸走载有溶剂和凝结剂的工艺空气，该装置包括用于沿运输方向运输纺粘织物的输送装置，其中，输送装置具有用于长丝的沉积表面，其中，输送装置至少在沉积表面的区域中对气体和液体可渗透，其中，在输送装置的沉积表面下方提供了初级除湿装置，其特征在于，在沉积表面的上游和/或下游和/或横向布置了至少一个上抽吸装置。
同样沿机器方向，装置在沉积表面的上游或下游或横向地靠近沉积表面具有至少一个上抽吸装置，所述上抽吸装置吸走由沉积表面反射的工艺空气。
此外，该任务通过一种方法来解决，该方法用于将长丝铺置成纺粘织物、对纺粘织物进行除湿、吸走分别载有溶剂和/或凝结剂的工艺空气、从工艺空气中分别分离并回收凝结剂或溶剂，其中，长丝从纺丝系统中运载出来并在输送装置的沉积表面上铺置成纺粘织物，且然后进一步被运输，其中，沉积表面上的长丝通过降低压力从输送装置的底侧进行除湿，其特征在于，至少在输送装置上方的沉积表面的上游和/或下游和/或横向地靠近输送装置上方的沉积表面的一个区段中，由输送装置反射的工艺空气被吸走。
在下一步骤中，可进一步规定：凝结剂或溶剂分别从废物流中排出并回收。
在本发明的一个方面中，此外提供了一种组件，其包括用于制备纤维素纺粘织物的装置和上文所提到的类型的装置。
在下文中，更详细地并行描述装置、方法和组件，其中讨论了有利的实施例变体。
利用用于将长丝铺置成纺粘织物、对纺粘织物进行除湿并排出载有溶剂和凝结剂的工艺空气的装置，例如可源自纺丝系统的长丝被引导到沉积表面上。为了使从纺丝系统中挤出的纺丝物料长丝的纤维素再生而成为纺粘织物，例如经由喷嘴用凝结液喷射挤出物。然后，将现在湿的纺粘织物铺置在沉积表面上。同时，拉伸所需的工艺空气流到沉积表面上。沉积表面位于输送装置上，该输送装置优选地具有用于沿运输方向运输纺粘织物的输送带。在输送带的上侧上，现在布置了用于长丝的沉积表面，其中，输送装置至少在沉积表面的区域中对气体和液体可渗透。在输送带的底侧上，至少在沉积表面下方提供了初级除湿装置，该初级除湿装置例如具有真空箱。在该区段上方，提供了至少一个上抽吸装置。根据本发明，由初级除湿装置主要去除溶剂和凝结剂，并且仅去除对于稳定和无缺陷的非编织织物分散所需的那样多的工艺空气。工艺空气的其余部分被反射并由输送装置上方的至少一个抽吸装置收集，并被吸走。输送装置还可至少在沉积表面的上游或下游沿机器方向的区域中对气体和液体可渗透。该区域还可具有次级除湿装置，使用该次级除湿装置，一方面也从纺粘织物中去除了溶剂和凝结剂，且另一方面保持了纺粘织物，使得其未被抬离输送带并被位于上方的抽吸装置吸走。
在实施例变体中，规定：上抽吸装置在操作中具有抽吸方向，该抽吸方向沿趋向沉积表面的运输方向或与运输方向相反，或者沿运输方向以及与运输方向相反。
实施例变体规定：上抽吸装置在操作中具有抽吸方向，该抽吸方向横向于趋向沉积表面的运输方向。
在本发明的范围内，在装置在该区段上方具有至少一个上抽吸装置的概念下，所理解的是：先前由沉积表面反射的工艺空气将在输送带上方被吸走。
不管（一个或多个）上抽吸装置的精确实施例如何，均优选地向每个抽吸装置分配在沉积表面下方的次级除湿装置。以这种方式，纺粘织物一方面固定在输送装置上，且另一方面反射的工艺空气被吸走。
优选地规定：在除湿装置以及抽吸装置的下游布置了湿气分离器或液滴分离器。以这种方式，可从工艺空气和/或纺粘织物中排出并回收溶剂或凝结剂。
在实施例变体中，规定：上抽吸装置沿输送装置的运输方向布置在沉积表面的上游。
在另一个实施例变体中，规定：上抽吸装置沿输送装置的运输方向布置在沉积表面的下游。
在实施例变体中，规定：上抽吸装置沿输送装置的运输方向布置成横向地靠近沉积表面。
尤其优选地，一个上抽吸装置沿运输方向布置在沉积表面的上游，并且一个上抽吸装置沿运输方向布置在沉积表面的下游。
甚至更优选地，一个上抽吸装置沿运输方向布置在沉积表面的上游和下游，并且相应地，一个上抽吸装置布置成横向地靠近沉积表面。
在优选实施例变体中，上抽吸装置围绕沉积表面形成矩形，因此以360°的角度吸走反射的工艺空气。
本发明的详细描述
在本发明中，提供了一种方法，其分别允许将沉积表面主要用于对纺粘织物进行除湿并使工艺空气从沉积表面反射、吸走反射的工艺空气且随后可选地还分离溶剂和凝结剂、以及由此之故返回到凝结物收集罐或返回到溶剂处理件。
根据本发明的装置使得能够对纺粘织物进行除湿、使工艺空气反射并靠近输送带上方的沉积表面吸走反射的工艺空气。
附图说明
为了更好地图示本发明，在以下附图中通过根据本发明的方法和根据本发明的装置的优选实施例来描绘实质性特征。
图1示意性地示出了根据本发明的装置。
图2示出了根据图1的装置的斜视图。
图3示出了该装置的顶视图。
图4示出了本发明的实施例变体的图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的装置1，借助于该装置，由纺丝系统2挤出和拉伸的纺丝物料长丝3可铺置成纺粘织物8并进行除湿。由此，用凝结液4喷射长丝3以便使纤维素再生并稳定长丝3的形式，之后工艺空气5和长丝3冲击在沉积表面6上并且形成纺粘织物8。
在莱赛尔工艺的情况下，凝结液可以是完全脱盐的水和NMMO的混合物，其重量百分比为0％至40％ NMMO，优选地为10％至30％ NMMO，更优选地为15至25％ NMMO。通过沉积表面6和除湿装置9使纺粘织物8脱水，其中纺粘织物8中凝结剂和溶剂的部分显著减少。
已显示出，就纺丝系统2在10 kg/h/m和1000 kg/h/m之间的纤维素流速下的高生产力而言，初级除湿装置9已经受到大量的凝结剂和溶剂的压力，使得一定量的工艺空气利用对应于现有技术的装置和方法不能完全被吸走并在冲击于沉积表面6上时被反射到所有方向中。然而，令人惊讶的是，纤维素长丝3很好地附着到沉积表面6，使得非编织织物仍然有可能分散。
根据本发明，只要沉积表面6主要用于通过初级除湿装置9从纺粘织物8中去除凝结剂和溶剂的混合物并且允许反射载有凝结剂和溶剂的热且快速的空气流，就利用这种反射效果。根据本发明的装置的一个优点是能量的高度节约，因为全部量的工艺空气5并未在高能量输入下被初级除湿装置9吸走，而是可在明显更少的压力损失下在输送装置7上方去除。
根据本发明，反射的工艺空气5可沿输送带方向（MD箱）以及与其相反的方向被上抽吸装置11吸走，且横向于输送带方向（CD箱）被上抽吸装置10吸走。以这种方式，有可能防止载有凝结剂和溶剂的工艺空气5分布在工厂空间内。以这种方式，不仅可回收溶剂，而且可遵守排气限值。
这给出了根据本发明的装置的另外的优点： 当反射的工艺空气以高速流入上抽吸装置10、11中并且压力损失相当低时，将仅需要非常少的能量来进一步运输工艺空气5。上抽吸装置的抽吸效果很强，使得根据本发明可使用次级除湿装置12，以便使纺粘织物8不会拖尾（trailed along）进入抽吸装置10、11中。在示例性实施例中，示出了两个次级除湿装置12。
根据本发明，一定量的凝结剂和溶剂的一部分经由初级除湿装置9和次级除湿装置12从纺粘织物8中被吸走，且另一部分经由上抽吸装置10、11从载有凝结剂和溶剂的反射的工艺空气5中被吸走。一定量的凝结剂和溶剂的一部分经由排放管线15而与除湿装置9、12分离，同时凝结剂和溶剂的液滴借助于液滴分离器15从排气中去除。所分离的一定量的凝结剂和溶剂可收集在凝结物收集罐17中，并且可泵送到凝结液喷射系统或输送回到溶剂处理件10。如图4中所描绘的，溶剂循环可闭合（closed），并且可回收和再使用溶剂。排气18可被供应到液滴分离器16下游的另外的清洁步骤。
经济和环境优势首先通过使用根据本发明的用于对纺粘织物8进行除湿并吸走工艺空气5（因为抽吸性能可被降低）的装置1且接着通过使用图4中所描绘的用于溶剂分离和回收的发明性方法来实现。
纺粘织物8在输送装置7的输送带上要么被运输到下一个纺丝系统2以便制备多层式纺粘织物，要么纺粘织物8被洗涤、可选地固化、干燥、可选预处理并最后缠绕成非编织织物卷。
根据本发明的方法可用于回收可用于制备纤维素纺粘织物的各种溶剂和离子液体，优选地为叔氨基氧化物，更优选地为NMMO。
根据纺粘法和根据熔喷法，本发明可用于在制备纤维素纺粘织物中对工艺空气进行除湿并吸走工艺空气。由此，每个纺丝系统2的浆料流速的范围可为从10 kg/h/m至1000kg/h/m，优选地范围可为从20 kg/h/m至500 kg/h/m，更优选地范围可为从30 kg/h/m至300kg/h/m。每kg浆料的工艺空气的特定量的范围可为从30 Nm³/kg至1000 Nm³/kg，优选地范围可为从50 Nm³/kg至700 Nm³/kg，更优选地范围可为从70 Nm³/kg至400 Nm³/kg（单位为“Nm3”意指“标准立方米”）。
挤出的长丝3（其铺置在沉积表面6上）的直径的范围可为从0.1 μm至100 μm，优选地范围可为从1 μm至40 μm，甚至更优选地范围可为从3 μm至30 μm。
每kg浆料的凝结液通过喷射系统4的特定流速的范围可为从2 l/kg至300 l/kg，优选地范围可为从10 l/kg至200 l/kg，更优选地范围可为从20 l/kg至150 l/kg。其中，可经由单料喷嘴、双料喷嘴或本领域技术人员已知的其他类型使凝结剂雾化。
纺丝系统2和沉积表面6之间的距离越远，冲击速度越低，但是由于氛围空气也被吸入，因此必须被吸走的空气量也就越高。纺丝系统2和沉积表面6之间的距离的范围可在0.1和5 m之间，优选地范围可在0.3和4 m之间，甚至更优选地范围可在0.5和3 m之间。在冲击时工艺空气5的速度的范围可在5 m/s和250 m/s之间，优选地范围在10 m/s和150 m/s之间，甚至更优选地范围在15 m/s和50 m/s之间。
沉积表面6例如形成适合于脱水的编织输送带。输送带搁置在真空板14上并由此受支撑以承受工艺空气5的动态压力。真空板14可具有各种形式的孔，以便增强脱水效果并稳定纺粘织物8（未更详细描绘）。铺置的纺粘织物8的单位面积质量可在5 g/m²至500 g/m²的范围内，优选地在10 g/m²至300 g/m²的范围内，更优选地在15 g/m³至200 g/m²的范围内。在单位面积质量更高、长丝直径更细、凝结液的量大、工艺空气的量大、纺丝系统2和沉积表面6之间的距离小、输送带的透气性低、以及若干非编织织物层在彼此之上的情况下，更多的工艺空气5被反射并通过抽吸装置10、11收集并被吸走。
凝结剂和溶剂的主要部分被初级除湿装置9吸走。由此，减小了纺粘织物8的湿气负荷，使得纺粘织物8中在除湿装置9下游的液体部分位于0.1 kg/kg至10 kg/kg的范围内，优选地位于1 kg/kg至8 kg/kg的范围内，更优选地位于3 kg/kg和6 kg/kg之间的范围内。
一定量的凝结剂和溶剂的一小部分也经由次级除湿装置12被吸走。溶剂积聚在初级除湿装置9处以及在最低点的次级除湿装置12处，经由排放管线15排出到凝结物收集罐17。
工艺空气5的主要部分被反射并经由抽吸装置（MD/CD箱）10、11被排出。MD/CD箱10、11例如具有专门形成的挡板，这些挡板提供了反射的工艺空气的更好地排出（未更详细描绘）。在MD箱11和输送带7之间存在间隙，使得可在其间运输输送带7和纺粘织物8。次级除湿装置12位于MD箱11的下方，从而保持纺粘织物8。
初级除湿装置9和次级除湿装置12可被构造为一个设备或分离的。
上抽吸装置10、11可被构造为一个设备或分离的。
初级除湿装置9、次级除湿装置12和抽吸装置可各自由具有分离器16和真空鼓风机的独特的不同的抽吸管线13或由共用的真空管线进行供应。它们之间的其他变体也是可能的。
所使用的分离器可以例如是液滴分离器，其中其他分离变体也是可能的。
根据本发明的若干个装置可一个接一个地被定位，以便制备多层式纺粘织物。由此，沿输送机方向的第一次级除湿装置12用于固定已经铺置的纺粘织物8，使得其将不会被下一纺丝系统2的反射的工艺空气5损坏。
在实施例变体中，输送装置7可具有旋转的穿孔真空鼓以用于分散纺粘织物、对其进行除湿和进一步运输其。根据本发明，然后可通过对抽吸装置10、11进行相应的调节来利用反射效果，以在真空鼓处去除工艺空气。旋转的真空鼓可具有沉积表面，该沉积表面具有初级除湿装置，并且在具有次级除湿装置（未描绘）的抽吸装置下方具有用于非编织织物的保持区域。
Claims (10)
1.一种装置，其用于将长丝（3）铺置成纺粘织物（8）、对所述纺粘织物（8）进行除湿并吸走载有溶剂和凝结剂的工艺空气，所述装置包括用于沿运输方向运输所述纺粘织物（8）的输送装置（7），
其中，所述输送装置（7）具有用于所述长丝（3）的沉积表面（6），
其中，所述输送装置（7）至少在所述沉积表面（6）的区域中能够渗透气体和液体，
其中，在所述输送装置（7）的所述沉积表面（6）下方提供有初级除湿装置（9），
其特征在于，在所述沉积表面（6）的上游和/或下游和/或横向布置有至少一个上抽吸装置（10、11）。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上抽吸装置（11）在操作中具有抽吸方向，所述抽吸方向沿趋向所述沉积表面（6）的运输方向或与所述运输方向相反，或者沿所述运输方向并与所述运输方向相反。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于，所述上抽吸装置（10）在操作中具有抽吸方向，所述抽吸方向横向于趋向所述沉积表面（6）的所述运输方向。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，向沿机器方向的每个抽吸装置（11）分配次级除湿装置（12）。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述次级除湿装置（12）能够在真空下操作。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述上抽吸装置（11）沿所述运输方向布置在所述沉积表面（6）的上游。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述上抽吸装置（11）沿所述运输方向布置在所述沉积表面（6）的下游。
8.一种组件，其包括用于生产纤维素长丝的装置和根据权利要求1至7中任一项所述的装置。
9.一种方法，其用于将长丝（3）铺置成纺粘织物（8）、对所述纺粘织物（8）进行除湿、吸走分别载有溶剂和/或凝结剂的工艺空气、从所述工艺空气中分别分离并回收所述凝结剂或溶剂，其中，所述长丝（3）从纺丝系统（2）中运载出来并在输送装置（7）的沉积表面（6）上铺置成纺粘织物，且然后进一步被运输，其中，所述沉积表面（6）上的所述长丝（3）通过降低压力从所述输送装置（7）的底侧进行除湿，其特征在于，至少在所述输送装置（7）上方所述沉积表面（6）的上游和/或下游和/或横向地靠近所述沉积表面（6）的一个区段中，由所述输送装置（7）反射的所述工艺空气被吸走。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述凝结剂或所述溶剂分别从废物流中排出且然后被回收。
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