CN2057177U

CN2057177U - 预氧化纤维生产装置

Info

Publication number: CN2057177U
Application number: CN 89206781
Authority: CN
Inventors: 杨章玄; 侯树元
Original assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Current assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Priority date: 1989-05-04
Filing date: 1989-05-04
Publication date: 1990-05-16

Abstract

一种6K-320K根/束的预氧化纤维生产装置，其氧化炉由加热管、热吹风管、热分布网、热屏蔽网在炉内分层组成2-4个不同温度的恒温区，并使热吹风直接垂直于纤维丝束所组成的带面，能瞬时吹散纤维丝束的蓄热，因而使得纤维氧化更为均匀，并缩短了氧化反应时间，此外采用自动穿丝机构免去了人工穿丝的不便和烦琐，提高了预氧化纤维的生产效率。

Description

本实用新型是一种预氧化纤维连续生产装置。具体地说是一种以6K－320K根／束各种规格的聚丙烯腈纤维，特别是以大丝束聚丙烯腈纤维为原料，在介质为空气的氧化炉中经氧化处理制造预氧化纤维的连续生产装置。

预氧化纤维连续生产装置包括送丝设备、拉伸传动设备、氧化炉、浸渍设备、干燥设备、收丝设备以及热风系统。其中最关键的是氧化炉。

现有的氧化炉一般都是一个恒温区，即一个氧化炉内只能设有一个恒温区。在预氧化纤维制造中，尤其是在大丝束预氧化纤维制造中，用一般氧化炉只能采用低温、慢速的氧化工艺，致使生产效率比较低。若采用提高反应温度、加快氧化过程中的反应速度、缩短反应停留时间的多段氧化工艺，仍采用一般氧化炉的话，则有几段氧化温度，就需几个氧化炉。这样，氧化炉数量多、占地面积大、设备投资大若不增加氧化炉，则两氧化炉的温度梯度太大，聚丙烯腈纤维在氧化过程中的反应剧烈，反应放热集中，尤其对大丝束纤维进行予氧化时，必然会发生烧丝或者着火事故。英国R.K Textiles Composite Fibres Ltd的预氧化纤维生产装置（李仍元《合成纤维》86.1.P49）使用英国Gourtaulds SAF原丝为原料，氧化炉为两个，采用低温、慢速的两段氧化工艺：第一氧化炉温度为222℃、第二氧化炉温度为235℃，反应停留时间为150min。

图1所示为氧化炉结构及气流分布示意图。其中的1是进空气口、2是排气口、3是加热板、4是风道、5是风机、6是进风口、7是纤维带。图中箭头所示为气流方向。该氧化炉的空气由一侧吹入。虽然气流方向与纤维走向垂直，而实际上气流方向与纤维带平面或纤维束构成之平面是平行的。这样，在氧化炉进风口一侧的纤维带边或纤维束受气流直吹，则这边的丝与丝间的反应热被瞬间吹散，并将反应热吹向风口一侧。而在离开进风口向出风口一侧，由于只受平行气流的吹动，这样，只能将纤维带表面的反应热吹散，纤维束中或带中丝与丝间的反应热难以瞬间携走，使纤维带或束蓄热而被烧断或者着火。同时也使纤维的氧化程度不均匀，靠进风口一侧的予氧化纤维的密度低于出风口一侧的予氧化纤维的密度。若加大炉内气流量，会造成炉内纤维剧烈振动，引起毛丝。

R.K的氧化炉在生产过程中，炉内热气流向炉外扩散，使得操作环境受到一定程度的污染。另外，该炉内的穿丝是由人工进行，其操作不便。

又如，特公昭61－57410的氧化炉也是在一个炉内只有一个恒温区，其炉内热气流方向与纤维构成的无纬带平面平行。

本实用新型的目的在于提供一种可自动穿丝的，具有不同温度梯度的多温区氧化炉的预氧化纤维连续生产装置。该装置可提高氧化过程中的反应温度，缩短反应停留时间、使得预氧化纤维的氧化程度均匀，提高预氧化纤维的生产效率。

本实用新型的预氧化纤维生产装置，仍由送丝铺带、穿丝、导丝拉伸、氧化处理、浸渍、干燥、收丝几个部分构成。其特点在于氧化炉，氧化炉为一个两端留有走丝口的封闭炉体，其内水平分层排列并构成2－4个由加热管平面、热风分布管平面、热分布网平面、热屏蔽网平面所组成的不同温度之氧化区，炉体两端设有与炉体固接的走丝气封封头，封头内装有用来排气的排风管，封头外设防护室，防护室与炉体并接。

该氧化炉的加热管可以是电加热管、也可以是远红外加热管。它们在水平方向上呈炉蓖状排列形成2－4个加热平面。

这种氧化炉还装有热风分布管，在水平方向上呈炉蓖状排列，其排列成的平面置于加热管平面下方。热风分布管为金属管，其上钻有等距离分布的气孔，气孔口向上。热风分布管可使热气流在各温区的水平面上均匀分布，使气流垂直朝向纤维带平面，并有足够的气流速度去吹散各层纤维带中的反应热。

该氧化炉设置热分布网，采用6－12目的金属网，将其置于加热管平面的上方，其作用在于使热气流流畅，热量能够分布均匀，增加低温区上串气流加热的热交换面积，同时防止毛丝、断丝落在加热管上。

该氧化炉内所设置的热屏蔽网与热分布网一样，采用6－12目的金属网，置于热风分布管平面的下方。其作用是在两温区的分界面加此网后，会使高温向低温传递的热蓄于屏蔽网板上，起热屏蔽的作用。

该氧化炉的两端即防护室内设置有走丝口的气封封头，内装有环形抽气气流分布管，管外填充保护材料。气封封头采用抽气气封的原理，可将炉内向外扩散的气流由气封封头抽走，也将炉口的冷气由气封封头抽走，阻止冷热气流在炉内两端进行对流，保证了炉内各恒温区域的稳定，减少环境污染，同时向热气流中补充了新鲜空气。

本实用新型的预氧化纤维生产装置，采用了自动穿丝机构，该机构包括两端设有钢丝导槽的导丝辊，牵引纤维束运行的钢丝，固定在钢丝上的带丝定位螺帽和定位螺杆，定位螺杆插入带丝卡环的两端纤维束可固定在带丝卡环上与钢丝同步运行，设在导丝辊架上的钢丝转向轮，固定于炉体外底部的钢丝支承轮以及浮置于钢丝上用于调节钢丝张力的张紧轮。

下面将结合附图对本装置作详细说明。

附图2为本实用新型的预氧化纤维生产装置示意图。

附图3为该装置中的氧化炉结构示意图。

附图4为氧化炉气封封头结构示意图。

附图5为附图4的A－A剖面图。

附图6为氧化炉内气流分布示意图。

附图7为该装置自动穿丝机构示意图。

附图8为带丝部分示意图。

附图9为附图8的A－A剖面图。

图2中的1、2是送丝铺带设备，3是第一导丝拉伸设备，4是第一氧化炉，5是自动穿丝机构，6是第二导丝拉丝伸设备，7是第二氧化炉，8是第三导丝拉伸设备，9是浸渍设备，10是干燥设备，11、12是收丝设备。聚丙烯腈纤维由送丝铺带设备1、2（1是用于＜＝12K小丝束原纤维的送丝，2是用于＞＝40K大丝束原纤维的送丝）送丝并铺为带状即无纬布状，经导丝拉伸设备3控制张力，用自动穿丝机构5将纤维水平送入氧化炉4，以″S″形走丝方式由下而上在炉中水平往复后由炉上层导出，由导丝拉伸设备6控制纤维拉伸率。自动穿丝机构5又以上述方法同样进入和导出氧化炉7，此时纤维已成为预氧化纤维，脱离自动穿丝机构，经过导丝拉伸设备8，并由此调节纤维在氧化炉7中的拉伸率，而后预氧化纤维进入浸渍设备9，经过挤干再进入干燥设备10。干燥后的预氧化纤维由收丝设备11、12（11用于＜＝12K预氧化纤维的卷绕、12用于＞＝40K预氧化纤维的卷曲）进行收丝。

图3是氧化炉结构示意图。图中的1是氧化炉炉体、2是下温区热风分布管，3是下温区的加热管，4是下温区的热分布网，5是中、下两温区间的热屏蔽网，6是中温区的热风分布管，7是中温区的加热管，8是中温区的热分布网，9是中上两温区间的热屏蔽网，10是上温区的热风分布管，11是上温区的加热管，12是上温区的热分布网，13是主动导丝辊，14是氧化炉气封封头，15是防护室，16是排气管道，17是纤维，18是从动导丝辊。热风分布管2、6、10，加热管3、7、11，热分布网4、8、12，热屏蔽网5、9都在炉内组成若干不同层次的平面。原纤维经导丝辊18、防护室15、气封封头14的走丝孔进入氧化炉内，在由热风分布管2、加热管3、热分布网4所组成的下温区内作″S″形运行后经导丝辊13进入由热屏蔽网5、热风分布管6、加热管7、热分布网8所组成的中温区进一步氧化后又进入由热屏蔽网9、热风分布管10、加热管11、热分布网12所组成的上温区继续氧化，经第一氧化炉内导出的纤维将进入结构相同但温度分布不同的第二氧化炉进一步氧化。氧化炉内的气氛为空气。炉体外壳采用A₃板或1Cr18Ni9板制作，内壳采用1Cr18Ni9板，表面光泽，防止纤维挂毛并对炉内热辐射有利，夹层为保温材料。加热可采用石英和陶瓷的远红外加热管，氧化炉内温度区分割主要靠对加热管3、7、11的温度控制。这样的温度分布，增加了温度梯度数，缩短了反应时间。本装置中的氧化炉各温度区的分布可根据氧化工艺要求分割成为2－6个不同的温度区，具有灵活、多变的特点。热风分布管2、6、10将经过加热的空气经管中的气孔吹入炉中，其气孔于纤维束所组成的带平面面垂直，可使气流垂直向上，直接带走各层纤维带中的反应热，使纤维在氧化过程中不易着火。热分布网4、8、12和热屏蔽网5、9均可用1Cr18Ni9网制作，规格为6－12目，热屏蔽网置于两温区界面。防护室15用A₃板制作，防护室可阻挡自然界气流大幅度波动时对炉内气流平衡的影响，并可对着火事故作应急处理。导丝辊除起导丝作用外，还可带动自动穿丝机构的钢丝进行自动穿丝。

图4、图5中的a、b、c分别为下、中、上封头。图中的19是封头底孔板，20是封头面孔板，21是走丝孔，22是气流分布环形管，23是保温隔热填料，24是气流管道。

图6中的2、6、10分别是下温区、中温区、上温区的热风分布管，25、26、27分别是下温区、中温区、上温区的进风总管，3、7、11分别是下温区、中温区、上温区的电加热管，17是纤维，28是排风。图中的箭头表示气流方向。

图7中的13、18是导丝辊，两端设有钢丝导槽，29是钢丝绳，30是钢丝转向轮，31是钢丝支承轮，32是钢丝张紧轮，33是张力调节机构，34是带丝部分。

图8中的35是带丝定位螺帽，36是定位螺杆，37是带丝卡，38是带丝卡环。

图9中的29是钢丝绳，37是带丝卡。

钢丝绳29在炉内运行的轨迹与纤维的运行轨迹完全一致且同步。在穿丝前，由张力调节机构33将两钢丝绳张力调节相等，再将自动穿丝部分34固定于两钢丝绳上。其方法是将螺帽35套于钢丝绳29上用定位螺杆36拧紧并且垂直于两钢丝绳。再将纤维卡在带丝卡37上的卡环20上，最后将带丝卡37插于定位螺杆36上，由钢丝绳带动，进行自动穿丝。

实施例1

采用兰州12K聚丙烯腈纤维为原料，使用两个氧化炉，氧化过程的反应温度分为：220℃、235℃、245℃、245℃、255℃、265℃，反应停留时间为110min，热吹风温度同于上述相应温度吹入，所得预氧化纤维的密度为1.38－1.39g／cm³，氧含量为10.7－11.1％。实施过程中无着火事故。

实施例2

采用榆次80K民用聚丙烯腈纤维为原料，使用两个氧化炉，氧化过程中的反应温度分为：245℃、255℃、260℃、260℃、265℃、275℃，反应停留时间为110min，热吹风温度同于上述相应温度吹入，所得预氧化纤维的密度为1.36－1.38g／cm³，氧含量为8.4－8.9％。

上述实施例的预氧化连续生产装置，除图3－9所述的设备外，均可选用通用设备。

本实用新型的预氧化纤维生产装置，由于氧化炉的改进，可使氧化炉内形成不同温度梯度的多恒温区，且温度梯度可调，各恒温区可变并稳定，因而提高了氧化温度、缩短了反应时间。由于氧化炉内热风分布管不同寻常的排列，使聚丙烯腈纤维在氧化过程中放出的反应热能迅速吹散，从而避免了纤维着火，使纤维束的氧化更为均匀。自动穿丝机构的设置使得整个装置可在正常的工作环境下开始工作，免去了人工穿丝的不便和烦琐。总之，这种装置比已有的装置更具有实用、安全、高效的优点，而且特别适用于大丝束即40－320K的聚丙烯腈纤维的预氧化。

本实用新型装置中的氧化炉不仅可用于预氧化纤维的制造，还可以作为气体释放加热炉以及其它要求低于400℃各种用途的加热炉。

Claims

1、一种预氧化纤维生产装置，由送丝铺带、穿丝、导丝拉伸、予氧化处理、浸渍、干燥、收丝设备构成，其特征在于所说的氧化炉为一个两端留有走丝口的封闭炉体，其内水平分层排列并构成2-4个由加热管平面、热风分布管平面、热分布网平面、热屏蔽网平面所组成的不同温度之氧化区，炉体两端设有与炉体固接的走丝气封封头，封头内装有用于排风的排风管，封头外设防护室，防护室与炉体并接。

2、根据权利要求1所述之装置，其特征在于所说的加热管在炉内水平方向呈炉蓖状排列，可形成2－4个加热平面，所说的加热管可以是电加热管。

3、根据权利要求2所述之装置，其特征在于所说的加热管可以是远红外加热管。

4、根据权利要求1所述之装置，其特征在于所说的热风分布管为金属管，其上钻有等距离分布的气孔，气孔口向上呈炉蓖状排列，其排列平面置于加热管下方。

5、根据权利要求1所述之装置，其特征在于所说的热分布网为6－12目的金属网，水平置于加热管平面上方。

6、根据权利要求1所述之装置，其特征在于所说的热屏蔽网为6－12目的金属网，水平置于热风分布管平面下方。

7、根据权利要求1所述之装置，其特征在于所说的走丝气封封头内装有环形抽气分布管，管外填充保温材料。

8、根据权利要求1所述之装置，其特征在于所说的穿丝设备为自动穿丝机构，该机构包括两端设有钢丝导槽的导丝辊，牵引纤维束运行的钢丝，固定在钢丝上的带丝定位螺帽和定位螺杆，定位螺杆插入带丝卡环的两端纤维束可固定在带丝卡环上与钢丝同步运行，设在导丝辊上的钢丝转向轮，固定于炉体外底部的钢丝支承轮以及浮置于钢丝上用于调节钢丝张力的张紧轮。