CN221222381U - 用于安全输送在含水氧化叔胺中的纤维素溶液的装置以及用于根据氧化胺法生产纤维素模制体的厂房 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于安全输送在含水氧化叔胺中的纤维素溶液的装置以及一种用于根据氧化胺法生产纤维素模制体的厂房，其中所述装置具有至少一个初级内部流动通道和至少一个次级内部流动通道，其中每个次级内部流动通道被提供于所述装置内溶液的流速相对较慢的一点，且以开口结束，在该开口处少量纤维素溶液可以从该装置中泄露，其特征在于，在每个次级内部流动通道配置有一个影响纤维素溶液排放量的工具。

Description

用于安全输送在含水氧化叔胺中的纤维素溶液的装置以及用 于根据氧化胺法生产纤维素模制体的厂房

技术领域

本实用新型涉及纤维素生产领域，具体涉及一种用于安全输送在含水氧化叔胺中的纤维素溶液的装置以及一种用于根据氧化胺法生产纤维素模制体的厂房。

背景技术

本实用新型涉及一种用于安全输送在含水氧化叔胺的纤维素溶液的装置。进一步地，本实用新型涉及一种用于由氧化胺法生产纤维素模制体的厂房，所述厂房包含至少一种前述装置。

出于本申请的说明书和权利要求书的目的，术语粘性物质或涂料用于指代一种含有纤维素和含水氧化叔胺的溶液，其能够被加工成为具有任意形状，尤其是纤维和薄膜的纤维素模制体。为了简单起见，涂料的生产和加工将在下文中被一般性地称为氧化胺过程。

氧化叔胺被认为是纤维素的替代溶剂。众所周知，例如，在美国专利第2,179,181号中可知，氧化叔胺能够无须衍生化作用即可溶解纤维素，而且由这些溶液可以通过析出制备例如纤维的纤维素模制体。由欧洲专利EP-A-0 553 070的申请人，人们知晓了更多的氧化叔胺。在下文中，为了简单起见，所有能够溶解纤维素的氧化叔胺表示当仅有NMMO(N-甲基吗啉-N-氧化物)被引用时。

然而，当纤维素溶解于NMMO时，纤维素的聚合度降低。此外，尤其是金属离子(例如Fe3+)的存在会导致从根本上引发的链断裂，并由此导致纤维素和溶剂严重降解(Buijtenhuijs et al.:The Degradation and Stabilization of Cellulose Dissolvedin N-Methylmorpholin-N-Oxide(NMMO),in“Das Papier”,Volume 40,number 12,pages615-619,1986)。

另一方面，氧化胺通常具有有限的热稳定性，且因其结构而异。

已知金属铁和铜，特别是它们的盐，会显著降低NMMO的分解温度，而其分解率会同时增加。

此外，在上述提及的问题之外，还有另一个困难，即NMMO/纤维素溶液本身的热不稳定性。这意味着在升高的加工温度(大约110摄氏度到120摄氏度)下，溶液中会引发不可控的分解过程，其由于气体的发生可能会导致强烈的爆燃、火灾甚至爆炸。

纤维素在液态氧化胺中的溶液的工业级生产和加工在包括尤其是由铁和钢组成的部分的工业厂房中进行，其中使用了由铁或钢组成的不同部件，例如管道、过滤器、泵、球阀和缓冲罐。实际上，所有使用的部件可能的特点是，在其内部纤维素溶液的流动会受到影响，因此在高粘度溶液的情况，溶液在各部件内通常具有不同的流速。

在厂房中用于根据氧化胺过程的纤维素模制体的生产使用的特定部件的特征在于，它们包括纤维素流速甚至达到完全停滞的部分或部位。具有这种静态流动状态的部分被称为死区。

避免死区是在先进的安全条件下操作氧化胺过程的重要需求，在死区中，介质经受长时间的热载荷而在上述意义上降解，进而金属从仪表部件上越来越多地溶解。尤其危险的死区是那些，当所述部件机械移动时，允许降解的溶液返回至粘性的且热不稳定的纤维素溶液主流中，其中由于在部件材料上发生的腐蚀过程，降解的溶液中很可能金属已经积聚。因此，已经发现例如，在活塞和过滤器组的外壳之间存在的可以反冲洗的很小的缝隙(图3a)内，非常少量的纤维素溶液可能会渗透并可能完全降解。

由于移动部件(“金属密封”)之间的紧密配合被蓄意提供为商业上可行的安排，以及溶液的高粘度，渗透溶液将展现根据局部适配度而变化的流速，其流速作为整体仍会很低。所述溶液将会，在部件中现有的温度下，在几天和几周内，经受上述的降解行为，而在放热过程中产生的反应热，由于少量渗透的溶液，将会被完全收回。溶液会降解至这样一种程度，含有金属的涂层将会逐渐形成，其不再展现任何流动行为，并且可能会含有高百分含量的铁，甚至在使用不锈钢部件时，其重量含量可能达到百分之几的量级。

当这样的降解残留物和涂层存在时，用于过滤器的反冲洗所必须的活塞的替换，或者更换隔板，将意味着这些危险残留物渗透至系统内，这可能会导致，例如，在产品物流中的放热反应。

由EP-A-0 652 098，已知一种用于过滤热不稳定的聚合物熔体以避免死区的方法。其通过一种方法得以实现，该方法中聚合物熔体从下方泵入被载热液体冲洗的管式热交换器的管中，滤芯被提供于每个换热管内以形成外环形间隙，通过这种方式，通过滤芯的聚合物熔体的主流和没有通过滤芯的支流，在热交换器管的顶部流出，且随后二者合并。

用于避免死区的技术手段在例如WO 94/02408中加以描述，其中采用了密封原理以防止移动容器部件之间涂料的渗透。

另一种用于避免死区的可能性存在于用于通过一种部件输送在含水氧化叔胺中的纤维素溶液的方法，其中在该部件中纤维素具有不同的流速。该方法的特征在于，从该部件排放部分纤维素溶液的排放口被提供于该部件内流速相对较低的一点。

如果该方法一直在相同的参数下操作，上文描述的方法运行良好。然而，如果必须要改变特定的方法参数，例如，溶解的纤维素的浓度或分子重量、溶液的温度或一般流速，排放量可能改变，例如，排放或者过多或者不足的溶液量。

实用新型内容

鉴于上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的是为了提供一种用于通过部件输送在含水氧化叔胺中的纤维素溶液的装置，其中不同流速之间的关系可以调整，进而使得纤维素溶液安全输送。

根据本实用新型的用于安全输送在含水氧化叔胺中的纤维素溶液的装置，具有至少一个初级内部流动通道和至少一个次级内部流动通道，其中每个次级内部流动通道被提供于所述装置内溶液的流速相对较慢的一点，且以开口结束，在该开口处少量纤维素溶液可以从该装置中泄露，其特征在于，在每个次级内部流动通道配置有一个影响纤维素溶液排放量的工具。

优选地，所述影响纤维素溶液排放量的工具为能够至少在一处改变次级内部流动通道的横截面的力学机构。

优选地，所述影响纤维素溶液排放量的工具为能够至少在一处改变次级内部流动通道的壁面温度的温度控制工具。

优选地，所述装置为过滤器、泵、阀、法兰或回流喷射器。

此外，本实用新型的目的是为了提供一种用于通过氧化胺法生产纤维素模制体的厂房，所述厂房包含至少一种根据本实用新型所述的装置。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

由本实用新型提供的用于安全输送在含水氧化叔胺中的纤维素溶液的装置，通过在装置中提供适当设计的排放口，纤维素溶液可以从该排放口处排放，可以有效预防涂料在死区的积聚和分解，甚至避免死区的形成，从而有效保障纤维素溶液在输送过程中的热稳定性，进而使得纤维素溶液安全输送。

附图说明

本实用新型一种优选的实施方案通过附图加以说明，其中

图1a是现有技术的缓冲装置的一个截面的示意图图示；

图1b是根据本实用新型的缓冲装置的一个截面的示意图图示；

图2是根据本实用新型的球形阀的示意图图示；

图3(a)和3(b)是根据本实用新型的反冲洗过滤器的示意图图示。

附图标记说明

1、接收器2a/2b、活塞3a/3b、入口通道

4a/4b、排放口通道5a/5b、缓冲外壳5、操纵杆

6a/6b、密封环7a/7b、插入物8、泄漏排放口

9、容器10a/10b、流入通道11a/11b、流出通道

12a/12b、包括过滤器的活塞13a/13b、过滤器14a/14b、排污通道

15a/15b、外壳16a/16b、排污孔

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指相对于本实用新型中的用于输送在含水氧化叔胺中的纤维素溶液的装置的结构示意主视图的方位。“内、外”是相对于所述用于输送在含水氧化叔胺中的纤维素溶液的装置的实际结构而限定。

术语“从该部件中排放”表示这一部分纤维素溶液，从主流中分支出来，并且不再与主流合并。

使用术语“相对较小”表示纤维素溶液的流速相对于通过部件输送的主流的流速的比较。本实用新型基于以下发现，由纤维素溶液降解而黏附于死区金属表面导致的问题，其无法通过现有技术所尝试的那样，通过尽可能完全密封部件以避免死区来有效解决，而是正相反，在死区中提供适当设计的排放口，纤维素溶液可以从该排放口处排放且不会积聚和分解。

所述可以排放纤维素溶液的排放口为在所选择的操作条件下适于排放纤维素溶液的，例如，孔、缺口等。

因此，通过提供根据本实用新型的排放口，可以预防涂料在死区的积聚和分解，以及在部件移动中脱离的涂料被引入完好无损的产品流中。

根据本实用新型的一种优选的实施方式的装置，其特征在于，影响纤维素溶液排放量的工具为能够至少在一处改变次级内部流动通道的横截面的力学机构。

根据本实用新型另一种优选的实施方式的装置，其特征在于，影响纤维素溶液排放量的工具为能够至少在一处改变次级内部流动通道的壁面温度的温度控制工具。

可以假定根据本实用新型的装置将一直需要在一个高于环境温度的温度，因为纤维素溶液具有高于50℃的熔点。因此所述温度控制工具将是一个至少在一处影响每一个次级内部流动通道的壁面温度的加热工具。根据本实用新型的加热工具将会影响纤维素溶液的粘度。所述纤维素溶液温度越高，溶液的粘度就越低，以及流经次级内部流动通道的纤维素溶液的流速就越高。因此，温度控制工具可以通过电子加热或者如水、蒸汽、油等的流体加热介质来操作。那些温度控制工具原则上为本领域技术人员公知。

根据本实用新型的装置可以是过滤器、法兰、泵、阀、反冲洗喷射器等。

此外，本实用新型涉及用于根据氧化胺法生产纤维素模制体的工业厂房，所述厂房包括至少一种根据本实用新型的装置。所述厂房进一步特征在于，从该部件排放部分纤维素溶液的排放口被提供于该部件内流速相对较低的一点。

所述排放口合宜地应以这样一种方式设计，产品排放速率足够高使得涂料在部件中取决于温度和停留时间经受的降解，当从部件中排放的确定量的涂料与确定量的完好的涂料混合时，不足以显著降低涂料热稳定性。

在下文中，将通过图1至图3按照图示展示，可以如何根据本实用新型在已知部件上提供可以通过其排放纤维素溶液的排放口。

图1a和图1b分别按照图示通过具有用于接收涂料的接收器1的缓冲装置的一部分示出了一个截面，所述接收器1的尺寸通过移动圆柱状活塞2a和2b是可调节的。分别通过入口通道3a和3b，涂料流入接收器1。附图标记4a和4b分别指代排放口通道。附图标记5a和5b分别指代缓冲外壳。关于反冲洗过滤器，这样的缓冲装置同样被指代为反冲洗喷射器。

图1a阐明了现有技术的缓冲装置，其中活塞2a与圆柱状接收器1完美适配，即无泄露缺口。然而经验表明，死区会存在于活塞表面和圆柱状接收器器壁之间。当活塞2a移动，其表面将会涂布涂料，涂料会随温度和停留时间降解，同时金属离子可能会从活塞表面溶解。

根据本实用新型，该问题可以通过在活塞2b(图1b)和接收器1的圆柱状壁之间提供一个展现足够尺寸的缺口来解决，这样根据接收器中存在的压力和涂料粘度，足够的涂料可以在活塞的任意操作位置排放，因此不会有死区形成且不会有涂料沉积在活塞上，从而满足上述的足够的热稳定性的要求。待排放的涂料量可以由温度控制工具决定，所述温度控制工具可以，在至少一处，改变次级内部流动通道的壁面温度，这里指缓冲外壳5b的内壁面。在图1b中，排放的涂料通过指向斜向上的箭头示出。

图2展示了一个球阀的示意图截面。附图标记5表明一个通过其可以关闭或打开球阀的操纵杆。6a和6b表示密封环，其分别可以借助插入物7a和7b来调节。插入物7a和7b与密封环6a和6b共同形成可以改变次级内部流动通道的横截面的力学机制。附图标记8指代根据本实用新型提供的装置的泄漏排放口，通过其可以将存在于球阀的容器9中的涂料排放。从球阀中排放的涂料通过指向向下的箭头示出。此外在这种情况下，很显然泄漏排放口的尺寸可以根据加工需要进行改变，尤其是根据纺丝液的粘度和流速。

图3展示了反冲洗过滤器的剖面示意图。附图标记10a和10b分别表明待过滤的涂料流入通道，11a和11b分别指代流出通道，12a和12b分别指代分别包括过滤器13a和13b的活塞，以及14a和14b分别表明排污通道。15a和15b分别表示外壳，16a和16b分别表明排污孔。

关于活塞12a和12b，原则上图1a和1b中给出的关于活塞2a和2b的解释分别适用：根据本实用新型仅通过在活塞12b的圆柱状壁面和外壳15b的内壁之间提供缺口，涂料可以排放，以及可以防止根据图3a的反冲洗过滤器中出现的在活塞壁上的涂层的形成。类似图1b，待排放的涂料的量可以通过温度控制工具决定，所述温度控制工具可以，在至少一处，改变次级内部流动通道的壁面温度，这里指外壳15b的内壁面。在图3b中，排放的涂料通过指向向下的箭头示出。很显然，那些本领域技术人员可以知晓本实用新型同样可以应用在其他包括死区的部件上。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于安全输送在含水氧化叔胺中的纤维素溶液的装置，具有至少一个初级内部流动通道和至少一个次级内部流动通道，其中每个次级内部流动通道被提供于所述装置内溶液的流速相对较慢的一点，且以开口结束，在该开口处少量纤维素溶液可以从该装置中泄露，其特征在于，在每个次级内部流动通道配置有一个影响纤维素溶液排放量的工具。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述影响纤维素溶液排放量的工具为能够至少在一处改变次级内部流动通道的横截面的力学机构。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述影响纤维素溶液排放量的工具为能够至少在一处改变次级内部流动通道的壁面温度的温度控制工具。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置为过滤器、泵、阀、法兰或回流喷射器。

5.一种用于根据氧化胺法生产纤维素模制体的厂房，所述厂房包括至少一种根据权利要求1所述的用于安全输送在含水氧化叔胺中的纤维素溶液的装置，该装置具有至少一个初级内部流动通道和至少一个次级内部流动通道，其中每个次级内部流动通道被提供于所述装置内溶液的流速相对较慢的一点，且以开口结束，在该开口处少量纤维素溶液可以从该装置中泄露，其特征在于，在每个次级内部流动通道配置有一个影响纤维素溶液排放量的工具。