CZ314395A3 - Method of cleaning filters and apparatus for making the same - Google Patents

Description

- Způsob čiátěni filtrů

Oblast techniky

Tento vynález se týká filtrů vhodných k použití při chemických způsobech a zvláště způsobů čistění filtrů používaných, pca..filtrováni .zvlákňovaciho roztoku při způsobu výroby vláken zvlákňovaných z rozpouštědla, a zařízení pro čistění takových filtrů.

Oblast techniky

Při výrobě vláken zvlákňovaných z rozpouštědla, například celulózového vlákna Tencel (ochranná známka firmy Courtaulds Fibers Limited) se zvlákňovaci roztok, obsahující buničinu rozpuštěnou ve vodném roztoku aminoxidu, čerpá za tlaku řadou filtrů k většímu počtu zvlákňovacích hlavic. Otvory každé zvlákňovaci hlavice jsou obvykle velké 80 μη nebo méně. Proto filtrace zvlákňovaciho roztoku je mimořádně důležitá, aby se vyhnulo ucpání některého otvorů trysek ve zvlákňovaci trysce.

Moderní zařízení, jako zařízení instalované firmou Courtaulds Fibers lne. v Mobile, Alabama (USA) je určeno k produkci mnoha tisíc tun vlákna na kontinuálním základě. Průtok zvlákňovaciho roztoku do otvorů zvlákňovaci trysky nemůže být přerušen nebo se nemůže vůbec měnit bez katastrofálních následků. Proto je mimořádně důležité, aby se používal úzkostlivě čistý filtr a aby způsob čistění filtru byl důkladný jak jen je možné.

Podstata vynálezu

Jedním cílem tohoto vynálezu je poskytnout způsob čistění filtrů pro zvlákňovací roztok, užívaných u zařízení pro výrobu vlákna zvlákňováním z rozpouštědla, a zařízení přo provádění tohoto způsobu.

Proto jeden znak tohoto vynálezu skýtá způsob čistění filtrů pro zvlákňovací roztok, užívaných u výrobního zařízení pro výrobu vlákna zvlákňováním z rozpouštědla, kde způsob spočívá ve-stupních,^-kdy:^{- -}- ........ a) filtry určené k čistění se sestaví v nádobě, filtry se nechá protékat horké rozpouštědlo pro zvlákňovací roztok, k rozpuštění zvlákňovacího roztoku z filtrů, a filtry se promyjí,

b) filtry se promyjí horkou demineralizovanou vodou k vymytí rozpouštědla z filtrů,

c) filtry se zahřívají za sníženého tlaku na teplotu dostačující ke karbonizaci všech zbytků zvlákňovacího roztoku nebo rozpouštědla na filtru,

d) filtry se promyjí za působení ultrazvuku (neboli se podrobí ultrasonickému promývání) v horké demineralizované vodě k odstranění karbonizovaných částic z filtrů a

e) filtry se vysuší.

Z dalšího hlediska vynálezu po stupni d) se filtry umístí do sušárny nebo pece, znovu se zahřejí na předem stanovenou teplotu a nechají ochladit, čímž se uvolni všechny karbonizované částice, které mohou být přítomny ve filtru, a provede se ultrasonické promytí v demineralizované vodě k vymytí všech karbonizovaných částic, které se uvolňují ve stupni opětovného zahříváni.

V případě, kdy zvlákňovacím~řóžtokělrr~je’ vodný roztok celulózy a aminoxidu, rozpouštědlem použitým ve stupni a) je vodný roztok aminoxidu, zahřátý na teplotu v rozmezí od 100 do 120 ’C.

Výhodně rozpouštědlo je přinuceno téci okolo filtrů, a je přinuceno téci v prvním směru filtrem. Pokud je to.....— žádoucí, rozpouštědlo může být nuceno téci filtry v obráceném směru než je první směr.

Dalším znakem tohoto vynálezu je zařízení k provádění způsobu čistění filtrů na zvlákňovací roztok z výrobního zařízení pro výrobu vláken zvlákňovaných z rozpouštědla, přičemž zařízení zahrnuje promývací nádobu, ve které se filtry určené k čistění montují, zařízení k selektivnímu průtoku rozpouštědla filtry v nádobě, zařízení k promývání filtrů demineralizovanou vodou, pec provozovatelnou za sníženého tlaku, k umístění a zahřívání filtrů za sníženého tlaku, ke karbonizaci všech zbytků zvlákňovacího roztoku ve filtrech bez spalováni, ultrasonickou vodní lázeň k promývání filtrů a sušicí zařízení pro vysušení filtrů.

Zařízení může dále obsahovat vyhřívací zařízení pro opětovné zahřátí filtrů k uvolnění karbonizovaných částic.

Popis obrázků na výkresech

Ztělesnění vynálezu bude nyní popsáno formou příkladů se zvláštní odkazem na připojené výkresy, kde:

Obr. 1 znázorňuje schematicky, ve formě blokového diagramu, zařízení k promývání a čistění hlavních filtrů z výrobního zařízení pro výrobu vlákna zvlákňovaného z rozpouštědla způsobem podle tohoto vynálezu.

Obr. 2 znázorňuje schematicky jedno zařízeni vytvořené podle tohoto vynálezu, k provádění promývaciho stupně při způsobu podle tohoto vynálezu.

Obr. 3 znázorňuje schematicky druhé zařízení vytvořené podle tohoto vynálezu, k provádění promývaciho stupně při způsobu podle tohoto vynálezu. ...............................

PrťkU p rc ue. tz ý /e

V souvislosti s obr. 3 se uvádí, že každý filtr 10 určený k čistění zahrnuje svazek trubkových filtračních prvků

11. které jsou na jednom konci otevřené a uzavřené na druhém konci. Filtrační prvky 11 mají válcové stěny vytvořené dvěma vrstvami slinuté vlákenné rohože z nerezavějící oceli s účinnou velikostí pórů, které odfiltrují částice o velikosti 20 μιη. Filtrační prvky 11 jsou namontovány na čelní desce

12, která při použití ve výrobním zařízení, je namontována v uzavřené filtrační nádobě (není znázorněna). Zvlákňovací roztok určený k filtraci protéká směrem dovnitř válcovými stěnami filtračních prvků 11 do otvoru příslušného filtračního prvku 11 a odchází otevřenými konci filtračních prvků 11° Proto pokud filtrační prvky 11 začnou být ucpány a vyžadují čistění, jsou pokryty zvlákňovacim roztokem, který, když se ochladí, ztuhne na vnitřní a vnější straně filtračních prvků

Před tím, než se filtry vyjmou z filtrační nádoby, část (přibližně 70 %) zvlákňovacího roztoku se vyfouká z filtrů za použití inertního plynu, jako je dusík. Filtr se potom odstaví k čistění.

V souvislosti s obr. 1 se uvádí, že filtrační prvky určené k čistění se nejprve promyjí (stupeň 13) k odstraněni objemu zvlákňovacího roztoku. Filtrační prvky se potom ohřívají v peci 30 k pyrolýze a tím karbonizaci, přičemž zbytky zvlákňovaciho roztoku ulpélé ve filtru a karbonizované čášťlče^šě vymyji (stupeň 31) z filtrů umístěním filtračních prvků do ultrasonické lázně horké demineralizované vody.

Filtrační prvky 11 se potom postříkají vysokotlakou demineralizovanou vodou k uvolnění karbonizovaných částic. Ultrasonický promývací stupeň a stupeň postříkání vysokotlakou vodou se opakují vícenásobně a u každého filtračního prvku se stanoví jeho hmotnost.

Filtrační prvky se znovu zahřejí v peci 30, aniž by došlo k účinku pyrolýzy, avšak tím se dosahuje dalšího uvolnění karbonizovaných částic. Filtrační prvky se potom znovu promyjí v ultrasonické lázni (stupeň 31) a vysuší v obvyklé sušárně 32. Stupeň 30 opětovného zahřívání, promývací stupeň 31 a sušicí stupeň 32 se mohou vícekrát opakovat.

Obr. 2 a obr. 3 ukazují podrobněji obě verze promývací nádoby 13 a doplňkové vybavení používané k promývání filtračních prvků.

V souvislosti zvláště s obr. 2, se svazek ucpaných trubkových filtrů určených k čistění, stále namontovaných ve svých čelních deskách 12., odstraní ze zařízeni pro výrobu vlákna a namontuje do uzavíratelných vyhřívaných promývacích nádob 13.

Usazovací nádrž 9 se naplní vodným roztokem (s obsahem přibližně 78 % hmotnostních) horkého (o teplotě zhruba 80 °C) aminoxidu ze skladovacího zásobníku (není znázorněn). Roztok se zředí na přibližně 76 % hmotnostních horkou demineralizovanou vodou.

Tento roztok čisticí kapaliny se cirkuluje čerpadlem do promývací nádoby 13 přívodem 14 ve dné promývací nádoby

13. obtéká filtrační prvky 11, opouští nádobu čtyřmi výtoky 15 (pouze jeden z nich je znázorněn) a ventilem 17 teče zpět do usazovací nádrže 9.

Zatímco tato čisticí kapalina se cirkuluje čerpadlem 32, kapalina se zahřívá na teplotu přibližně 110 ’C vyhřívacim plástém protékaným horkou vodou, umístěným okolo promývací nádoby 13., usazovací nádrže 9 a potrubí. Jakmile čisticí kapalina dosáhne provozní teploty (110 ’C), v cirkulaci se pokračuje po dobu přibližně 2 hodin. Teplota vodního pláště se potom sníží, aby se umožnilo kapalině ochladit na teplotu přibližné 70 °C. Čisticí kapalina se potom čerpá z usazovací nádrže 9 do skladovacího zásobníku (není znázorněn) pomocí čerpadla 32 k opětovnému použiti.

Čerstvý aminoxid se potom zavádí do usazovací nádrže 9 a ředí, jak je popsáno výše. Tato čerstvá čisticí kapalina se cirkuluje čerpadlem 32 přes přívod 14 promývací nádoby 13 a tuto nádobu opouští výtokem 15 přes ventil 17. Roztok se znovu ohřívá na teplotu 110 ’C vodním pláštěm umístěným okolo promývací nádoby 13, usazovací nádrže 9 a potrubí. Jakmile čisticí kapalina dosáhne provozní teploty, ventil 17 se uzavře a tím nutí čisticí kapalinu protékat filtračními prvky 11 a vracet se zpět do usazovací nádrže 9 vývody 18. Tento cirkulační proces trvá přibližně 3 hodiny a potom se teplota vodního pláště sníží, aby se dovolilo čisticí kapalině ochladit na teplotu přibližně 70 °C. Jednou ochlazená kapalina se čerpá čerpadlem 32 přes ventil 19 zpět do usazovací nádrže 9 pro opětovné použiti.

Konečně se zavede třetí dávka aminoxidového roztoku do usazovací nádrže 9 a zředí, jak je popsáno výše. Znovu se kapalina cirkuluje čerpadlem 32 přes promývací nádobu 13 přívodem 14, a výtokem 15 se odvádí zpět do usazovací nádrže

Ί

9. Opětovně se kapalina zahřívá na teplotu 110 ’C vodním pláštěm. Kapalina se udržuje za této teploty a cirkuluje po dobu 3 hodin. Kapalina se potom ochladí na teplotu 70 °C a vrací do skladovacího zásobníku. Jakmile je třetí promývání ukončeno, promývací nádoba 13 se otevře a filtrační prvky 11 se výjmou.

- Filtrační prvky 11 se-mohou promyvat horkou demineralizovanou vodou v promývací nádobě 13 nebo poté co byly výjmuty z promývací nádoby, promyjí se aminoxidem.

Při další obměně výše popsaného promývacího cyklu se promývací nádoba 13 opatří dvěma přívody 114 a 115 s ventily (viz obr. 3) a výtokem 118 osazeným ventilem. Čisticí kapalina, zředěná jak je popsáno výše, se cirkuluje čerpadlem 132. přičemž se vybere jeden z přívodů 114 nebo 115 jak je popsáno dále.

Přívod 114 je připojen k vnitřku promývací nádoby 13. k jedné straně čelní desky 12., přes ventil 116. Přívod 114 dovoluje horkému aminoxidů, aby byl čerpán čerpadlem 132 na vnější stranu filtračních prvků 11 k rozpuštění zvlákňovacího roztoku, který se zachytil na filtračních prvcích 11 a kapalina se čerpá z promývací nádoby 13 zpět do usazovací nádrže 9 přes výtok 118 a ventil 122 jak je popsáno výše.

Přívod 115 je připojen přes ventil 117 k jiné straně čelní desky 12 a dovoluje horkému aminoxidů, aby byl čerpán čerpadlem 132 přes filtrační prvky 11 z vnitřní strany na vnější stranu a aby odcházel zpět výtokem 118 do usazovací nádrže 9. To dovoluje zvlákňovacímu roztoku, který byl zachycen na vnitřní straně filtračního prvku 11, aby se rozpustil a propláchnul póry filtračního prvku 11 horkým aminoxidem.

Aminoxid se zahřívá na teplotu 110 C pomoci horkovodního pláště (není znázorněn), kterým se cirkuluje za použiti čerpadla 136 voda ohřátá ve výměníku tepla 120.

Aminoxid, který se čerpá z promývací nádoby 13 zpět do usazovací nádrže 9 čerpadlem 134, se může filtrovat filtrem 123 . který zahrnuje jeden trubkový filtrační prvek 11 stejné kons-t-r-ukce, jako -jsou fil trační-prvky -1-1 určené..k. čistění .

Proto když se filtr 123 začne zanášet, může se čistit stejným způsobem, jako filtrační prvky 11.

Do promývací nádoby 13 se může čerpat dodávaná horká demineralizovaná voda pomocí čerpadla 133 vstupním otvorem 125 nebo výstupním otvorem 126. který jsou opatřeny ventily.

Vstupní otvor 125 je připojen ke stejné straně čelní desky 12 jako přívod 115. takže horká voda čerpaná do vstupního otvoru 125 protéká filtračními prvky 11 z vnitřní strany na stranu vnější.

Důsledek uvádění v chod ventilů 116, 117. 122. 127 a 128 je popsán dále. Jestliže první ventily 117, 127 a 128 jsou uzavřeny a ventily 116 a 122 jsou otevřeny, tak aminoxid i naplní promývací nádobu 13 a rozpouští zvlákňovací roztok, který ztuhnul na vnější straně filtračních prvků 11. Cirkulace horkého aminoxidu se provádí po dobu přibližně 2 hodin.

Ventily 117 a 122 se potom otevřou a horký aminoxid se nechá protékat z vnitřku filtračních prvků 11 oky síta a tím rozpouštět zvlákňovací roztok v otvorech a ze stěn filtrač- | nich prvků 11. Cirkulace horkého aminoxidu se provádí po dobu přibližné 3 hodin. Potom se ventil 116 uzavře a ventil 117 otevře, takže veškerý tok aminoxidu se čerpá filtračními prvky 11 a cirkulace horkého aminoxidu se provádí po dobu přibližně dalších 3 hodin.

Dodáváni aminoxidu do promývací nádoby 13 se potom zastaví vypnutím čerpadla 132 a uzavřením ventilů 116 a 117.

--------------- - Vent i 1 122 se potě uzavře a obsah usazovací nádrže 9 se-------------přečerpá čerpadlem 132 zpět do skladovacího zásobníku (není znázorněn) přes ventil 139.

Filtrační prvky 11 se potom promyjí horkou demineralizovanou vodou (o teplotě 100 °C) otevřením ventilů 127 a 128 na vstupním otvoru 125 a výstupním otvoru 126 promývací ·----< nádoby 13 a voda se čerpá přes promývací nádobu 13 pomocí čerpadla 133. Ventily 127 a 128 se potom uzavřou, čerpadlo 133 se zastaví a promývací nádoba 13 se otevře k výjmutí svazku filtračních prvků 11.

V souvislosti s obr. 1 se uvádí, že filtrační prvky 11 se výjimají z čelní desky 12 zařízení znázorněného na obr. 2 nebo 3 a umísťuji na nosiči (není znázorněn). Nosič se potom umístí do elektricky vyhřívané vakuové pece 30.

V peci 30 se nejprve sníží tlak na absolutní hodnotu přibližně 13,3 kPa, aby se zabránilo oxidaci a spalování zbytku zvlákňovacího roztoku nebo aminoxidu, který mohou být stále přítomeny ve filtračních prvcích 11. Pec 30 se potom zahřívá na teplotu 400 až 415 °C ke karbonizaci zbytku. Filtrační prvky 11 se nechají v prostředí probíhající pyrolýzy po dobu přibližně 4 až 5 hodin. Do pece 30 se zavádí vzduch a tlak se upraví na absolutní hodnotu 57,2 až 34,6 kPa aby se zajistila oxidace a řízené spalováni částic, které obsahují uhlík.

Po pyrolýze v peci 30 se filtrační prvky 11 výjmou a umístí do ultrasonické čisticí lázně 31, kam se zavedou s horkou demineralizovanou vodou, zahřívanou na teplotu 80 až 100 ’C. Ultrasonická lázeň chvěním uvolňuje všechny karbonizované částice ve filtračních prvcích 11. Filtrační prvky 11 se také promyjí vysokotlakou vodou zaváděnou tryskami, k uvolnění karbonizovaných částic. Promývání vysokotlakou vodou a ultrasonické promývání vodou se může opakovatvícenásobně, pokud je to žádoucí.

Filtrační prvky 11 se výjmou z ultrasonické lázně 31 a vrátí do vakuové pece 30 (nebo se mohou zahřívat v obvyklé sušárně), kde se zahřívají na teplotu přibližně 120 °C po dobu 4 až 5 hodin za atmosférického tlaku. Tento stupeň slouží k uvolnění dalších částic, které zbyly ve filtračních prvcích po cyklech pyrolýzy a ultrasonického promývání.

Hlavní funkcí tohoto stupně opětovného zahřívání je nedosáhnout další pyrolýzy. Protože kromě toho je malé nebezpečí spalování nějakých zbytků zvlákňovacího roztoku nebo takové nebezpečí nehrozí, není zapotřebí provádět zahřívání za podmínek sníženého tlaku. Bylo nalezeno, že tento stupeň opětovného zahřívání vede k odstraní až 10 g úlomků z každého filtru a v relativním ohledu, jde o významné množství. Filtrační prvky 11 se výjmou z pece 30. a znovu umístí do vodné ultrasonické čisticí lázně 31 a promývaji horkou vodou, k vymyti úlomků uvolněných v cyklu opětovného zahřívání.

Promyté filtry 11 se potom vysuší, bud ve stejné peci jako se použila pro pyrolýzu, nebo v běžné sušárně 32 za atmosférického tlaku.

Vyčištěné filtrační prvky se výjmou ze sušárny 32. stanoví se jejich hmotnost a porovná jejich původní a nově dosažená hmotnost po odstranění nečistot, aby byla jistota, že všechny úlomky byly odstraněny. Pokud hmotnost filtračních prvků 11 uzkazuje, že úlomky nadále zůstávají ve filtračních prvcích, může se několikrát zopakovat nové zahřívání, ultrasonické promývání, vysokotlaké promývání a sušící cyklus, až se všechny úlomky odstraní, úplně vyčištěné filtrační prvky 11 se potom pečlivé uloží, připraveny pro znovunamontování do čelní desky 12 pro reinstalaci v lince s dodávaným zvlákňovacím roztokem ve výrobním zařízeni pro zpracování zvlákňovaciho roztoku.

Claims (10)

1. Způsob čistění filtrů pro zvlákňovací roztok, z výrobního zařízeni pro výrobu vlákna zvlákňováním z rozpouštědla, vyznačující se tím, že způsob zahrnuje stupně, kde:

a) filtry (10,11) určené k čistění se sestaví v nádobě, filtry se nechá protékat horké rozpouštědlo pro zvlákňovací roztok, k rozpuštění zvlákňovaciho roztoku z filtrů, a filtry se promyjí,

b) filtry (10, 11) se promyjí horkou demineralizovanou vodou k vymytí rozpouštědla z filtrů,

c) filtry (10, 11) se zahřívají za sníženého tlaku na teplotu dostačující ke karbonizaci všech zbytků zvlákňovaciho roztoku nebo rozpouštědla na filtru,

d) filtry (10, 11) se ultrasonicky promyjí v horké demineralizované vodě k odstranění karbonizovaných částic z filtrů a

e) filtry (10, 11) se vysuší.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že po stupni d) se filtry (10, 11) umístí do pece (30), znovu zahřejí na předem stanovenou teplotu a nechají ochladit, čímž se uvolní všechny karbonizované částice, které mohou být přítomny ve filtru, a provede se ultrasonické promyti v demineralizované vodě k vymyti všech karbonizovaných částic, které se uvolňují ve stupni opětovného zahříváni.

3. Způsob podle nároku i nebo 2, v y “ž~”ha č u j í c í se tím, zvlákňovacim roztokem je vodný roztok celulózy a aminoxidu a rozpouštědlem použitým ve stupni a) je vodný roztok aminoxidu, zahřátý na teplotu v rozmezí od 100 do 120 •C.

4. Způsob-podle·-nároku -1>- -v y z na č -u j-í c i s e t i m, že rozpouštědlo je přinuceno téci okolo filtrů (10, 11), a je přinuceno téci v prvním směru filtry, přičemž potom popřípadě se rozpouštědlo nutí téci filtry v obráceném směru než je první směr.

5. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že voda použitá ve stupni b) se zahřívá na teplotu v rozmezí od 100 do 120 ’C a/nebo filtry (10, 11) se zahřejí ve stupni c) na teplotu v rozmezí od 400 do 415 C ve vzduchu za absolutního tlaku od 57,2 do 13,3 kPa.

6. Způsob podle nároku 5,vyznačující se tím, že filtry (10, 11) se nejprve zahřívají na teplotu 400 až 415 ’C v peci za sníženého tlaku l3,3kPa a filtry se potom zahřívají na teplotu v rozmezí od 400 do 415 ’C ve vzduchu za tlaku od 57,2 do 34,6 kPa.

7. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje promývací nádobu (13), ve které se filtry (10,11) určené k čistění montuji, zařízení (9, 32) k selektivnímu průtoku rozpouštědla, jaké se použilo ve stupni a), filtry (10, 11) v nádobě, zařízeni (127, 128, 133) k promýváni filtrů demineralizovanou vodou, pec (30) provozovatelnou za sníženého tlaku, k umístění a zahříváni filtrů (10, 11) za sníženého tlaku, ke karbonizaci všech zbytků zvlákňovacího roztoku ve filtrech bez spalováni podle stupně c), ultrasonickou vodní lázeň (31) k prováděni stupně d) a sušicí zařízení (32) k provádění stupně e).

8. Zařízení podle nároku 7, vyznačuj ící se t í m, že dále zahrnuje vyhřívací zařízení pro opětovné zahřátí filtrů v souladu se stupněm opětovného zahřívání podle nároku 2.

9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se t í m, že vyhřívacím zařízením je pec provozovatelná za sníženého tlaku, která se používá'k provádění stupně c).

10. Zařízení podle nároku 7, 8 nebo 9, vyznačující se tím, že sušicím zařízením k sušení filtrů ve stupni e) je sušárna nebo pec.