EP1299579A1 - Vorrichtung und verfahren zum sicheren fördern und handhaben von spinnfähigen celluloselösungen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum sicheren fördern und handhaben von spinnfähigen celluloselösungen

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Publication number
EP1299579A1
EP1299579A1 EP00981147A EP00981147A EP1299579A1 EP 1299579 A1 EP1299579 A1 EP 1299579A1 EP 00981147 A EP00981147 A EP 00981147A EP 00981147 A EP00981147 A EP 00981147A EP 1299579 A1 EP1299579 A1 EP 1299579A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
cellulose
switching point
switched
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00981147A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf-Uwe Bauer
Enrico Brandt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LL Plant Engineering AG
Original Assignee
Alceru Schwarza GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alceru Schwarza GmbH filed Critical Alceru Schwarza GmbH
Publication of EP1299579A1 publication Critical patent/EP1299579A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/02—Preparation of spinning solutions
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/06—Feeding liquid to the spinning head
    • D01D1/09—Control of pressure, temperature or feeding rate

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for the safe conveying and handling of a cellulose solution which is suitable for the production of solvent-spun cellulosic moldings, in particular for the production of fibers, films and membranes.
  • a cellulose solution comprising pretreated cellulose, a non-solvent for cellulose, such as water, and a solvent for cellulose, such as tertiary amine oxides, in particular N-methylmorpholine-N-oxide, and optionally other spinning aids are prepared to give a spinnable solution, hereinafter referred to as spinning solution ,
  • spinning solution This mixture only maintains its spinnability if it is kept in a temperature range between about 70 ° Celsius and 120 ° Celsius.
  • Spinnability is understood to mean the property of spinning the solution into shaped bodies in the dry-wet extrusion process.
  • the production of cellulosic molded articles from such solutions is described, for example, in EP-A-0 574 870.
  • the aforementioned methods have clear advantages over other methods for producing fibers, foils and membranes.
  • moldings can be produced which are superior to conventional moldings, such as viscose, in many respects.
  • the method also allows the molded articles to be produced continuously.
  • ecological advantages are to be emphasized, since essentially no chemicals that are harmful to health or the environment are used or fall off in these processes for producing solvent-spun cellulosic moldings.
  • the known methods and devices for producing solvent-spun cellulosic moldings also have disadvantages.
  • the mixtures of cellulose, tertiary amine oxides and water tend to undergo violent decomposition reactions, the so-called runaway, at higher temperatures.
  • the decomposition usually occurs after a fluctuating induction time, which is why the timing and temperature of the reaction run-through are difficult to predict in practice.
  • heating devices which are primarily, but not exclusively, attached to the outside of said assemblies.
  • electrical heating systems are known. Hot water are still known
  • Heating devices in which the necessary heat is generated by means of pipes through which hot water flows or the double walls of the assemblies the spinning solution is transferred.
  • safety devices These safety devices are bursting devices that are installed in selected locations. Relaxation rooms or relaxation tanks are also used to accommodate the relaxing spinning solution. Conventional safety devices of this type are not only cost-intensive, but their effect is limited exclusively to restricting the effects of going through the spinnable cellulose solution in such a way that the conveying devices are not destroyed. At the same time, the safety of the operating personnel is guaranteed.
  • the safety devices according to the prior art thus have the disadvantage that their effect is limited to the effects of going through the spinning solution and not going through the To prevent spinning solution itself.
  • the object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a safety device and a method which prevents the production mixture from going through.
  • Another object of the present invention is to provide a safety device and a method for the production of solvent-spun cellulosic moldings, which prevents the spinnable cellulose solution from going through and has no disruptive influence on the conveying, handling and production process, e.g. that the production process must be interrupted unnecessarily.
  • a further object of the present invention is to provide a safety device and a method which require the use of costly bursting devices and / or
  • the invention is based on the finding that local overheating of a limited amount of the spinning solution does not immediately lead to the entire system going through. Furthermore, it is based on the knowledge that a uniformly high temperature level in the entire system or at least in a sufficiently large volume is required for the passage of the substances or the mixture.
  • the present invention goes the way to prevent passage of the spinning solution by continuously monitoring the temperature of the spinning solution in the individual sectors or assemblies of the devices and depending on preset parameters, the temperature of the hot water of the heating device is lowered and / or cooling water is fed into the heating device.
  • the temperature of the spinning solution is lowered to such an extent that it is no longer possible to go through the spinning solution.
  • the temperature of the spinning solution is carried out in such a way that the minimum temperature required for the spinning process is not fallen below, which advantageously both avoids the dangerous situation of running through the spinning solution and at the same time does not interrupt the production process.
  • the temperature of the hot water of the heating device is reduced and the cooling water is fed into the piping system of the heating device in stages.
  • the temperature of the hot water of the heating device is continuously reduced, the temperature of the hot water falling below the temperature of the spinning solution in order to achieve a relative cooling with the associated heat transfer from the spinning solution into the hot water, ie lowering the temperature to reach the spinning solution.
  • the lowering of the temperature of the hot water can be achieved by basically known measures, such as the use of heat exchangers. Partial feeding of cooling water into the hot water of the heating system is also possible. However, the latter does not allow process heat to be recovered. If the measures of the first stage are successful and the temperature of the spinning solution returns to the preset, desired temperature range for spinning, the safety method according to the invention is completed and the trace heating system is operated in its technologically normal mode.
  • the measures of the first stage do not bring the temperature of the spinning solution into the desired temperature range mentioned and if the temperature of the spinning solution exceeds a second preset limit temperature which is higher than the first preset limit temperature, the measures of the second stage of the safety method according to the invention are triggered ,
  • the measures of the second stage of the safety process are also triggered if the temperature rise in the spinning solution is so rapid that the second preset limit temperature is exceeded before the measures of the first stage can be initiated or can take effect.
  • the supply of the hot water to the heating system is essentially interrupted and cooling water is fed into the pipe system of the heating system.
  • the cooling water has a temperature that is significantly below the temperature of the hot water, even if the hot water temperature has been modified by the measures of the first stage.
  • the choice of the temperature of the cooling water is not subject to any significant restrictions, but it should be noted that on the one hand the temperature of the cooling water should be as low as possible in order to ensure the greatest possible heat dissipation from the spinning solution and thus prevent the spinning solution from going through and on the other hand the temperature of the cooling water must be high enough so that the thermal stress of the production facility and / or the pipe systems does not increase to an extent that leads to damage to the pipe system or other parts of the production device. Such damage can be, for example, stress cracks due to the temperature change.
  • the specialist can determine the temperature of the cooling water based on his specialist knowledge as well as simple tests that are within the range of what is customary and reasonable in the trade, and when it is fed in there is no damage to the production equipment and at the same time adequate heat dissipation from the spinning solution is ensured.
  • a suitable temperature of the cooling water is 20 ° C.
  • the aforementioned measures can be carried out in such a way that both the entire production system and only individual groups, i.e. Spinning device, mixing container, storage container, feed lines and other, are affected by the inventive method.
  • a conventional production device for the production of solvent-spun cellulosic moldings from a cellulose solution, comprising pretreated cellulose, a non-solvent for cellulose and a solvent for cellulose, equipped with a hot water heating system was provided with temperature sensors for measuring the temperature of the spinning solution.
  • the facility is divided into individual sectors, for example pipeline sections, mixing kettles, extruders and others, each of which absorb amounts of spinning solution which are sufficient to cause the spinning solution to run through.
  • At least one temperature sensor is arranged in each of the sectors thus created. To increase security, several sensors can be arranged in one sector.
  • the temperature sensors are preferably so-called double sensors.
  • Double sensors include two temperature sensors, which measure the temperature of the spinning solution at almost the same location and emit a temperature signal to the system control, the temperature sensors of this pair of sensors continue to compare the measurement results with one another and, if the measurement results differ from one another, emit a separate signal.
  • the separate signal also known as a defect signal, indicates to the system controller that a temperature sensor has failed.
  • the system control is connected to the individual trace heating systems via a safety circuit, which can be switched off automatically by the system control by displaying a defect signal.
  • the embodiment of the present invention with double temperature sensors leads to a further increase in safety. Suitable temperature sensors are commercially available under the name PT-100.
  • the sensors Local overheating of the spinning solution in at least one of the sectors is detected by the sensors and the temperature values are transmitted to the safety circuit.
  • the preset parameters of the first limit temperature and the second limit temperature are specified as switching points. The parameters mentioned are variably adjustable and are set depending on the spinning solution used.
  • a first limit temperature of 98 ° C was specified as the first switching point. Exceeding the temperature of the spinning solution above the first switching point caused the performance of the heat exchangers to be increased by reducing the cooling water flow rate the heat exchanger has been switched to the maximum.
  • the hot water temperature of the trace heating was lowered and the cooled amount of water of the trace heating caused heat transfer between the locally overheated spinning solution and the now cooler heating water.
  • this safety position could be acknowledged, both automatically and manually, and the trace heating was adapted to the normal technological regime.
  • a second limit temperature of 100 ° C was specified as the second switching point. This switching point is reached if the measures do not take effect after the first switching point has been reached.
  • the hot water supply to the temperature control system was switched off and the hot water was simultaneously withdrawn and cooling water fed in.
  • the second switching point automatically switched two three-way ball valves.
  • a separate emergency cooling water system was integrated into the affected heating system via the changed ball valve position.
  • the emergency cooling water system consists of a cooling water tank, a pressure-dependent feed pump and the supply system. In the normal state, the emergency cooling water system was under a predetermined system pressure. The feed pump was switched via a pressure diaphragm to keep the set system pressure constant.
  • the switching of the three-way ball valves caused a pressure drop in the cooling water system, causing the feed pump of the cooling water system was switched.
  • the cooling water fed in by means of a feed pump displaced the hot water in the heating water system, whereby the temperature of the spinning solution in the affected sectors was cooled down by feeding in the cold water (20 ° C.).

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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum sicheren Fördern und Handhaben einer Celluloselösung, die zur Herstellung von lösungsmittelgesponnenen cellulosischen Formkörpern geeignet ist, insbesondere zur Hestellung von Fasern, Folien und Membranen, in Einrichtungen zum Fördern und Handhaben der spinnfähigen Celluloselösung, versehen mit einer Temperiereinrichtung, wobei bei Überschreiten der Temperatur der Celluloselösung wenigstens einer ersten Grenztemperatur, die Temperatur in dem Temperiersystem abgesenkt wird, wodurch die Temperatur der Spinnlösung abfällt und ein Durchgehen des Reaktionsgemisches vermieden wird. Verfahren und Vorrichtung mit zwei Schaltstufen werden ebenfalls offenbart.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum sicheren Fördern und Handhaben von spinnfähigen Celluloselösungen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum sicheren Fördern und Handhaben einer Celluloselosung, die zur Herstellung von lösungsmittelgesponnenen cellulosischen Formkörpern geeignet ist, insbesondere zur Herstellung von Fasern, Folien und Membranen.
Verfahren zum Verspinnen von Celluloselösungen sind bekannt. Dabei wird eine Celluloselosung, umfassend vorbehandelte Cellulose, ein Nichtlösungsmittel für Cellulose, wie Wasser, sowie ein Lösungsmittel für Cellulose, wie tertiäre Aminoxide, insbesondere N-Methylmorpholin-N-Oxid, sowie ggf. weitere Spinnhilfen zu einer spinnfähigen Lösung vorbereitet, nachfolgend Spinnlösung genannt, wobei dieses Gemisch seine Spinnfähigkeit nur beibehält, soweit es in einem Temperaturbereich zwischen etwa 70°Celsius und 120°Celsius gehalten wird. Unter Spinnfähigkeit ist dabei die Eigenschaft verstehen, die Lösung im Trocken- Naß-Extrusionsverfahren zu Formkörpern zu verspinnen. Die Herstellung cellulosischer Formkörper aus derartigen Lösungen ist beispielsweise in der EP-A- 0 574 870 beschrieben.
Die zuvor genannten Verfahren weisen gegenüber anderen Verfahren zur Herstellung von Fasern, Folien und Membranen deutliche Vorteile auf. So sind hiermit Formkörper herstellbar, die in vielen Belangen den herkömmlichen Formkörper, wie beispielsweise Viskose, überlegen sind. Auch erlaubt das Verfahren eine kontinuierliche Herstellung der Formkörper. Daneben sind ökologische Vorteile hervorzuheben, da bei diesen Verfahren zur Herstellung von lösungsmittelgesponnenen cellulosischen Formkörper im wesentlichen keine gesundheitsschädlichen oder umweltschädlichen Chemikalien verwendet werden oder abfallen. Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von lösungsmittelgesponnenen cellulosischen Formkörper weisen auch Nachteile auf. Die Gemische aus Cellulose, tertiären Aminoxiden und Wasser neigen bei höheren Temperaturen zu heftigen Zersetzungsreaktionen, dem sogenannten Durchgehen. Hinzu tritt, daß die Zersetzung in der Eegel nach einer schwankenden Induktionszeit eintritt, weshalb in der Praxis Zeitpunkt und Temperatur des Durchgehens der Reaktion nur schwer vorhersehbar sind.
Im Allgemeinen fällt die adiabate Induktionszeit um so kürzer aus, je höher die Temperatur des Gemisches ist. Für einen sicheren Herstellungsprozeß ist die richtige Wahl der Parameter der Temperatur und Zeit entscheidend.
Im Produktionsmaßstab ist bei Gemischen aus Cellulose, tertiärem Aminoxid und Wasser ein explosionsartiges Durchgehen des Gemisches nach etwa 16 Stunden zu erwarten, wenn das Gemisch bei einer Temperatur von etwa 115°C gehalten wird.
Um die für die Verspinnung notwendige Temperatur der Spinnlösung in den Einrichtungen zum Fördern und Handhaben, z. b. Spinnvorrichtung, Mischbehälter, Vorratsbehälter, Zuleitungen und anderes, aufrecht zu erhalten, werden die einzelnen Baugruppen der Einrichtungen mit Heizeinrichtungen versehen. Dabei ist eine Unterteilung in Sektoren üblich, die einzelne oder mehrere der zuvor genannten Baugruppen umfassen.
Bekannt sind unterschiedliche Typen von Heizeinrichtungen, die vornehmlich, aber nicht ausschließlich, an den Außenseiten der genannten Baugruppen angebracht werden. So sind beispielsweise elektrische Heizsysteme bekannt. Bekannt sind weiterhin Heißwasser-
Heizeinrichtungen, bei denen die notwendige Wärme mittels von Heißwasser durchströmten Rohrleitungen oder Doppelwandungen der Baugruppen auf die Spinnlösung übertragen wird.
Ohne sich auf eine Theorie beschränken zu wollen, gibt es Hinweise auf einen autokatalytischen Mechanismus der Zersetzungsreaktion. So führen geringe Mengen von Fe(III)-Ionen zu einer merklichen Herabsetzung der thermischen Stabilität. Ein Entfernen der Eisen-Ionen aus dem Produktionsgemisch ist jedoch aus wirtschaftlichen Gründen zu verwerfen.
Das Problem der spontanen und explosionsartiges Zersetzung des Gemisches erfordert das Ergreifen von Schutzmaßnahmen, um schwerwiegende Unfälle verhindern und sowohl die Einrichtungen zum Fördern und Handhaben der spinnfähigen Celluloselosung, nachfolgend kurz Fördereinrichtungen genannt, als auch Personal zu schützen oder vor schwerwiegenden Schäden zu bewahren.
Nach dem Stande der Technik werden die Fördereinrichtungen, bzw. deren Baugruppen, mit herkömmlichen und kostenintensiven
Sicherheitseinrichtungen versehen. Bei diesen Sicherheitseinrichtungen handelt es sich um Bersteinrichtungen, die an ausgewählten Orten eingebaut werden. Auch werden Entspannungsräume bzw. Entspannungsbehälter verwendet, um die sich entspannende Spinnlösung aufzunehmen. Derartige herkömmliche Sicherheitseinrichtungen sind nicht nur kostenintensiv, sondern in ihrer Wirkung ausschließlich darauf beschränkt, die Auswirkungen des Durchgehens der spinnfähigen Celluloselosung dahingehend beschränken, daß keine Zerstörung der Fördereinrichtungen eintritt. Dabei wird gleichzeitig die Sicherheit des Bedienpersonals gewährleistet.
Die Sicherheitseinrichtungen nach dem Stande der Technik weisen somit den Nachteil auf, daß ihre Wirkung darauf beschränkt ist, die Auswirkungen des Durchgehens der Spinnlösung beschränken und nicht das Durchgehen der Spinnlösung selbst zu verhindern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Sicherheitseinrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, die ein Durchgehen des Produktionsgemisches verhindert.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherheitseinrichtung sowie ein Verfahren für die Herstellung von lösungsmittelgesponnenen cellulosischen Formkörper bereitzustellen, die ein Durchgehen der spinnfähigen Celluloselosung verhindert und dabei keinen störenden Einfluß auf den Förder-, Handhabungs- und Produktionsvorgang hat, z.B. daß der Produktionsvorgang unnötig unterbrochen werden muß.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherheitseinrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, die den Einsatz von kostenintensiven Bersteinrichtungen und/oder
Entspannungsemrichtungen überflüssig macht.
Gelöst werden die Aufgaben mit den technischen Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine lokale Überhitzung einer begrenzten Menge der Spinnlösung nicht unmittelbar zum Durchgehen des gesamten Systems führt. Weiterhin liegt ihr die Erkenntnis zugrunde, daß für das Durchgehen der Stoffe bzw. des Gemisches ein gleichmäßig hohes Temperaturniveau in dem gesamten System oder zumindest in einem hinreichend großen Volumen erforderlich ist.
Ausgehend von bekannten Produktionseinrichtungen zur Herstellung von lösungsmittelgesponnenen cellulosischen Formkörper mit Heißwasser- Heizeinrichtung als Temperriersystem, geht die vorliegende Erfindung den Weg, ein Durchgehen der Spinnlösung zu verhindern, indem die Temperatur der Spinnlösung in den einzelnen Sektoren bzw. Baugruppen der Einrichtungen kontinuierlich überwacht wird und in Abhängigkeit von voreingestellten Parametern die Temperatur des Heißwassers der Heizeinrichtung abgesenkt wird und / oder Kühlwasser in die Heizeinrichtung eingespeist wird.
Durch diesen Kunstgriff wird die Temperatur der Spinnlösung soweit abgesenkt, daß ein Durchgehen der Spinnlösung nicht mehr möglich ist. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Temperatur der Spinnlösung so geführt, daß die für den Spinnprozeß notwendige Mindesttemperatur nicht unterschritten wird, wodurch in vorteilhafter Weise sowohl die Gefahrensituation des Durchgehens der Spinnlösung abgewendet und gleichzeitig der Produktionsprozeß nicht unterbrochen wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Absenkung der Temperatur des Heißwassers der Heizeinrichtung sowie die Einspeisung von Kühlwasser in das Leitungssystem der Heizeinrichtung stufenweise durchgeführt.
In der ersten Stufe wird bei Überschreiten einer ersten voreingestellten Grenztemperatur der Spinnlösung die Temperatur des Heißwassers der Heizeinrichtung kontinuierlich abgesenkt, wobei die Temperatur des Heißwassers unterhalb der Temperatur der Spinnlösung fällt, um mit dem damit verbundenen Wärmeübergang aus der Spinnlösung in das Heißwasser eine relative Abkühlung, d.h. Temperatursenkung, der Spinnlösung zu erreichen. Das Absenken der Temperatur des Heißwassers kann durch grundsätzlich bekannte Maßnahmen, wie den Einsatz von Wärmetauschern erreicht werden. Eine teilweise Einspeisung von Kühlwasser in das Heißwasser des Heizsystems ist auch möglich. Letzteres ermöglicht jedoch nicht die Rückgewinnung von Prozeßwärme. Sind die Maßnahmen der ersten Stufe erfolgreich und kehrt die Temperatur der Spinnlösung in den voreingestellten, gewünschten Temperaturbereich für die Verspinnung zurück, so ist das erfindungsgemäße Sicherheitsverfahren abgeschlossen und das Begleitheizsystem wird in seinem technologisch normalen Regime gefahren.
Wird durch die Maßnahmen der ersten Stufe, die Temperatur der Spinnlösung nicht in den genannten gewünschten Temperaturbereich gefahren und überschreitet die Temperatur der Spinnlösung eine zweite voreingestellte Grenztemperatur, die höher ist als die erste voreingestellte Grenztemperatur, so werden die Maßnahmen der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Sicherheitsverfahrens ausgelöst.
Die Maßnahmen der zweiten Stufe des Sicherheitsverfahren werden ebenfalls ausgelöst, wenn der Temperaturanstieg in der Spinnlösung so schnell ist, daß die zweite voreingestellte Grenztemperatur überschritten wird, bevor die Maßnahmen der ersten Stufe eingeleitet werden oder greifen können.
In der zweiten Stufe des Verfahrens wird die Zuleitung des Heißwassers in das Heizsystem im wesentlichen unterbrochen und Kühlwasser in das Leitungssystem des Heizsystems eingespeist. Das Kühlwasser hat eine Temperatur die deutlich unterhalb der Temperatur des Heißwassers liegt, auch soweit die Heißwassertemperatur durch die Maßnahmen der ersten Stufe modifiziert wurde.
Die Wahl der Temperatur des Kühlwassers unterliegt keinen wesentlichen Beschränkungen, es ist jedoch zu beachten, daß einerseits die Temperatur des Kühlwasser möglichst niedrig sein sollte, um eine möglichst große Wärmeabfuhr aus der Spinnlösung zu gewährleisten und somit ein Durchgehen der Spinnlösung zu verhindern und anderseits die Temperatur des Kühlwassers hoch genug sein muß, um den thermischen Streß der Produktionseinrichtung und / oder der Leitungssysteme nicht über ein Maß ansteigen zu lassen, daß zu Schäden des Leitungssystems oder anderer Teile der Produktionsemrichtung führt. Derartige Schäden können z.B. Spannungsrisse aufgrund des Temperaturwechsels sein.
Der Fachmann kann aufgrund seiner Fachkenntnisse sowie durch einfache Versuche, die im Bereich des handwerklich Üblichen und Zumutbaren liegen, die Temperatur des Kühlwassers bestimmen, bei dessen Einspeisung es nicht zu Schäden an der Produktionsemrichtung kommt und gleichzeitig ein hinreichender Wärmeabfluß aus der Spinnlösung gewährleistet ist. Eine geeignete Temperatur des Kühlwassers beträgt 20°C.
Die zuvor genannten Maßnahmen können so geführt werden, daß sowohl die gesamte Produktionsanlage als auch nur einzelne Gruppen, d.h. Spinnvorrichtung, Mischbehälter, Vorratsbehälter, Zuleitungen und anderes, von dem erfindungsgemäßen Verfahren betroffen werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels näher beschrieben.
Eine herkömmliche Produktionsemrichtung zur Herstellung von lösungsmittelgesponnenen cellulosischen Formkörpern aus einer Celluloselosung, umfassend vorbehandelte Cellulose, ein Nichtlösungsmittel für Cellulose und ein Lösungsmittel für Cellulose, ausgestattet mit einem Heißwasser-Heizsystem wurde mit Temperaturfühlern zum Messen der Temperatur der Spinnlösung versehen. Dabei ist Einrichtung in einzelne Sektoren unterteilt, z.B. Rohrleitungsabschnitte, Mischkessel, Extruder und anderes, die jeweils Mengen an Spinnlösung aufnehmen, die hinreichend sind, um ein Durchgehen der Spinnlösung zu bewirken. In jedem der so geschaffenen Sektoren wird wenigstens ein Temperaturfühler angeordnet. Zur Erhöhung der Sicherheit können auch mehrere Fühler in einem Sektor angeordnet werden. Bevorzugter Weise handelt es sich bei den Temperaturfühlern um sogenannte doppelte Fühler. Doppelte Fühler umfassen zwei Temperaturfühler, die die Temperatur der Spinnlösung an nahezu dem gleichen Ort messen und ein Temperatursignal an die Systemsteuerung abgeben, wobei die Temperaturfühler dieses Fühlerpaares weiterhin die Meßergebnisse miteinander Vergleichen und bei Abweichungen der Meßergebnisse voneinander ein gesondertes Signal abgeben. Das gesonderte Signal, auch Defektsignal genannt, zeigt der Systemsteuerung den Ausfall eines Temperaturfühlers an. In dieser Ausführungsform ist die Systemsteuerung über eine Sicherheitsverschaltung mit den einzelnen Begleitheiz Systemen verbunden, welche durch Anzeige eines Defektsignals automatisch durch die Systemsteuerung abgeschaltet werden können. Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit doppelten Temperaturfühlern führt zu einer weiteren Erhöhung der Sicherheit. Geeignete Temperaturfühler sind unter der Bezeichnung PT-100 im Handel erhältlich.
Eine örtliche Überhitzung der Spinnlösung in wenigstens einem der Sektoren wird von den Meßfühlern erfaßt und die Temperaturwerte werden der Sicherheitsverschaltung übermittelt. In der Sicherheitsver Schaltung sind die voreingestellten Parameter der ersten Grenztemperatur und der zweiten Grenztemperatur als Schaltpunkte vorgegeben. Die genannten Parameter sind variabel Einstellbar und werden in Abhängigkeit der verwendeten Spinnlösung eingestellt.
Im vorliegenden Beispiel wurde eine erste Grenztemperatur von 98°C als erster Schaltpunkt vorgegeben. Das Überschreiten der Temperatur der Spinnlösung über den ersten Schaltpunkt bewirkte, daß die Leistung der Wärmetauscher erhöht wurde, indem die Kühlwasserdurchflußmenge durch die Wärmetauscher auf das Maximum geschaltet wurde.
Somit wurde die Heißwassertemperatur der Begleitheizung abgesenkt und die abgekühlte Wassermenge der Begleitheizung bewirkte einen Wärmeübergang zwischen der örtlich überhitzten Spinnlösung und dem jetzt kühleren Heizwasser. Nach der Einstellung des vor eingestellten und gewünschten Temperaturprofils der Spinnlösung konnte diese Sicherheitsstellung quittiert werden, sowohl automatisch als auch manuell, und die Begleitheizung wurde dem normalen technologischen Regime angepaßt.
Als zweite Schaltpunkt wurde eine zweite Grenztemperatur vom 100°C vorgegeben. Dieser Schaltpunkt wird erreicht, wenn die Maßnahmen nach Erreichen des ersten Schaltpunktes nicht greifen.
Das Erreichen, bzw. Überschreiten des zweiten Schaltpunktes bewirkte eine Abschaltung des Heißwasserzulaufes des Temperiersystems sowie gleichzeitige Ausspeisung des Heißwassers und Einspeisen von Kühlwasser.
Im vorliegenden Beispiel bewirkte der zweite Schaltpunkt ein automatisches Schalten von zwei Dreiwegekugelhähnen. Über die geänderte Kugelhahnstellung wurde ein gesondertes Notkühlwassersystem in das betroffene Heizsystem eingebunden. Das Notkühlwassersystem besteht aus einem Kühlwassertank, einer druckabhängig geschalteten Förderpumpe sowie dem Zuleitungssystem. Im Normalzustand befand sich das Notkühlwassersystem unter einem vorgegebenen Systemdruck. Die Förderpumpe wurde über eine Druckmembrane geschaltet, um den eingestellten Systemdruck konstant zu halten.
Die Schaltung der Dreiwegekugelhähne bewirkte einen Druckabfall im Kühlwassersystem, wodurch die Förderpumpe des Kühlwassersystems geschaltet wurde. Das mittels Förderpumpe eingespeiste Kühlwasser verdrängte das Warmwasser im Heizwassersystem, wobei durch die Einspeisung des kalten Wassers (20 °C) die Temperatur der Spinnlösung in den betroffnen Sektoren heruntergekühlt wurde.
Nach Erreichen der technologischen Normwerte wurde die Sicherheitsstellung der Dreiwegekugelhähne und das Heiß asser-Heiz System wieder zugeschaltet. Dies kann sowohl manuell als auch automatisch erfolgen.
Zu keinem Zeitpunkt des Betriebes der Sicherheitseinrichtung, bzw. der Durchführung des Sicherheitsverfahrens, wurde die Temperatur der Spinnlösung soweit abgesenkt, das der Produktionsprozeß unterbrochen werden mußte.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum sicheren Förden und Handhaben einer spinnfähigen Celluloselosung, bestehend aus Cellulose, einem Lösungsmittel für Cellulose, einem Nichtlösungsmittel für Cellulose sowie ggfls. Spinnhilfen, bei einer Temperatur im Bereich vom 70°C bis 110°C in einer Vorrichtung, ausgerüstet mit einem Temperiersystem, dadurch gekennzeichnet, daß, unter Verwendung des Temperier Systems, in wenigstens einem Sektor der die spinnfähige Celluloselosung enthaltenden Vorrichtung, eine kontrollierte Wärmeabfuhr aus der Spinnbarrencelluloselösung bewirkt wird, wenn die Temperatur der spinnfähigen Celluloselosung einen Schaltpunkt mit einem voreingestellten Temperaturwert erreicht oder überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im gesamten Prozeß überwacht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verfahren zwei Schaltpunkte vorgesehen sind, wobei der zweite Schaltpunkt bei einer zweiten voreingestellten Temperatur eingestellt ist, die höher ist, als die erste Temperatur des ersten Schaltpunktes.
4. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen oder Überschreiten der Temperatur der spinnfähigen Celluloselosung des ersten Schaltpunktes, die Temperatur des Heißwassers des Temperiersystems abgekühlt wird, vorzugsweise durch ein maximales Kühlen des Heißwassers über einen Wärmetauscher.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen oder Überschreiten der Temperatur der spinnfähigen Celluloselosung des zweiten Schaltpunktes, die Einbindung eines Notkühlsystems in das Temperiersystem bewirkt wird und die Heißwassermenge des Temperiersystems im wesentlichen vollständig mit Kaltwasser ausgetauscht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Notkühlsystem bei einen internen Druckabfall im Notkühlsystem zugeschaltet wird, bedingt durch das Schalten vom Armaturen.
7. Vorrichtung zum sicheren Fördern und Handhaben vom spinnfähigen Celluloselösungen, bestehend aus Cellulose, einem Lösungsmittel für Cellulose, einem Nichtlösungsmittel für Cellulose sowie ggfls. Spinnhilfen, bei einer Temperatur von 70°C bis 110°C in einer Vorrichtung, ausgerüstet mit einem Temperiersystem, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sektoren der Vorrichtung, mit einem Volumen das hinreichend ist, um ein Durchgehen der Spinnlösung zu ermöglichen, jeweils mindestens ein Temperaturfühler angebracht ist; die Sicherheitseinrichtung weiterhin eine Sicherheitsverschaltung umfaßt, in der wenigstens ein Schaltpunkt vorgegeben ist, der durch eine Grenztemperatur definiert ist; und weiterhin Mittel zur Absenkung der Temperatur des Heißwassers vorhanden sind, wobei die Sicherheitsver Schaltung so mit den Temperaturfühlern und den Mitteln zur Temperaturabsenkung verschaltet ist, daß bei Erreichen oder Überschreiten der Temperatur der spinnbaren Celluloselosung des ersten Schaltpunktes, die Temperatur des Heißwassers des Temperiersystems in wenigstens dem Sektor abgesenkt wird, in dem die Temperatur der Spinnlösung die erste Grenztemperatur überschreitet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsverschaltung so geschaltet ist, daß bei Erreichen oder Überschreiten der ersten Grenztemperatur in einem Sektor, die Temperatur des Heizwassers in der gesamten Vorrichtung abgesenkt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsverschaltung einen zweiten Schaltpunkt aufweist, der bei einer zweiten Grenztemperatur geschaltet wird, die höher ist als die erste Grenztemperatur.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein Kühlwassersystem umfaßt, daß über die Sicherheitsverschaltung bei Erreichen oder Überschreiten des zweiten Schaltpunktes geschaltet wird und Kühlwasser in das Temperiersystem einspeist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwassersystem einen Vorratswassertank, eine membranegesteuerte Förderpumpe und Schaltarmaturen umfaßt, wobei die Förderpumpe so geschaltet ist, daß durch den internen Druckabfall in Kühlwassersystem, bedingt durch das Schalten vom Armaturen, die Förderpumpe fördert.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühler doppelte Fühler sind, die so verschaltet sind, daß bei Ausfall eines der Temperaturfühler ein Defektsignal an die Sicherheitsverschaltung abgegeben wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsverschaltung so geschaltet ist, das bei Eintreffen des Defektsignals die Heizeinrichtung wenigstens in dem betroffenen Sektor ausgeschaltet wird.
EP00981147A 2000-07-08 2000-10-18 Vorrichtung und verfahren zum sicheren fördern und handhaben von spinnfähigen celluloselösungen Withdrawn EP1299579A1 (de)

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