TW482834B - Device and procedure for safely conveying and handling spinnable cellulose solutions - Google Patents

Description

482834 五、發明說明（1) 本發明係關 ，此纖維素溶 特別是用於製 紡絲纖維素 維素溶液除其 的纖維素、纖 胺氧化物，特 可被製備以形 保持在自約7 0 可紡絲性。此 成為成型部份 液形成纖維素 相對於其他 供明顯的優點 部份的製造較 的連續製造。 製造溶劑紡絲 康或環境有害 製造溶劑紡 點，包括纖維 向進行劇烈的 在不同的感應 及溫度是不易 一般，當混 於安全輸送及處理纖維素溶液之裝置及程序 液合適用於製造溶劑紡絲纖維素成型部份， 造纖維、薄膜及隔膜。 溶液的程序為本技藝已知，在此情況下，纖 他可能必需的紡絲助劑外，還包括預先處理 維素的非溶劑如水、及纖維素的溶劑如三級 別是正-甲基嗎啉-正-氧化物，纖維素溶液 成可紡絲溶液，此後稱為紡絲溶液，其中若 °C至1 2 0 °C的溫度範圍，此混合物僅保留其 處可紡絲性為在乾-溼擠壓方法中紡絲溶液 的性質，例如E P - A 0 5 7 4 8 7 0描述自此種溶 成型部份的製造。 纖維、薄膜及隔膜的製造程序，上述程序提 ，例如，在許多方面如黏膠絲，它們使成型 傳統成型部份為佳，此程序亦允許成型部份 此外，必須強調生態的優點，因基本上在此 纖維素成型部份的程序沒有使用或沉澱對健 的化學物。 絲纖維素成型部份的已知程序及裝置亦有缺 素、三級胺氧化物及水的混合物在高溫時傾 分解反應，一般稱為失控，此外，分解一般 期間後開始，故實際應用上失控反應的時間 預期的。 合物溫度上升，絕熱感應時間變短，溫度及

482834 五、發明說明（2) 時間參數的正確選擇對安全的製造方法是重要的。 在量產規模，若混合物保持在約1 1 5 °C的溫度下，纖維 素、三級胺氧化物及水的混合物在約1 6小時後，可預期混 合物的爆炸失控反應。 為保持紡絲溶液溫度足以在輸送及處理設備中紡絲，個 別設備組件皆具有加熱器，這些輸送及處理設備如紡絲裝 置、混合容器、供料容器、管件及其他設備。在此情況下 ，進入包括個別或一些上述組件的區段之副區段是普遍應 用。 本技藝中已知可被接於上述元件外部的各種加熱器型式 為主要的，但非獨佔的，例如電熱器為已知，亦已知的為 熱水加熱器，其中必需的熱度經由流經組件中的管或雙套 壁的熱水傳給紡絲溶液。 為不受限於單一理論，指標為解釋分解反應的自動催化 機構，少量鐵（I I I )離子導致熱穩定性的顯著減少，然而 ，自產物混合物中移除鐵離子的想法必須因經濟考量而不 被採用。 有關混合物自發及爆炸分解的問題需要採用特殊的保護 方法以預防嚴重意外，並保護輸送及處理可紡絲纖維素溶 液之設備，此後稱為輸送設備，及人員，或保護它們不受 嚴重損傷或傷害。 在先前技藝中，輸送設備或組件具傳統及成本高的安全 裝置。這些安全裝置包括裝設於所選擇位置的爆破裝置， 亦使用膨脹室或膨脹容器以容納膨脹的紡絲溶液。此種傳 482834 五、發明說明（3) 統安全裝置不僅成本高，亦完全局限於當溶液通過時它們 會以限制可紡絲纖維素溶液之效用而使輸送設備不受損害 的方法，同時，亦確保操作人員的安全。 故，先前技藝安全裝置的缺點為它們的作用局限於當溶 液通過時，限制紡絲溶液之效用，而非限制紡絲溶液本身 的通過。 本發明目的為克服先前技藝的缺點並提供預防產物混合 物不致通過的安全裝置及程序。 本發明另一目的為提供製造預防可紡絲纖維素溶液通過 的溶劑紡絲纖維素成型部份的一個安全裝置及程序，而不 會在輸送、處理及製造方法有任何分裂影響，如必須不必 要地中斷製造方法。 本發明另一目的為提供一個安全裝置及程序，其可消除 使用成本高的爆破裝置及/或膨脹裝置。 這些目的可由在獨立項申請專利範圍中說明的技術特點 達成，副申請專利範圍說明較佳具體實施例。 本發明係基於限量的紡絲溶液之區域過熱不直接影響所 要通過的整體系統之知識。此外，其是基於為使物質或混 合物通過，在整個系統，或至少在足夠大的體積之均勻高 溫是必須的知識。 基於製造溶劑紡絲纖維素成型部份的已知製造設備，其 以熱水加熱設備做為調溫系統，本發明以連續監測在裝置 的個別區段或組件的纺絲溶液的溫度，及依據預設參數減 少加熱設備的熱水溫度及/或將冷卻水進料至加熱設備而 482834 五、發明說明（4) 預防紡絲溶液通過。 此設備的技藝使紡絲溶液溫度降至紡絲溶液不再通過的 溫度。在一較佳具體實施例中，紡絲溶液的溫度保持在不 降至低於紡絲方法所需的最低溫度，由此有利地預防紡絲 溶液通過的危險且不會同時中斷製造方法。 在另一具體實施例中，階段式地減少加熱設備的熱水溫 度及供應冷卻水至加熱設備分佈系統。

在第一階段，當超過紡絲溶液的第一預設限制溫度時， 持續減少加熱設備中的熱水溫度，此時熱水溫度急降至低 於紡絲溶液溫度以達到相對冷卻，亦即隨著自紡絲溶液至 熱水的熱傳而造成的紡絲溶液的溫度降。熱水溫度可由基 本上已知方法減少，如使用熱交換器，在加熱系統中的熱 水亦可以冷水部份供應，然而，後者步驟不會使方法熱度 回復。 若在第一階段採用的方法是成功的且紡絲溶液的溫度回 到預設值，即紡絲方法所欲的溫度範圍，即結束根據本發 明的安全程序，且配備加熱系統操作在它的正常技術範 圍。

若第一階段的方法無法使紡絲溶液的溫度回到訂定的所 欲溫度範圍且紡絲溶液溫度超過高於第一預設限制溫度的 第二預設限制溫度，則啟動根據本發明安全程序的第二階 段方法。 若在第一階段的方法可被引入或作用前，紡絲溶液的溫 度快速增加而超過第二預設限制溫度，在安全程序的第二

第8頁 482834 五、 發明說明（5) 階 段 方 法 亦 可 被 啟 動 〇 在 程 序 的 第 二 階 段 中 5 至 加 献 系 統 的 熱 水 引 入基 本 上 被 中 斷 且 冷 卻 水 被 供 應 至 加 熱 設 備 分 佈 系 統 0 冷卻 水 溫 度 明 顯 低 於 熱 水 溫 度 ， 即 使 熱 水 溫 度 已 經 由 第 一 階段 採 用 的 方 法 修 正 〇 缺 而 在 冷 卻 水 溫 度 的 選 擇 上 並 沒 有 特 殊 限 制 ，需 牢 記 冷 卻 水 溫 度 要 足 夠 低 以 儘 可 能 促 進 白 紡 絲 溶 液 的熱 逸 散 且 進 而 預 防 紡 絲 溶 液 通 過 1 及 牢 記 冷 卻 水 溫 度 要足 夠 高 以 預 防 製 造 設 備 及/或分佈系統的熱應力升高至會損害分佈 系 統 及/或製造設備其他部份的程度《 3例如 ，此種損害可 包 括 因 溫 度 變 化 引 起 的 應 力 裂 縫 0 專 家 可 基 於 他 或 她 的 專 業 知 識 ， 或 經 由 普 遍 及合 理 的 已 知 簡 單 技 術 實 證 來 決 定 不 會 損 害 製 造 設 備 的 引入 之 冷 卻 水 溫 度 且 同 時 確 保 白 紡 絲 溶 液 的 足 夠 熱 逸 散 〇合 適 的 冷 卻 水 溫 度 為20 °c 〇 上 述 方 法 可 以 使 根 據 本 發 明 程 序 影 響 整 個 製 造設 備 或 僅 影 響 個 別 單 元 的 方 式 引 入 ， 個 別 單 元 亦 即 紡 絲 裝置 混 合 容 器 儲 槽 供 應 管 線 及 其 他 部 份 〇 下 文 中 本 發 明 會 基 於 實 例 更 詳 細 敘 述 〇 一 個 配 備 有 熱 水 加 熱 系 統 的 傳 統 製 造 系 統 被 提供 以 纖 維 素 製 造 溶 劑 紡 絲 纖 維 素 成 型 部 份 並 具 有 溫 度感 應 器 以 測 量 紡 絲 溶 液 溫 度 纖 維 素 包 括 預 先 處 理 纖 維 素、 纖 維 素 的 非 溶 劑 及 纖 維 素 的 溶 劑 〇 在 此 情 況 y 系 統 分 成各 個 區 段 如 管 線 區 段 混 合 槽 擠 壓 器 及 其 他 部 份 J 每一 個 區 段

482834 五、發明說明（6) 可接收的纺絲溶液量足以使紡絲溶液通過，在每一個區段 至少有一個溫度感應器以此方式褒設。

為增加安全性，在每一個區段可裝設許多感應器，較佳 地是溫度感應器包括一般稱的雙重感應器。雙重感應器在 幾乎相同的位置包含二個測量紡絲溶液溫度的溫度感應器 ，並轉送溫度訊號至系統控制器，於此，此對感應器的溫 度感應器另外比較測量結果，並送出測量結果所得偏差的 個別訊號。個別訊號，亦稱為偏差訊號，可警示系統控制 器溫度感應器的失效。在此具體實施例中，系統控制器由 女全線路接至個別配備加熱系統，可由系統控制器自動使 之停止作用以回應偏差訊號。具雙重感應器的本發明具體 實施例更加強了安全性。合適的溫度感應器由pT-丨〇 〇的名 稱商業提供。 測 且將 度的 是可 在 當紡 水流 結 的被 間的 安全 量感 溫度 預設 改變 此實 絲溶 量轉 果， 冷卻 熱傳 設定 應器 值轉 參數 的， 例中 液溫 換至 配備 之水 。在 可被 於至少 送至安 被提供 並設為 ，98 °C 度超過 最大， 加熱器 量引起 紡絲溶 自動及 個區段監 路。第 安全線 全線 用做 所使用紡絲 的第一限制 溶液的區域過 溫度及第二限 換點。所引用 第一 而增 的熱 區域 液的 手動 轉換點 加換熱 水溫度 過熱纺 預設及 承認， 一限制 路的轉 溶液的函數。 溫度被設為第_ ’由將通過換熱 器能量。 被減少，且在配 絲溶液與目前冷 所欲溫度資料建 及伴隨換熱器可 轉換 器的 備換 卻器 立後 於正 熱， 制溫 參數 點， 冷卻 熱器 熱水 ，此常技

482834 五、發明說明（7) 術範圍。 1 0 0 °C的第二限制溫度可被提供做為第二轉換點，當達 到第一轉換點後方法無法使之不再上升時，則會達到第二 轉換點。 一旦達到或超過第二轉換點，至調溫系統的熱水供應被 停止，且熱水被排出並進料冷卻水。 _ 在此實例中，第二轉換點引起二個三向球閥的自動轉換 。經由改變的球閥設定，個別緊急冷卻水系統被併入受影 ’ 響的加熱系統。緊急冷卻水系統包括一個冷卻水儲槽、一 個壓力控制輸送幫浦及分佈系統。在正常狀態，緊急冷卻 水系統保持在指定系統壓力下，輸送幫浦經由壓力薄膜轉 _ 換以保持整組系統壓力固定。 轉換三向球閥使冷卻水系統產生壓降，結果使冷卻水系 統的輸送幫浦被轉換。經由輸送幫浦供應的冷卻水強制溫 水進入熱水系統，於此冷水（2 0 °C )的供給冷卻受影響區段 中紡絲溶液的溫度。 於達到技術標準值後，三向球閥及熱水加熱系統的安全 設定再次被進行，此可由手動及自動完成。 在安全裝置操作或安全步驟執行期間，紡絲溶液的溫度 不可減少至製備方法必須停止的溫度。

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Claims (1)

1. 482834 六、申請專利範圍 1. 一種用於安全輸送及處理可紡絲纖維素溶液之程序， 此可紡絲纖維素溶液包括纖維素、纖維素的溶劑、纖維素 的非溶劑、若需要時則含紡絲助劑，程序於自7 0 °C至 1 0 0 °c的溫度範圍在配備有調溫系統的裝置中進行，其特 徵在於當該可紡絲纖維素溶液的溫度到達或超過預設溫度 值的轉換點時，調溫系統被用做在含可紡絲纖維素溶液的 裝置中至少一個區段，自可紡絲纖維素溶液中控制熱逸 散。 2. 根據申請專利範圍第1項的程序，其特徵在於在整個 方法中溫度被監測。 3. 根據申請專利範圍第1或2項的程序，其特徵在於在程 序中提供二個轉換點，其中第二轉換點被設定在第二預先 設定溫度，此第二預先設定溫度高於第一轉換點的第一溫 度。 4. 根據申請專利範圍第1或2項的程序，其特徵在於當可 紡絲纖維素溶液的溫度到達或超過第一轉換點時，調溫系 統的熱水溫度被冷卻，較佳為經由換熱器使熱水溫度冷卻 最多。 5. 根據申請專利範圍第3項的程序，其特徵在於當可紡 絲纖維素溶液的溫度到達或超過第二轉換點時，緊急冷卻 系統被併入調溫系統，且調溫系統的熱水量基本上以冷水 完全置換。 6. 根據申請專利範圍第4項的程序，其特徵在於當可紡 絲纖維素溶液的溫度到達或超過第二轉換點時，緊急冷卻

   第13頁 482834 六、申請專利範圍 系統被併入調溫系統，且調溫系統的熱水量基本上以冷水 完全置換。 7.根據申請專利範圍第5項的程序，其特徵在於由閥及 管件的轉換使緊急冷卻系統產生内部壓降，而使緊急冷卻 系統可作動。 8 · —種安全輸送及處理可紡絲纖維素溶液的裝置，可紡 絲纖維素溶液包括纖維素、纖維素的溶劑、纖維素的非溶 劑、若需要時則含紡絲助劑，輸送及處理在自7 0 °C至

   1 0 0 °C的溫度範圍在配備有調溫系統的裝置中進行，該裝 置特徵在於至少一個溫度感應器裝設於該裝置的區段，其 具足夠體積使紡絲溶液可通過，安全裝置另外包含具至少 一個由限制溫度定義的轉揍點，且另外提供該等裝置以減 少熱水溫度，於此安全線路與溫度感應器及溫度減少裝置 接線，接線方式為當可紡絲纖維素溶液的溫度到達或超過 第一轉換點時，至少在紡絲溶液的溫度超過第一限制溫度 的區段中，調溫系統的熱水溫度被降低。 9 .根據申請專利範圍第8項的裝置，其特徵在於安全線 路與溫度感應器接線的方式為，當在一個區段中第一限制 溫度被達到或超過時，則整個裝置的熱水溫度被減少。

   I 0 .根據申請專利範圍第8或9項的裝置，其特徵在於安全 線路具第二轉換點，其在高於第一限制溫度的第二限制溫 度動作。 II .根據申請專利範圍第1 0項的裝置，其特徵在於其另外 包括冷卻水系統，當到達或超過第二轉換點，冷卻水系統

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