紡絲組件、計(jì)量泵和熔體過濾器的清洗
發(fā)表日期:2020-04-15 點(diǎn)擊次數(shù): 1054
紡絲組件、計(jì)量泵和熔體過濾器在使用一定時間后,均會被臟物堵塞,紡絲組件的壓力以及進(jìn)出熔體過濾器的壓差上升,故需切換清洗后,才能重新使用。清洗主要是用物理、化學(xué)的方法,將粘附的聚酯在高溫下煅燒、溶解、氧化或水解除去,再進(jìn)行水洗、堿(酸)洗和超聲波清洗。
一、煅燒法和水蒸氣保護(hù)煅燒法
煅燒法是用耐火材料砌成爐膛,采用電熱棒加熱,用白金電阻或熱電偶溫度計(jì)控制和指示溫度。煅燒時,將被清洗物放入爐內(nèi),在400~450℃,煅燒約6h后,除去灰塵即可。清洗噴絲板時,則再用酒精清洗、壓縮空氣吹干,鏡檢合格后備用。本法簡單易行,但勞動條件差,不易清洗干凈,組件等被清洗物易燒壞變形。因此,目前已逐步被其他清洗方法取代。為防止煅燒時,超過規(guī)定溫度而起火,損壞被清洗物,采用過熱蒸氣噴淋的方法,使整個煅燒爐內(nèi)不出現(xiàn)明火,這就是水蒸汽保護(hù)煅燒法。
煅燒法具有以下特點(diǎn):(1)清潔效率較差,處理周期6~10h,甚至更長,煅燒時很難除盡碳的殘?jiān)?,這樣就會增加后道補(bǔ)充清潔的要求;(2)設(shè)備投資費(fèi)用對于碳鋼結(jié)構(gòu)的較低,其運(yùn)行費(fèi)用屬低或中等;(3)環(huán)境保護(hù)差,大量廢氣發(fā)散污染空氣,炭黑粘附室內(nèi)墻壁機(jī)具,惡化環(huán)境;(4)應(yīng)用范圍最廣,對所有的高聚物幾乎都能采用煅燒處理;(5)對組件有損傷,由于煅燒爐內(nèi)的工況不規(guī)律,產(chǎn)生明火時對其溫度控制困難,會導(dǎo)致組件的過熱,伴隨著產(chǎn)生變形和損傷,甚至使噴絲板微孔處產(chǎn)生金相結(jié)構(gòu)的破壞與腐蝕。
二、鹽浴法
該法是將紡絲組件、計(jì)量泵、熔體過濾器在溫度為250~350℃分解爐內(nèi)燃燒1~3h,再放入鹽浴中清洗。鹽浴是由亞硝酸鈉、硝酸鈉和苛性鈉組成的溶液。高溫時,硝酸鈉產(chǎn)生氧化能力較強(qiáng)的活性氧,將聚酯氧化分解成二氧化碳和水。它的清洗條件如下。
1分解爐工藝條件
煅燒紡絲組件:350±10℃,3±20h;
煅燒計(jì)量泵:250±10℃,1±0.1h;
煅燒熔體過濾器濾芯:350±10℃,3±20h。
2鹽浴的組成和清洗條件
組成:45%(重量)硝酸鈉,45%(重量)亞硝酸鈉,10%(重量)氫氧化鈉;
清洗溫度:410±5℃,時間:1±0.02h。
3鹽浴清洗后的工序
①噴絲板:鹽浴洗→熱水洗→酸洗→熱水洗→鹽浴洗→熱水洗→酸洗→熱水洗→鹽浴洗→熱水洗→酸洗→熱水洗;
②紡絲組件:鹽浴洗→熱水洗→堿洗→熱水洗→酸洗→熱水洗;
⑧紡絲計(jì)量泵:鹽浴洗→空氣中冷卻90min→熱水洗;
④熔體過濾器濾芯:鹽浴洗→熱水洗→堿洗→熱水洗→超聲波洗→熱水洗。
4鹽浴清洗后各工序的工藝條件
熱水洗:溫度90±5℃,時間5±1min;
堿洗:溫度90±1℃,時間10±1min;
熱水洗:溫度60±5℃,時間3+lmin;
酸洗:溫度20+5℃,時間2±0.5min。
鹽浴法清洗效果好、成本低,但清洗物表面的氧化膜會逐步被銹蝕,亞硝酸鹽腐蝕設(shè)備,并對人體有害。
鹽浴法的特點(diǎn)為:(1)清潔效率高,快速的熱量傳遞能達(dá)到最短的清洗時間;(2)基建投資中等,運(yùn)行費(fèi)用最高。除非是長期停車,鹽浴平常需供給熱源,每清潔1kg高聚物要耗用2kg鹽類,鹽的殘?jiān)幚硇枰郊淤M(fèi)用,在處理完畢后還要補(bǔ)充后清洗,整個系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用高;(3)對環(huán)境保護(hù)不利,因?yàn)閺U氣中混有無機(jī)鹽的蒸發(fā)氣體,通常需經(jīng)淋洗,但不能達(dá)到清潔空氣標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,且系統(tǒng)里還有一定數(shù)量的固體廢物;(4)應(yīng)用范圍廣,可以清洗各種高聚物;(5)對組件損傷較大,大多數(shù)部件在鹽浴處理后,在冷水中快速冷卻,以便除去剩余的鹽分,由于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件會因熱沖擊而開裂或產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,易使焊接點(diǎn)腐蝕開裂,尤其在過濾器中表現(xiàn)較嚴(yán)重。
三、三甘醇法
三甘醇(TEG)清洗法具有溫度低、安全、無毒、清洗效果好、對設(shè)備無損壞等特點(diǎn),它尤其適用于熔體過濾器濾芯的清洗,是目前世界上廣泛采用的清洗方法之一。它是利用在三甘醇沸點(diǎn)時(常壓時,為285℃)聚酯能被三甘醇溶解的原理達(dá)到清洗目的。清洗步驟是將被清洗物放入有加熱系統(tǒng)的三甘醇槽內(nèi),從室溫升至265±5℃,保溫約6h,再讓其自然冷卻到約100℃。取出被清洗物,放入95℃左右的熱水槽中清洗約20min,再在溫度為60~70℃的10%NaOH溶液中浸12h后,用熱水清熱。若是噴絲板和熔體過濾器濾芯,則要求進(jìn)行超聲波清洗,清洗介質(zhì)為溫度60~70℃的純水,清洗時間15~20min(過濾器濾芯須1~2h),最后用壓縮空氣吹干。
本法可省去酸洗,清洗后的噴絲板光澤明亮、對噴絲孔的損傷小,有利于延長噴絲板、計(jì)量泵、齒輪泵和過濾器濾芯的使用壽命。本法缺點(diǎn)為成本高,約為鹽浴法的6~7倍;無法清除TiO2凝聚粒子。但若在清洗時加上強(qiáng)還原劑,使TIO2還原成低價的鈦,可達(dá)到使其溶解而被除去的目的。這時,可省去超聲波清洗,并可使清洗后的熔體過濾器濾芯的使用壽命延長1倍以上。
三甘醇清洗法,屬于溶劑法,它的特點(diǎn)為:(1)清潔周期長需6~2h,清潔工序較多;(2)基建與設(shè)備投資高,溶劑清洗罐及其溶劑回收的費(fèi)用是各種方法中成本最高的。其運(yùn)行費(fèi)用也高,三甘醇類溶劑價格較貴,按現(xiàn)代的規(guī)范還要求支付高昂的廢物處理費(fèi)用;(3)環(huán)境保護(hù)難,三甘醇?xì)堅(jiān)鼘θ梭w有害,要集中專門處理;(4)對組件的損傷較小,一般溶劑的工作溫度低于315℃,對金屬組件不起化學(xué)反應(yīng),是各種方法中對組件、噴絲板損傷最小的方式,它特別適用于熔體過濾器濾芯的清洗。
四、高溫水解法
該法是利用聚酯在高溫下易水解和堿解生成低分子物,達(dá)到被除去之目的。它是將被清洗物置于高壓釜內(nèi),通入0.3~0.6MPa的蒸汽,溫度約為130~160℃,時間為2~8h。在高壓釜內(nèi),若添加少量NaOH,則可縮短清洗時間。此后,被清洗物再經(jīng)與三甘醇法相似的清洗(即水洗、堿洗、超聲波洗等)即可。本法的優(yōu)點(diǎn)是成本比三甘醇法低;但需要高壓釜,TiO2凝聚粒子不能被除去。
五、三氧化鋁流動床法
它是將被清洗物放入清洗爐內(nèi),用壓縮空氣吹動經(jīng)電加熱的三氧化鋁微小粒子,使?fàn)t內(nèi)形成一個溫度均勻的浴床,被清洗物件上的聚酯、油污和有機(jī)物等迅速高溫分解,達(dá)到清洗之目的。
1、清洗爐結(jié)構(gòu)
清洗爐結(jié)構(gòu)如圖12-1所示,爐膛外壁用電阻絲加熱,底部裝有氣體分配板,分配板上均布著小氣帽,下方設(shè)有氣帽風(fēng)室,壓縮空氣由此進(jìn)入。廢氣從爐膛上部側(cè)向排風(fēng)道排出。爐頂裝有蓋子,被清洗物體放在吊籃內(nèi),爐口靠組件及蓋子的自重封閉,以防止介質(zhì)的飛濺及廢氣的泄漏。
2、清洗條件的選擇
(1)三氧化鋁清洗介質(zhì):最好粒徑為φ0.1~0.15mm,由30%α和70%γ型組成的實(shí)心氧化鋁顆粒。這種介質(zhì)對被清洗物的磨損最小,且控溫效果好。粒徑和堆積密度較小的介質(zhì)不但有利于流化,而且節(jié)約能量;但為避免介質(zhì)嵌入噴絲孔內(nèi),選用的粒徑應(yīng)遠(yuǎn)小于孔徑;而過細(xì)的介質(zhì)(如粉狀)因粘附力大,易產(chǎn)生溝流、騰涌現(xiàn)象,不利于熱的傳導(dǎo),故應(yīng)綜合考慮。
(2)清洗溫度和時間:由實(shí)驗(yàn)得知,爐溫為470℃時的清洗時間比450℃時可縮短5~6h。溫度愈高,則清洗時間愈短。但溫度升高到一定程度,清洗時間近于平衡。如溫度從470℃增加到5lO℃,清洗時間僅縮短1~2h。此外,當(dāng)清洗溫度低于430℃時,即使延長清洗時間,也達(dá)不到良好的清洗效果,所以一般溫度選擇在470~480℃。
(3)氣體流量:清洗效果除與上述因素有關(guān)外,還與流化床內(nèi)的熱交換速度及聚合物的分解物是否完全排凈等因素有關(guān),這些因素又主要決定流化床內(nèi)氣體流量。當(dāng)氣體流量增加時,氣體傳熱速度增快。傳熱速度愈快,被清洗組件與爐溫達(dá)到平衡的時間也愈短,分解物便能迅速排出。但氣體流量不能過大或過小。過大,熱量損耗大,且在外壁加熱溫度相同時,達(dá)到平衡的中心溫度偏低;而過小,熱交換效果差。一般氣體流量在8~10m3/h為宜。在氣體流量恒定時,其壓力對流化質(zhì)量無明顯影響。
上述各種清洗方法的工藝比較如表12-1所示。
六、真空清洗法
真空清洗法又稱真空高溫分解法或真空煅燒法。它吸收了煅燒法最簡便、不需要任何溶劑和輔助材料的優(yōu)點(diǎn),克服了煅燒法在空氣中煅燒處理噴絲板不易干凈和產(chǎn)生明火導(dǎo)致被處理件退火變形的缺點(diǎn),是近年來發(fā)展起來的一種新型處理方法。它特別適用于處理異形、細(xì)旦等噴絲板,亦可處理過濾器濾芯、計(jì)量泵和其他紡絲部件。
其工作原理是先升溫到300℃,并保溫一定的時間,使被處理件上的聚酯(或其他高聚物)熔化。熔化的物料流下集中到爐體底部的廢料收集罐中。待基本流完以后,開始第二階段的升溫。大約在350℃左右,殘留的聚酯開始分解,此時打開真空泵抽真空,升溫到500℃左右,進(jìn)行第二階段的保溫。同時通入少量空氣,對殘留物進(jìn)行氧化。在真空狀態(tài)(-0.8~-0.7MPa)下,殘留聚酯的熱分解和氧化分解較快,產(chǎn)生的氣體和灰分微??杀怀樽摺U麄€過程大約6~8h即可完成。
真空清洗爐過去依賴進(jìn)口,現(xiàn)在國內(nèi)太原自動化儀表廠已研制成功并批量生產(chǎn)。國產(chǎn)真空清洗爐包括爐體和控制臺兩部分。爐體采用輻射加熱,真空泵與爐體連在一起。爐蓋密封圈用水冷卻保護(hù)。爐底部有廢料收集罐??刂乒裆涎b有微機(jī)溫度和程序控制儀、記錄儀。清洗溫度和時間等程序輸入電腦以后,升溫、保溫、降溫、開關(guān)真空泵等均可自動進(jìn)行。該設(shè)備清洗效果較好,對環(huán)境無污染,操作方便,近年來推廣很快。