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          紡絲組件、計量泵和熔體過濾器的清洗

          發表日期:2020-04-15     點擊次數: 999   

          紡絲組件、計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,再進行水洗、堿(酸)洗和超聲波清洗。

          一、煅燒法和水蒸氣保護煅燒法
              
             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控制和指示溫度。煅燒時,將被清洗物放入爐內,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,使整個煅燒爐內不出現明火,這就是水蒸汽保護煅燒法。

             煅燒法具有以下特點:(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渣,這樣就會增加后道補充清潔的要求;(2)設備投資費用對于碳鋼結構的較低,其運行費用屬低或中等;(3)環境保護差,大量廢氣發散污染空氣,炭黑粘附室內墻壁機具,惡化環境;(4)應用范圍最廣,對所有的高聚物幾乎都能采用煅燒處理;(5)對組件有損傷,由于煅燒爐內的工況不規律,產生明火時對其溫度控制困難,會導致組件的過熱,伴隨著產生變形和損傷,甚至使噴絲板微孔處產生金相結構的破壞與腐蝕。

          二、鹽浴法
              
              該法是將紡絲組件、計量泵、熔體過濾器在溫度為250~350℃分解爐內燃燒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,硝酸鈉產生氧化能力較強的活性氧,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,亞硝酸鹽腐蝕設備,并對人體有害。

              鹽浴法的特點為:(1)清潔效率高,快速的熱量傳遞能達到最短的清洗時間;(2)基建投資中等,運行費用最高。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,鹽的殘渣處理需要附加費用,在處理完畢后還要補充后清洗,整個系統維護費用高;(3)對環境保護不利,因為廢氣中混有無機鹽的蒸發氣體,通常需經淋洗,但不能達到清潔空氣標準的規定,且系統里還有一定數量的固體廢物;(4)應用范圍廣,可以清洗各種高聚物;(5)對組件損傷較大,大多數部件在鹽浴處理后,在冷水中快速冷卻,以便除去剩余的鹽分,由于復雜結構的零部件會因熱沖擊而開裂或產生內應力,易使焊接點腐蝕開裂,尤其在過濾器中表現較嚴重。

          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、對設備無損壞等特點,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時(常壓時,為285℃)聚酯能被三甘醇溶解的原理達到清洗目的。清洗步驟是將被清洗物放入有加熱系統的三甘醇槽內,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,則要求進行超聲波清洗,清洗介質為溫度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、計量泵、齒輪泵和過濾器濾芯的使用壽命。本法缺點為成本高,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還原劑,使TIO2還原成低價的鈦,可達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,它的特點為:(1)清潔周期長需6~2h,清潔工序較多;(2)基建與設備投資高,溶劑清洗罐及其溶劑回收的費用是各種方法中成本最高的。其運行費用也高,三甘醇類溶劑價格較貴,按現代的規范還要求支付高昂的廢物處理費用;(3)環境保護難,三甘醇殘渣對人體有害,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反應,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,達到被除去之目的。它是將被清洗物置于高壓釜內,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,若添加少量NaOH,則可縮短清洗時間。此后,被清洗物再經與三甘醇法相似的清洗(即水洗、堿洗、超聲波洗等)即可。本法的優點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,用壓縮空氣吹動經電加熱的三氧化鋁微小粒子,使爐內形成一個溫度均勻的浴床,被清洗物件上的聚酯、油污和有機物等迅速高溫分解,達到清洗之目的。

          1、清洗爐結構
            
              清洗爐結構如圖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,下方設有氣帽風室,壓縮空氣由此進入。廢氣從爐膛上部側向排風道排出。爐頂裝有蓋子,被清洗物體放在吊籃內,爐口靠組件及蓋子的自重封閉,以防止介質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:最好粒徑為φ0.1~0.15mm,由30%α和70%γ型組成的實心氧化鋁顆粒。這種介質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不但有利于流化,而且節約能量;但為避免介質嵌入噴絲孔內,選用的粒徑應遠小于孔徑;而過細的介質(如粉狀)因粘附力大,易產生溝流、騰涌現象,不利于熱的傳導,故應綜合考慮。

             (2)清洗溫度和時間:由實驗得知,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,當清洗溫度低于430℃時,即使延長清洗時間,也達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外,還與流化床內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,這些因素又主要決定流化床內氣體流量。當氣體流量增加時,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點,克服了煅燒法在空氣中煅燒處理噴絲板不易干凈和產生明火導致被處理件退火變形的缺點,是近年來發展起來的一種新型處理方法。它特別適用于處理異形、細旦等噴絲板,亦可處理過濾器濾芯、計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,進行第二階段的保溫。同時通入少量空氣,對殘留物進行氧化。在真空狀態(-0.8~-0.7MPa)下,殘留聚酯的熱分解和氧化分解較快,產生的氣體和灰分微??杀怀樽?。整個過程大約6~8h即可完成。

              真空清洗爐過去依賴進口,現在國內太原自動化儀表廠已研制成功并批量生產。國產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。爐底部有廢料收集罐??刂乒裆涎b有微機溫度和程序控制儀、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、開關真空泵等均可自動進行。該設備清洗效果較好,對環境無污染,操作方便,近年來推廣很快。


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