黏膠纖維后處理浴液母液補(bǔ)加系統(tǒng)研究

龐艷麗

（唐山三友集團(tuán)興達(dá)化纖有限公司，河北 唐山 063305）

在黏膠纖維生產(chǎn)過程中，經(jīng)過紡絲成型、切斷后仍含有較多雜質(zhì)，如硫酸、硫酸鹽、CS2及硫磺等，需要經(jīng)過后處理才能進(jìn)入烘干系統(tǒng)進(jìn)行烘干。纖維的后處理是在精煉機(jī)中完成的，包括水洗、脫硫、漂白等工序，目的是去除纖維中的硫并清洗干凈，然后用漂白劑將纖維漂白至要求的白度，為保證黏膠纖維具有類似天然纖維的性能及可紡性，還需要對(duì)纖維進(jìn)行上油處理。

隨著黏膠纖維生產(chǎn)技術(shù)水平的提升，唐山三友集團(tuán)興達(dá)化纖有限公司從第1條生產(chǎn)線到目前的第11條生產(chǎn)線產(chǎn)能已經(jīng)提升將近7.5倍，浴站循環(huán)系統(tǒng)的處理能力逐步提升、設(shè)備規(guī)模逐步擴(kuò)大，而母液補(bǔ)充系統(tǒng)一直沿用原有的設(shè)計(jì)方案。為提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、降低運(yùn)行成本和維護(hù)費(fèi)用，在生產(chǎn)過程中試用了一種新型母液補(bǔ)加系統(tǒng)，本研究將重點(diǎn)進(jìn)行闡述分析。

1 現(xiàn)有浴站浴液母液補(bǔ)加系統(tǒng)運(yùn)行模式及存在的問題

1.1 浴站浴液母液補(bǔ)加系統(tǒng)運(yùn)行模式

浴站循環(huán)系統(tǒng)作為精煉的輔助工序，擔(dān)負(fù)著將各種浴液輸送到精煉機(jī)上的任務(wù)，脫硫、漂白、油浴系統(tǒng)的設(shè)備配置和控制工藝均類似，主要設(shè)備均包括計(jì)量罐、計(jì)量泵、循環(huán)罐、循環(huán)泵，如圖1所示。

由圖1可知，母液罐中的母液經(jīng)輸送泵輸送至計(jì)量罐，接著由計(jì)量泵定量輸送至循環(huán)罐，再由循環(huán)泵輸送至精煉機(jī)上的浴液淋洗區(qū)，浴液透過纖維層后回流至循環(huán)罐，達(dá)到處理纖維中的雜質(zhì)或者對(duì)纖維進(jìn)行脫硫/上油的目的[1]，循環(huán)液濃度處于工藝要求的固定范圍，回流的浴液濃度要想降低，需要計(jì)量泵為其補(bǔ)充母液，經(jīng)補(bǔ)充后繼續(xù)循環(huán)使用形成閉環(huán)，不同的品種需要的浴液濃度不同，因此，浴液的控制參數(shù)要根據(jù)產(chǎn)品要求確定。

圖1 浴液補(bǔ)液系統(tǒng)流程

1.2 產(chǎn)能提升造成的母液補(bǔ)加系統(tǒng)設(shè)備問題及應(yīng)對(duì)措施

浴站計(jì)量泵的主要作用是將母液定量注入循環(huán)罐中，以保證循環(huán)浴液濃度穩(wěn)定。現(xiàn)在車間大多選用隔膜液壓計(jì)量泵，其結(jié)構(gòu)采用液壓油均勻的驅(qū)動(dòng)隔膜動(dòng)作，克服了之前機(jī)械直接驅(qū)動(dòng)方式下泵隔膜受力過分集中的缺點(diǎn)，延長(zhǎng)了隔膜的使用壽命，提高了隔膜的耐受壓力，運(yùn)行穩(wěn)定性較好，加入量較為精準(zhǔn)。

但是，漂白母液—次氯酸鈉母液中含有金屬離子等雜質(zhì)，容易在計(jì)量泵單向閥和隔膜處產(chǎn)生結(jié)垢。油浴母液計(jì)量泵內(nèi)部容易沉積油泥，隨著產(chǎn)能的提升，計(jì)量泵加入量逐步加大，計(jì)量泵行程、頻率提升后，動(dòng)作頻次和動(dòng)作幅度均大幅度增加，造成內(nèi)部結(jié)垢和油污產(chǎn)生量增大，先后出現(xiàn)多次因單向閥卡頓問題造成母液加入量波動(dòng)進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量的情況。

針對(duì)這一問題的解決措施是定期對(duì)計(jì)量泵隔膜及單向閥進(jìn)行拆解維護(hù)，清理內(nèi)部污垢，保證單向閥及隔膜動(dòng)作正常。目前，油浴計(jì)量泵每8小時(shí)拆解清理1次，漂白計(jì)量泵每2 h拆解清理1次，脫硫計(jì)量泵不存在此問題。

2 浴站循環(huán)系統(tǒng)母液補(bǔ)充自動(dòng)化性能提升的設(shè)想

隨著大型生產(chǎn)線逐漸建成投產(chǎn)，設(shè)備占地面積增大，紡絲車間的廠房的總高也比小型生產(chǎn)線的廠房高，以8萬(wàn)t黏膠生產(chǎn)線為例，車間二層標(biāo)高8.0 m，三層管道間標(biāo)高16.5 m，四層紡絲機(jī)標(biāo)高21.5 m，燒堿儲(chǔ)罐放在三層，浴站基本布置在一層，浴液勢(shì)能更大，可以靠重力輸送，由此聯(lián)想到其他浴液系統(tǒng)，母液用重力流輸送至一層浴站，減少動(dòng)力輸送設(shè)備。

3 重力流自動(dòng)補(bǔ)液系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

2018年開始，生產(chǎn)線產(chǎn)能提升，原液車間提產(chǎn)后一段膜的凈液存在較大剩余，為提高凈液利用率，使用一段膜凈液替代濃堿。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，一段膜凈液氫氧化鈉質(zhì)量濃度約為210 g/L，約為當(dāng)前濃堿質(zhì)量濃度的1/2，按照8萬(wàn)t生產(chǎn)線的堿液使用量，如果使用一段膜凈液，消耗量約為1 200 L/h，車間脫硫計(jì)量泵的輸送能力為825 L/h，已經(jīng)明顯超出計(jì)量泵的設(shè)計(jì)能力，需要對(duì)計(jì)量泵進(jìn)行重新選型，改造費(fèi)用較高。由于凈液輸送點(diǎn)和接收點(diǎn)的標(biāo)高差距較大，考慮使用重力流輸送的方案，最終確定利用兩者的高差，在輸送管道上加裝流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥控制的輸送方案，紡練車間脫硫罐頂標(biāo)高6.5 m，計(jì)算壓力，針對(duì)浴液流量情況，選擇進(jìn)口管徑為DN25，配合流量計(jì)計(jì)量范圍為500～2 000 L。設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

圖2 重力流補(bǔ)液流程

一段膜的凈液輸送系統(tǒng)投入使用后，試驗(yàn)調(diào)節(jié)閥開度和預(yù)留的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提高流量輸送的精確性。試驗(yàn)期間跟蹤發(fā)現(xiàn)：凈液加入流量較為穩(wěn)定，自控閥調(diào)整對(duì)流量影響較大，調(diào)節(jié)閥開度超過5.0%時(shí)，流量大幅度波動(dòng)，對(duì)精準(zhǔn)控制的影響較大，不同開度對(duì)應(yīng)流量如表1所示。

據(jù)表1，調(diào)節(jié)閥開度范圍在20.0%～27.0%能滿足使用需求，且開度調(diào)整在0.5%以內(nèi)，母液輸送流量波動(dòng)較??；開度超過2.0%，流量波動(dòng)較大。所以在實(shí)際操作過程中，如果需要調(diào)整，要求每次控制調(diào)整幅度不得超過0.5%，待流量穩(wěn)定后再進(jìn)行下一梯度調(diào)整，經(jīng)過一段時(shí)間的跟蹤，系統(tǒng)可以正常使用，達(dá)到了預(yù)期效果。

表1 調(diào)節(jié)閥開度與輸送量的對(duì)應(yīng)關(guān)系

本次針對(duì)母液系統(tǒng)的補(bǔ)液形式優(yōu)化升級(jí)是為了解決原液車間一段膜凈液剩余問題而進(jìn)行的嘗試，通過試用過程跟蹤發(fā)現(xiàn)，此控制方式相比于使用計(jì)量泵加入方式具有以下特點(diǎn)：在調(diào)節(jié)閥開度調(diào)整過程中輸送流量波動(dòng)較大，調(diào)整完成后流量較為穩(wěn)定，但在正常過程中涉及調(diào)整的操作較少，一般在檢修后開車時(shí)或更換品種及紡膠量調(diào)整時(shí)涉及對(duì)調(diào)節(jié)閥的調(diào)整。此種方式對(duì)比之前的計(jì)量泵加液方式，可監(jiān)控程度有明顯提升，計(jì)量泵加液系統(tǒng)需要操作人員每20分鐘觀察1次下液量，以判斷過往20 min的加入量是否正常，這種方式存在明顯的滯后性。針對(duì)重力流補(bǔ)液形式采用流量監(jiān)控，流量出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)可根據(jù)設(shè)定的報(bào)警值及時(shí)發(fā)現(xiàn)，消除隱患。同時(shí)，原有的計(jì)量泵系統(tǒng)作為備胎，具備隨時(shí)開啟能力，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，判斷及時(shí)、處理迅速，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升有良好作用，還可有效降低浴站職工操作強(qiáng)度。重力流補(bǔ)液系統(tǒng)的儲(chǔ)罐采用液位連鎖，低液位時(shí)自動(dòng)補(bǔ)充母液，脫硫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制，運(yùn)行性能明顯提升。

4 同類問題解決及系統(tǒng)優(yōu)化方案

鑒于脫硫系統(tǒng)重力流補(bǔ)液系統(tǒng)流量自動(dòng)檢測(cè)裝置的成功應(yīng)用，可以推廣至大型生產(chǎn)系統(tǒng)所有浴液流量計(jì)中。與小型生產(chǎn)線不同，大型生產(chǎn)線的漂白、油浴、脫硫母液補(bǔ)加量為1 000～4 000 L/h，均可應(yīng)用重力流加液系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)閥控制均可實(shí)現(xiàn)流量的自動(dòng)監(jiān)控。雖然調(diào)整過程存在波動(dòng)，精準(zhǔn)性相比于計(jì)量泵加液存在不足，但現(xiàn)有的大型生產(chǎn)線因產(chǎn)能大，對(duì)浴液循環(huán)系統(tǒng)中母液加入量在10.0%以內(nèi)的波動(dòng)是可接受的。因此，重力流補(bǔ)液方式更適合大型生產(chǎn)線，相比之前使用的計(jì)量泵加液系統(tǒng)仍需要浴站職工配合觀察加入量的情況，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了一定提升。

可以在車間較高的樓層布置漂白計(jì)量罐和油浴計(jì)量罐，由母液泵將母液打入計(jì)量罐內(nèi)，利用浴液勢(shì)能，通過流量計(jì)自控閥系統(tǒng)加入循環(huán)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。現(xiàn)有計(jì)量泵系統(tǒng)作為備胎使用，每次停車進(jìn)行檢修檢查，開車后優(yōu)先使用計(jì)量泵，穩(wěn)定后再轉(zhuǎn)入自動(dòng)加入系統(tǒng)，驗(yàn)證計(jì)量泵具備隨時(shí)開啟能力。為提高安全性，在漂白系統(tǒng)中可以增加雙流量計(jì)控制，當(dāng)兩個(gè)流量計(jì)同時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)確定系統(tǒng)故障，當(dāng)單個(gè)出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)解決設(shè)備問題，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過脫硫母液自動(dòng)補(bǔ)充系統(tǒng)的試驗(yàn)及運(yùn)行論證，證明了大型生產(chǎn)線采用重力流母液自動(dòng)補(bǔ)充系統(tǒng)的可行性和優(yōu)勢(shì)，可有效提高系統(tǒng)的可監(jiān)控性和穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和均一性，在大型生產(chǎn)線上有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)充系統(tǒng)降低了現(xiàn)場(chǎng)工人操作量，可提高職工巡檢的完整性和精細(xì)性，進(jìn)一步提高穩(wěn)定性，在大型生產(chǎn)線有推廣應(yīng)用價(jià)值。