本刊記者-郭春花　　

　　在環(huán)保呼聲愈來愈強、石油資源日益枯竭的當下，Lyocell纖維以其生產(chǎn)工藝無污染、產(chǎn)品性能優(yōu)良并且廢棄物可自然降解而越來越被廣泛使用。Lyocell纖維的基本工藝相比其他工藝流程較為簡單。原則上，從漿粕到纖維的轉(zhuǎn)變只需要幾個基本的流程步驟，且大多數(shù)基本的要求已在上世紀70、80年代得到描述和解決，眾多專利（已過期）也說明了Lyocell生產(chǎn)工藝的“主要路徑”。

　　盡管總體上 Lyocell 生產(chǎn)過程十分簡單，但從實驗室規(guī)模的想法轉(zhuǎn)化到工業(yè)規(guī)模的解決辦法，還需要經(jīng)過諸多努力。同時，考慮到經(jīng)濟層面，也需要不斷尋找降低成本、提高效率、簡化操作、提升質(zhì)量、確保安全的辦法。

　　為了生產(chǎn)高質(zhì)量的Lyocell纖維，奧地利ONE-A工程有限公司進一步研發(fā)Lyocell纖維技術，對其生產(chǎn)工藝和所使用的設備進行了改進，并申請了相關專利。目前ONE-A公司在中國的專利和專利申請達數(shù)十件，其中涉及Lyocell纖維生產(chǎn)的專利技術尤為突出，這些專利和專利申請對Lyocell纖維生產(chǎn)工藝技術進行了極大的改進，從而提高了工業(yè)化規(guī)模Lyocell纖維生產(chǎn)的效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。ONE-A堅持不斷發(fā)展，仍有更多改進及專利正在研發(fā)中，接下來的幾年將會陸續(xù)面市。本期及之后刊登的文章將給讀者帶來ONE-A Lyocell專利技術的概述。

　　本期主要介紹“Lyocell聚合物系統(tǒng)的機械安全措施”中ONE-A已經(jīng)公布的兩項專利技術——用于輸送管道的連接件和包含卸壓閥的管道。

　　專利1. 用于輸送管道的連接件（專利號：CN103998839A）

　　粘性熱敏流體的輸送要經(jīng)過包含換熱器、管路、連接件、中間部件、偏轉(zhuǎn)件，分配件、泵和過濾器等部分的管道。這是Lyocell生產(chǎn)過程中的必要工藝步驟。

　　由于高剪切速率依賴于粘度，專注于在聚合物熔體輸送中順利且優(yōu)化的條件是至關重要的。有一個非常重要的要求，就是克服從聚合物熔體生產(chǎn)到紡絲機的輸送過程中的高壓損失。高壓損失需要高壓管道和設備。為了防止爆炸或損壞，聚合物熔體管道和聚合物熔體設備必須防止過壓。壓力釋放閥或爆破片能進行過壓保護。這些安全設備的位置與安裝對生產(chǎn)過程的安全和效率，及產(chǎn)品質(zhì)量有著明顯的影響。

　　粘性熱敏或熱不穩(wěn)定材料的輸送，尤其是那些通過加熱保持液態(tài)并在冷卻過程中有結(jié)塊現(xiàn)象的材料，需要先進的解決方案。爆破片前的沉淀物對于Lyocell工藝性能和生產(chǎn)安全是一大風險，有可能導致極為危險的過壓情況。

　　三項關鍵點

　　ONE-A 公司研發(fā)的一項專利技術輸送管道的連接件（專利號：CN103998839A）很好地緩解了上述風險。該技術有三大關鍵點：

　　一是調(diào)溫連接件。此發(fā)明提供一個調(diào)節(jié)溫度的連接件（“接頭”），用于輸送聚合物熔體，配套有一個過剩壓力釋放部件。為了達到最高的溫度均勻度，連接件配備了多種加熱方式，如加熱介質(zhì)的加熱孔或加熱通道，電加熱裝置以及類似裝置。為了能降低溫度損失，連接件須是絕熱的。

　　連接件可以配備額外的孔用于插入溫度測量或壓力測量儀表。孔也能適用于取樣閥，也可以用于控制泄漏，還可以從內(nèi)到外清洗聚合物熔體管道內(nèi)老化的聚合物熔體，實現(xiàn)可控制泄漏。

　　二是混合部件。在連接件內(nèi)部可提供一個混合單元。這個單元會與流體充分混合，尤其是在過壓釋放組件的區(qū)域內(nèi)。

　　混合單元通常被使用在聚合物熔體管道/設備中，以此為聚合物熔體流動提供光滑的條件。連接件的使用除了能增強流動質(zhì)量，并且可清洗三通管，以及取樣孔與過壓保護裝置孔中可能出現(xiàn)的死區(qū)。

　　混合單元迫使聚合物熔體清洗壓力釋放裝置的表面或是在聚合物熔體管道內(nèi)表面無法沖洗的其他單元。當聚合物熔體管路沒有安裝沖洗設備情況下，混合單元允許使用“標準”壓力釋放裝置。

　　三是合適的卸壓裝置。為了優(yōu)化永久清洗死區(qū)的能力，在輸送管路上安裝的連接件能允許各種卸壓裝置的使用，如卸壓閥、固定爆破片和焊接爆破片等。可以安裝使用特殊形狀的卸壓裝置，以沖洗內(nèi)壁，但這不是必須的。

　　解決三大問題

　　該項專利技術解決了三大問題：

　　一是無冷點。先前解決死區(qū)問題和聚合物熔體管道/設備的卸壓裝置使用問題的方法,注重用幾何優(yōu)化系統(tǒng)避免死區(qū)的產(chǎn)生。在特殊卸壓裝置安裝使用三通管是最為普遍的方法，這能或多或少解決死區(qū)問題。在冷卻管道中插入三通管，需要一個準確位于聚合物熔體平滑和均勻冷卻區(qū)的加熱夾套的隔斷。

　　加熱套的隔斷會產(chǎn)生冷點。冷點會對聚合物熔體受控且暢通輸送產(chǎn)生負面影響。這種情況（冷點出現(xiàn)在管道中）會對熱高粘性和結(jié)構粘性聚合物材料，

　　例如纖維素/水/NMMO溶劑的流動表現(xiàn)產(chǎn)生負面影響。

　　現(xiàn)今的發(fā)明通過精確加熱和避免流體在內(nèi)表面未安裝沖洗裝置的聚合物熔體管道中堵塞，克服了之前提到的問題。

　　二是固化流體無結(jié)塊。這種連接件的溫度均勻與最佳流動特性減少了堵塞的狀況，從而避免安全裝置故障。如需增強生產(chǎn)過程的安全性，可以使用一個孔控制一小部分聚合物流體的泄漏，以此提前釋放最終會老化的聚合物熔體。

　　三是連接件的取樣點。這種連接件的溫度均勻和最佳流動特性進一步允許了在最關鍵區(qū)域?qū)酆衔锶垠w進行采樣。熔體樣品可以被用來測試粘性、穩(wěn)定性、純度以及其他性能。

　　該專利技術有助于用戶

　　· 提高工廠安全系數(shù)

　　· 過壓設備無故障

　　· 最終產(chǎn)品保持穩(wěn)定的質(zhì)量

　　· 過濾介質(zhì)使用壽命更長

　　專利2. 包含卸壓閥的管道（專利號；CN103765065A）

　　使用卸壓裝置保護壓力設備已經(jīng)得到廣泛認同，傳統(tǒng)方法包括使用閥或爆破片。卸壓閥在有超出許可的壓力上升的情況下保護超壓區(qū)域或壓力容器設備。超出許可的壓力上升會導致、增加系統(tǒng)的損壞。爆破片有一層薄膜，在壓力超出標準操作壓力但低于使管道或設備破裂的壓力的情況下會產(chǎn)生爆破。

　　卸壓設備必須保證整個設備處于安全狀態(tài)。因此這種設備包括可重復使用的、不可重復使用的組件與自定義組件。組件的選擇必須考慮到多重標準。除了壓力的標準，也要考慮到卸壓設備的壓力不足狀態(tài)與安裝位置，及其物理、化學表現(xiàn)，如腐蝕和磨損。

　　許多生產(chǎn)過程，如Lyocell纖維的生產(chǎn)過程，需要無死區(qū)的卸壓系統(tǒng)。因為反應產(chǎn)物會因死區(qū)產(chǎn)生相對較長的滯留時間。這會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生負面影響，或是使放熱反應產(chǎn)生最壞的情況。

　　三項關鍵點

　　ONE-A 公司研發(fā)的專利技術“包含卸壓閥的管道”（專利號：CN103765065A）很好地解決了上述問題。該技術包含三項關鍵點：

　　一是密封組件。現(xiàn)今的發(fā)明包括一個有密封組件的卸壓閥，這將管道內(nèi)部從配液管道中分離，并能在發(fā)生預先設定的過壓的情況下疏通配液管道。

　　二是密封組件的表面清洗。朝向管道內(nèi)部或設備零件的密封組件的表面歸屬于管道（內(nèi)部管道表面的沖洗），所以此表面在運行過程中由源源不斷的粘性熔體通過管道進行清洗。

　　三是連接桿 - 分塊組件。密封組件被連接桿固定在關閉位置。連接桿是可置換的，或是能由預定的過壓狀況取代的，所以被連接的密封組件能疏通配液管道。

　　連接桿本身會在過壓狀況下發(fā)生替換，特別是通過連接桿變形的方法來替換。這種類型的設計包括連接桿的扭結(jié)或彎曲。連接桿最好是屈曲桿，這樣倘若過壓或在預定過壓情況下發(fā)生了彎曲變形，就會經(jīng)歷歐拉失穩(wěn)。任一連接桿的解塊都可由剪切銷或彈簧執(zhí)行。

　　解決三大問題

　　該項專利技術解決了三大問題：

　　一是死區(qū)最小化。傳統(tǒng)爆破片不是為存在影響產(chǎn)品質(zhì)量或工藝安全的死區(qū)的系統(tǒng)設計的。在任何情況下Lyocell死區(qū)都需要確保最小化，以免聚合物熔體老化和結(jié)塊。克服這樣問題的首要方法就是在軸套上安裝電焊接爆破片，軸套上的爆破片表面與管道內(nèi)表面靠近。

　　根據(jù)上圖所示，爆破片被焊接在軸套上從而減小死區(qū)面積，但這并不意味著死區(qū)被徹底消除。與爆破片相比，ONE-A卸壓閥的密封組件能被不斷清洗。由此，為了抑制聚合物熔體的沉淀和結(jié)塊，管道內(nèi)壁和密封組件的過渡區(qū)就不會有圓角和邊緣。

　　二是組件在過壓作用下無腐蝕或化學影響。爆破片包含一層會在過壓情況下響應的隔膜，由于其直接與熔體接觸，受到腐蝕后會影響系統(tǒng)功能與裝置對壓力的響應。壓力釋放閥的響應單元是一個彈簧，一個剪切銷或一個屈曲桿。響應單元不與腐蝕性介質(zhì)直接接觸，所以在使用周期內(nèi)對裝置都不會產(chǎn)生影響。

　　三是更快更精準的反應。“歐拉屈曲”在達到預先設定的負荷后自行發(fā)生。此設計非常精確，產(chǎn)生的壓力與預先設計的壓力十分接近。歐拉屈曲在更依賴抗張強度而不是溫度的彈性模量的基礎上產(chǎn)生。因此，屈曲桿能更精確地工作。

　　該專利技術有助于用戶

　　· 減少生產(chǎn)操作工序

　　· 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定

　　· 工廠設計經(jīng)濟有效

　　· 比起電焊接爆破片的更新，連接桿的更新更節(jié)省成本

　　相關鏈接：

　　先鋒技術 | ONE-A，為中國Lyocell纖維保駕護航