[发明专利]高强高模聚乙烯纤维萃取及干燥过程中的载气循环与溶剂回收方法

说明书

本发明公开了一种高强高模聚乙烯纤维萃取及干燥过程中的载气循环与溶剂回收方法，用合适的溶剂洗涤从干燥箱和萃取槽出来的含第二溶剂的尾气，经过洗涤的尾气去第一换热器，被换热后分成二部分，第一部分进载气加热器，温度达到工艺指标，进入干燥箱再次用于干燥；第二部分尾气去深度处理；载气从干燥箱出来先经过第一换热器将其中的部分能量转移给从洗涤塔出来的尾气，同时冷却回收部分第二溶剂；然后，载气再经过第二换热器进一步冷却，再次回收部分第二溶剂；最后含有少量第二溶剂的载气，经过洗涤塔，回到第一换热器回用。本发明在萃取过程中能大幅度回收萃取剂，在萃取后干燥阶段能大幅度降低干燥能耗。

技术领域

本发明涉及一种高强高模聚乙烯纤维萃取及干燥过程中的载气循环与溶剂回收方法。

背景技术

高强高模聚乙烯纤维是继碳纤维和芳纶纤维之后出现的第三代高性能纤维，以其高强、高模、质轻、耐磨损、耐低温、耐紫外线、抗屏蔽、柔韧性好、冲击能量吸收高及耐强酸强碱化学腐蚀等众多优异性能而广泛应用于航海、航空、航天、防御装备及现代化战争中。

目前工业化生产聚乙烯纤维采用凝胶纺丝——高倍热拉伸工艺，该工艺又可分为干法和湿法两种。除荷兰DSM、日本东洋纺公司采用干法工艺外，其他的公司均采用湿法工艺。

湿法工艺分为纺丝原液制备、拉制凝胶丝条、萃取干燥和拉伸定形四道工序。经凝胶纺丝制备的初生丝是一种高度溶胀的凝胶体，内含大量高沸点溶剂使大分子链溶剂化，降低了链间的次价键力和缠结点密度。溶剂化作用使大分子链的松弛活化能降低，活动性增加，在承受张力时，尤其在高温下拉伸时相对滑移，降低了纤维的强度和模量，因此必须除去溶剂。

目前普遍采用萃取方式除去凝胶丝条中高沸点溶剂，为提高萃取效率常采用多级萃取，造成萃取及回收成本高，且由于萃取剂多为低沸点易挥发物质，易产生安全及环保问题。为除去凝胶丝条中残存的萃取剂，需进行干燥处理。而干燥多采用热风干燥，由于聚乙烯丝条由传送带送入干燥室，进行热风干燥时易造成丝条在与铁网的接触面上局部受热过大，丝条受热不均匀，使得成品丝条力学性能不稳定。

CN100427653C中以碳氢化合物为萃取剂，冻胶丝经过集束张力架、分丝架、压油辊、碳氢液预处理浴槽、七辊牵引辊、超声波碳氢萃取槽、热风干燥、多级拉伸、卷绕得高强高模聚乙烯纤维，溶剂含量1.2-1.8%。该工艺流程较长，超声萃取大大加快了萃取速度，但同时也加快了萃取剂的挥发，造成纤维成本的增加，恶化了环境。

CN1912198A公开了一种超高分子量聚乙烯纤维制备过程中的牵伸萃取方法。在萃取过程中同时进行牵伸操作，可以促使纤维表面发生表面更新，消除可能出现的皮层，加快萃取速度；由于牵伸应力的存在，促使溶剂脱离初生纤维后出现的空洞闭合，使纤维结构更为致密。为获得合适的牵伸倍率，需要在各个萃取槽间分配合适的牵伸倍率，这就增加了操作难度，且需要增加导丝辊及电机数目，增加设备投资。

CN1693545A公开了一种超高分子量聚乙烯纤维制备中的超临界萃取及干燥方法。该方法选用甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯中的一种为萃取剂，萃取与干燥在同一个设备中完成，简化了工艺过程，但超临界萃取需要高温高压，对设备的要求高，安全性大大降低。

CN102115964B提出了一种超高分子量聚乙烯纤维的干燥方法，对丝条进行三级干燥，并改变热风的吹送方向，使丝条受热均匀，稳定丝条的力学性能。由于采用了三级干燥，增加了对设备的投资，且由于铁网的导热性，并不能完全使丝条受热均匀，在超倍拉伸时易出现“毛丝”和“断头”现象。

很多的研究者对提高萃取效率和效果的方法和设备进行了研究，对于干燥的研究也仅仅是解决干燥的效果与效率问题。研究成果的应用确实达到了原先的研究目的，解决了一些问题。但是对于PE纤维生产过程中的萃取和干燥，还未见有人研究萃取剂在干燥过程中提高萃取剂回收率与干燥过程节能的方法与设备，更加未见将两者统一起来一并进行研究的情况。