黏膠纖維后處理浴液母液補加系統研究

龐艷麗

（唐山三友集團興達化纖有限公司，河北 唐山 063305）

在黏膠纖維生產過程中，經過紡絲成型、切斷后仍含有較多雜質，如硫酸、硫酸鹽、CS2及硫磺等，需要經過后處理才能進入烘干系統進行烘干。纖維的后處理是在精煉機中完成的，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，還需要對纖維進行上油處理。

隨著黏膠纖維生產技術水平的提升，唐山三友集團興達化纖有限公司從第1條生產線到目前的第11條生產線產能已經提升將近7.5倍，浴站循環系統的處理能力逐步提升、設備規模逐步擴大，而母液補充系統一直沿用原有的設計方案。為提高系統運行穩定性、降低運行成本和維護費用，在生產過程中試用了一種新型母液補加系統，本研究將重點進行闡述分析。

1 現有浴站浴液母液補加系統運行模式及存在的問題

1.1 浴站浴液母液補加系統運行模式

浴站循環系統作為精煉的輔助工序，擔負著將各種浴液輸送到精煉機上的任務，脫硫、漂白、油浴系統的設備配置和控制工藝均類似，主要設備均包括計量罐、計量泵、循環罐、循環泵，如圖1所示。

由圖1可知，母液罐中的母液經輸送泵輸送至計量罐，接著由計量泵定量輸送至循環罐，再由循環泵輸送至精煉機上的浴液淋洗區，浴液透過纖維層后回流至循環罐，達到處理纖維中的雜質或者對纖維進行脫硫/上油的目的[1]，循環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，需要計量泵為其補充母液，經補充后繼續循環使用形成閉環，不同的品種需要的浴液濃度不同，因此，浴液的控制參數要根據產品要求確定。

圖1 浴液補液系統流程

1.2 產能提升造成的母液補加系統設備問題及應對措施

浴站計量泵的主要作用是將母液定量注入循環罐中，以保證循環浴液濃度穩定。現在車間大多選用隔膜液壓計量泵，其結構采用液壓油均勻的驅動隔膜動作，克服了之前機械直接驅動方式下泵隔膜受力過分集中的缺點，延長了隔膜的使用壽命，提高了隔膜的耐受壓力，運行穩定性較好，加入量較為精準。

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

針對這一問題的解決措施是定期對計量泵隔膜及單向閥進行拆解維護，清理內部污垢，保證單向閥及隔膜動作正常。目前，油浴計量泵每8小時拆解清理1次，漂白計量泵每2 h拆解清理1次，脫硫計量泵不存在此問題。

2 浴站循環系統母液補充自動化性能提升的設想

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

3 重力流自動補液系統的應用實例

2018年開始，生產線產能提升，原液車間提產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。經過研究發現，一段膜凈液氫氧化鈉質量濃度約為210 g/L，約為當前濃堿質量濃度的1/2，按照8萬t生產線的堿液使用量，如果使用一段膜凈液，消耗量約為1 200 L/h，車間脫硫計量泵的輸送能力為825 L/h，已經明顯超出計量泵的設計能力，需要對計量泵進行重新選型，改造費用較高。由于凈液輸送點和接收點的標高差距較大，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和調節閥控制的輸送方案，紡練車間脫硫罐頂標高6.5 m，計算壓力，針對浴液流量情況，選擇進口管徑為DN25，配合流量計計量范圍為500～2 000 L。設計流程如圖2所示。

圖2 重力流補液流程

一段膜的凈液輸送系統投入使用后，試驗調節閥開度和預留的對應關系，提高流量輸送的精確性。試驗期間跟蹤發現：凈液加入流量較為穩定，自控閥調整對流量影響較大，調節閥開度超過5.0%時，流量大幅度波動，對精準控制的影響較大，不同開度對應流量如表1所示。

據表1，調節閥開度范圍在20.0%～27.0%能滿足使用需求，且開度調整在0.5%以內，母液輸送流量波動較小；開度超過2.0%，流量波動較大。所以在實際操作過程中，如果需要調整，要求每次控制調整幅度不得超過0.5%，待流量穩定后再進行下一梯度調整，經過一段時間的跟蹤，系統可以正常使用，達到了預期效果。

表1 調節閥開度與輸送量的對應關系

本次針對母液系統的補液形式優化升級是為了解決原液車間一段膜凈液剩余問題而進行的嘗試，通過試用過程跟蹤發現，此控制方式相比于使用計量泵加入方式具有以下特點：在調節閥開度調整過程中輸送流量波動較大，調整完成后流量較為穩定，但在正常過程中涉及調整的操作較少，一般在檢修后開車時或更換品種及紡膠量調整時涉及對調節閥的調整。此種方式對比之前的計量泵加液方式，可監控程度有明顯提升，計量泵加液系統需要操作人員每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。針對重力流補液形式采用流量監控，流量出現波動時可根據設定的報警值及時發現，消除隱患。同時，原有的計量泵系統作為備胎，具備隨時開啟能力，當出現故障時，判斷及時、處理迅速，對系統穩定性的提升有良好作用，還可有效降低浴站職工操作強度。重力流補液系統的儲罐采用液位連鎖，低液位時自動補充母液，脫硫系統實現了全自動控制，運行性能明顯提升。

4 同類問題解決及系統優化方案

鑒于脫硫系統重力流補液系統流量自動檢測裝置的成功應用，可以推廣至大型生產系統所有浴液流量計中。與小型生產線不同，大型生產線的漂白、油浴、脫硫母液補加量為1 000～4 000 L/h，均可應用重力流加液系統，通過調節閥控制均可實現流量的自動監控。雖然調整過程存在波動，精準性相比于計量泵加液存在不足，但現有的大型生產線因產能大，對浴液循環系統中母液加入量在10.0%以內的波動是可接受的。因此，重力流補液方式更適合大型生產線，相比之前使用的計量泵加液系統仍需要浴站職工配合觀察加入量的情況，在技術上實現了一定提升。

可以在車間較高的樓層布置漂白計量罐和油浴計量罐，由母液泵將母液打入計量罐內，利用浴液勢能，通過流量計自控閥系統加入循環系統中，實現自動控制。現有計量泵系統作為備胎使用，每次停車進行檢修檢查，開車后優先使用計量泵，穩定后再轉入自動加入系統，驗證計量泵具備隨時開啟能力。為提高安全性，在漂白系統中可以增加雙流量計控制，當兩個流量計同時出現波動時確定系統故障，當單個出現問題時及時解決設備問題，保證系統穩定運行。

5 結語

經過脫硫母液自動補充系統的試驗及運行論證，證明了大型生產線采用重力流母液自動補充系統的可行性和優勢，可有效提高系統的可監控性和穩定性、產品質量的穩定性和均一性，在大型生產線上有優勢。同時，自動補充系統降低了現場工人操作量，可提高職工巡檢的完整性和精細性，進一步提高穩定性，在大型生產線有推廣應用價值。