專利名稱：基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統及方法，尤其涉及一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統及方法，屬于高端紡織裝備領域。
背景技術：
天然纖維是重要的紡織原料，具有吸濕散熱、仰菌防蟲、抗輻射等優越特質，但也存在堅硬、發皺、縮水、難紡、難織、難染等缺陷。利用晶變改性技術對天然纖維進行改性處理，使其在保留優點的同時，性能顯著改善，達到易紡、易織、易染效果，不僅提高了天然纖維的附加值，而且滿足了高檔面料對原料的需求。天然纖維晶變改性技術是指利用分子量小、粘性小、表面張力小、易相變的液態介質，通過改性裝備使其滲透到纖維晶格結構中，調控其壓力、溫度、流量、相變狀態等參數，在介質溶脹、高壓膨化的綜合作用下，使纖維素晶格結構發生變化。在天然纖維晶變改性中，液態介質的充入與回收直接關系到改性效果、系統能耗和生產效率。

發明內容
本發明的目的是提供一種天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統及方法，以使改性效果好、系統能耗小、生產效率高。為了達到上述目的， 本發明的技術方案是提供了一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統，其特征在于:包括液態介質低壓大流量充液總線、液態介質高壓小流量充液總線、液態介質低壓大流量回液總線、液態介質低壓小流量回液總線和氣相平衡總線；11個改性釜并聯在上述總線上，n ^ I ;低壓大流量充液支路、高壓小流量充液支路、低壓大流量回液支路、低壓小流量回液支路和平衡支路分別接入液態介質低壓大流量充液總線、液態介質高壓小流量充液總線、液態介質低壓大流量回液總線、液態介質低壓小流量回液總線和氣相平衡總線。優選地，在所述改性釜內部安裝承載天然纖維的轉籠和傳感器系統，天然纖維晶變改性在改性釜內進行，各所述改性釜并發運行、同時工作在不同的工藝段。優選地，所述低壓大流量充液支路包括低壓大流量液態介質泵一；所述高壓小流量充液支路包括高壓小流量液態介質泵；所述低壓大流量充液支路和所述高壓小流量充液支路匯合后串聯液態介質過濾器一并與充液儲罐的出液口相聯接。優選地，所述低壓大流量回液支路包括依次串聯的釋壓器、液態介質過濾器二、低壓大流量液態介質泵二和單向閥一；所述低壓小流量回液支路包括依次串聯的液態介質過濾器三、低壓小流量液態介質泵和單向閥二 ；所述低壓大流量回液支路和所述低壓小流量回液支路匯合后與回液儲罐的進液口相聯接。
優選地，所述氣相平衡總線與充液儲罐、回液儲罐的氣相平衡口相聯接。優選地，所述充液儲罐的液態平衡口、氣相平衡口分別與所述回液儲罐的液態平衡口、氣相平衡口相聯接。本發明還提供了一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收方法，其特征在于，充液過程包括依次進行的大流量平衡充液和小流量升壓充液；充液完成并達到所需的改性壓力后，保壓3-5min，然后進行回液過程；回液過程包括依次進行的大流量釋壓回液、大流量平衡回液、小流量平衡回液并轉籠脫液。優選地，所述大流量平衡充液過程為:在改性系統氣相平衡的前提下，通過低壓大流量液態介質泵一經由液態介質低壓大流量充液總線向改性釜內充入液態介質，使浸沒全部纖維。優選地，所述小流量升壓充液過程為:通過高壓小流量液態介質泵經由液態介質高壓小流量充液總線向改性釜內充入液態介質，使改性釜內達到所需的改性壓力。優選地，所述大流量釋壓回液過程為:改性釜內的液態介質經由液態介質低壓大流量回液總線快速進入釋壓器，并通過低壓大流量液態介質泵二回收至回液儲罐。優選地，所述大流量平衡回液過程為:當改性釜內為設定的液態介質釋壓壓力時，在改性系統氣相平衡條件下，改性釜內的液態介質經由液態介質低壓大流量回液總線和釋壓器，并通過低壓大流量液態介質泵二回收至回液儲罐，直到改性釜內液態介質約為充入量的10%。優選地，所述小流量平衡回液并轉籠脫液過程為:轉籠轉動，在改性系統氣相平衡條件下，改性釜內剩余的液態介質經由液態介質低壓小流量回液總線，并通過低壓小流量液態介質泵回收至回液儲罐，直到回收盡改性釜內的液態介質。本發明基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統及方法使一套液態介質充入與回收設備為多個改性釜服務，多改性釜并發運行，同時工作在天然纖維晶變改性的不同工藝段。在液態介質充入與回收過程中可插入等待時間，從而在時序上保證了多改性釜并發運行時液態介質低壓大流量充液總線、液態介質高壓小流量充液總線、液態介質低壓大流量回液總線、液態介質低壓小流量回液總線、氣相平衡總線互不干涉，與系統其他總線也互不干涉，各改性釜的工藝流程按時序并發運行。本發明采用以上技術方案的優點如下:1、一套液態介質充入與回收設備為多個改性釜服務，多改性釜并發運行，提高了設備利用率和生產效率，降低了設備成本和生產成本。2、大流量充液過程是在改性系統氣相平衡前提下進行的，低壓大流量液態介質泵在無壓差零負載下運行，幾乎不消耗功率，節能效果顯著；大流量平衡充液后改為小流量升壓充液，使改性釜內快速達到所需的改性壓力，同時便于控制液態介質的充入量，避免過充。3、大流量平衡回液和小流量平衡回液都是在改性系統氣相平衡條件下進行的，可以避免液態介質泵進出口壓差大功耗大、液態介質蒸發氣化等，減少了后續氣相介質的回收量，降低了能耗；小流量平衡回液并轉籠脫液加速了液態介質的回收過程，并使液態介質回收徹底。4、釋壓器的采用使改性釜內的液態介質快速釋壓回收，對纖維具有壓力突變的膨化作用，有利于提高改性效果。5、液態介質充入與回收過程中流量、速率、壓力等可調控，以滿足不同的改性效果要求。6、在液態介質充入與回收過程中可插入等待時間，在時序上保證了多改性釜并發運行時各總線互不干涉，與系統其他總線也互不干涉，各改性釜的工藝流程按時序并發運行。


圖1為本發明基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統原理圖；圖2為本發明基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收方法工藝流程圖；圖3為本發明基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統及方法中改性釜的工作壓力一時序圖。
具體實施例方式為使本發明更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。本實施例所用改性介質為液態氨。本發明提供的基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統如圖1所示，包括:液態介質低壓大流量充液總線、液態介質高壓小流量充液總線、液態介質低壓大流量回液總線、液態介質低壓小流量回液總線和氣相平衡總線；并聯在上述總線上的η個改性釜，n ^ I ;并聯在`液態介質低壓大流量充液總線上的低壓大流量充液支路、并聯在液態介質高壓小流量充液總線上的高壓小流量充液支路、并聯在液態介質低壓大流量回液總線上的低壓大流量回液支路、并聯在液態介質低壓小流量回液總線上的低壓小流量回液支路、并聯在氣相平衡總線上的平衡支路；若干閥門。改性爸i (i = I, 2,..., η)內壓力為 Pi (i = I, 2,..., η),容積相等為 Vi (i =1,2,..., η)，其內部安裝承載天然纖維的轉籠和傳感器系統，天然纖維晶變改性在改性釜內進行，各改性釜并發運行、同時工作在不同的工藝段。改性過程中空氣抽真空后，Pi =130Pa(i = 1，2，...，n)。傳感器系統包括壓力傳感器、溫度傳感器和液位傳感器等，用于實時測控改性釜內壓力、溫度和液位。低壓大流量充液支路上安裝低壓大流量液態介質泵一 I ;高壓小流量充液支路上安裝高壓小流量液態介質泵2 ;低壓大流量充液支路和高壓小流量充液支路匯合后串聯液態介質過濾器一 3并與充液儲罐的出液口相聯接。低壓大流量回液支路上依次串聯釋壓器4、液態介質過濾器二 5、低壓大流量液態介質泵二 6和單向閥一 7 ;低壓小流量回液支路上依次串聯液態介質過濾器三8、低壓小流量液態介質泵9和單向閥二 10 ;低壓大流量回液支路和低壓小流量回液支路匯合后與回液儲罐的進液口相聯接。單向閥一 7和單向閥二 10防止非正常情況下回液儲罐內的液態氨反沖至低壓大流量液態介質泵二 6和低壓小流量液態介質泵9。氣相平衡支路與充液儲罐、回液儲罐的氣相平衡口相聯接。
液態介質過濾器一 3過濾進入低壓大流量液態介質泵一 I和高壓小流量液態介質泵2的液態氨；液態介質過濾器二 5和液態介質過濾器三8分別過濾進入低壓大流量液態介質泵二 6和進入低壓小流量液態介質泵9的液態氨。充液儲罐存儲液態氨；回液儲罐存儲從改性釜回收的液態氨；充液儲罐的液態平衡口、氣相平衡口分別與回液儲罐的液態平衡口、氣相平衡口相聯接。若干閥門控制介質通斷和流向。當改性過程中空氣抽真空后，開始本發明基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收方法的工藝過程，如圖2所示，充液過程包括大流量平衡充液和小流量升壓充液，回液過程包括大流量釋壓回液、大流量平衡回液、小流量平衡回液并轉籠脫液。充液完成并達到所需的改性壓力后，保壓3-5min，然后進行回液過程。大流量平衡充液過程為:開啟電動球閥Q_a和電動球閥Q-a'，使充液儲罐與回液儲罐液態平衡。開啟電動球閥Q_b和電動球閥Q-b'，使充液儲罐與回液儲罐氣相平衡。開啟電動球閥Qp-1，通過氣相平衡總線使第一個改性釜與充液儲罐、回液儲罐為氣相平衡壓力Pc/。開啟電動球閥Q-c、電動球閥Q_e和電動球閥Q-1，充液儲罐內的液態氨經液態介質過濾器一 3、低壓大流量液態介質泵一 I和低壓大流量充液總線充入第一個改性釜內，使浸沒全部纖維，關閉電動球閥Q-1和電動球閥Qp-Ι。開啟電動球閥電動球閥Qp_2和電動球閥Q-2，開始第二個改性釜的大流量平衡充液過程，對其他改性釜亦相同，當最后一個改性釜大流量平衡充液后，關閉電動球閥Q_e。小流量升壓充液過程為:開啟電動球閥q-e和電動球閥q-Ι,充液儲罐內的液態氨經液態介質過濾器一 3、高壓小流量液態介質泵2和高壓小流量充液總線充入第一個改性爸內，使第一個改性爸內達到所需的改性壓力Pg，關閉電動球閥q-Ι。開啟電動球閥q-2,開始第二個改性釜的小流量升壓充液過程，對其他改性釜亦相同，當最后一個改性釜小流量升壓充液后，關閉電動球閥q_e和電動球閥Q-c。

大流量釋壓回液過程為:開啟電動球閥Q-Γ和電動球閥Q-cT，第一個改性釜內的液態氨通過低壓大流量回液總線快速進入釋壓器4，并經液態介質過濾器二 5、低壓大流量液態介質泵二 6和單向閥一 7回收至回液儲罐。大流量平衡回液過程為:當第一個改性釜內為設定的液態介質釋壓壓力Psy時，開啟電動球閥Qp-1，通過氣相平衡總線使第一個改性釜與回液儲罐、充液儲罐為氣相平衡壓力Pc/，當第一個改性釜內液態氨約為充入量的10%時，關閉電動球閥Q-Γ。開啟電動球閥Q-2'，開始第二個改性釜的大流量釋壓回液過程，對其他改性釜亦相同。小流量平衡回液并轉籠脫液過程為:轉籠轉動，開啟電動球閥q-Ι'，第一個改性釜內剩余的液態氨經低壓小流量回液總線、液態介質過濾器三8、低壓小流量液態介質泵9和單向閥二 10回收至回液儲罐，當回收盡第一個改性釜內的液態氨時，轉籠停止轉動，關閉電動球閥q-Ι'和電動球閥Qp-1。開啟電動球閥電動球閥q-2',開始第二個改性爸的小流量平衡回液并轉籠脫液過程，對其他改性釜亦相同，最后一個改性釜小流量平衡回液后，關閉電動球閥Q-d'。至此完成液態氨的充入與回收過程。當下一個改性過程中空氣抽真空后，繼續按上述大流量平衡充液、小流量升壓充液、大流量釋壓回液、大流量平衡回液、小流量平衡回液并轉籠脫液進行液態氨的充入與回收，而同一時刻，其他改性釜并發運行在其他不同的工藝過程中?；诙嗫偩€、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統及方法中改性釜的工作壓力一時序如圖3所示，包括tl-tlO共10個工作時間節點:tl為改性過程中空氣抽真空后的時刻，工作壓力為130Pa ；t2為改性釜與充液儲罐、回液儲罐氣相平衡的時刻，工作壓力為P/ ;t3為大流量平衡充液、浸沒全部纖維的時刻，工作壓力為氣相平衡壓力Pc/ ;t4為小流量升壓充液、改性釜內達所需改性壓力Pg的時刻；t5為保壓結束的時亥IJ，工作壓力為改性壓力Pg ；t6為大流量釋壓回液、改性釜內為設定的液態介質釋壓壓力Psy的時刻；t7為改性釜與充液儲罐、回液儲罐氣相平衡的時刻，工作壓力為Pc/ ；t8為大流量平衡回液、改性釜內液態氨約為充入量10%的時刻，工作壓力為氣相平衡壓力Pc/ ；t9為小流量平衡回液、回收盡改性釜內的液態氨的時刻，工作壓力為氣相平衡壓力Pc/ ；tio為晶變改性其他過程結束的時刻，工作壓力為130Pa。本發明基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統及方法使一套液態介質充入與回收設備為多個改性釜服務，多改性釜并發運行，同時工作在天然纖維晶變改性的不同工藝段。在液態氨充入與回收過程中可插入等待時間，從而在時序上保證了多改性釜并發運行時液態介質低壓大流量充液總線、液態介質高壓小流量充液總線、液態介質低壓大流量回液總線、液態介質低壓小流量回液總線、氣相平衡總線互不干涉，與系統其他總線也互不干涉，各改性釜的工藝流程按時序并發運行。
權利要求
1.一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統，其特征在于:包括液態介質低壓大流量充液總線、液態介質高壓小流量充液總線、液態介質低壓大流量回液總線、液態介質低壓小流量回液總線和氣相平衡總線；n個改性釜并聯在上述總線上，n ^ I ;低壓大流量充液支路、高壓小流量充液支路、低壓大流量回液支路、低壓小流量回液支路和平衡支路分別接入液態介質低壓大流量充液總線、液態介質高壓小流量充液總線、液態介質低壓大流量回液總線、液態介質低壓小流量回液總線和氣相平衡總線。
2.如權利要求1所述的一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統，其特征在于:在所述改性釜內部安裝承載天然纖維的轉籠和傳感器系統，天然纖維晶變改性在改性釜內進行，各改性釜并發運行、同時工作在不同的工藝段。
3.如權利要求1所述的一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統，其特征在于:所述低壓大流量充液支路包括低壓大流量液態介質泵一(1);所述高壓小流量充液支路包括高壓小流量液態介質泵(2);所述低壓大流量充液支路和所述高壓小流量充液支路匯合后串聯液態介質過濾器一(3)并與充液儲罐的出液口相聯接。
4.如權利要求1所述的一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統，其特征在于:所述低壓大流量回液支路包括依次串聯的釋壓器(4)、液態介質過濾器二(5)、低壓大流量液態介質泵二(6)和單向閥一(7);所述低壓小流量回液支路包括依次串聯的液態介質過濾器三(8)、低壓小流量液態介質泵(9)和單向閥二(10);所述低壓大流量回液支路和所述低壓小流量回液支路匯合后與回液儲罐的進液口相聯接。
5.如權利要求1所述的一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統，其特征在于:所述平衡支路與充液儲罐、回液儲罐的氣相平衡口相聯接。
6.如權利要求5所述的一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統，其特征 在于:所述充液儲罐的液態平衡口、氣相平衡口分別與所述回液儲罐的液態平衡口、氣相平衡口相聯接。
7.一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收方法，其特征在于，充液過程包括依次進行的大流量平衡充液和小流量升壓充液；充液完成并達到所需的改性壓力后，保壓3-5min，然后進行回液過程；回液過程包括依次進行的大流量釋壓回液、大流量平衡回液、小流量平衡回液并轉籠脫液。
8.如權利要求7所述的一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收方法，其特征在于，所述大流量平衡充液過程為:在改性系統氣相平衡的前提下，通過低壓大流量液態介質泵一(I)經由液態介質低壓大流量充液總線向改性釜內充入液態介質，使浸沒全部纖維。
9.如權利要求7所述的一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收方法，其特征在于，所述小流量升壓充液過程為:通過高壓小流量液態介質泵(2)經由液態介質高壓小流量充液總線向改性釜內充入液態介質，使改性釜內達到所需的改性壓力。
10.如權利要求7所述的一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收方法，其特征在于，所述大流量釋壓回液過程為:改性釜內的液態介質經由液態介質低壓大流量回液總線快速進入釋壓器(4)，并通過低壓大流量液態介質泵二(6)回收至回液儲罐。
11.如權利要求7所述的一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收方法，其特征在于，所述大流量平衡回液過程為:當改性釜內為設定的液態介質釋壓壓力時，在改性系統氣相平衡條件下，改性釜內的液態介質經由液態介質低壓大流量回液總線和釋壓器(4)，并通過低壓大流量液態介質泵二 ￠)回收至回液儲罐，直到改性釜內液態介質約為充入量的10%。
12.如權利要求7所述的一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收方法，其特征在于，所述小流量平衡回液并轉籠脫液過程為:轉籠轉動，在改性系統氣相平衡條件下，改性釜內剩余的液態介質經由液態介質低壓小流量回液總線，并通過低壓小流量液態介 質泵(9)回收至回液儲罐，直到回收盡改性釜內的液態介質。
全文摘要
本發明提供了一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收系統，包括液態介質低壓大流量充液總線、液態介質高壓小流量充液總線、液態介質低壓大流量回液總線、液態介質低壓小流量回液總線和氣相平衡總線；并聯在上述總線上的n個改性釜，n≥1。本發明還提供了一種基于多總線、多改性釜并行的天然纖維晶變改性液態介質充入與回收方法，充液過程包括大流量平衡充液和小流量升壓充液，回液過程包括大流量釋壓回液、大流量平衡回液、小流量平衡回液并轉籠脫液。本發明使改性效果好、系統能耗小、生產效率高。
文檔編號D06B23/20GK103161046SQ20121058779
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者孟婥, 孫以澤, 孫菁菁, 趙博翀 申請人:東華大學, 上海盟津光電科技有限公司