本刊记者-郭春花　　

　　在环保呼声愈来愈强、石油资源日益枯竭的当下，Lyocell纤维以其生产工艺无污染、产品性能优良并且废弃物可自然降解而越来越被广泛使用。Lyocell纤维的基本工艺相比其他工艺流程较为简单。原则上，从浆粕到纤维的转变只需要几个基本的流程步骤，且大多数基本的要求已在上世纪70、80年代得到描述和解决，众多专利（已过期）也说明了Lyocell生产工艺的“主要路径”。

　　尽管总体上 Lyocell 生产过程十分简单，但从实验室规模的想法转化到工业规模的解决办法，还需要经过诸多努力。同时，考虑到经济层面，也需要不断寻找降低成本、提高效率、简化操作、提升质量、确保安全的办法。

　　为了生产高质量的Lyocell纤维，奥地利ONE-A工程有限公司进一步研发Lyocell纤维技术，对其生产工艺和所使用的设备进行了改进，并申请了相关专利。目前ONE-A公司在中国的专利和专利申请达数十件，其中涉及Lyocell纤维生产的专利技术尤为突出，这些专利和专利申请对Lyocell纤维生产工艺技术进行了极大的改进，从而提高了工业化规模Lyocell纤维生产的效率以及产品质量。ONE-A坚持不断发展，仍有更多改进及专利正在研发中，接下来的几年将会陆续面市。本期及之后刊登的文章将给读者带来ONE-A Lyocell专利技术的概述。

　　本期主要介绍“Lyocell聚合物系统的机械安全措施”中ONE-A已经公布的两项专利技术——用于输送管道的连接件和包含卸压阀的管道。

　　专利1. 用于输送管道的连接件（专利号：CN103998839A）

　　粘性热敏流体的输送要经过包含换热器、管路、连接件、中间部件、偏转件，分配件、泵和过滤器等部分的管道。这是Lyocell生产过程中的必要工艺步骤。

　　由于高剪切速率依赖于粘度，专注于在聚合物熔体输送中顺利且优化的条件是至关重要的。有一个非常重要的要求，就是克服从聚合物熔体生产到纺丝机的输送过程中的高压损失。高压损失需要高压管道和设备。为了防止爆炸或损坏，聚合物熔体管道和聚合物熔体设备必须防止过压。压力释放阀或爆破片能进行过压保护。这些安全设备的位置与安装对生产过程的安全和效率，及产品质量有着明显的影响。

　　粘性热敏或热不稳定材料的输送，尤其是那些通过加热保持液态并在冷却过程中有结块现象的材料，需要先进的解决方案。爆破片前的沉淀物对于Lyocell工艺性能和生产安全是一大风险，有可能导致极为危险的过压情况。

　　三项关键点

　　ONE-A 公司研发的一项专利技术输送管道的连接件（专利号：CN103998839A）很好地缓解了上述风险。该技术有三大关键点：

　　一是调温连接件。此发明提供一个调节温度的连接件（“接头”），用于输送聚合物熔体，配套有一个过剩压力释放部件。为了达到最高的温度均匀度，连接件配备了多种加热方式，如加热介质的加热孔或加热通道，电加热装置以及类似装置。为了能降低温度损失，连接件须是绝热的。

　　连接件可以配备额外的孔用于插入温度测量或压力测量仪表。孔也能适用于取样阀，也可以用于控制泄漏，还可以从内到外清洗聚合物熔体管道内老化的聚合物熔体，实现可控制泄漏。

　　二是混合部件。在连接件内部可提供一个混合单元。这个单元会与流体充分混合，尤其是在过压释放组件的区域内。

　　混合单元通常被使用在聚合物熔体管道/设备中，以此为聚合物熔体流动提供光滑的条件。连接件的使用除了能增强流动质量，并且可清洗三通管，以及取样孔与过压保护装置孔中可能出现的死区。

　　混合单元迫使聚合物熔体清洗压力释放装置的表面或是在聚合物熔体管道内表面无法冲洗的其他单元。当聚合物熔体管路没有安装冲洗设备情况下，混合单元允许使用“标准”压力释放装置。

　　三是合适的卸压装置。为了优化永久清洗死区的能力，在输送管路上安装的连接件能允许各种卸压装置的使用，如卸压阀、固定爆破片和焊接爆破片等。可以安装使用特殊形状的卸压装置，以冲洗内壁，但这不是必须的。

　　解决三大问题

　　该项专利技术解决了三大问题：

　　一是无冷点。先前解决死区问题和聚合物熔体管道/设备的卸压装置使用问题的方法,注重用几何优化系统避免死区的产生。在特殊卸压装置安装使用三通管是最为普遍的方法，这能或多或少解决死区问题。在冷却管道中插入三通管，需要一个准确位于聚合物熔体平滑和均匀冷却区的加热夹套的隔断。

　　加热套的隔断会产生冷点。冷点会对聚合物熔体受控且畅通输送产生负面影响。这种情况（冷点出现在管道中）会对热高粘性和结构粘性聚合物材料，

　　例如纤维素/水/NMMO溶剂的流动表现产生负面影响。

　　现今的发明通过精确加热和避免流体在内表面未安装冲洗装置的聚合物熔体管道中堵塞，克服了之前提到的问题。

　　二是固化流体无结块。这种连接件的温度均匀与最佳流动特性减少了堵塞的状况，从而避免安全装置故障。如需增强生产过程的安全性，可以使用一个孔控制一小部分聚合物流体的泄漏，以此提前释放最终会老化的聚合物熔体。

　　三是连接件的取样点。这种连接件的温度均匀和最佳流动特性进一步允许了在最关键区域对聚合物熔体进行采样。熔体样品可以被用来测试粘性、稳定性、纯度以及其他性能。

　　该专利技术有助于用户

　　· 提高工厂安全系数

　　· 过压设备无故障

　　· 最终产品保持稳定的质量

　　· 过滤介质使用寿命更长

　　专利2. 包含卸压阀的管道（专利号；CN103765065A）

　　使用卸压装置保护压力设备已经得到广泛认同，传统方法包括使用阀或爆破片。卸压阀在有超出许可的压力上升的情况下保护超压区域或压力容器设备。超出许可的压力上升会导致、增加系统的损坏。爆破片有一层薄膜，在压力超出标准操作压力但低于使管道或设备破裂的压力的情况下会产生爆破。

　　卸压设备必须保证整个设备处于安全状态。因此这种设备包括可重复使用的、不可重复使用的组件与自定义组件。组件的选择必须考虑到多重标准。除了压力的标准，也要考虑到卸压设备的压力不足状态与安装位置，及其物理、化学表现，如腐蚀和磨损。

　　许多生产过程，如Lyocell纤维的生产过程，需要无死区的卸压系统。因为反应产物会因死区产生相对较长的滞留时间。这会对产品质量产生负面影响，或是使放热反应产生最坏的情况。

　　三项关键点

　　ONE-A 公司研发的专利技术“包含卸压阀的管道”（专利号：CN103765065A）很好地解决了上述问题。该技术包含三项关键点：

　　一是密封组件。现今的发明包括一个有密封组件的卸压阀，这将管道内部从配液管道中分离，并能在发生预先设定的过压的情况下疏通配液管道。

　　二是密封组件的表面清洗。朝向管道内部或设备零件的密封组件的表面归属于管道（内部管道表面的冲洗），所以此表面在运行过程中由源源不断的粘性熔体通过管道进行清洗。

　　三是连接杆 - 分块组件。密封组件被连接杆固定在关闭位置。连接杆是可置换的，或是能由预定的过压状况取代的，所以被连接的密封组件能疏通配液管道。

　　连接杆本身会在过压状况下发生替换，特别是通过连接杆变形的方法来替换。这种类型的设计包括连接杆的扭结或弯曲。连接杆最好是屈曲杆，这样倘若过压或在预定过压情况下发生了弯曲变形，就会经历欧拉失稳。任一连接杆的解块都可由剪切销或弹簧执行。

　　解决三大问题

　　该项专利技术解决了三大问题：

　　一是死区最小化。传统爆破片不是为存在影响产品质量或工艺安全的死区的系统设计的。在任何情况下Lyocell死区都需要确保最小化，以免聚合物熔体老化和结块。克服这样问题的首要方法就是在轴套上安装电焊接爆破片，轴套上的爆破片表面与管道内表面靠近。

　　根据上图所示，爆破片被焊接在轴套上从而减小死区面积，但这并不意味着死区被彻底消除。与爆破片相比，ONE-A卸压阀的密封组件能被不断清洗。由此，为了抑制聚合物熔体的沉淀和结块，管道内壁和密封组件的过渡区就不会有圆角和边缘。

　　二是组件在过压作用下无腐蚀或化学影响。爆破片包含一层会在过压情况下响应的隔膜，由于其直接与熔体接触，受到腐蚀后会影响系统功能与装置对压力的响应。压力释放阀的响应单元是一个弹簧，一个剪切销或一个屈曲杆。响应单元不与腐蚀性介质直接接触，所以在使用周期内对装置都不会产生影响。

　　三是更快更精准的反应。“欧拉屈曲”在达到预先设定的负荷后自行发生。此设计非常精确，产生的压力与预先设计的压力十分接近。欧拉屈曲在更依赖抗张强度而不是温度的弹性模量的基础上产生。因此，屈曲杆能更精确地工作。

　　该专利技术有助于用户

　　· 减少生产操作工序

　　· 产品质量稳定

　　· 工厂设计经济有效

　　· 比起电焊接爆破片的更新，连接杆的更新更节省成本

　　相关链接：

　　先锋技术 | ONE-A，为中国Lyocell纤维保驾护航