凝固浴的密度测量与控制

　　1　概　述

　　腈纶装置中凝固浴密度是影响丝束成形的一个重要因素,凝固浴的主要成份是硫氰酸钠。硫氰酸钠的浓度越低,即凝固浴的密度越小,纤维形成速度越快。但凝固浴密度太小时,纤维表面也会出现结皮现象。凝固浴密度过大,纤维形成时又易产生毛丝和并丝,导致纤维的质量大幅度下降。因此,只有严格控制凝固浴的密度,才能保证丝束质量。

　　我厂自1988年开工以来,密度控制回路一直没有投入自动控制,只能进行手动控制。测量部分也存在着测量不准和故障率高等问题。由于我厂与安庆腈纶厂等厂家的工艺流程基本相同,因此我们去他们那里考察时发现也存在类似问题。在1999年,我们自己开始组织攻关并解决了这些问题。为了便于分析和说明问题,首先介绍一下凝固浴的工艺流程和VD6密度计的工作原理。

　　2　凝固浴的工艺流程

　　如图1所示,含39.5%的硫氰酸钠原液经喷丝头喷出后进入纺丝箱的凝固浴里,凝固浴为含13.8%~14.2%的硫氰酸钠溶液。由于原液和凝固浴内的硫氰酸钠存在浓度差,喷丝头喷出的原液遇到凝固浴后,原液中的硫氰酸钠立刻扩散到凝固浴中而使丝束成形,经浸渍槽进一步成形后,再经牵伸和水洗槽进行水洗,洗掉丝束中残存的硫氰酸钠后,进入下一道工序。

　　纺丝箱和浸渍槽内的凝固浴浸丝后,浓度增加。浓度增加后的凝固浴溢流进入凝固浴罐,罐中的凝固浴一部分经罐底管线流出并与水洗水泵排出的水洗水相混合,使凝固浴中的硫氰酸钠浓度降低到规定的浓度。混合后的凝固浴经凝固浴泵和冷却器进入纺丝箱和浸渍槽进行循环使用。

　　从冷却器流出去的凝固浴温度为1℃。为了保证进入纺丝箱的凝固浴浓度,流程中通过检测凝固浴泵出口的密度来控制水洗水的混合加入量,使凝固浴的密度达到要求。密度和浓度是对应的,密度达到了要求,浓度也就达到了要求,通过密度反映浓度。

　　凝固浴罐中多余的部分经管径为φ200的溢流管流入回收罐,通过节能器和回收泵送入回收车间。从回收车间来的水洗水经换热器加热至55℃,进入水洗槽,洗丝后经溢流管线进入水洗　　水罐。水洗水罐有液位检测显示。进入水洗槽的水洗水有流量控制,正常情况下,水洗水罐中的水洗水不向回收罐溢流。

　　3　振动式密度计的工作原理

　　当两端被固定的振动管在真空下作横向振动时(图2),其振动频率一般用(1)式表示:

　　由此可以看出被测介质的密度d仅与振动管密度ds、振动管的D1、D2和自由振动频率有关,所以只要测出充液时振动管的频率即能知道液体密度。而实际振动式密度计是将这根薄壁管制成如图2所示的音叉式结构。管子的中部作波幅振动,用音叉测定其振动频率。