本实用新型涉及一种聚合物生产装置，尤其涉及一种聚丙烯腈原液的脱单装置，属于聚合物生产装置技术领域。
背景技术：
聚丙烯腈基碳纤维由于其生产工艺相对简单、力学性能优良和成本较低等优点，近年来已经发展成为产量最大、品种最多和应用最广的一种碳纤维。高品质的聚丙烯腈原丝是制备高性能聚丙烯腈基碳纤维的重要前提。由于聚合后丙烯腈单体仍有少量残余，如果聚合液中残余单体太多，在脱泡过程中这些单体将会继续聚合，导致纺丝液固含量不一致，将造成原丝的CV值增大。因此，脱单效果和固含量控制直接决定着聚丙烯腈基碳纤维的纺丝质量。
现有聚丙烯腈原液脱单方法，一般采用改造脱单釜的构造，增大蒸发面或者增大蒸发动力，在一定温度一定真空下，脱除丙烯腈单体。存在如下不足之处：1.脱单设备构造复杂，多为塔型或者组合型；2.高真空下带料严重，丙烯腈单体容易裹挟物料；3.溶剂在脱单温度压力下，跟随丙烯腈单体挥发，溶剂挥发量不可控。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种聚丙烯腈原液的脱单装置，能高效脱除聚丙烯腈原液中的残余单体，保证聚丙烯腈原液的固含量，且处理量大，生产效率高。
为解决以上技术问题，本实用新型的一种聚丙烯腈原液的脱单装置，包括聚合釜和脱单釜，所述脱单釜的顶部设有脱单釜进料口和脱单釜气相出口，沿脱单釜的轴线设置有脱单釜搅拌轴，所述脱单釜的底部设有脱单釜出料口，所述聚合釜的出料口与所述脱单釜进料口相连，所述脱单釜出料口通过脱单釜出料管与储料釜相连，所述脱单釜的上方设有组合式冷凝器，所述组合式冷凝器包括位于上部的一级冷凝器和位于下部的填料塔，所述填料塔下部的圆周壁上设有沿切向连接的组合式冷凝器入口，所述脱单釜气相出口通过脱单釜排气管与所述组合式冷凝器入口相连，所述组合式冷凝器的底部设有组合式冷凝器凝液出口，所述组合式冷凝器凝液出口通过组合式冷凝器回流管与所述脱单釜顶部的回流口相连；所述一级冷凝器的壳程入口通过冷却水调节阀与冷却水进水管相连，所述一级冷凝器的壳程出口与冷却水出水管相连，所述组合式冷凝器的顶部出口与二级冷凝器下部圆周上的进气口相连，所述二级冷凝器顶部的排气口与真空泵的入口相连，所述冷却水调节阀的开度受控于所述组合式冷凝器顶部出口的温度。
相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：在进料前先通过真空泵抽真空，防止空气进入脱单釜与聚丙烯腈发生氧化，同时原液从脱单釜进料口进入脱单釜内压力骤降，发生闪蒸，容易脱除丙烯腈单体；脱单釜搅拌轴下端的螺带持续对脱单釜底部的高粘物料进行搅拌，可以使物料充分混合，防止产生死区，且界面更新速度快。从脱单釜气相出口排出的气相物质沿切向进入填料塔的下方，相当于旋风分离，有利于减少液滴的夹带，另外组合式冷凝器采用一级冷凝器和填料塔的上下结构，经一级冷凝器冷却而产生的凝液从上而下经过填料层时，与由下而上的气相物质进行气液交换，有利于减少溶液的挥发。本实用新型在组合式冷凝器的顶部出口增设了温度控制，可以根据温压曲线设定组合式冷凝器的出口温度，另外真空压力设置稳定，有利于控制溶剂的挥发量。
作为本实用新型的改进，所述二级冷凝器底部的排液口与溶剂接收罐的入口相连，所述溶剂接收罐的支耳通过称重模块支撑在支座上，所述溶剂接收罐的底部出口与溶剂桶相连；所述溶剂接收罐的底部出口还通过溶剂回流阀与所述脱单釜出料口相连，所述溶剂回流阀的开度受控于所述称重模块的读数。称重模块可以实时计量溶剂的挥发量，根据固含量要求，通过调节溶剂回流阀的开度控制溶剂的回流量；脱单结束化验分析达到要求后，停真空泵，用氮气解除真空，通过脱单釜出料口向储料釜出料。
作为本实用新型的进一步改进，所述脱单釜搅拌轴的上部设有上小下大的伞面分散锥，所述伞面分散锥的底边与所述脱单釜的内壁之间留有间隙。聚丙烯腈原液从脱单釜进料口进入脱单釜内腔后，首先落在伞面分散锥上，随着伞面分散锥的旋转，聚丙烯腈原液在伞面分散锥上均匀摊开，形成很薄的液体薄膜，大大增加了聚丙烯腈原液的蒸发面积，可以快速蒸发丙烯腈单体，聚丙烯腈原液利用离心力落下，提高了设备的使用效率。
作为本实用新型的进一步改进，所述脱单釜的外壁覆盖有脱单釜夹套，所述脱单釜夹套的底部设有脱单釜热水进口，所述脱单釜夹套的顶部设有脱单釜热水出口，所述脱单釜热水进口与热水供水管相连，所述脱单釜热水出口与热水出水管相连，所述热水供水管上安装有热水调节阀，所述热水调节阀的开度受控于所述脱单釜夹套高度方向中部的水温。通过精确控制热水调节阀的开度，精确控制脱单釜的加热温度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。
图1为本实用新型聚丙烯腈原液的脱单装置的流程图。
图中：1.聚合釜；2.脱单釜；2a.脱单釜进料口；2b.脱单釜气相出口；2c.脱单釜出料口；2d.脱单釜热水进口；2e.脱单釜热水出口；2f.伞面分散锥；2g.螺带；3.组合式冷凝器；3a.一级冷凝器；3b.填料塔；3c.组合式冷凝器入口；3d.组合式冷凝器凝液出口；4.二级冷凝器；5.溶剂接收罐；6.储料釜；7.真空泵；8.溶剂桶；9.称重模块；G1a.热水供水管；G1b.热水出水管；G2.脱单釜出料管；G3.脱单釜排气管；G4.组合式冷凝器回流管；G5a.冷却水进水管；G5b.冷却水出水管；V1.热水调节阀；V2.冷却水调节阀；V3.溶剂回流阀。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型聚丙烯腈原液的脱单装置包括聚合釜1、脱单釜2、组合式冷凝器3、二级冷凝器4和储料釜6，脱单釜2的顶部设有脱单釜进料口2a和脱单釜气相出口2b，沿脱单釜2的轴线设置有脱单釜搅拌轴，脱单釜2的底部设有脱单釜出料口2c，脱单釜搅拌轴的下部设有螺带2g，脱单釜搅拌轴的上部设有上小下大的伞面分散锥2f，伞面分散锥2f的底边与脱单釜2的内壁之间留有间隙。
脱单釜2的外壁覆盖有脱单釜夹套，脱单釜夹套的底部设有脱单釜热水进口2d，脱单釜夹套的顶部设有脱单釜热水出口2e，脱单釜热水进口2d与热水供水管G1a相连，脱单釜热水出口2e与热水出水管G1b相连，热水供水管G1a上安装有热水调节阀V1，热水调节阀V1的开度受控于脱单釜夹套高度方向中部的水温。通过精确控制热水调节阀V1的开度，精确控制脱单釜2的加热温度。
聚合釜1的出料口与脱单釜进料口2a相连，脱单釜出料口2c通过脱单釜出料管G2与储料釜6相连，脱单釜2的上方设有组合式冷凝器3，组合式冷凝器3包括位于上部的一级冷凝器3a和位于下部的填料塔3b，填料塔3b下部的圆周壁上设有沿切向连接的组合式冷凝器入口3c，脱单釜气相出口2b通过脱单釜排气管G3与组合式冷凝器入口3c相连，组合式冷凝器的底部设有组合式冷凝器凝液出口3d，组合式冷凝器凝液出口3d通过组合式冷凝器回流管G4与脱单釜顶部的回流口相连；一级冷凝器3a的壳程入口通过冷却水调节阀V2与冷却水进水管G5a相连，一级冷凝器3a的壳程出口与冷却水出水管G5b相连，组合式冷凝器的顶部出口与二级冷凝器4下部圆周上的进气口相连，二级冷凝器4顶部的排气口与真空泵7的入口相连，冷却水调节阀V2的开度受控于组合式冷凝器顶部出口的温度。
二级冷凝器4底部的排液口与溶剂接收罐5的入口相连，溶剂接收罐5的支耳通过称重模块9支撑在支座上，溶剂接收罐5的底部出口与溶剂桶8相连；溶剂接收罐5的底部出口还通过溶剂回流阀V3与脱单釜出料口2c相连，溶剂回流阀V3的开度受控于称重模块9的读数。
在进料前先通过真空泵7抽真空，防止空气进入脱单釜2与聚丙烯腈发生氧化，同时原液从脱单釜进料口2a进入脱单釜内压力骤降，发生闪蒸，容易脱除丙烯腈单体；聚丙烯腈原液从脱单釜进料口2a进入脱单釜内腔后，首先落在伞面分散锥2f上，随着伞面分散锥2f的旋转，聚丙烯腈原液在伞面分散锥2f上均匀摊开，形成很薄的液体薄膜，大大增加了聚丙烯腈原液的蒸发面积，可以快速蒸发丙烯腈单体，聚丙烯腈原液利用离心力落下。
脱单釜搅拌轴下端的螺带2g持续对脱单釜2底部的高粘物料进行搅拌，可以使物料充分混合，防止产生死区，且界面更新速度快。从脱单釜气相出口2b排出的气相物质沿切向进入填料塔3b的下方，相当于旋风分离，有利于减少液滴的夹带，另外组合式冷凝器采用一级冷凝器3a和填料塔3b的上下结构，经一级冷凝器3a冷却而产生的凝液从上而下经过填料层时，与由下而上的气相物质进行气液交换，有利于减少溶液的挥发。本装置在组合式冷凝器的顶部出口增设了温度控制，可以根据温压曲线设定组合式冷凝器的出口温度，另外真空压力设置稳定，有利于控制溶剂的挥发量。
称重模块9可以实时计量溶剂的挥发量，根据固含量要求，通过调节溶剂回流阀V3的开度控制溶剂的回流量；脱单结束化验分析达到要求后，停真空泵7，用氮气解除真空，通过脱单釜出料口2c向储料釜6出料。
以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。