聚丙烯腈基碳纤维脱单的控制方法、系统、设备、介质与流程

本技术涉及聚丙烯腈聚合液脱单，具体涉及一种聚丙烯腈基碳纤维脱单的控制方法、系统、设备、介质。

背景技术：

1、碳纤维通常是由聚丙烯腈(pan)原丝经过碳化处理后制得，聚丙烯腈原丝是由丙烯腈(an)经溶液聚合等过程得到的聚丙烯腈纺丝液再经过纺丝处理制得的，由此可见，碳纤维的性能与聚丙烯腈纺丝液的性能息息相关，在聚丙烯腈纺丝液中如果残余单体（丙烯腈）的含量较大，制得的聚丙烯腈原丝在经过碳化后，强度较低，达不到生产碳纤维原丝的生产要求，因此聚丙烯腈纺丝液在纺丝前，需要进行脱单处理，对残余单体进行脱除。

2、现有技术中，通常采用降膜塔对聚合得到的聚丙烯腈纺丝液进行脱单处理，操作流程大致为：将聚丙烯腈纺丝液喷向分布器，使其形成液膜，液膜流动过程中与塔内的溶剂蒸汽接触，聚丙烯腈纺丝液中的残余单体会被溶剂蒸汽带走排出降膜塔外，脱单后的聚丙烯腈纺丝液流入降膜塔底，实现脱单目的，但在该过程中，聚丙烯腈纺丝液的流速由人工凭经验主观控制，流速不当会干扰液体在分布器表面形成液膜的效果和效率，导致脱单效果不良，脱单效率低下。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本技术旨在提供一种聚丙烯腈基碳纤维脱单的控制方法、系统、设备、介质。

2、本技术第一方面提供一种聚丙烯腈基碳纤维脱单的控制方法，用于控制脱单装置，所述脱单装置至少包括：

3、脱单塔，所述脱单塔内具有容纳空间；所述容纳空间至少包括位于所述脱单塔底部的脱单空间；

4、转动组件，所述转动组件至少包括延伸方向为所述脱单塔轴向的转动杆，所述转动杆绕所述脱单塔的轴线转动，所述转动杆的一端为搅拌端，所述转动杆贯穿所述容纳空间且所述搅拌端设于所述脱单空间内；

5、进料组件，所述进料组件至少包括贯穿于所述脱单塔顶部的进料管以及套设于所述转动杆外的环形进料部，所述环形进料部内具有与所述进料管连通的进料空间；

6、伞状分布器，所述伞状分布器设于所述转动杆上且设于所述环形进料部底部，所述伞状分布器靠近所述进料组件侧具有分布面，所述环形进料部靠近所述伞状分布器侧周向呈阵列分布有若干个与所述进料空间连通的进料口；

7、所述控制方法包括以下步骤：

8、获取聚丙烯腈纺丝液的聚合液参数，并基于所述聚合液参数，得到所述转动杆的目标转速，所述聚合液参数至少包括残余单体含量以及粘度；

9、获取分布曲率，所述分布曲率为各所述进料口在所述分布面上的投影点连成的投影线的曲率；

10、基于所述目标转速和所述分布曲率，得到目标流速，并以所述目标流速控制各所述进料口向所述分布面上喷洒聚丙烯腈纺丝液。

11、根据本技术提供的技术方案，沿所述伞状分布器的轴线，所述分布面包括若干个依次排布的、同心的环形分布区域，沿逐渐靠近所述脱单空间的方向，各所述环形分布区域的面积逐渐变大，每个所述环形分布区域内具有若干个周向呈阵列分布的压力监测点；

12、所述以所述目标流速控制各所述进料口向所述分布面上喷洒聚丙烯腈纺丝液之后，还包括以下步骤：

13、实时获取各所述压力监测点的压力值，得到两个时刻下的压力序列，所述压力序列至少包括若干个环形分布区域、以及每个环形分布区域的分布压力，所述分布压力为位于各所述环形分布区域的所有所述压力监测点的压力平均值；

14、根据所述压力序列，判断是否满足触发条件；若满足所述触发条件，则生成触发指令，所述触发指令用于调节脱单装置的运行参数，使所述分布面上形成均匀的聚丙烯腈纺丝液的液膜。

15、根据本技术提供的技术方案，所述触发条件至少包括第一触发条件；所述进料口的投影点所处的环形分布区域为喷料区域；

16、所述根据所述压力序列，判断是否满足触发条件，具体包括以下步骤：

17、根据两个时刻下的压力序列，得到两个时刻下所述喷料区域的第一分布压力和第二分布压力；

18、若所述第一分布压力与所述第二分布压力的差值绝对值大于第一预设阈值时，判定满足第一触发条件；

19、所述若满足所述触发条件，则生成触发指令，具体包括以下步骤：

20、若满足第一触发条件，调取两个时刻下所述容纳空间内的脱单温度；

21、若两个时刻下所述容纳空间内的脱单温度不相等时，调节容纳空间的加热元件，以使所述脱单温度修正至目标加热温度。

22、根据本技术提供的技术方案，所述调取两个时刻下所述容纳空间内的脱单温度之后，还包括以下步骤：

23、若两个时刻下所述容纳空间内的脱单温度相等时，调取两个时刻下所述进料口的第一进料速度和第二进料速度；

24、若所述第一进料速度和所述第二进料速度与所述目标流速均不相等，且所述第一进料速度与所述第二进料速度的差值绝对值小于第二预设阈值时，基于所述第一进料速度或第二进料速度、以及所述目标流速，得到流速偏差量；

25、基于所述流速偏差量，得到修正后流速，并以所述修正后流速控制各所述进料口向所述分布面上喷洒聚丙烯腈纺丝液。

26、根据本技术提供的技术方案，所述进料组件上设有超声发生器；

27、所述调取两个时刻下所述进料口的第一进料速度和第二进料速度之后，还包括以下步骤：

28、若所述第一进料速度和所述第二进料速度与所述目标流速均不相等，且所述第一进料速度与所述第二进料速度的差值绝对值大于第二预设阈值时，控制所述超声发生器开启，并在开启所述超声发生器的第一预设时长后，采集两个时刻的第三进料速度和第四进料速度；

29、若所述第三进料速度与所述第四进料速度相等，且两个时刻下所述喷料区域的分布压力相等时，控制所述超声发生器关闭。

30、根据本技术提供的技术方案，所述触发条件还包括第二触发条件；除所述喷料区域的其它环形分布区域为扩散区域；

31、所述根据所述压力序列，判断是否满足触发条件，具体还包括以下步骤：

32、获取每个扩散区域的弧度变化率，基于所述弧度变化率和所述目标流速，得到各所述扩散区域的目标压力变化率；所述弧度变化率为一个扩散区域的弧度和与其相邻的下一个扩散区域的弧度的变化率；

33、基于任意一个时刻下的所述压力序列，得到各所述扩散区域的实际压力变化率；

34、若至少一个所述扩散区域的实际压力变化率与所述目标压力变化率的偏差大于第三预设阈值时，判定满足第二触发条件；

35、所述若满足所述触发条件，则生成触发指令，具体还包括以下步骤：

36、若满足第二触发条件，将实际压力变化率与所述目标压力变化率的偏差大于第三预设阈值的扩散区域标定为异常区域；

37、控制各所述进料口停止进料，并发送第一预警信号，所述第一预警信号用于提示所述异常区域出现异常情况，所述异常情况至少包括被聚合液腐蚀或杂质堆积。

38、根据本技术提供的技术方案，所述喷料区域内的各所述压力监测点为各所述进料口在所述分布面上的投影点；

39、所述根据所述压力序列，判断是否满足触发条件，具体还包括以下步骤：

40、若所述喷料区域内至少一个所述压力监测点的压力值小于目标预设压力时，判定满足第三触发条件；

41、所述若满足所述触发条件，则生成触发指令，具体还包括以下步骤：

42、若满足第三触发条件，控制所述超声发生器开启，并实时采集所述喷料区域的所有压力监测点的压力值；

43、若所有压力监测点的压力值相等时，控制所述超声发生器关闭。

44、本技术第二方面提供一种聚丙烯腈基碳纤维脱单的控制系统，用于执行如上述所述的聚丙烯腈基碳纤维脱单的控制方法，该控制系统包括：

45、计算模块，所述计算模块配置用于获取聚丙烯腈纺丝液的聚合液参数，并基于所述聚合液参数，得到所述转动杆的目标转速，所述聚合液参数至少包括残余单体含量以及粘度；

46、采集模块，所述采集模块配置用于获取分布曲率，所述分布曲率为各所述进料口在所述分布面上的投影点连成的投影线的曲率；

47、控制模块，所述控制模块配置用于基于所述目标转速和所述分布曲率，得到目标流速，并以所述目标流速控制各所述进料口向所述分布面上喷洒聚丙烯腈纺丝液。

48、本技术第三方面提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的聚丙烯腈基碳纤维脱单的控制方法的步骤。

49、本技术第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的聚丙烯腈基碳纤维脱单的控制方法的步骤。

50、与现有技术相比，本技术的有益效果在于：本技术采用环形进料的方式向伞状分布器的分布面上喷洒聚丙烯腈纺丝液，喷洒的速度也与聚丙烯腈纺丝液的性质以及伞状分布器的转动速度等相适配，由于喷洒位置相对于伞状分布器的分布面（形似圆锥体的外表面）分布均匀，且进料流速合适，在转动杆带动伞状分布器的转动过程中，打在伞状分布器上的聚丙烯腈纺丝液在离心力和重力的共同作用下，沿着分布面会形成更一致均匀的液膜面，这意味着气液相界面在空间上的分布也更均匀，保证处于各处的残余单体都有相对一致的机会以及更加规律的状态与脱单塔内的气相（溶剂蒸汽）接触以发生脱单反应，同时，均匀的液膜也有利于维持稳定的反应条件和过程，减少波动以及局部差异导致的反应不充分或不均匀的情况，多角度提高脱单过程的效率和脱单效果。