Лекция 22. Параметры процесса растворения ксантогената

1.Продолжительность процесса 1,5-2,5 ч.

График характеризующий изменение свойств щелочной целлюлозы от продолжительности ксантогенирования

1 – степень этерификации

2- содержание Na₂CS₃

3 - степень полимеризации

4- вязкость

τ

С увеличением продолжительности процесса степень этерификации увеличивается, т.к. увеличивается вероятность замещения гидроксильных групп.

С увеличением продолжительности, количество тритиокарбоната увеличивается

С увеличением продолжительности степень полимеризации уменьшается за счет окислительной деструкции.

С увеличением продолжительности вязкость вискозы уменьшается за счет окислительной деструкции

Конец ксантогенирования можно определить:

1.по времени

2.по цвету щелочной целлюлозы(щелочная целлюлоза – белоснежная-желтеет, ксантогента-оранжевый)

3.по вторичному вакууму

2.Температура процесса

Различают два температурных режима: прямой и обратной

Выгоднее прямой т.к меньше расхода охлаждающего агента. Параметры t_н = 25-26 ⁰С, t_к=30-32 ⁰С

τ

График характеризующий изменения свойств от температуры

1-расход сероуглерода

2 - содержание Na₂CS₃

3- продолжительность

4- степень полимеризации

5-вязкость

С увеличением температура количество тритиокарбоната больше, т.к. больше расход сероуглерода

С увеличением температуры процесса продолжительность уменьшается, т.к. увеличивается скорость реакции

С увеличение температуры степень полимеризации уменьшается за счет окислительной деструкции

С увеличением температуры вязкость вискозы уменьшается за счет деструкции.

3.Давление

Ксантогенирование проводят под вакуумом с целью увеличения скорости диффузии сероуглерода в щелочной целлюлозе.

Растворимость сероуглерода зависит от парциального давления, чем больше это давление, тем выше растворимость.

4.Расход сероуглерода

Расход зависит

-от ассортимента нити и составляет 29-34% от ОВЦ для технической нити расход максимальный 34%, для целлофана минимальный 29%.

-от аппаратурного оформления для вискозных аппаратов до 40%

-от требуемой степени этерификации

5.Степень отжима

Чем лучше отжата щелочная целлюлоза 2,8-3 тем меньше свободной щелочи, тем меньше расход сероуглерода при ксантогенировании.

Вопросы для закрепления

1. Изменение свойств щелочной целлюлозы от продолжительности?

2.Как определить окончание ксантогенирования?

3. Изменения свойств вискозы от температуры?

4.Как влияет степень отжима на расход сероуглерода?

Лекция 23. Подготовка вискозы к формованию

Стадии подготовки вискозы:

1.Смешение вискозы

2.Созревание вискозы

3.Фильтрация вискозы

4.Обезвоздушивание

Рис.55 Схема подготовки вискозы к формованию 1-смеситель вискозы, 2-шестеренчатый насос, 3-теплообменник, 4-обезвоздушиватель, 5-гомогенизатор, 6-фильтр с намывным слоем, 7-рамный фильтр пресс, 8-вискозный бак

Вискоза после растворителя поступает в смеситель емкостью 70 м³, внутри которого расположена мешалка смешения производят четырех партий по схеме. Смеситель – насос – смеситель в течение 1-2 часов. После смешения вискоза поступает в подогреватель где подогревается до температуры 25-45⁰С. После подогрева вискоза поступает на первую стадию обезвоздушивания с целью удаления пузырьков воздуха из вискозы. Фильтрование производится на фильтрах с намывным слоем и рамных фильтр-прессах. После фильтрования вискоза поступает на вторую стадию обезвоздушивания затем на формование.

Созревание вискозы

Весь комплекс химических и физико-химических изменений , протекающих при выдерживании прядильного раствора, называется созреванием вискозы.

График зависимости содержания компонентов от времени

1-

τ

NaOH

2- Na₂CS₃

3- Na₂S

4- CП

5- Степень этерификации

6- Изменение зрелости

Вязкость вискозы

В начале процесса созревания вязкость вискозы понижается, достигнув через 12-16 ч. минимума, вязкость начинает повышаться и через 12-15 суток резко возрастает. В начале вязкость понижается из за сольватации, возникающая при дополнительном растворении(происходит процесс выравнивания). В процессе созревания вискозы в ксантогенате целлюлозы происходит переэтерификация. Степень этерификации вторичного атома углерода убывает, а шестого возрастает.

График зависимости вязкости от продолжительности

τ

вязкость

Зрелость раствора- изменение стойкости вискозы к действию электролитов

Зрелость определяют

1.соляным методом

Заключается в том, что к нескольким растворам NaCl различной концентрации добавляют небольшое количество вискозы

2.хлораммониевым числом, т.е количество ( в мл) 1 н раствора хлорида аммония, вызывающего коагуляцию 20 г. вискозы разбавленной 30 мл. воды

Чем больше количество миллилитров необходимо для коагуляции, тем зрелость меньше а устойчивость вискозы больше(6 зрелая, 15-молодая)

1.Продолжительность созревания составляет до 40 ч. для уменьшения продолжительности созревания необходимо.

-исключить стадию обезвоздушивания вискозы

-заменить рамные фильтр-прессы на второй фильтрации на фильтр с намывным слоем

-увеличить температуру созревания на (1⁰С)

2.Температура созревания 14-16⁰С. Увеличение температуры на 1⁰С позволяет уменьшить продолжительность на 10 ч., но с увеличением температуры резко уменьшается вязкость вискозы.

3. Состав вискозы

ОВЦ-6-9,5

NaOH- 5-6,7

Экономичность вискозы – это отношение NaOH к α целлюлозе в вискозе N=0.5-1.1

Чем меньше индекс экономичности, тем экономичнее вискоза, т.к. меньше расход серной кислоты при формовании.

Фильтрование вискозы

Проводят трех, четырех кратно на фильтрах с намывным слоем (1,2 фильтрация) и рамных фильтр-прессах (3,4 фильтрация) с целью удаления минеральных примесей, механических и гель-частиц

Фильтрование на рамных фильтр-прессах

Фильтр-прессы имеют поверхность фильтрации от 50 до 100 м² и рассчитаны на работу под давлением до 1 МПа. Их основной недостаток — высокая трудоемкость при перезарядке фильтр-ма­териалов, а также сравнительно большие потери вискозы во вре­мя перезарядки. Первый недостаток устраняют путем промывки фильтров противотоком без перезарядки. В качестве фильтрующих материалов для зарядки фильтр-прессов используют хлопчатобу­мажную байку с односторонним начесом поверхностной плотно­стью 300—600 г/м², хлориновые ткани , иглопробивные мате­риалы из капронового и полипропиленового волокна поверхност­ной плотностью 600—700 г/м² и толщиной 3,5—4,5 мм , гамжу и целлюлозный картон.

При применении синтетических тканых и нетканых материалов обеспечивается высокая скорость фильтрации — в 2—3 раза вы­

Рис 56. Рамный фильтр пресс а- плита; б рама; в - сборка, 1-отверстия в плитах и рамах, образующие при сборке канал для подачи суспензии, 2 отверстия в плитах и рамах, образующие канал для подачи промывной жидкости, 3- отводы для прохода суспензии внутрь рам; 4-внутренние пространства рам; 5-фильтровальные перегородки; б- рифления плит, 7- каналы в плитах для выхода фильтрата на стадии фильтрования или промывной жидкости - на стадии промывки осадка, 8 -центральные каналы в плитах для сбора фильтрата или промывной жидкости; 9 -краны на линиях вывода фильтрата или промывной жидкости

Одна из распространенных конструкций фильтр-пресса схематически изображена на рис.56. Фильтр представляет собой сборку из чередующихся плит и рам, что существенно увеличивает рабочую поверхность фильтрующей перегородки. Плиты имеют вертикальные рифления 6, предотвращающие прилипания фильтровальной ткани к плитам и обеспечивающие дренаж фильтрата. Полая рама фильтр-пресса помещается между двумя плитами, образуя камеру 4 для осадка. Отверстия 1 и 2 в плитах и рамах совпадают, образуя каналы для прохода соответственно суспензии и промывной воды. Между плитами и рамами помешают фильтровальные перегородки («салфетки») 5. Отверстия в салфетках также совпадают с отверстиями в плитах. Сжатие плит и рам производится посредством винтового или гидравлического зажимов.

Рис. 57. Намывной фильтр с центробеж­ным удалением осад­ка: 1 — бак; 2 — горизонталь­ный диск с опорной сет­кой; 3 — полый вал для отвода вискозы; 4 — при­вод; 5, 6 — штуцеры со­ответственно для подачи и отвода вискозы.

На стадии фильтрования суспензия по каналу 1 и отводам З поступает в полое пространство (камеру) 4 внутри рам. Жидкость проходит через фильтровальные перегородки 5, по желобкам рифлений б движется к каналам 7 и далее в каналы 8. Отсюда фильтрат выводится через краны 9, открытые на стадии фильтрования. После заполнения пространства (камеры) 4 осадком подачу суспензии прекращают. Затем начинается стадия промывки осадка. Промывная жидкость проходит по каналам 2, омывает осадок и фильтровальные перегородки и выводится через краны 9. По окончании промывки осадок обычно продувают сжатым воздухом для удаления остатков промывной жидкости. После этого плиты и рамы раздвигают, и осадок частично падает под действием силы тяжести в сборник, установленный под фильтром. Оставшуюся часть осадка выгружают вручную.

Фильтрование на фильтрах с намывным слоем

Принципиальная схема фильтра с центробежным удалением осадка представлена на рис. 56. Вискоза с замешан­ным в ней намывным фильтрующим материалом подается в бак 1 через штуцер 5 и намывает фильтрующий слой на поверхности горизонтальных дисков 2, обтянутых металлической опорной сет­кой. Во время намыва фильтрат выходит через штуцер 6 и снова поступает в фильтр. После окончания намыва, когда достигается необходимая степень чистоты фильтрата, фильтр включается в активный режим, при котором отфильтрованная вискоза идет на дальнейшую переработку. Фильтр работает до достижения определенного давления и затем его регенерируют: осадок с дисков сбрасывается центробежной силой, возникающей при вращении дисков.

Вопросы для закрепления

1. Стадии подготовки вискозы к формованию?

2.Созревание вискозы -это?

3. Зрелость вискозы-это?

4.Методы определения зрелости вискозы?

5.Параметры созревания

6.Сушность фильтрования на рамном фильтр-прессе?

7.Сущность фильтрования на фильтре с намывным слоем?