Обслуживание аппаратов для ксантогенирования

Загружать Щ.Ц. в аппараты для ксантогенирования можно в открывающиеся загрузочные люки с ленточных кон­вейеров или из передвижных бункеров, или же через штуцеры d = 150—200 мм с помощью системы пневматического транспорта.

Последний способ получил на отечественных предприятиях широ­кое распространение вследствие своей простоты, гибкости конфигу­раций трасс, герметичности, отсутствия потерь транспортируемого материала и меньшей стоимости.

Для ксантогенирования Щ.Ц. применяется легко­воспламеняющаяся, сильно ядовитая жидкость — сероуглерод в количестве 35—40% веса А-целлюлозы.

По санитарным нормам предельно допустимая концентрация сероуглерода в рабочей зоне помещения равна 0,01 г/м³, и эта норма выдерживается, однако внутри аппаратов могут образовываться взрывоопасные концентрации.

Причины взрывов паров СS₂внутри аппаратов еще полностью не изучены, но основные из них:

а) случайные попадания посторонних частиц металла или кера­мики внутрь ксантогенераторов и возможность выбивания при этом искры (во время работы перемешивающих устройств);

6) появление статического электричества и его разряд при быстром вакуумировании аппаратов;

в) резкие гидравлические удары при подаче жидкого сероуглерода.

На предприятиях принимают требуемые меры по предотвращению условий, способствующих образованию взрывов внутри аппаратов, подавая инертный газ — азот. Все же возможность взрывов не исключается, и поэтому не менее важно уметь локализировать их и обезвредить.

Для этой цели необходимо:

а) иметь достаточную взрывную поверхность остекления цеха, равную 5% общей кубатуры помещения;

б) обеспечить прочность конструкции аппарата, которая надежно выдерживает усилие взрыва паров С52,

в) создать в аппарате заве­домо слабые места — защитные противовзрывные мембраны, кото­рые бы легко и безопасно разрушались, давая выход газам через образовавшиеся при этом отверстия и предотвращая тем самым раз­рушение аппарата при взрыве. Поверхность (площадь) противовзрывных мембран зависит от объема аппарата.

Последний способ наиболее целесообразен и экономичен; его ши­роко применяют в химической и других отраслях промышленности, где работают с взрывоопасными средами.

Оборудование для растворения полимеров и получения

Прядильных растворов

Опыт многолетней эксплуа­тации различных систем уста­новок для растворения ксанто­гената показал целесообраз­ность применения растирателей как самостоятельных аппара­тов, а не как конструктивного органа растворяющих аппара­тов по следующим основным причинам:

а) возможность установки самостоятельных растирателей на трассе передачи пульпы из ксантогенаторов в растворители и раз­рушения комков ксантогената до попадания их в растворитель;

б) ускорение процесса растворения ксантогената без комков, т.е. улучшение кривых кинетики растворения;

в) более экономичная работа растирающих механизмов, т.к. они включаются в действие только в период передачи пульпы из ксантогенаторов в растворители, в то время как растирающие органы должны работать в течение всего цикла растворения, бесполезно затрачивая при этом энергию на излишнее дополнительное перемешивание вискозы;

г) возможность создания более мощной, точной конструкции растирающих органов.

В промышленности вискозных волокон начали применять само­стоятельные аппараты различной конструкции для грубого и тон­кого растирания комков ксантогената, однако существуют и успешно работают растиратели, имеющие несколько ступеней растирания и одном аппарате.

Но характеру рабочих органов растиратели можно разделить на лопастные, центрифуги, вальцевые, дисковые.

Лопастные растиратели устарели, хотя до сего времени и рабо­тают на многих предприятиях вискозного волокна. С конца пятиде­сятых годов их выпуск и применение на новостройках были пре­кращены.

Растиратели-центрифуги (на штапеле)- трехступенчатые аппараты, не тре­бующие подачи пульпы насосами, т.к. последняя течет через аппарат под воздействием центробежной силы. Из ксантогенатора пульпа поступает самотеком через патрубок 1 в верхнюю полость корпуса 2 аппарата. В корпусе помещен вертикальный ротор 3 центрифуги, вращающийся с частотой 980 об/мин. На роторе 3 закреплены три перфорированные корзины 4 с диаметром отверстий на первой ступени 7 мм, на второй - 5 мм и на третьей - 3 мм. Внутри корзин 4 с незначительным зазором помещены неподвижные ножи 6, закрепленные в крышке корпуса аппарата. Пульпа поступает самотеком в центр аппарата под воздействием ц/б силы, создаваемой вра­щением ротора 3, проходит через все три перфориро­ванные вращающиеся корзины, 4, где комки растираются между стенками корзин и неподвижно стоящими но­жами 6, и выходит из аппарата че­рез патрубок 7. Работа производится в среде инертного газа - азота, т.к. иначе всегда возможны взрывы паров сероуглерода, содержащихся в разрушаемых комках ксантогената.

Вальцовые растиратели (для грубого растирания)— одно­ступенчатые аппараты, предназна­ченные для грубого предварительного разрушения комков ксанто­гената в пульпе, которая затем подается на окончательное, тонкое растирание в другой аппарат. Аппарат имеет два горизонтальных вальца, 1 и 2, вра­ щающихся с частотой 460 и 150 об/мин. Вальцы набраны из зубчатых дисков (типа храповиков) и смонтированы так, что зубчатые диски, установленные на одном вальце, заходят в промежутки между ди­сками, установленными на другом вальце. Для очистки зубчатых дисков от налипшего ксантогената установлены гребенчатые ножи 3. Вращаясь навстречу один другому, вальцы зубьями дисков захваты­вают комки ксантогената, мельчат их и сбрасывают в составе пульпы в нижнюю часть аппарата.

1, 2 – вальцы горизонтальные,

3 – нож гребенчатый,

4 – патрубок

Дисковые растиратели (для тонкого растирания КС) - одноступенчатые аппараты. Эти аппараты не могут перерабатывать крупнокомковатую пульпу, поступающую непосредственно из ксантогенатора, и их надо устанавливать после аппаратов грубого растирания. Расположение растирающих дисков может быть вертикаль­но и горизонтальное.

Пульпа поступает в центр корпуса аппарата через штуцер 1. На передней стенке аппарата закреплен диск 2, на торцовой рабочей поверхности которого находятся пирамидальные зубья. На валу 3, вращающемся с частотой 1425 об/мин, посажен аналогичный диск 4. Под действием ц/б силы и давления, пульпа проходит в зазоре между неподвижным диском 2 и вращающимся диском 4. Комки ксантогената растираются ме­жду зубьями подвижного и неподвижного дисков, вели­чина зазора между которы­ми может регулироваться от 0,01 до 8 мм. Работа этого растирателя в среде инертного газа не обязательна.

Турборастворители, применяемые на ряде действующих предприятий, имеют следующие недостатки, препятствующие их более широкому распространению:

а) сложная регулировка малого зазора между лопа­стями мешалки, зубчатыми накладками на днище аппарата и обеими решетками;

б)увеличение зазора сразу приводит к ухудшению работы аппарата, т.к. удлиняется первая стадия процесса растворения ксантогената;

в) повышенный расход энергии, который на 1 т выработанного волокна составляет от 650 до 1000 кВт /ч, что неблагоприятно влияет на технико-экономические показатели.

Целесообразнее применять простые и экономичные конструкции растворители, осуществляя на них только перемеши­вание, а разрушение комков ксантогената вести на специальных растирателях, уста­навливаемых на трассе передачи пульпы из ксантогенаторов в рас­творители.

Растворители ксантогената, применяемые в производстве вискоз­ных волокон,

разнообразны по конструкции и их можно разделить на следующие группы:

а) горизонтальные с одним перемешивающим устройством;

б) горизонтальные с двумя или тремя перемешивающими устройствами;

в) вертикальные с одним перемешивающим устройством;

г) вертикальные с одним перемешивающим устройством и неподвижными контрбилами;

д) вертикальные с тремя перемешивающими устройствами.

Турборастворители (на штапеле) были созданы с целью конструктивного объединения в одном аппарате функций растворителя и растирателя целлюлозы.

Аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1, внутри которого помещен диффузор 2, в нижней его части закрытый горизонтальной плоской решеткой 3 и наклонными коническими решет­ками 4. В полости, образуемой днищем аппарата 5, горизонтальной решеткой 3 и коническими решетками 4, помещена трехлопастная однорядная мешалка 6 с нижним приводом от электродвигателя 7. Днище, стенки корпуса и стенки диффузора имеют рубашки для темперирования растворяемой вискозы.

Используют раствор слабой щелочи – 4%.

Время растворения 1,5 – 3ч.

Температура растворения 6 – 8^о С (начальная), и 12 – 14^оС (конечная).

Емкость 11 м³,

загрузка – 750 кг целлюлозы,

частота вращения турбинки 100-120 об/мин,

отверстия решетки 4-6 мм

Достоинства:

-благодаря наличию диффузора в аппарате происходит хорошо организованная циркуляция жидкости (показана стрелками);

-комки ксантогената при этом растираются между гранями решеток и гра­нями лопастей мешалки.

-кроме этого, чтобы облегчить разрушение комков ксантогената, осевших на дно аппарата, в средней части днища закреплены зубчатые накладки.

Горизонтальный растворитель с двумя перемешивающими устройствами.Широко применяются на действующих предприятиях вискозного волокна. Они экономичны по расходу энергии и обеспечивают интенсивное перемешивание раствора. Недостаток их – наличие мертвых зон в нижней части аппарата, где наблюдается залеживание комков ксантогената.

Вертикальный растворитель ксантогената с тремя перемешивающими устройствами.Эффективен по перемешиванию и весьма экономичен по расходу энергии. Устройство: корпус с рубашкой темперирования, три вала с мешалками, штуцера для подачи теплоносителя, загрузки ксантогената целлюлозы, подачи щелочи и выгрузки вискозы, электродвигатель.

Привод растворителя может быть общим на все три вала или же индивидуальным для каждого вала. Частота вращения перемешивающих устройств 45-50 об/мин (иногда до 75) при угле атаки 45^о обеспечивает время одного цикла растворения порядка 1 - 2 ч при условии предварительного пропуска пульпы через растиратели.

Вопросы для закрепления материала:

а) дать определение – ксантогенирование;

б) требования к аппаратам – ксантогенаторам;

в) параметры процесса ксантогенирования;

г) типы аппаратов;

д) бочкообразный ксантогенатор – устройство;

е) бочкообразный ксантогенатор – схема работы;

ё) бочкообразный ксантогенатор – техническая характеристика;

ж) способы загрузки щелочной целлюлозы в аппараты ксантогенирования;

з) причины взрывов сероуглероды в аппаратах;

и) мероприятия, предупреждающие взрывы;

й) целесообразность применения растирателей как отдельных устройств;

к) типы растирателей;

л) растиратель центрифуга – устройство;

м) растиратель центрифуга – схема работы;

н) дисковый растиратель – устройство;

п) дисковый растиратель – схема работы;

р) валковый растиратель – устройство;

с) валковый растиратель – схема работы;

т) типы растворителей ксантогената;

у) турборастворитель – устройство;

ф) турборастворитель – схема работы;

х) достоинства турборастворителя.

Оборудование для подготовки прядильных

Растворов к формованию

Общие сведения

Прядильные растворы, получаемые в аппаратах-растворителях, не могут быть непосредственно направлены на формование из них химических волокон, т.к. предварительно растворы должны пройти некоторые операции, связанные с их передачей по трубо­проводам:

1) смешение партий растворов, полученных из растворителей, с целью усреднения и повышения равномерности технологических характеристик растворов;

2) удаление из растворов механических загрязнений

3) дисперги­рованного воздуха и газов.

Кроме того, в случае надобности производится крашение или матирование растворов, а в производстве вискозного волокна пря­дильный раствор — вискоза должен еще пройти процесс созревания, протекающий в течение определенного времени при заданной тем­пературе.

Для перечисленных операций применяют следующее оборудова­ние:

- специальные насосы для передачи высоковязкой жидкости;

- сме­сители прядильных растворов;

- фильтр-прессы;

- аппаратуру для не­прерывного или периодического обезвоздушивания раствора;

- уста­новки для дозирования и замешивания в пр.растворы сус­пензии красителя или матирующих препаратов;

- емкостную баковую аппаратуру;

- аппараты для темперирования высоковязких растворов.

Смесители

Партии пр.раствора, получаемые на периодически действующем оборудовании, несколько отличаются по своим технологическим показателям в пределах допусков параметров процесса.

Для усреднения технологических показателей пр. раствора, укрупнения объема отдельных партий или для перехода с периодического процесса получения прядильного раствора на непрерывный процесс подготовки его к формованию волокна партии прядильного раствора проходят операцию смешения их между собой. Эта операция применяется в производствах всех видов химических волокон, формование которых происходит из прядильных растворов. Как правило, смешиваются минимум четыре партии раствора, получаемые из аппаратов-растворителей.

В качестве смесителей применяют вертикальные или горизонтальные цилиндрические сосуды. Т.к. на современных мощных предприятиях химволокон для растворения применяется крупное оборудование, и объем отдельной партии раствора доходит до 20-25 м³, то емкость смесителей достигает 100-150 м³.

Смесители работают по периодическому и непрерывному режиму:

1 -аппарат сначала заполняется установленным количеством партий пр.раствора, приготовленных в растворителях, затем они перемешиваются в течение выбранного времени одного цикла смешения; приготовленный смешанный раствор передается в последующие аппараты по ходу данного тех­нологического процесса.

2 - непрерывным режимом, которым обычно отдают предпочтение, аппарат один раз заполняется раствором, в который затем при постоянном перемешивании непрерывно поступают новые партии раствора из растворителей и смешанный раствор, непрерывно подается на последующие операции. Рекомендуется соединять последовательно два или три смесителя, что дает лучшие показатели по усреднению раствора, чем периодическая работа такого же числа смесителей.

Вертикальные смесителиприменяются обычно для более высоковязких пря­дильных растворов – ди - и триацетатного, хлоринового и др.

Устройство: аппарат имеет цилиндри­ческий корпус 1 с рубашкой 2 для темперирования, сфери­ческих днища 3 и крышку 4 и концентрично установленного тихоходное вертикальное лопастное перемешивающее устройство 5 с верхним приво­дом от индивидуального элек­тродвигателя 6.

Горизонтальный смеситель для вискозного раствора ( на штапеле)

Горизонтальные смесители для вискозы емкостью от 30 до 70 м³ .

Устройство: состоят из цилиндрического корпуса 1 со сферическими днищами 2. Вал перемешивающего устройства 3 расположен эксцен­трично по отношению к продольной оси корпуса аппарата и смещен вниз, что улучшает перемешивание жидкости и позволяет полностью погрузить лопасти в раствор. В корпусе аппарата имеются рубашки для темперирова­ния вискозы.