Файл: Бытенский В.Я. Производство эфиров целлюлозы.pdf

со скоростью около 140 об/мин, и коробки с ножами, закреплен­ ной неподвижно на дне аппарата под барабаном. Зазор между барабаном и коробкой с ножами может меняться, от этого за­ висит степень измельчения волокна.

При вращении барабана суспензия нитрата целлюлозы про­ ходит между барабаном и неподвижными ножами и волокно при этом измельчается и раздавливается.

Окончательная стабилизация достигается промывкой измель­ ченных нитратов целлюлозы подогретой водой в лаверах, пред­ ставляющих собой цилиндрические вертикальные аппараты с мешалками. В дне аппарата имеется отверстие для спуска массы. В лаверах может проводиться отстой волокна, причем вода удаляется из аппарата сверху при помощи сифонного устройства. К дну лавера подведен трубопровод для подачи острого пара.

Операцию проводят следующим образом. В лавер заливают горячую воду с температурой 90—95 °С и загружают нитрат целлюлозы, после чего подают острый пар. Модуль ванны 8— 10. Промывку ведут при непрерывном перемешивании в течение 2—3 ч, после чего мешалку останавливают, волокно оседает на дно аппарата, а воду при помощи сифонного устройства удаляют через верхнюю часть аппарата.

Таким образом проводят 5—7 горячих промывок и несколько холодных. В результате стабилизации содержание серной кис­ лоты в нитрате целлюлозы снижается с 1 до 0,05%.

Вода, удаляемая из аппарата при помощи сифонного устрой­ ства, содержит некоторое количество нитрата целлюлозы, по­ этому перед сливом в канализацию промывные воды пропускают через отстойник, где скапливается довольно значительное коли­ чество продукта. Периодически отстойники чистят и нитрат цел­ люлозы присоединяют к основной массе продукта.

Отмытый нитрат целлюлозы подают в смесители, где смеши­ вают и усредняют несколько партий, поступающих из лаверов. Смесители представляют собой большие резервуары с мешал­ ками. Поступившая из лаверов 10%-ная суспензия перемеши­ вается здесь в течение нескольких часов. Затем разбавленную водой суспензию пропускают через специальные сита-просейки, где задерживаются неизмельченные частицы нитратов целлю­ лозы и крупные примеси. Попавшие в продукт из аппарата ча­ стицы железа удерживаются электромагнитами, расположен­ ными в желобе, через который пропускают нитрат целлюлозы после просеивания.

Снижение вязкости. Для получения низковязких продуктов нитраты целлюлозы подвергают обработке водой с температурой выше 100°С под давлением. Обработку проводят в трубчатых автоклавах, которые представляют собой трубы небольшого диа­ метра (~ 1 0 см) длиной 1200 м, снабженные паровой рубашкой для обогрева. Через автоклав суспензию перекачивают при по­ мощи насоса, который создает необходимое давление в аппа­

8 0

рате. В этом процессе контролируются и регулируются скорость движения суспензии в аппарате, температура и давление.

Обезвоживание. Готовый продукт освобождается от избытка воды центрифугированием и затем на центрифуге несколько раз промывается этиловым спиртом до полного вытеснения воды. Избыток спирта отжимается до содержания спирта 25—30%. Такой продукт упаковывают в герметичные металлические ко­ робки и направляют потребителю.

Волокнистый нитрат целлюлозы представляет собой рыхлую массу с насыпной плотностью около 120 г/л, т. е. большим удельным объемом, что представляет известное неудобство для транспортировки и хранения. Для уменьшения его удельного объема разработан ряд способов гранулирования, сущность ко­ торых заключается в том, что к обезвоженным нитратам целлю­ лозы добавляют 2—5% растворителя и 0,2—0,5% пластификатора (в пересчете на сухой нитрат целлюлозы), перемешивают и пере­ тирают в течение 1ч. Нитрат целлюлозы в результате этой опе­ рации получается в виде небольших комочков с насыпной плот­ ностью 340—365 г/л.

Непрерывные способы производства

Описанный выше периодический способ получения нитратов целлюлозы имеет ряд недостатков (малая производительность, длительное время нитрования, необходимость регенерации отра­ ботанных смесей после каждой партии и др.). Позднее было разработано несколько непрерывных способов, один из которых приводится ниже.

В этом способе [59] используется нитратор принципиально новой конструкции (рис. 40). Он представляет собой вращаю­ щийся горизонтальный аппарат 3 с цилиндрической средней частью длиной 9 м и диаметром 2,2 м и с двумя конусами по концам 6 и 12 длиной по 1,5 м; общая длина аппарата 12 м. Концевые участки аппарата оборудованы загрузочными и раз­ грузочными приспособлениями. Аппарат может иметь небольшой наклон. Для вращения аппарата на его наружной поверхности имеются кольцеобразные наплывы 2 и 5, опирающиеся на суп­ порты 8. Аппарат приводится во вращательное движение при помощи электродвигателя 9 с редуктором 10 и зубчатой пере­ дачей 11.

Аппарат имеет рубашку 4 для регулирования температуры реакции.

Внутри через весь барабан проходит непрерывная спираль­ ная лента 15, одной стороной приваренная к стенкам аппарата. Ширина ленты меньше радиуса аппарата, за счет этого по цен­ тру аппарата проходит сквозной канал диаметром 0,6 м, соеди­ няющий все отсеки, образуемые витками ленты. Суспензия цел­ люлозы загружается в аппарат в таком количестве, чтобы уровень ее был ниже центрального канала аппарата, т. е. не

8 1

более 0,8м (обычно 0,7м). Шаг ленты внутри цилиндрической части аппарата постоянен и равен 0,5 м, а в конусных частях изменяется, чтобы обеспечить равномерное движение массы и равномерные загрузку и разгрузку. В загрузочной части первый виток с шагом 1,5 м, в разгрузочном конусе шаг последнего витка 1 м.

В пространстве между витками ленты на стенки аппарата через равные промежутки прикреплены лопасти 18, предназна­ ченные для перемешивания реакционной массы и перемещения

Рис. 40. Аппарат для непрерывного нитрования целлюлозы:

V —угол между лопастью и стенкой аппарата.

ее внутри аппарата. Они представляют собой пластины, обра­ зующие с поверхностью аппарата тупой угол у. При вращении аппарата суспензия захватывается лопастями и продвигается ими до тех пор, пока лопасть не займет горизонтального поло­ жения и суспензия не стечет с нее, таким образом осуществляется перемешивание суспензии внутриаппарата.

. Через центральный канал проходит труба с отверстиями 1, через которую может подаваться нитрующая смесь любого со­ става для корректировки процесса нитрования.

Целлюлозу смешивают с нитрующей смесью в специальном аппарате и в виде суспензии (пульпы) непрерывно вводят в за­ грузочное отверстие нитратора с такой скоростью, чтобы в про­ странстве первого витка получить желаемую загрузку. При

82

вращении барабана эта порция пройдет через весь аппарат, а со стороны загрузочного отверстия будут непрерывно поступать другие порции пульпы. Время нитрования регулируется скоро­ стью вращения барабана.

Процесс ведут при следующих параметрах:

Полученный нитрат целлюлозы имеет содержание азота

13,35%.

В другом способе [60] получения нитратов целлюлозы изме­ нены способ промывки и последующие операции для более пол­ ного использования азотной кислоты и уменьшения ее потерь. Промывки ве; ут в специальной центрифуге, что позволяет использовать повторно регенерированную смесь, содержащую 30—45% азотной кислоты. Технологическая схема процесса пред­ ставлена на рис. 41.

Нитрат целлюлозы, отжатый в центрифуге 2, поступает в ко­ нус 2а, туда же дается под давлением 6—12 кгс/см2 кислая вода; образующуюся суспензию передают в бак с мешалкой 4. Этот бак является и дозатором. Из него суспензию насосом 5 перекачивают в дозатор 1, связанный переливной трубой с до­ затором 4.

Из дозатора 1 суспензия непрерывно поступает в пульсирую­ щую центрифугу 6, разделенную на три зоны. В первую зону поступает пульпа с 30—50%-ной азотной кислотой, последняя после отжима собирается в баке 9, откуда часть ее по мере на­ добности направляют на дистилляцию. Для отделения взвешен­ ного волокна азотную кислоту пропускают через сепаратор 10, а затем собирают в сборнике 11. Отделившееся волокно соби­ рается в емкости с мешалкой 12, откуда возвращается в ем­ кость 7.

Для удаления с волокна азотной кислоты в первую зону по­ степенно подают 10—15%-ную азотную кислоту из бака 8. Она укрепляется в центрифуге до 30—50% и поступает в бак 9. Во вторую зону центрифуги поступает чистая вода в небольших количествах и, обогащенная азотной кислотой до 10—15%, сли­ вается в бак 8.

Отмытый от азотной кислоты нитрат целлюлозы выгружает­ ся из третьей зоны. Для выгрузки в эту зону подают воду в ко­ личестве 300 л на 100 кг нитрата целлюлозы, образовавшаяся суспензия поступает в емкость с мешалкой 7, откуда насосом 5 передается в стабилизатор.

83