ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.06.2024
Просмотров: 133
Скачиваний: 2
вращения барабана увеличивают до 400 об/мин и избыток жид кости удаляют из аппарата. В ацетиляторе остается смесь в количестве, примерно равном количеству исходной целлюлозы. Общая продолжительность активации составляет 1 ч. Отрабо танную активирующую смесь передают обратно в емкость.
Ацетилирование. В аппарат с активированной целлюлозой по дают ацетилирующую смесь примерного состава: уксусного ан гидрида 45—47%, бензола 33—35% и уксусной кислоты 18—
20%.
Вацетиляторе создают модуль ванны 1: 14—1: 15. Смесь охлаждают до 23 °С циркуляцией через холодильник, после чего начинают подавать катализатор.
Хлорная кислота в количестве 0,7—1,0 вес. % от целлюлозы в смеси с уксусной поступает в ацетилятор непрерывно в течение 50 мин. За это время происходит
|
|
гидролиз |
уксусного |
ангидрида с |
||
|
|
водой. За счет этой реакции тем |
||||
|
|
пература в ацетиляторе повы |
||||
|
|
шается до 30—32 °С. |
Одновре |
|||
|
|
менно протекает реакция этери |
||||
|
|
фикации и температура продол |
||||
|
|
жает подниматься до 35—37 °С и |
||||
|
|
поддерживается такой |
до конца |
|||
30 |
60 90 120 150 іво 210 |
процесса. Для того чтобы обес- |
||||
|
Время, мин |
печить |
стандартные |
свойства |
||
Рис. 20. Температурный режим |
продукта, |
подъем |
температуры |
|||
процесса ацетилирования целлю |
регулируется |
путем |
циркуляции |
|||
|
лозы. |
смеси через холодильник. Про |
||||
температурной кривой (рис. |
цесс ведется |
по |
определенной |
|||
20). Через 2—2,5 ч образуется |
||||||
полностью |
замещенный продукт — триацетат |
целлюлозы, кото |
рый уже может растворяться в смеси метиленхлорида со спиртом.
Для улучшения растворимости получаемого продукта в это время в аппарат загружают небольшое количество серной кис лоты (0,5—0,6 вес. % от исходной целлюлозы). Конец операции определяют по достижению требуемой вязкости растворов ТАЦ. Для прекращения процесса в аппарат подают нейтрализующую
смесь.
Нейтрализация катализатора. После загрузки нейтрали зующей смеси содержимое аппарата перемешивается в течение получаса при медленном вращении барабана, затем проводится так называемое осветление смеси, для чего при большой ско рости вращения барабана смесь из ацетилятора перекачивается в емкость, а оттуда насосом снова закачивается через вал в ап парат. Проходя через плотный слой волокна, прижатого к стенке барабана, она отфильтровывается от взвешенных частиц, т. е. осветляется, и после получасовой циркуляции очищенная
36
отработанная смесь передается в отделение регенерации смесей.
Бензольные промывки. Для удаления остатков ацетилирующей смеси проводится 3—4 бензольных промывки по принципу противотока. Модуль ванны при промывках ~ 1 : б -Н- 1: 7. Про должительность каждой промывки ~ 1 ч.
Отгонка бензола. Удаление бензола с волокна осуществляется отгонкой с водяным паром, для чего в ацетилятор заливается вода и подается острый пар. Пары воды и бензола из аппарата поступают в холодильник, и конденсат собирается во флорентий ском сосуде, где происходит разделение их. Бензол используется снова для промывок, а вода — для отгонки бензола. Продолжи тельность отгонки бензола не менее 3 ч. Особое внимание здесь следует уделять полноте отгонки бензола, так как в противном случае волокно будет плохо смачиваться водой и последующие операции — гидролиз и водные промывки — пройдут неравно мерно.
Частичный гидролиз. После отгонки бензола проводится предварительная водная промывка. Часть горячей воды уда ляется из аппарата, и туда заливается холодная вода с таким расчетом, чтобы в ацетиляторе установилась температура, необ ходимая для операции гидролиза, например 40—45° С. Некоторое
время (10—15 мин) масса перемешивается в ацетиляторе, после |
|
чего избыток |
воды удаляется при больших оборотах барабана |
и в аппарат |
заливается подогретый до 40—45 °С раствор азот |
ной кислоты. Концентрация азотной кислоты в ацетиляторе с учетом воды, оставшейся на волокне, должна быть близкой к 10%. Операция ведется при непрерывном вращении барабана на малых скоростях, при этом осуществляется строгий контроль температуры. За час до конца операции начинается осветление смеси и затем отжим раствора азотной кислоты. Общая продол жительность гидролиза 3—3,5 ч.
Осветление смеси при гидролизе имеет очень большое значе ние, так как волокна ТАЦ, попавшие в азотнокислый раствор, при длительном пребывании в нем гидролизуются до нераство римого состояния и при следующей операции гидролиза будут загрязнять ТАЦ, сообщая мутность его растворам. Во избежание этого необходимо, кроме осветления, проводить дополнительное фильтрование растворов азотной кислоты.
Гидролиз ТАЦ может проводиться и другими способами, на пример периодическим в чанах или непрерывным на ленточном транспортере.
Водные промывки. Водные промывки осуществляют по прин ципу противотока обессоленной водой при комнатной темпера туре. Всего проводят пять водных промывок, продолжительность каждой от 50 мин до 1 ч. Конец промывок определяют по кис лотности промывной воды.
Сушка. Отмытый ТАЦ отжимается от избытка воды до влажности 50—60%, выгружается из ацетилятора и сушится при
37
температурах, не превышающих 135 °С, до влажности не более 2%. Для сушки могут быть использованы сушилки любого типа как периодического, так и непрерывного действия.
Процесс ацетилирования в статическом слое
Способ ацетилирования целлюлозы в неподвижном слое без перемешивания при циркуляции через него ацетилирующей смеси применяется на одном из бельгийских предприятий. Спо соб заключается в следующем (рис. 21).
Нарегенерацию
Рис. 21. Схема гетерогенного |
способа ацетилирования в статическом |
слое: |
|||||||
I _рыхлитель |
целлюлозы; 2 — |
сушилка; 3—активатор; 4 — |
емкость для активирующей |
||||||
уксусной |
кислоты; 5— емкость для ацетилирующей |
смеси; |
6 — емкость |
для смеси |
ката |
||||
лизатора |
с |
уксусной |
кислотой; |
7 — ацетилятор; |
3—теплообменник; |
9 — смеситель; |
|||
1 0 — центрифуга; // —сборник |
воды; /2 — сушилка; |
/3 —упаковочный пресс; /4—весы; |
|||||||
/5 — емкость для отработанной |
смеси; /3— емкости для промывных ксилолов; /7—емкости |
||||||||
для чистого |
ксилола; |
/3 —-емкости |
для промывной |
воды; 1 9 —флорентийский |
сосуд; |
||||
|
|
|
|
|
2 0 — холодильник. |
|
|
|
|
Целлюлоза хлопковая или древесная разрыхляется в рыхли теле 1 и затем подсушивается в сушилке 2, куда подается горя чий воздух и где поддерживается определенная относительная влажность. Во время этой операции влажность целлюлозы вы равнивается и достигает ~3% . Из сушильного аппарата целлю лоза поступает в активатор 3. Туда же из емкости 4 загружается активирующая смесь, основным компонентом которой является
уксусная кислота.
В активаторе происходит интенсивное перемешивание целлю лозы с уксусной кислотой, при котором целлюлоза закатывается в небольшие шарики диаметром до 12 мм. Образование таких шариков очень важно для равномерного протекания процесса
88
ацетилирования. Активированную целлюлозу Из аппарата выгру жают в воронку, куда подведен слив охлажденной до минусовых температур ацетилирующей смеси из емкости 5 и также охла жденной смеси катализатора — серной кислоты с уксусной кис лотой из емкости 6. При помощи этой жидкости целлюлоза по массопроводу транспортируется в ацетилятор 7.
Ацетилятор представляет собой вертикальный цилиндриче ский сосуд с ложным дном. В верхней крышке аппарата нахо дится люк для загрузки реакционной массы, а в нижней части на уровне ложного дна — люк для выгрузки готового продукта. К ацетилятору подведены линии для загрузки жидкостей и слива их из аппарата, имеется также линия, соединяющая внутреннее пространство ацетилятора с атмосферой.
Целлюлоза, поступая с ацетилирующей смесью в аппарат, оседает на ложном дне и образует слой высотой до 3 м. Жидкость собирается под ложным дном и оттуда по специальной линии насосом подается в верхнюю часть аппарата, проходя по пути через теплообменник 8. Таким образом осуществляется не прерывная циркуляция смеси через слой волокна и при этом происходит регулирование температуры реакционной массы.
В состав ацетилирующей смеси входят уксусный ангидрид, уксусная кислота и в качестве разбавителя — ксилол. В качестве катализатора, как уже упоминалось выше, используется серная кислота. Во время реакции происходит подъем температуры по определенному температурному режиму.
Процесс заканчивается после достижения требуемой вяз кости продукта. В данном процессе нейтрализация серной кис лоты не проводится; ацетилирующая смесь сливается из аппа рата, а оставшаяся на волокне постепенно вытесняется ксилолом. Причем, как обычно в таких операциях, на первую промывку идет ксилол, содержащий наибольшее количество кислоты и ан гидрида, на последнюю промывку — наиболее чистый. После та ких промывок оставшийся на волокне ксилол удаляется отгонкой
сводяным паром. Смесь паров конденсируется в холодильнике20,
иконденсат разделяется во флорентийском сосуде 19, Ксилол после отстаивания от воды собирают в емкость, а воду сливают
вканализацию. Одновременно с отгонкой ксилола осуществляется стабилизация продукта, которая заключается в гидролитическом отщеплении сульфогрупп, происходящем в подкисленной воде при температуре кипения. По окончании этой операции прово дятся водные промывки до нейтральной реакции промывных вод.
Во время основной реакции — ацетилирования — трудно обес печить одинаковые условия во всем объеме реакционной массы, что приводит к неравномерному ходу процесса и, следовательно,
кнеоднородности продукта по свойствам в различных участках аппарата. Однородность продукта в объеме всей партии повы
шается перемешиванием в смесителе 9, куда волокно с водой передается по желобу из ацетилятора. Перемешанная смесь с
39