Техническая схема производства коллоксилина.
В зависимости от условий проведения реакции получают НЦ с разным содержанием нитрогрупп (максимальное содержание азота 14,14%). Для производства пластмасс, пленок и лаков применяют НЦ, содержащая 11,5—12,0% азота (степень полимеризации 150—800) называемый- коллоксилином.
Нитрующая смесь состоит из смеси азотной кислоты с серной кислотой и воды. Серная кислота не только связывает воду, выделяющуюся при реакции, и тем сдвигает равновесие в сторону образования, эфира, но и способствует набуханию целлюлозы, что ускоряет диффузию нитрующей смеси, а также повышает реакционную способность азотной кислоты. Степень замещения целлюлозы зависит от содержания воды в нитрующей смеси. Чем ее больше, тем меньше содержание азота в продукте и ниже степень полимеризации. Для получения коллоксилина применяют смесь следующего состава, % (масс.):
Азотная кислота …………20
Серная кислота …………..60
Вода.....................................20
Соотношение серной и азотной кислот в смеси влияет главным образом на скорость нитрования.
НЦ получают гомогенным и гетерогенным способами по периодической или непрерывной схеме. При гомогенном способе нитрующая смесь содержит растворитель НЦ, а при гетерогенном способе растворитель отсутствует. Гетерогенный способ нашел наибольшее применение в промышленности.
Технологический процесс производства коллоксилина периодическим методом состоит из следующих стадий: нитрование целлюлозы, стабилизация и обезвоживание коллоксинин а (рисунок 1).
|
|
|
Хлопковая целлюлоза в виде рыхлой массы, например, измельченной бумаги, содержащая 6—10% влаги, подсушивается горячим воздухом до содержания влаги не более 1% и подается в бункер 1. В нитратор 2 загружают нитрующую смесь из мерника 3, а затем целлюлозу из бункера 1.
Нитраторы — вертикальные аппараты с коническим днищем, снабженные двумя мешалками, вращающимися в противоположные стороны. Продолжительность нитрования 60 мин при 40°С.
По окончании процесса массу спускают через нижний люк в центрифугу 4. Концентрированные отработанные кислоты направляются на регенерацию: их фильтруют и собирают в хранилище. Коллоксилин после выгрузки из центрифуги смешивается с водой в аппарате 5 и по массопроводу направляется в промежуточный бассейн «мутильника» 6.
Цель стабилизации, состоящей из операций промывки и измельчения-это придать коллоксилину свойства, обеспечивающие возможность его длительного хранения без разложения. Для этого необходимо удалить минеральные кислоты и побочные продукты, которые могут вызвать разложение НЦ (иногда со взрывом). В процессе стабилизации происходят нейтрализация кислот, омыление сернокислых эфиров целлюлозы, нестойких продуктов окисления и гидролиза целлюлозы, отмывка примесей, а также снижение вязкости до необходимого значения[4].
|
|
|
Промывка НЦ горячей водой проводится в чане 7, имеющем ложное дно. В пространство между ложным дном и дном чана подается острый пар. После слива суспензии НЦ в чан 7 и прогрева ее подачей пара воду сливают и загружают 0,2—1%-ный раствор разбавленной серной кислоты. После прогрева острым паром при 96—98°С в течение определенного времени сливают воду и подают 0,3%-ный раствор соды, который по окончании обработки сливают, а НЦ промывают горячей и холодной водой, Промывные воды сливают в систему очистки промывных вод.
Промытая НЦ в виде суспензии из чана 7 подают на окончательную стабилизацию или на измельчение в голландеры 8. Они снабжены режущим механизмом, который состоит из барабана с ножами, закрепленными неподвижно на дне аппарата под барабаном. При вращении барабана суспензия НЦ проходит между барабаном и неподвижными ножами; волокно измельчается и раздавливается. При этом происходит наиболее полное удаление кислот из волокон.
Окончательная стабилизация заключается в промывке в течение 2—3 ч при непрерывном размешивании НЦ с водой с температурой 90—95°С в лаверах 9. Лаверы — цилиндрические вертикальные аппараты с мешалками. В дне их имеется отверстие для спуска НЦ. В лаверах проводится отстой НЦ, вода при этом удаляется из верхней части аппарата при помощи сифонного устройства. После 5—7 горячих промывок и нескольких холодных получают НЦ с содержанием серной кислоты не более 0,05%. Общая продолжительность процесса стабилизации 40—60 ч.
|
|
|
После стабилизации 10%-ные суспензии НЦ из лаверов смешивают в одну партию в смесителе 10, а затем подают в трубчатый аппарат для нагревания под давлением при температуре выше 100°С, при этом вязкость НЦ снижается.
Если этого не требуется, то суспензия из смесителя 10 подается на центрифугу для отделения воды и промывки этиловым спиртом для вытеснения воды. Коллоксилин с содержанием спирта 25—30% упаковывают в герметичную металлическую тару.
Этот способ получения НЦ имеет ряд недостатков: малая производительность, длительное время нагревания, необходимость регенерации отработанных смесей и др. Часть из них может быть устранена при непрерывном способе производства НЦ.
Коллоксилин представляет собой рыхлую, волокнистую массу белого цвета с насыпной плотностью 120 кг/м3, напоминающую исходную целлюлозу. Он хорошо растворяется в ацетоне и метилэтилкетоне, спирто-камфорном растворе, смеси спирта с эфиром и в других растворителях; в неполярных растворителях не растворяется и не набухает. Он совмещается с пластификаторами: камфорой, триацетином, трикрезилфосфатом и эфирами фталевой кислоты. Коллоксилин мало устойчив к действию кислот и щелочей. Недостатком его является низкая термо - и светостойкость, горючесть и взрывоопасность. Введение стабилизаторов (дифениламина и др.) несколько повышает термостойкость НЦ. Горючесть коллоксилина снижают добавлением наполнителей и пластификаторов. На основе коллоксилина получают целлулоид и нитроцеллюлозный этрол, лаки и пленки.
|
|
|
Технологический процесс производства коллоксилина на рис.3 состоит из нескольких стадий:
-приготовление нитрационной смеси
-подготовка целлюлозы
-нитрация целлюлозы
-стабилизация коллоксилина
-обезвоживание коллоксилина
Хлопковая целлюлоза (в виде кип), содержащая 6-10 % влаги, разрыхляется на трепальных машинах 1, а затем подается в пневматические сушилки 2, где сушится горячим воздухом до содержания влаги не более 1%.
Древесная целлюлоза( в виде рулонов) сначала режется на резательных станках 1( ромбики 3*6 мм), а затем подается на сушку. Сухая целлюлоза поступает в бункер 3 и далее в нитраторы 4. В смеситель 5 из мерников 6,7 падают свежую кислоту (олеум и меланж) , а из емкости 8 – отработанную кислотную смесь. Из смесителя 5 кислотная смесь поступает в расходные емкости 9, а оттуда через теплообменник 10 в нитраторы 4.
 |
Нитрация целлюлозы производится при 30-35°C в нитраторах – вертикальных аппаратах овального сечения, коническим днищем и двумя лопастными мешалками. Продолжительность нитрации 20-30 минут.
При окончании процесса масса из нитраторов 4 через нижний люк спускается в центрифугу 11. Из центрифуги концентрированные отработанные кислоты, пройдя фильтр 12, собираются в хранилище 8. Кислый коллоксилин при выгрузке из центрифуги промывается водой или разбавленной отработанной кислотой, поступающей в трубопровод. Из мутильника 13 разбавленная кислота сливается в сборник 14, а коллоксилин подается в чан для горячей промывки (стабилизации) 15. Общая продолжительность процесса 40- 60 ч.
Коллоксилин после стабилизации отжимается от воды на центрифуге 18 до содержания влаги 25-30%.
Обезвоживание коллоксилина производится только в том случае, если он предназначен для производства целлулоидов и лаков.
Обезвоживание осуществляется путем вытеснения воды 92-94°-ным спиртом (из мерника 19) и спиртом-ректификатором (из мерника 20) на центрифуге 21. Полученный коллоксилин укупоривают в оцинкованные банки с герметичными крышками[5]
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 599; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!