LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Розробка технології й оптимізація процесу одержання високофільтрівних віскоз

(11):


Фп = - 21.3dл101/(dл101 - 15.7)

(10)

Фп = - 165.6dк101/(dк101 – 35.9)

(11)


Поряд із найбільш важкодоступними кристалічними областями целюлози при одержанні високофільтрівних віскоз, особливо зі зниженими витратами CS2 ("малосірковуглецеві" віскози), необхідно враховувати вміст у лужній целюлозі високореакційних "залишкових низькомолекулярних фракцій" (РЗНФ). Проведені експериментальні дослідження щодо визначення мінімальних витрат сірковуглецю (CS2(min)) при ксантогенуванні лужних целюлоз за стандартним "сухим" режимом. Мерсеризацію целюлоз проводили оптимальними концентраціями мерсеризаційного лугу, що відповідають їх кристалічності і забезпечують найбільш високі показники фільтрівністі віскоз. Після обробки целюлози мерсеризаційні розчини піддавалися діалізу і з них виготовляли луг із концентрацією 4 % для розчинення ксантогенату целюлози після закінчення ксантогенування (табл. 5). У графі CS2(min) у дужках зазначена мінімальна витрата сірковуглецю при одержанні віскоз без видалення низькомолекулярних фракцій (замкнутий цикл по геміцелюлозі). Встановлено, що мінімальна кількість CS2 за "сухим" режимом ксантогенування знаходиться на рівні 29-34 %. Його величина зростає до 33 –35 % при замкнутому циклі по геміцелюлозі за рахунок збільшення вмісту в реакційній масі низькомолекулярних фракцій.


Таблиця 5

Вплив кристалічності целюлоз і вмісту в них низькомолекулярних фракцій на мінімальні витрати CS2 ("сухий" режим ксантогенування)

Хсо

С0NaOH(м)

%

С0NaOH(р)

%

Р0NaOH(м)

%

Р11.8 %

%

РЗНФ

%

CS2(min)

%

Фп

мл/10 хв.

0.59

17.23

4.00

12.7

14.9

2.2

29.0 (*35.0)

147

0.62

18.10

4.00

6.9

8.7

1.8

30.0 (*33.0)

134

0.66

19.27

4.00

2.2

3.1

0.9

32.5 (*34.0)

118

0.72

21.02

4.00

1.0

1.9

0.9

34.0 (*35.0)

100



Інша картина спостерігається при активації целюлоз оптимальними концентраціями лугу, що розчинює (табл. 6).




Таблиця 6

Вплив кристалічності целюлоз і вмісту низькомолекулярних фракцій на мінімальні витрати CS2 (режим активації целлюлоз)

Хсо

С0NaOH(м)

%

С0NaOH(р)

%

Р0NaOH(м)

%

Р11.8%

%

РЗНФ

%

CS2(min)

%

Фп

мл/10 хв.

0.59

17.23

9.39

12.7

14.9

2.2

19.0 (*25.0)

232

0.62

18.10

9.86

6.9

8.7

1.8

20.0 (*23.0)

195

0.66

19.27

10.50

2.2

3.1

0.9

20.5 (*21.5)

190

0.72

21.02

11.46

1.0

1.9

0.9

22.0 (*23.0)

170


Дотримання оптимальних умов мерсеризації й активації целюлоз дозволяє не тільки значно підвищити фільтрівність віскоз, а й зберегти її при скороченні витрат високотоксичного сірковуглецю до 19-22 % у випадку застосування діалізу лужних розчинів і до 22-25 % при замкнутому циклі по геміцелюлозі.

На показники фільтрівністі віскоз, отриманих з активованих лужних целюлоз, істотно впливає температурний режим розчинення (рис. 3), який забезпечується за схемою: турборозчинник – розтиральник – холодильник – турборозчинник. При низьких температурах 5-150С фільтрівність віскоз змінюється незначно.

Найбільший спад фільтрівністі спостерігається при температурах 25-300С, а при 400С віскоза стає не фільтрівною в результаті швидкого омилення ксантогенату целюлози. Зміна константи омилення ксантогенату целюлози від температури в лужному середовищі (Кγ = - 2.303[logγτ/γо]·τ-1, г-1) описується наступним рівнянням:

Кγ = 2.42∙1014∙е–11000/Т

(12)


Експериментально встановлено, що між величиною Фп і константою омилення спостерігається лінійна залежність (рис. 4), яка може бути наведена у вигляді:


Фп = 236.18 – 1784.48 Кγ

(13)


При розчиненні віскоз у горизонтальних чи вертикальних розчинниках з обертовими мішалками при 10-150С показники фільтрівністі наближаються до рівноважного стану протягом 6-10 годин. Час розчинення віскоз можна скоротити до 2.5-3.5 годин, застосовуючи різні дискові пристрої (розтиральники), що при градієнтах швидкостей зсуву до 2·104 с–1 розтирають ксантогенати целюлози, забезпечують прискорення руйнування їх волокнистої структури і зниження в'язкості. Встановлено, що ультратонке розтирання ксантогенату целюлози з вищими градієнтами швидкостей зсуву, може привести до механо-деструкції целюлози, зниження її СП і міцності готових виробів. Для автоматичного керування процесами ксантогенування і розчинення віскоз із пульта ксантатного відділення хімічних цехів розроблена програма "КСАНТАТ" і циклограми послідовності технологічних операцій. Але технології виготовлення віскози високої фільтрівністі неможливо ефективно реалізовувати в промисловість без вивчення особливостей процесу їх формування.

У четвертому розділі розглянуті основні закономірності процесу формування віскоз різного складу, що використовуються для виробництва целюлозних матеріалів. Головною стадією процесу формування є омилення ксантогенату целюлози в кислих середовищах, від умов проходження якого багато в чому залежать структура й властивості вироблених матеріалів. Кінетика процесу омилення ксантогенату целюлози вивчалась на модельних ксантогенатних плівках в умовах різних концентрацій сірчаної кислоти