LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


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

й температур (рис. 5).

Для кожного конкретного випадку розраховувалася константа омилення ксантогенату целюлози (Кγ = - 2.303[lg(γτ/γо)]·τ-1, с-1) в кислих середовищах з урахуванням початкового ступеня етерифікації ксантогенату целюлози (γо) та його зміни (γτ) у часі (τ). Залежності lgКγ від концентрації сірчаної кислоти (CγH2SO4) при певних температурах осаджувальних ванн (t) мають вигляд двох прямих, що перетинаються в точці максимуму (C0ПH2SO4), кожна з якої може бути описана лінійним рівнянням. При підвищенні температури точки максимуму зсуваються у бік більш низьких концентрацій кислот в осаджувальних ваннах. Нижче для прикладу наведені розраховані рівняння лівої й правої прямих залежності lgКγ = f (CγH2SO4, м/л) і значень C0ПH2SO4 для температур: 25, 35, 45 і 500С:

t, 0С

Ліва пряма

C0ПH2SO4


Права пряма

25

lg Кγ = - 2.487 + 0.217CγH2SO4

3.2405

lg Кγ = - 1.143 – 0.197CγH2SO4

35

lg Кγ = - 2.049 + 0.411CγH2SO4

2.3022

lg Кγ = - 0.772 – 0.143CγH2SO4

45

lg Кγ = - 1.710 + 0.749CγH2SO4

1.3740

lg Кγ = - 0.535 – 0.106CγH2SO4

50

lg Кγ = - 1.568 + 0.997CγH2SO4

1.0282

lg Кγ = - 0.449 – 0.092CγH2SO4


Ліва пряма охоплює області концентрацій сірчаної кислоти CγH2SO4, яка застосовується у виробництві волокон і ниток різного асортименту. Оптимальні значення H2SO4 використовуються у виробництві целюлозних плівок і оболонок з ущільненою структурою, а області концентрацій правої прямої мають обмежене застосування і використовуються в основному для виробництва целюлозних матеріалів із розпушеною структурою – целюлозних мембран у вигляді плоских полотнин чи порожнистих волокон. Установлено, що між lgКγ і товщиною плівки S (мм) чи діаметром волокна (D, мм), що формуються, існує така залежність (13):


lgК1γ/S10.5 = lgК2γ/S20.5 = ... lgКnγ/Sn0.5

(14)


Це дає можливість розрахувати Кγ практично для будь-якої товщини чи діаметру матеріалу, що формується, при відповідних концентраціях H2SO4 в осаджувальній ванні та її температурі.

У реальних умовах формування частина кислоти витрачається на нейтралізацію "вільного" лугу (не зв'язаного з ксантогенатом целюлози) і її концентрація (CγH2SO4) повинна бути збільшена на відповідну еквівалентну величину. Знаючи масовий вміст у віскозі α-целюлози (αв), загальний вміст лугу (NaOHв), γ-ксантогенату целюлози (γо) перед формуванням, можна розрахувати кількість лугу зв'язаного з ксантогенатом целюлози (NaOHγ, %). По різниці між загальним вмістом лугу у віскозі NaOHв і NaOHγ можна визначити величину "вільного" лугу ΔСNaOH, який вилучається із віскози при взаємодії з сірчаною кислотою. Помноживши величину ΔСNaOH на коефіцієнт 1.225, можна розрахувати еквівалентну кількість кислоти ΔСH2SO4, яка необхідна для нейтралізації лугу і побічних продуктів. Тоді формули для розрахунку концентрації сірчаної кислоти (C0H2SO4), що бере участь у процесах нейтралізації й омиленні ксантогената целюлози (14), приймуть такий вигляд:


C0H2SO4 = CγH2SO4 + ΔСH2SO4 = CγH2SO4 + 1.225(NaOHв – αв∙40∙γо/162∙100)

(15)


Але активність сірчаної кислоти може знижуватися при добавках сульфатів солей, зокрема, Na2SO4, що застосовуються в осаджувальних ваннах для формування целюлозних матеріалів. Додані солі знижують дисоціацію кислоти і знижують її ефективну концентрацію, яка бере участь у хімічних процесах. За допомогою методу потенціометричного титрування кислоти проведена оцінка активності осаджувальних ванн у діапазоні концентрацій Н2SO4 50- 200 г/л і Na2SO4 0-300 г/л. Вплив солі спостерігається для усіх вихідних досліджених концентрацій чистої сірчаної кислоти (CкН2SO4, г/л), і її активність закономірно знижується залежно від концентрації сульфату натрію (CNa2SO4 ). Фактичну концентрацію сірчаної кислоти CфН2SO4 у кислотно-сольових ваннах, що може бути прийнята за міру активності Н2SO4, розраховують за рівнянням (15):


CфН2SO4 = CкН2SO4(1- 3.87·10-4 CNa2SO4) (16)


Невелика домішка у двохкомпонентну осаджувальну ванну 10 - 20 % сульфату цинку, що застосовується для виробництва текстильних ниток і волокон, мало впливає на активність осаджувальних ванн, і в розрахунках CфН2SO4 він може бути приплюсований до вмісту Na2SO4. При виборі конкретних умов омилення й нейтралізації вільного лугу та побічних продуктів у віскозі CфН2SO4 повинна дорівнювати C0Н2SO4. Концентрацію сірчаної кислоти, яку потрібно приготувати на кислотній станції для формування CкН2SO4 з урахуванням усіх факторів, розраховують у такий спосіб:


CкН2SO4 = [Cγ Н2SO4 + 1.225(NaOHв – αв∙40∙γо /162∙100)]:(1- 3.87·10-4 CNa2SO4) (17)


Установлені закономірності дозволили, наприклад, вперше розробити способи формування віскозних текстильних ниток різної лінійної щільності і філаментності з використанням існуючого на ВАТ "Черкаське хімволокно" потоку осаджувальної ванни без його поділу в залежності від асортименту виготовленої продукції як це прийнято на інших фірмах. Завдяки цьому об'єднання змогло уникнути розширення та реконструкції кислотної станції і витратило зекономлені кошти на модернізацію застарілого устаткування на найбільш трудомістких ділянках виробництва.

В п'ятому розділі узагальнені практичні результати реалізації технологій одержання целюлозних матеріалів різного асортименту з віскоз високої фільтрівністі. Розглянуті фактично отримані дані по економії целюлози, лугу, сірковуглецю у виробництві великотоннажної продукції. Проаналізовані властивості виготовлених за ними полінозних і штапельних волокон; целофану, віскозних текстильних ниток центрифугальним і безупинним методами, віскозних оболонок для упакування м'ясних продуктів.


ВИСНОВКИ

  • У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення науково-технічної проблеми, що полягає в розробці технології й оптимізації процесу одержання високофільтрівних віскоз


  •