Одержання лужної целюлози ( мерсеризація)

Целюлоза у виді волокнистої маси або листів (5-6% вологості) зі складу

надходить у хімічний цех. Для підвищення рівномірності обробки її перемішують, ріжуть і гофрують.

Одержання лужної целюлози полягає в обробці целюлози великим

надлишком 18%-ного розчину їдкого натру з наступним віджимом целюлози від надлишку лужного розчину. Мерсеризація (походить від прізвища англійського вченого Дж. Мерсера) проходить в агрегаті-мерсеризаторі при температурі 60-70⁰С.

При періодичній обробці застосовуються ванни-преси з віджимним пристроєм. У них завантажують целюлозу, заливають 18%-ным розчином лугу і витримують протягом 1 години. Утворюється лужна целюлоза (алкалицелюлоза):

(С₆Н₁₀О₅)_n+nNaOH--> (C₆H₁₀O₅NaOH)_n

Безупинний процес одержання лужної целюлози здійснюється у вертикальних барабанах з мішалкою з наступним віджимом на фільтрах або у черв'ячних пресах.

Потім целюлозу подрібнюють у спеціальних апаратах-подрібнювачах для прискорення наступного процесу обробки алкилцелюлозы .

Після витримування лужної целюлози протягом визначеного часу при постійній температурі (25-26⁰С) (відбувається зниження молекулярної ваги) її стрічковим транспортером подають у цех ксантогенування, на наступну стадію.

ОДЕРЖАННЯ КСАНТОГЕНАТА ЦЕЛЮЛОЗИ.

По закінченні процесу виспівання лужна целюлоза піддається обробці сірковуглецем. При взаємодії сірковуглецю з целюлозою утворюється ксантогенат целюлози - складний ефір целюлози та дитиовугільної кислоти.

Ксантогенування проводиться при температурі 28-32⁰С, протягом 1-2,5 год. Реакція супроводжується виділенням тепла. Для регулювання температури апарати ксантогенування постачають системою для охолодження.

Основними параметрами, що визначають ступінь утворення ксантогената целюлози, є тривалість процесу, температура, кількість витрати CS₂ і ступінь віджиму лужної целюлози.

Закінчення ксантогенування визначають по зміні тиску в апараті.

Перед реакцією в апараті створюють вакуум у межах 0,053-0,066 МПа. Після впуску CS₂ у результаті його випаровування створюється підвищений тиск. В міру вступу CS₂ у реакцію тиск падає і до кінця процесу в апараті створюється вакуум.

При підвищенні температури значно зростає швидкість ксантогенування. Враховуючи екзотермічність реакці ксантогенування, температурний режим звичайно вибирають таким чином, щоб кінцева температура була вище початкової на 5-7⁰С, тому що при підвищених температурах йдуть побічні процеси.

Кількість CS₂, що подається в ксантогенатор, визначається видом вироблюваного вихідного волокна. При одержанні віскозних ниток і волокна звичайно витрачається 32-36% CS₂ від маси вихідної целюлози, а для одержання високоміцних ниток - 40-43%.

Враховуючи те, що CS₂ є основною причиною небезпеки віскозного виробництва, зниженню кількості CS₂ при ксантогенуванні придается особлива увага.

АПАРАТУРА ДЛЯ КСАНТОГЕНУВАННЯ

Для ксантогенування застосовують апарати різної конструкції. По найбільш старому технологічному процесі, ксантогенування проводять у ксантат-барабанах, де здійснюється тільки процес ксантогенування й отриманий ксантогенат вивантажують вручну.

В даний час для ксантогенування найчастіше застосовуються одномішалочні ксантогенатори найпростішої конструкції і вакуум-ксантат-мішалки.

Одномішалочний ксантогенатор представляє собою герметично закриту судину, з горизонтальною лопатковою мішалкою й системою охолодження. Ємність апарата розрахована на завантаження 750-1250 кг целюлози. Поруч з апаратом установлюється центрифугальний розтирач.

Ксантогенування в апараті продовжується 90 хв. Для видалення парів CS₂ з апарата за 5 хв. до кінця процесу його продувають за допомогою спеціального вентилятора протягом 1-2 хв. і вводять 85% усіх добавок, потім усю масу передають через центрифугальний апарат-розтирач для дорозчинення. Для видалення залишків ксантогената апарат промивають лугом.

Таким чином, загальний цикл роботи ксантогенатора включає наступні етапи:

-завантаження лужної целюлози;

-продувка азотом;

-створення розрідження в апараті (0,053-0,066);

-подача сірковуглецю;

-ксантогенування;

- добавка лугу;

-вивантаження апарата;

-промивання апарата.

Вакуум-ксантат-мішалка. У цих апаратах відбувається не тільки ксантогенування лужної целюлози, але і розчинення ксантогената.

Апарати ВА (віскозний апарат), у якому здійснюються всі процеси готування прядильного волокна: мерсеризація, відстоювання (до спілого стану), здрібнювання й етерифікація лужної целюлози і попереднє розчинення ксантогената.