Описание технологического процесса

Технологический процесс получения вискозного волокна состоит из следующих основных стадий:

1. Получения прядильного раствора - вискозы.

2. Формования волокна из вискозы.

3. Текстильно-отделочных операций.

Технологический процесс получения вискозы включает следующие стадии:

получение щелочной целлюлозы (мерсеризация, отжим, измельчение);

предсозревание щелочной целлюлозы;

ксантогенирование;

растворение ксантогената целлюлозы;

подготовка вискозы к формованию (фильтрация и обезвоздушивание вискозы).

формование вискозного волокна;

обработка вискозного жгута пластификационной ванной и отгонка сероуглерода;

очистка сконденсированного сероуглерода щелочью и промывка водой;

резка жгута;

отделка резаного жгута;

рыхление волокна;

сушка волокна;

упаковка волокна.

Химический цех вискозного производства предназначен для получения вискозы и подготовки её к формованию.

Процесс получения вискозы состоит из следующих основных стадий:

мерсеризация целлюлозы 18%-ным раствором щёлочи с получением щелочной целлюлозы по реакции

предсозревание и охлаждение щелочной целлюлозы;

ксантогенирование щелочной целлюлозы по реакции и растворение полученного ксантогената целлюлозы в щелочи с получением вискозы;

                                                                   OC6H9O4

(C6H10O5 * NaOH) n + n CS2                 [C = S           ] n + n H2O 

                                                                   SNa

смешение, созревание, обезвоздушивание и фильтрация вискозы в вискозном отделе.

В химическом цехе производится приём и складирование основного сырья - целлюлозы, а также слив и хранение крепкого каустика.

На содовой станции, входящей в состав химического цеха, производится приготовление растворов щелочей: укрепительной, мерсеризационной, растворительной, а также приём и фильтрация отжимной щёлочи.

Первой операцией технологического процесса приготовления прядильного раствора является процесс получения щелочной целлюлозы. Этот процесс называется мерсеризацией, в её результате протекают следующие физико-химические процессы:

образование нового химического соединения щелочной целлюлозы;

набухание целлюлозы в щелочи;

вымывание гемицеллюлоз;

окислительная деструкция макромолекул целлюлозы.

Интенсивность этих процессов зависит от температуры, времени обработки целлюлозы щёлочью, массовой концентрации щелочи, условий перемешивания и модуля мерсеризации.

Мерсеризация целлюлозы осуществляется на установках непрерывной мерсеризации, производительностью (6-30) т/сут, работающих независимо друг от друга. В установку непрерывной мерсеризации входят:

листоподающая машина;

мерсеризатор;

двухсегментный насос для передачи щелочной целлюлозы, производительностью (5-25) м³/ч;

отжимной пресс для отжима щелочной целлюлозы;

предварительный измельчитель и измельчитель.

Кипы целлюлозы со склада подаются к мерсеризатору листоподающей машиной, которая состоит из питателя листов целлюлозы, транспортёра подачи целлюлозы и сбрасывающего ножа.

Привод движения транспортёра и ножа осуществляются от электродвигателя. Скорость движения транспортёра изменяется при помощи бесступенчатого вариатора, а число колебаний ножа - заменой сменных звёздочек.

Мерсеризатор поз. представляет собой вертикальный бак с мешалкой, вместимостью 7,5 м³. Внутри бака установлен цилиндр, недоходящий до дна бака. Между стенками мерсеризатора и цилиндра осуществляется рециркуляция щелочной целлюлозы. Мерсеризатор снабжён рубашкой для темперирования щелочной целлюлозы. Из мерсеризатора щелочная целлюлоза при достижении заданного модуля (16-17) непрерывно удаляется через нижний штуцер двухсегментным насосом и подаётся на отжимной пресс.

Отжимной пресс состоит из стального корпуса, внутри которого имеются два вращающихся в противоположные стороны стальных барабана.

Диаметр барабана - 610 мм, длина - 1320 мм. По всей окружности барабана имеются продольные сквозные отверстия, расположенные на торцах барабанов, по которым осуществляется прохождения отжимной щёлочи при отжиме в карманы пресса. Поверхность каждого барабана обтянута перфорированным стальным листом. Диаметр отверстий перфораций (1-1,5) мм. Зазор между барабанами не более 12 мм. Вращение отжимных барабанов от электродвигателя через вариатор, при помощи которого можно изменить число оборотов в минуту от 0,31 до 1,88 и, соответственно, степень отжима щелочной целлюлозы.

Отжатая щелочная целлюлоза выходит из щели между барабанами в виде плотного непрерывного холста толщиной 12 мм, который направляется в предварительный измельчитель.

Предварительный измельчитель представляет вал с насаженными на нём крестовидными зубьями.

После предварительного измельчителя щелочная целлюлоза попадает в измельчитель.

Измельчитель состоит из трёх барабанов, обтянутых пильчатой лентой, вращающихся в одну сторону. Зазор между поверхностью барабанов измельчителя составляет (1,5-2,5) мм.

Барабаны помещены в стальной корпус, который способствует перемещению щелочной целлюлозы от барабана к барабану и частично захватывается на повторное измельчение между зубьями, что способствует лучшему измельчению. Обойдя все три барабана щелочная целлюлоза по нижней части корпуса продвигается к пересыпному устройству, из которого щелочная целюлоза поступает на горизонтальный ленточный транспортер.

С ленточного транспортёра щелочная целлюлоза через пересыпное устройство поступает на наклонный ленточный транспортёр, который подаёт щелочную целлюлозу в отделение предсозревания к двухтрубным аппаратам.

Процесс ускоренного предсозревания щелочной целлюлозы производится при определённом температурном режиме в двухтрубных аппаратах предсозревания в течение (110-120) мин.

Цель предсозревания - понижение степени полимеризации щелочной целлюлозы деструкцией макромолекул целлюлозы под действием кислорода воздуха. Аппарат состоит из двух труб, расположенных одна под другой.

Предсозревание щелочной целлюлозы в верхней трубе осуществляется за счет нагрева целлюлозы. В нижней трубе происходит охлаждение щелочной целлюлозы. Каждая из труб имеет рубашку, разделённую на пять секций. В рубашке верхней трубы циркулирует горячая вода с температурой (38-86) ⁰С. В рубашке нижней трубы циркулирует охлаждённая вода с температурой (4-8) ⁰С.

По ленточному транспортёру щелочная целлюлоза поступает в верхнюю трубу двухтрубного аппарата, где она перемешивается с помощью рамной мешалки и двух шнеков, планетарно вращающихся совместно с мешалкой частотой вращения (0,5-1,5) об/мин и вокруг своей оси с частотой вращения (2,32-4,42) об/мин. Шнеки, кроме перемешивания, производят перемещение щелочной целлюлозы в трубе к выгрузочному отверстию. Из верхней трубы щелочная целлюлоза пересыпается в нижнюю. А из выгрузочного отверстия нижней трубы щелочная целлюлоза поступает на ленточный транспортёр, который подаёт её на пластинчато-ковшевой транспортёр. С пластинчато-ковшевых транспортёров щелочная целлюлоза пересыпается на ленточные транспортёры, расположенные над бункерами - накопителями отдела ксантогенирования.

С ленточного транспортёра щелочная целлюлоза ссыпается в бункер - накопитель. На дне бункера имеется шнек, передвигающий щелочную целлюлозу к выходному отверстию. Каждый бункер имеет весы марки РС-54-13. При наполнении бункера до определённой массы щелочной целлюлозы происходит автоматическое переключение на другой бункер-накопитель.

Из бункера щелочная целлюлоза выгружается на ленточный транспортёр, над которым установлен магнитный сепаратор типа ЭП-1 для улавливания металла, случайно попавшего в щелочную целлюлозу. С ленточных транспортёров щелочная целлюлоза подаётся к приёмным воронкам пневмотранспортных установок всасывающего типа, с помощью которых щелочная целлюлоза загружается в ксантогенатор.

Ксантогенатор представляет собой горизонтальный барабан вместимостью 13 м³, бочкообразной формы, снабжённый мешалкой и восьми - секционной рубашкой, куда подается темперированная вода из машино - компрессорной станции.

В верхней части барабана находятся люк с крышкой, штуцера для подачи технологических растворов и щелочной целлюлозы, азота и вакуумный штуцер. В нижней части находится клапан для выгрузки вискозы.

Внутри аппарата имеется горизонтальная мешалка, которая приводится во вращение от электродвигателя через двухступенчатый редуктор. Мешалка работает с частотой вращения 5,5 об/мин и 30 об/мин.

После загрузки щелочной целлюлозы в ксантогенатор, в нем создаётся вакуум (600-680) мм. рт. ст., затем ксантогенатор проверяется на герметичность в течение 3 минут. Ксантогенирование проводится "мокрым" способом, поэтому сразу после проверки в ксантогенатор подаётся расчетное количество растворительной щелочи. Во время подачи щелочи в ксантогенатор начинают подавать инертный газ - азот до снижения вакуума (540-550) мм. рт. ст., в течение 1-2 минут. Затем производится проверка на герметичность в течение 2-3 минут, после чего подаётся сероуглерод в течение 7-10 минут. Начало подачи сероуглерода считается началом процесса ксантогенирования. Ксантогенат целлюлозы получается в результате химической реакции:

                                                                             S 

(C6H10O5 * NaOH)n + n CS2            C6H10O4-O-C

                                                                               SNa

Кроме основной реакции протекает ряд побочных реакций с образованием тиокарбонатов, состав которых меняется в зависимости от условий проведения процесса

NaOH + CS2                Na 2S + Na2CO3 + H2O

Na2S + CS2                  Na2CS3 и так далее

Полученный ксантогенат целлюлозы растворим в слабом растворе щелочи. По окончании процесса ксантогенирования проводится растворение ксантогената целлюлозы добавкой растворительной щёлочи массовой концентрацией (45-80) г/дм³, объёмом (500-1000) дм³.

Выгрузка вискозы начинается с открытием выгрузочного клапана, подачи азота и открытием атмосферной линии. После выгрузки вискозы в растворитель, ксантогенатор промывается расчётным объёмом умягчённой воды. После промывки умягченная вода выгружается в растворитель.

Окончательное растворение ксантогената целлюлозы проводится растворителях ротрного типа с высоким градиентом скорости. Процесс растворения идет при температуре (23-35) °С, при этом полностью завершаются физико-химические процессы в вискозе, что обеспечивает получение вискозы с минимальной равновесной вязкости, в течении длительного времени, и сокращает процесс созревания вискозы с 40часов до 10-15 часов.

По окончанию процесса растворения, вискоза из растворителей передается в вискозное отделение для дальнейшей ее подготовки к формованию.

Подготовка вискозы к формованию включает следующие стадии: смешение отдельных партий вискозы, созревание, фильтрацию, обезвоздушивание.

Партии вискозы, полученные в отдельных аппаратах, различаются по составу и свойствам. Для повышения однородности вискозы по вязкости, зрелости, α - целлюлозе и щелочи смешивают партии вискозы в приёмных смесителях.

Из смесителя вискоза подаётся на фильтр с керамическим фильтрующим элементом. Далее вискоза подаётся в смеситель и с помощью насоса на вторую фильтрацию, которая проводится на фильтре с керамическим фильтрующим элементом. После второй фильтрации вискоза собирается в промежуточную ёмкость и насосом через теплообменник подаётся в вакуум - эвакуатор, где производится обезвоздушивание в режиме кипения. Далее вискоза подаётся на третью фильтрацию, осуществляемую на рамном фильтр-прессе через один слой гамджи и два слоя шифона. Профильтрованная вискоза перекачивается в прядильный цех и подаётся на каждую прядильную машину отдельно.