Технология производства химических волокон — 3-е изд. - Ряузов A.H.
Скачать (прямая ссылка):
1П«. , 7000 10,55+Ig rjp--=—
M=-;---
4,7-10~э
При выдерживании полиэфира при высоких температура (270—300 °С) вязкость его непрерывно снижается и тем больш чем выше температура расплава, содержание в нем влаги и ки лорода воздуха. Этот процесс протекает вследствие уменьшения молекулярной массы полимера за счет термического, гидролитического и окислительного разрушения макромолекул. Особенно сильно воздействует на полимер влага, вызывающая гидролиз сложноэфирных связей ПЭТ:
~о-
О I
G-O-CH2-CH2- •
О
Il
С—ОН + HOCH2CH?
/г~\ I H2O ----\ /—G-O-CH2-CH2-
Расплав ПЭТ имеет сравнительно' высокую (по сравнению, например, с поликапроамидом) стойкость к кислороду. Несмотря на это, для предотвращения термоокислительной деструкции на всех стадиях получения полимера и волокна, где ПЭТ находится в расплавленном состоянии, предусмотрена подача максимально чистого и сухого азота или другого инертного газа.
ПЭТ сравнительно стоек к действию ультрафиолетового света, рентгеновских и у-лучей, потока протонов. К полиэтилентерефтала-' ту, направляемому в производство волокна, предъявляются следующие требования:
Влажность гранулята, %, не более........... 0,01
Содержание
концевых карбоксильных групп, г/экв, не более ... 30 • 10е диэтиленгликолевых звеньев с простыми эфирными
группами, %.................... 0.8—1,5
пыли, %, не более................. 0.1
Термостабильность (снижение молекулярной массы при выдерживании расплава в токе азота 20 мин при 270°С),
%, ие более...................... 5
17.4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИЭФИРНЫХ НИТЕЙ И ВОЛОКНА
Процесс производства полиэфирных нитей или волокна можно разделить на три самостоятельные стадии: получение полимера — полиэтилентерефталата (смолы лавсан), формование из него нитей и волокна и переработка их в готовую продукцию. Эти три процесса осуществляются соответственно в трех основных цехах:, химическом, прядильном и штапельном (или текстильном — при производстве комплексных нитей).
17.4.1. Технологическая схема производства полиэтилентерефталата
Технологическая схема производства ПЭТ может быть осуществлена как периодическим, так и непрерывным способом.
Несмотря на то что в последние годы в мировой практике, в том числе и в отечественной промышленности, преимущественное развитие получили непрерывные процессы получения ПЭТ с использованием в качестве исходного сырья терефталевой кислоты, ниже будет подробно рассмотрен остающийся и поныне традиционным и наиболее понятным для усвоения материала процесс получения смолы лавсан по периодической схеме с использованием в качестве исходного сырья диметилтерефталата и этиленгликоля. Такие производства в настоящее время широко эксплуатируются на отечественных предприятиях в Курске и Могилеве.
Основным технологическим оборудованием химического цеха являются автоклавы — аппараты, рассчитанные на рабочее давление до 0,3—0,4 МПа.
Автоклав представляет собой цилиндрический сосуд с коническим днищем, стенки которого изготовлены из нержавеющей стали (рис. 17.4). Аппарат снабжен мешалкой и рубашкой, в которой циркулирует теплоноситель. Для поддержания в автоклаве температуры 130—150 °С обычно подают в рубашку аппарата острый пар под давлением 0,4— 0,6 МПа. Водяной пар с избыточным давлением 2,5—4 МПа может быть использован для поддержания более высоких температур, например в аппарате переэтерификации (160—240°С).
Однако чаще для создания повышенных температурных режимов (до 280—300°С) применяют высококипящие органические теплоносители (ВОТ): динил, мобильтерм-600, АТМ-300 ит,д. _ .
Рис 17.4. Автоклав:
'—двигатель; 2—редуктор; S—муфта; 4—штуцер; 5—рубашка; 6—пакет электронагревателей; 7—разгрузочный штуцер (литьевая головка); S—мешалка; 9—загрузочные люк.
Рис. 17.5. Аппарат для непрерывного
расплавления ДМТ: с—общий вид; б —разрез: 1—внутренний змеевик; 2—наружный змее-
вик.
Применяют два способа обогрева аппаратов: местный, кс да жидкий теплоноситель, залитый в рубашку автоклава, разогр<: вается с помощью установленных там же пакетов электронагрс вателей (трубок Баккера) мощностью 5—10 кВт каждый, и централизованный, когда теплоноситель циркулирует в системе нагреватель (котел)—насос—рубашка автоклава—конденсатор-нагреватель. Как правило, в производстве полиэтилентерефталата для поддержания в аппаратах температур ниже 230—2400C применяют жидкий ВОТ, выше 2500C—парообразный ВОТ или жидкий ВОТ под давлением.
Иногда вместо обогревающей рубашки аппараты снабжены внутренним и внешним змеевиком, куда поступает жидкий или парообразный теплоноситель. Один из таких аппаратов, применяемый для непрерывного расплавления ДМТ, изображен на рис. 17.5. Нередко конструкция аппаратов, особенно непрерывного действия, где ограничено время пребывания продукта и требуется значительный подвод тепла, предусматривает обогрев ВОТ одновременно через рубашку и внутренний змеевик.
Периодический процесс получения ПЭТ (рис. 17.6) включает пять основных стадий: растворение (или-расплавление) ДМТ в этиленгликоле *, переэтерификацию ДМТ; поликонденсацию ДГТ; литье расплава и гранулирование ПЭТ; сушку гранулята.
