Технология производства химических волокон — 3-е изд. - Ряузов A.H.
Скачать (прямая ссылка):
Акрилонитрил дозируется из напорной емкости 2 в смеситель 3. Водные растворы персульфата калия и метабисульфита натрия готовятся в аппаратах для растворения 4 и 5, из которых они самотеком поступают в напорные емкости 6 и 7, а затем дозируются в смеситель 3. Смесь из аппарата 3 подается непрерывно в реактор полимеризации, имеющий три зоны обогрева (температура полимеризации 30—50°С). Степень превращения мономера в полимер составляет 70—80%.
Полученная суспензия поступает в промежуточную емкость 8, а затем в колонну 9 для отделения непрореагировавшего акрилонитрила (демономеризации) путем отгонки. Демономеризация проводится при 50—600C и остаточном давлении 6,7—20 кПа.
Пары акрилонитрила и воды охлаждаются в конденсаторе 10. Конденсат поступает в отстойник 11. Суспензия полимера, из
Рис. 18.2. Схема процесса производства полиакрилонитрила:
/—реактор; 2—напорная емкость; 3—смеситель; 4 и S—аппараты для растворения инициаторов; 6 н 7—напорные емкости; S—промежуточная емкость; S—колонна демономеризации; 10—конденсатор для мономеров; //—отстойник; 12— сборник суспензии полимера; 13 и 15—вакуум-барабанные фильтры; 14—бак для отмывки полимера; 16—сушилка.
которой выделен акрилонитрил, из колонны демономеризации 9 поступает в сборник 12, откуда подается на вакуум-барабанные фильтры. В баке 14 полимер отмывается от остатков мономера и инициатора. После второй фильтрации полимер с влажностью 80—85% сушат до содержания влаги 0,7—1,5%.
Как уже указывалось выше, полиакрилонитрильные волокна получают в большинстве случаев не из гомополимера, а из сопо* лимеров акрилонитрила (двойных и тройных). Второй мономер вводится в количестве 5—15% в состав сополимера для улучшения эластичности полиакрилонитрильных волокон, придания им усадочных свойств, а также для облегчения растворения и снижения вязкости прядильных растворов.
Третий мономер обычно вводится в состав сополимеров в небольших количествах (1,0—2,0%) для облегчения крашения волокон или придания им новых свойств.
При получении сополимеров по водно-суспензионному способу технологическая схема (см. рис. 18.2) изменяется незначительно (дополнительно дозируются сомономеры, изменяются условия полимеризации) .
Другим способом полимеризации акрилонитрила является полимеризация в растворителе, в котором растворяются не только мономеры, но и полимер. В результате полимеризации получается прядильный раствор, пригодный для формования комплексных нитей. Для получения сополимеров акрилонитрила в качестве растворителей чаще всего применяют водные растворы роданида натрия, хлорида цинка, диметилформамид и диметилсульфоксид.
Принципиальные схемы производства полиакрилонитрила методом полимеризации в различных растворителях одинаковы, однако из-за различия в физико-химических свойствах растворителей технологическое и аппаратурное оформление процесса полимеризации значительно изменяются в зависимости от применяемого растворителя.
Основными стадиями производственного процесса получения полиакрилонитрила являются: дозирование компонентов, смешение компонентов, полимеризация, демономеризации; в технологический процесс в качестве необходимой стадии включается возврат непрореагировавших мономеров в полимеризационный цикл.
На рис. 18.3 представлена технологическая схема процесса со-полимеризации акрилонитрила в водных растворах роданида натрия. Акрилонитрил и другие мономеры со склада направляются в напорные баки /, откуда они самотеком поступают в теплообменник 2, куда подается и растворитель. Температура мономеров и растворителя на выходе из теплообменника составляет 20— 25 °С. После теплообменника мономеры и растворитель — концентрированный (50—52%-ный) водный раствор роданида натрия — через счетчики-дозаторы 3 направляют в смеситель 4. В этот же. смеситель добавляют необходимое количество инициатора. Полученная реакционная смесь непрерывно подается в нижнюю часть реактора 6, представляющий собой бак с лопастной мешалкой и рубашкой для его обогрева (горячей водой). Полимеризация протекает при 70—80 °С. Образующийся раствор полиакрилонитрила непрерывно отводится из верхней части реактора. Обычно степень
Рис. 18.3. Схема сополимеризации акрилонитрила в растворителе с одновременным получением прядильного раствора:
/—напорные бакн для мономеров; 2—теплообменник; 3—счетчики-дозаторы для мономеров и растворителя; 4—смеситель реагентов; 5—фильтр; 6—реактор полимеризации; 7—демоно-меризатор; * — холодильник; S—смеситель непрерывного действия; 10—конденсатор для мономеров; // —приемный бак для мономеров; 12—промежуточный бак; 13—эвакуатор; 14 — бак для прядильного раствора; 15—рамный фильтр-пресс; 16—насос.
превращения мономера не должна превышать 70%, а в некоторых случаях выход полимера снижают даже до 50 % (для получения более однородного полимера). Непрореагировавшие мономеры отгоняют под вакуумом в аппаратах непрерывного действия— демономеризаторах 7. Принцип работы и конструкция их аналогичны аппаратам для непрерывного удаления воздуха, ши< роко используемым при производстве вискозных нитей и волокон. Остаточное давление в аппарате поддерживается не выше 10 кПа. Прядильный раствор, из которого удалены мономеры, охлаждается в холодильнике 8 до 20—25 °С и после перемешивания в смесителе непрерывного действия 9 направляется в отделение подготовки растворов к формованию. Отогнанная смесь акрилонитрила с другими мономерами улавливается в конденсаторе 10, стекает по барометрической трубе в приемный бак 11 и возвращается в производство (если смесь мономеров азеотропна) или направляется на разгонку, после чего мономеры вновь используются для полимеризации.
