|
13-Mavzu: Tabbiy yuqorimolekulya birikmalar ishlab chiqarishning kimyoviy texnologiyasi. Reja
|
| bet | 3/3 | | Sana | 11.12.2023 | | Hajmi | 0,9 Mb. | | #116301 |
Bog'liq 13 mavzu Sanoatda polimer materiallar ishlab chiqarish davomiTriatsetat tolasi. Triatsetatsellulozadan olinadi, sellulozani atsetillash sirka kislotani benzol bilan aralashmasida geterogen muhitda olib boriladi va hosil bo‘lgan cho‘kma filtrlab ajratiladi. Yigiruv eritmasini esa triatsetatsellulozani metilenxloridi (CH2Cl2) va etil spirtining (90%: 10%) aralashmasida eritib olinadi va tolaga quruq usulda shakl beriladi. Tolani 220°С da qisqa muddatda qizdirilib, uning nurga, haroratga chidamliligi oshiriladi, bu tola diatsetatga nisbatan arzonligi, g‘ijim bo‘lmasligi uchun uning ishlab chiqarish kengaymoqda.
Kapron tolasi ishlab chiqarish. Kapron sintetik tola hisoblanadi va u kaprolaktamdan olinadi. Kaprolaktam Chirchiq shahridagi kimyo zavodida ishlab chiqariladi. U yerda kaprolaktamni toluloldan olinadi. Bu bir necha bosqichli reaksiya bo‘lib, unda avval tolulol benzoy kislotasigacha oksidlanadi va unga gidroksilamin tuzlari ta’sir ettirilib, siglogeksanonoksimgacha aylantiriladi va uni sulfat kislota ishtirokida izomerlab kaprolaktam olinadi:
Polikaprolaktam kaprolaktamni avtoklav usulida pog‘onali polimerlash orqali olinadi (132-rasm).
Kaprolaktam emallangan qozonda (1) aralashtirgich yordamida, 70—75°C gacha suv bilan qozonning ko‘ylagi orqali qizdirib turib suyuqlantiriladi. Suyuqlanma yumshatilgan suv bilan aralashtiriladi (laktam massasining 10— 15 % gacha), suv aktivlovchi vazifasini o‘ynaydi. Polimerning molekular massasini boshqarib, to‘g‘rilab turish uchun sirka kislota (1% li) qo‘shiladi. Eritma filtrdan (2) o‘tkazilib, po‘lat avtoklavga (3) yuboriladi. U yerda polimerlanish jarayoni ketadi. Polimerlanish 1,5 MPa bosimda, 250°С da toza azot atmosferasida olib boriladi. Bunday sharoitda suv ta’sirida laktam halqa uziladi va aminokapron kislota hosil bo‘ladi:
Polikaprolaktam avtoklavdan azot bilan siqilib suvli vannaga tushadi va qattiq lentasimon ko‘rinishda qotadi, so‘ngra kesuvchi mashina (5) bilan 6—7 mm kattalikda kesib bo‘laklanadi va ekstraktoiga (6) yuboriladi. Ushoqsimon kaprolaktam bo‘laklarga 95—98°С gacha qizdirilgan yumshoq suv solinib, reaksiyaga kirishmagan monomeriar va kichik molekular massali polimerlar ekstraksiyalanib, kapron polimeridan ajratib olinadi. So‘ngra kapron ushoqlari yigiruv mashinasining suyuqlantirgichida (7) 260—270°С da suyuqlantiriladi. Suyuqlanma dozalovchi nasos (6) yordamida 3—6 MPa bosimda flltr orqali fileraga (9) siqib o‘tkaziladi. Undan ingichka tolachalar suyuqlanmasi shaxta (10) ga o‘tadi va unda sovuq havo oqimida qotib ipchalaiga aylanadi. Olingan tola cho‘ziladi, yuviladi, qayta o‘raladi va moylanadi. Kapron va boshqa sintetik tolalami yigirish tezligi 1500 m/minutgacha bo‘ladi. Kaprondan paypoq va trikotaj buyumlari, gazlamalar, og‘ir samolyotlaming shinalariga kord, plyonkalar, yelim, tishli uzatgichlar, naylar, podshipniklar, separatodar va shu kabi ko‘pgina buyumlar ishlab chiqariladi. Xuddi shunday usulda enant, amid tolalari ham olinadi. Poliamid tolalari yedirilishga juda chidamliligi, egiluvchanligi, uzilishga o‘ta mustahkamligi, chirimasligi, gigroskopligining kam bo‘lishi bilan ajralib turadi.
Naylon (anid) va lavsan tolalari
Naylon (anid) tolasi ham poliamid tola bo‘lib, poliamid smolasining suyuqlanmasidan shakl berib olinadi. Poliamid smolasi adipin kislotasi va geksametilendiaminning ekvimolyar miqdorini birgalikda polikondensatsiyalab olinadi. Reaksya 280°Cda vakuumda boradi, bu esa hosil bo‘lgan suv. bug‘larini reaksiya muhitidan chiqarib yuborilishiga olib keladi.
nH2N(CH2)6N H2+nHOOC(CH2)4COOH -> [-NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO-]n
Lavsan tolasi polietiientereftalat smolasining suyuqlanmasiga shakl berib olinadi. Bu geterozanjirli poliefir smola bo‘lib, molekula zanjirida COO- guruhini saqlaydi. Polietilentereftalatni olish uchun xomashyo etilenglikol va tereftal kislotasining dimetil efiri hisoblanadi. Uni n-ksilolni oksidlab metil spirti bilan eterifikatsiyalab olinadi. Katalizator sifatida surma (III) oksidi yoki temir (II) benzoati va kobalt atsetati ishlatiladi. Qayta eterifikasiya reaksiyasi natijasida tereftal kislotasining diglikol efiri hosil bo‘ladi.
2H O CH 2C H 2O H + C H 3OOC-C6H 4-COOCH3->-
2CH3O H + H O (C H 2)2OOC-C6H 4-COO(CH2)2OH
Tereftal kislota diglikol efiri vakuumda 270—280°С da polikondensatsiyaga uchratiladi, bunda etilenglikol ajralib apparatdan haydaladi:
H0(CH2)200C C 6H4C00(CH2)20H+H0(CH2)20 OCC6H4COO(CH2)2OH ->
^H O (C H 2)2OH+HO(CH2)2OOC6H4COO(CH2)2OOC6H4COO(CH2)2O H ^
[-OCH2)2OOC6H4CO-J,
Polietiientereftalat
Lavsan tolasi poliamid tolalari kabi suyuqlanmadan shakl beriladi va qizdirib, 4—5 marta cho‘ziladi. Bosish hamda cho‘zish bilan smoladan o‘ta mustahkam plyonka olinadi, u elektr izolatsiyasi va boshqa sohalarda ishlatiladi. Undan tashqari polietilentereftalatdan har xil salqin ichimliklar qadoqlash uchun idishlar ham olinadi.
Nitron tolasi ishlab chiqarish
Nitron tolasini ishlab chiqarish respublikamizda “Navoiazot” birlashmasida yo‘lga qo‘yilgan. 2008-yilda bu korxonada 20000 tonnaga yaqin tola va boshqa nitron asosidagi mahsulot ishlab chiqilgan.
Nitron tolasi ishlab chiqarish uchta texnologik sexni: polimerlash, erituvchini regeneratsiyalash, yigiruv-pardozlash sexlarini o‘z ichiga oladi.
Polimerlash sexida yigiruv eritmasi olinadi. Uni akrilonitril, metilakrilat va itakon kislotasini natriy rodanid eritmasida sopolimerlash usuli bilan hosil qilinadi. Polimerlash sexi tarkibiga: aralashtirish, polimerlash, demonomerlash, ffltrlash, jilosizlash, yaltiramaydigan qilish, deaeratsiyalash bo‘limlari kiradi.Polimerlash sexining qurilmalari har birining mahsuldorligi tayyor tolaga hisoblaganda 50 t/sutka, yigiruv eritmasiga nisbatan hisoblaganda esa 400 t/sutkaga teng bo‘lgan ikkita texnologik liniyaga bo‘lingan. Yigiruv eritmasi texnologik liniyalarning har birida alohida-alohida mustaqil to‘xtovsiz hosil qilinib turiladi.
Nitron tolasi ishlab chiqarishning nazariy asoslari. Polimerlash sexida polimer hosil qilish jarayoni suvli muhitda sopolimerlash usuli bilan amalga oshiriladi. Bunda natriy rodanidning suvdagi eritmasida (erituvchida) akrilonitril, metilakrilat va itakon kislotalarining aralashmalari tezlatuvchi va turg‘unlovchilar ishtirokida sopolim erlanadilar. Sopolimerlar havosizlantiriladi, filtrlanadi va tiniq yaltiroq yigiruv eritmaga aylantiriladi.
Akrilonitril metilakrilat va natriy itokonatlaming polimerlanishi, massa ulushi 51,5% bo‘lgan natriy rodanidning suvdagi eritmasida olib boriladi. Rodanid eritmasi ham monomerlami, ham hosil qilingan polimerlarning erituvchisi hisoblanadi.
Polimerning hosil bo‘lish tezligi va molekular massasi, aktivlashtiruvchi va monomer hamda boshqaruvchi (regulator) konsentratsiyasiga bog‘liq bo‘ladi. Sopolimerlanish jarayonida monomerlarning konversiya darajasi 50— 60 % bo‘ladi. Sopolimerlanish jarayoni va tola xossasiga quyidagi texnologik parametrlar ta’sir etadi:
1. Harorat. Haroratni oshirish aktivlashtiruvchining parchalanish tezligini oshiradi, natijada polimerlanish reaksiyasi tezlashadi va polimerning molekular massasini kamaytiradi.
2. Aktivlashtiruvchining massa ulushi. Aktivlashtiruvchining massa ulushini oshirish erkin radikallarning ko‘p miqdorda hosil bo‘lishiga, natijada polimerlanish reaksiyasining tezlashuviga va polimer massasining kamayishiga olib keladi.
3. Monomeming massa ulushi. Monomeming massa ulushini oshirish polimer zanjirining o‘sishi reaksiyasini tezlatadi, molekular massasining ortishiga olib keladi.
4. Tiomochevina (IV) oksidining (boshqaruvchi) massa ulushi. Tiomochevina (IV) oksidi polimer zanjirini uzatuvchi va qaytaruvchi agent vazifasini bajaradi. Uning massa ulushini oshirish polimer zanjirining uzilish reaksiyasini tezlashtiradi, polimerning molekular massasini kamaytiradi. Bundan tashqari tiomochevina (IV) oksidi tola rangini barqarorlashtiruvchi (turg‘unlashtiruvchi) va sopolimerlanish reaksiyasini sekinlashtiruvchi uch valentli temirni neytral ikki valentli temirga qaytaruvchi hamdir.
5. Izopropil spirtining massa ulushi. Reaksion aralashmada izopropil spirti polim er molekular massasini kamaytiradi. (U polim er zanjir uzatuvchisidir.)
6. Natriy rodanidining massa ulushi. Natriy rodanidining massa ulushini optimal konsentratsiyasidan (51,5—5 %) ko‘paytirish polimerning eruvchanligini ko‘paytirib, yigiruv eritmasining qovushqoqligini oshiradi, bu esa uning qayta ishlanishini qiyinlashtiradi. Rodanidning massa ulushini kamaytirish esa polimerlanish reaksiyasi tezligini va polimerning molekular massasini kamaytiradi, gel hosil bo‘lishini esa ko‘paytiradi. Gelning ko‘payishi press-filtr va issiqlik almashtirgichlarni xizmat muddatini qisqartiradi, tolaga shakl berish jarayoniga salbiy ta’sir etadi.
Texnologik sxemasi. Itakon kislotasi muhim xomashyolardan biri bo‘lib, suvda yomon eriydi. Nitron olishda polimerlanish reaksiyasini suvli muhitda borganligi uchun ham aynan uni ishlatib bo‘lmaydi. Shuning uchun uning natriyli tuzidan foydalaniladi (119-rasm).
Suspenzatorga (5) (suspenziya hosil qiluvchi uskunaga) natriy rodanid va natriy itokanat 1- va 2- baklardan o‘zi oqib tushadi. 3- va 4- bakchalardan tiomochevina (IV) oksidi va porofor talqonlari esa avtomatik ravishda o‘lchab beruvchi tarozida o‘lchanib tushadi va ashyolar suspenziyasi hosil qilinadi. Suspenziya reagentlami aralashtiruvchi uskunaga aralashtirgichga (6) o‘tadi. Aralashtirgichga (7,8,9) baklardan akrilonitril, metilakrilat va izopropil spirti (10) filtrlar orqali o‘zi oqib tushadi.
Suyuq komponentlar (tarkibiy qismlar) sarfi markaziy boshqarish pultida (MBP) avtomatik ravishda boshqarilib turiladi.
Aralashtirgichga (6) pH ni turg‘un saqlash uchun 22% li natriy gidroksid eritmasini to‘g‘rilovchi klapan (klapan — suv, havo yoki bug‘ yo‘lini ochib-berkitib turadigan qopqoq) orqali solib turish ham mo‘ljallangan.
Reaksion aralashma yuqorida aytilgan reagentalaridan: toza monomerlar, erituvchi, porofor, tiomochevina (IV) oksidlari, aylanma monomerlardan hosil qilinadi.
Reagentlarni aralashtiruvchi apparat silindirsimon bo‘lib, ichida aralashtirgich o‘matilgan bo‘ladi. Aralashtirish jarayoni aylantiruvchi nasos orqali ham amalga oshiriladi.
Reaksion aralashma-reagentlar aralashtirgichdan markazdan qochma kuch hosil qiluvchi nasos yordamida issiq almashtirgich orqali o‘tib, reaktoming ostki qismiga kiradi. Reaksion aralashmaning sarfi MBP orqali tekshirib va to‘g‘rilab turiladi.
Reaktor silindirsimon apparat bo‘lib, hajmi 9,7 m3, ichida varrak tipidagi uch qavatli aralashtirgich bor, tashqi tomoni g‘ilof bilan qoplangan. G‘ilof ichidan reaktomi isitish yoki sovitish uchun suv o‘tib turadi.
Polimerlanish reaksiyasi o‘rtacha 80°C da boradi. Reaksion aralashma polimerga aylanguncha 1,7-2,4 soat reaktor ichida bo‘ladi. Polimerlanish reaksion izotermik bo‘lganligidan, reaksiya issiqlik ajralib chiqishi bilan boradi. Reaksiya issiqligi bilan aralashtirgichning aylanishi natijasida ajralib chiqadigan issiqlik miqdorlari taxminan 80°C atrofida bo‘ladi.
Demak, reaksiyaning optimal bo‘lishi tashqaridan issiqlik berolmasa ham davom etadi. Reaktor ichidagi haroratni to‘g‘rilab turish (texnologik jarayonlaming buzilishidan, ba’zan reaktor ichidagi harorat pasayishi yoki ortib ketishi mumkin) reaktorga kelib kiruvchi reaksion aralashmaning haroratini plastinkali ikki bo‘lmali issiq almashtirgich yordamida o‘zgartirish amalga oshiriladi.
Reaktordagi yigiruv eritmasining haroratini juda aniq optimal holda saqlash uchun quyidagi parametrlaming: aralashmani reaktorga tushib turish tezligi, reaksion aralashmaning tarkibini, haroratini doimiy bir xilda saqlash zarur.
Reaktor g‘ilofidagi suvda issiqlikning bir tekisda va tez tarqalishi uchun uning suvi nasos (14) yordamida aylantirib turiladi. Tarkibida 4 0 —50 % m on om er u sh lovch i yigiruv eritm asi reaktor monomerlarining 50—60 % konversiyaga uchraydi, ya’ni polimerga aylanadi. Reaktorning yuqori qismidan vakuumda ishlovchi ketma- ket ikkita demonomerizatorlaiga (15) kelib undan reaksiyaga kirishmay qolgan monomerlar vakuumda bog‘lanib ajralib chiqadi. Natijada yigiruv eritm asi tozalanadi. Ajralib chiqqan m onom erlar kondensatorga (16) borib kondensatlanadi. Demonomerlash ikki pog‘onada olib boriladi.
Demonomerizatordagi vakuum maxsus nasos (14) yordamida hamda monomerlarni kondensatorda kondensatlanishi natijasida hosil qilinadi. Kondensator, reagentlar aralashtirgichida (6) issiq aralashtirgich (12) orqali o‘tib, aylanma nasos (11) yordamida kondensatorga keluvchi sovuq reaksion aralashmasi bilan sovitilib turiladi (u etanol aralashmasi bo‘lib, 10+20°C gacha sovitiladi). Harorati M BP da avtom atik ravishda boshqarilib turiladi. Demonomerizatorlar bir xil konstruksiyali bo‘lib, silindirsimon apparatlardir. Ichida 5 ta konus o‘matilgan. Konuslar yigiruv eritmasining bir xilda taqsim etilishi va unda monomerlaming eng ko‘p ajralishini taminlaydi. Kondensatlangan monomerlar va izopropil spirti kondensatordan (16) aylanuvchi reaksion aralashma bilan barometrik quvur orqali aralashtirgichga (6) qaytib keladi. Kondensatlanmagan monomerlar, azot va havo kondensatordan (16) vakuum nasos (14) bilan gidrozatvorli bakka (17) so‘rib olinadi.Bak tuzsizlantirilgan suv bilan to‘ldirilgan bo‘lib, suv nasoslar yordamida aylantirib turiladi. Vakuum nasosining normal ishlashi uchun bakdagi suv gilofga keluvchi etanolli aralashma bilan 5— 10°C gacha sovitiladi. Vakuum nasos ishlab turgan paytda bakning sathini bir xilda saqlash uchun rotametr orqali unga tuzsizlantirilgan suv berib turiladi, u suv monomerlar bilan aralashtirgichga (6) qo‘yiladi.
Demonomerizatsiya sistemasida barqaror reja (tartib) va yetarli vakuum bo‘lganda nasos to‘xtatib qo‘yiladi. Vakuum faqat sovitilgan reaksion aralashma bilan monomerlarining kondensatlanishi hisobiga hosil qilib turiladi.
Demonomerizatorlar yigiruv eritmasi, konus bo‘yicha yupqa qavat hosil qilib oqadi, bunda m onomerlar izopropanol va porofoming parchalanishidan hosil bo‘lgan mahsulotlar bug‘lanadi. M onom ersizlangan yigiruv eritm asini birinchi pog‘onali demonomerlanishi tugagach, barometrik quvur orqali nasos surib oladi va shu nasoslar yordamida plastinkali issiq almashtirgich orqali ikkinchi pog‘onali demonomerlanish uchun demonomerizatorga (15 A) ga yuboriladi.
Monomerlarning bug‘lanishi hisobiga yigiruv eritmasi 40 — 50°C gacha soviydi, shuning uchun yigiruv eritmasi ikki pog‘onali demonomerlanishga borishdan oldin bug1 bilan isuvchi issiq almashtirgichda (12) qizdiriladi.
Yigiruv eritmasi ikki pog‘onali demonomerlanishdan o‘tgach, filtrlash bo‘limiga — aralashtirish uskunasiga (18) o‘tkaziladi.
Demonomerizatorlarda yigiruv eritmasining sathi (60%) avtomatik ravishda ushlab turiladi.
Yigiruv eritmasini standart (mezon) holga yaqinlashtirish aralashtirish yordamida amalga oshiriladi. Aralashtirish sistemasi tarkibida: ikkita to‘g‘ri chiziqsimon aralashtirgich (6A va 6B), aralashtirish uskunasi (19), plastinkasimon issiqlik almashtirgich (12) va aylanma nasoslaridan (14A) tashkil topgan.
Aralashtirish uskunasi (18) 213 m3 sig‘im lito‘g‘ri burchakli idish bo‘lib, ichiga uni yetti bo‘limga bo‘luvchi to‘siqlar oVnatilgan. Yigiruv eritmasi aralashtirilganda ajralib chiqadigan akrilonitril va metilakrilat bug‘larini ajratib olmoq uchun har bir bo‘lim gaz yig‘gich bilan ta’minlangan va umumiy gaz quvuriga tutashgan, ushbu quvur orqali bug‘lar atmosferaga chiqarib yuboriladi.
Yigiruv eritmasi dem onom erlash quvurlaridan to‘g‘ri chiziqli aralashtirgich (6A) orqali aralashtirish uskunasining (18) birinchi bo‘limiga keladi, oxiqgi yettinchi bolim iga esa eritma nasos bilan aralashtirgichga (6A) uzatiladi, u yerda toza yigiruv eritmasi bilan aralashadi. Har bir bo‘limdan yigiruv eritmasi nasos (14) bilan issiq almashtirgich (12) orqali aralashtirgichga (6B) uzatiladi. Issiq almashtirgichdan o‘tgan yigiruv eritmasining harorati 25—35° С atrofida bo‘ladi. Eritmaning bir qismi aralashtirgichdan (6B) nasos (14) bilan deaeratorga (19) olib beriladi, qolgan qismi esa yigiruv eritmasining yangi toza qismi bilan aralashtirish uchun, aralashtirgichga (6A) tushadi. Nostandart yigiruv eritmasi demonomerlash qurilmasidan saqlash bakiga (20) olinadi, undan oz-ozdan uskunaga (18) uzatiladi.
Standart holda yaqinlashtirilgan yigiruv eritmasi tarkibida hali oz miqdorda havo va azot saqlaydi (azot porofoming parchalanishidan hosil bo‘lib, yigiruv eritmasida qoldiq sifatida bo‘ladi), ular tolaga shakl berish bosqichida tolaning uzilishiga sabab boMadi. Shuning uchun ham yigiruv eritmasi deaeratorda (19) havosizlantiriladi. Deaerator silindrsimon uskuna bo‘lib, ichidagi beshta konus shunday o‘rnatilganki, eritma ularning har biridan oqib o‘tganda tekis taqsimlanadi. Konuslar yuzasidan eritma yupqa qavatli oqim shaklida oqadi va vakuum ostida eritmadagi havo pufakchalari ajralib chiqadi (bosim 0,007 MPa). Deaeratorda vakuum 4 pog‘onali vakuum nasos yordamida hosil qilinadi.
Havosizlantirilgan yigiruv eritmasi deaeratordan barometrik quvur orqali yig‘gichga — gidrozatvorli bakka (21) quyiladi. Uning sathi avtomatik boshqariladi. Havosizlantirilgan yigiruv eritmasi yig‘gichdan (21) nasos (14) bilan nasoslar (14) kollektoriga uzatiladi. Undan aralashtirgichga (23) tushadi, u yerda titan (IV) oksidi va oqartirgich bilan aralashtirilgach nasoslar (14) yigiruv eritmasini filtr-press (23) orqali siqib, yigiruv mashinasining kollektoriga o‘tkazadi. Kollektorning bosimi MBP da to‘g‘rilab turiladi (0,7 — 1 M Pa atrofida bo‘ladi), yigiruv eritmasining ortiqchasi uskunaga (18) keladi. Filtr-pressdan oqib ostiga tushgan yigiruv eritmasi vakuum hosil qiluvchi nasos yordamida maxsus bakka tushadi va undan yana uskunaga (18) o‘tadi. Yigiruv eritmasi yigiruv-cho‘zish uskunasida olib boriladi. Bu uskuna 5—6 bo‘Imadan iborat bolib, har bir bo‘lmada 3 tadan filerasi bor, fileralarning 26000, 40000 va undan ko‘proq teshiklari bo‘ladi. Shakllash tezligi 3—6 m/min, cho‘ktirish vannasining (10—12 % natriy rodanid eritmasi) harorati 9—11“ С boMadi. Shakllangan tolalar jgut ko‘rinishida oldindan isitish vannasiga (4 % natriy rodanid eritmasi) so‘ng bug‘li shaxtaga yuboriladi va u yerda 7—10 marotaba cho‘ziladi. Hosil bo‘lgan jgut ketma-ket turgan vannalarda yuviladi, avivajlanadi, quritiladi, antistatik preparatlar ishlanadi, gofrovka qilinib qadoqlanadi.
Nitron tolasi jun o‘rnida keng sohalarda ishlatiladi, undan gilamlar, poyandozlar, kiyim-kechaklar va hokazolar tayyorlanadi.
|
| |
