ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технология производства полимеров и сополимеров акрилонитрила из "Карбоцепные синтетические волокна" В производстве применяются только два способа полимеризации в растворе и в суспензии. [c.23] Принципиальные схемы получения полимеров в растворах одинаковы, но различия в скоростях полимеризации, а также в физико-химических свойствах растворителей и их смесей приводят к тому, что технология и аппаратурное оформление процесса полимеризации различны в зависимости от применяемого растворителя. [c.24] Основными стадиями производственного процесса получения полимера являются дозирование компонентов, смешение компонентов, реакция полимеризации, удаление избыточных мономеров из прореагировавшей смеси и их возвращение в нолимеризационный цикл (рис. 1.3). [c.24] Отличительной особенностью процессов полимеризации в растворе является высокая чистота исходных продуктов и особенно растворителя. Вследствие того что в производстве применяется 98,5%—99% регенерированного растворителя, операции регенерации растворителя уделяется особое внимание. [c.24] Дозирование компонентов. Современный технологический процесс полимеризации, как правило, является непрерывным. Поэтому дозирование исходных компонентов осуществляется также непрерывно. Особое значение имеет постоянство соотношения между дозируемыми компонентами. Дозировку жидких компонентов производят плунжерными насосами, приводимыми в действие от одного привода. Для обеспечения заданного соотношения дозируемых компонентов регулируют ход плуннчера каждого насоса. Точность дозирования такими насосами составляет 0,5%. Однако такая точность дозирования недостаточна, поэтому ее непрерывно повышают, применяя для этого современные средства автоматизации. Количество жидких компонентов, одновременно дозируемых в полимеризатор, достигает шести три сомономера, растворитель, регулятор (один или два) и иногда раствор катализатора. Для повышения точности соотношения компонентов дозируемые н идкости должны иметь одинаковую температуру поэтому их сначала темперируют или доводят их температуру до температуры растворителя. [c.24] Приходится дозировать также и порошкообразные продукты, например азобисизобутиронитрил, двуокись тиомочевины и др. Кроме высокой точности дозирования порошков и их соотношения требуется столь же высокая точность поддержания соотношения жидких и порошкообразных продуктов. В этих условиях одним из важнейших показателей, характеризующих применяемые порошки, становится их сыпучесть. [c.25] Дозирование порошкообразных продуктов осуществляется непрерывно-действующими весами. Наиболее высокая точность дозирования достигается при использовании порционно-действующих весов. [c.25] Смешение реагентов. Второй операцией, обеспечивающей равномерное протекание процесса полимеризации, является смешение реагентов для гомогенизации смеси. Продолжительность этой операции в первую очередь определяется временем растворения отдельных компонентов в растворителе. Мономеры, инициаторы и регуляторы растворяются с различной скоростью. Например, азо-бис-изобутиронитрил и двуокись тиомочевины медленно растворяются в воднороданидном растворе, а персульфаты — в днметилформамиде. Кроме того, продолжительность растворения компонентов в значительной мере определяется структурой порошка и его дисперсностью. Поэтому иногда в технологической практике применяют двухстадийное смешение порошков. Сначала их диспергируют и частично растворяют в растворителе в отдельном аппарате с мешалкой, а затем уже эту смесь подают в основной смеситель, в который загружены все остальные компоненты. [c.25] С другой стороны, продолжительность смешения ограничена из-за полимеризации смеси. Последнее обстоятельство определяется условиями образования в ней радикалов. В случае применения в качестве инициатора азо-бис-изобутиронитрила смесь устойчива, если ее не нагревать выше 60 С. Персульфаты способны образовывать радикалы и при более низких температурах и соответственно снижать устойчивость смеси, поэтому их надо добавлять перед самым началом полимеризации. [c.25] Для выполнения всех указанных условий смешение реагентов производят в аппаратах с быстродействующей мешалкой. Одним из непременных условий правильной работы перемешивающего устройства в смесителе является недопустимость замешивания воздуха в смесь, так как это отражается на ее стабильности и времени полимеризации. Необходимо также отметить, что общий объем смеси также является одним из важных параметров технологического процесса полимеризации, и поэтому уровень в смесителе поддерживается постоянным и строго контролируется. [c.25] Так как а для вязких жидкостей мал (около 70 ккал/(м -ч град), то, естественно, чтобы не усложнять конструкцию аппарата, желательно, чтобы величина Qз была минимальной, т. е. процесс целесообразно вести в адиабатических условиях при = 2- В этом случае увеличение концентрации мономеров приводит к необходимости снижения степени конверсии или к увеличению разности температур и Припостоянной концентрации мономеров, как это обычно имеет место в производственных процессах, разность температур определяется степенью конверсии мономера. [c.26] Энергия активации процесса полимеризации невысока (5—8 ккал/моль), но этого достаточно, чтобы колебания температуры реакции приводили к значительным изменениям свойств полимера (например, молекулярного веса). Поэтому температуру в реакторе следует поддерживать с высокой точностью ( 0,1-0,2 °С). [c.27] Значительное влияние на скорость полимеризации оказывают различные примеси, имеющиеся в растворителе. Содержание различных произвольно накапливающихся в процессе органических привдесей (3—5%) в растворе НаСКЗ может снизить скорость полимеризации в нем в 1,5 раза. К такому же результату приводит наличие даже небольших примесей, не связанных в комплексы тяжелых металлов (Ге, N1, Со). Содержание этих металлов уже в количестве 10 —10 % в растворителе может дополнительно снизить общую скорость процесса в 1,5 раза. [c.27] В случае применения в качестве растворителя диметилформамида следует опасаться даже небольшой примеси диметиламина, при использовании диметилсульфоксида — диметилсульфида, которые также значительно снижают общую скорость полимеризации. [c.27] Реакцию полимеризации можно производить при перемешивании, а также и без перемешивания. В случае применения реактора идеального смешения довольно интенсивное перемешивание обязательно, чтобы создать одинаковые условия реакции во всем реакторе. Метод последовательного вытеснения в принципе не требует перемешивания, а наоборот, следует даже избегать конвективных токов в реакторе. В смешанной схеме в каждом отдельном аппарате производится интенсивное перемешивание и исключается попадание жидкости из последующих аппаратов в предыдущие. Обычно перемешивание во время полимеризации осуществляется лопастными мешалками большой мощности. [c.27] Демономеризация. Ввиду того что полимеризация в производственных условиях не доходит до конца, т. е. конверсия мономеров не достигает 100%, из реакционной массы необходимо удалить и регенерировать остатки мономеров. Чаще всего их удаляют непосредственно из раствора, вытекающего из полимеризатора, однако эту операцию можно проводить после формования волокна из осадительной ванны. Последний способ менее удобен, так как ухудшаются условия труда в прядильном и регенерационном отделениях. [c.27] Яря и Сря — теплоемкость и количество испаряемого растворителя. [c.28] Полнота испарения, кроме всего прочего, зависит от наличия азеотроп-ных смесей мономеров с растворителем. Если таковые имеются и их не удается разрушить изменением температуры в условиях демономеризации, то операцию демономеризации можно производить только после высаживания полимера, т. е. из осадительной ванны. Это происходит в производстве ПАН волокна при полимеризации акрилонитрила в диметилсульфоксиде. [c.29] Вернуться к основной статье