Производства поликапроамида для текстильных нитей

 Для равномерного и непрерывного дозирования компонентов реакционной смеси-расплавленного капролактама (с добавками) и водной суспензии двуокиси титана – над первой секцией АНП-5,5 установлены спаренные дозаторы, черпачкового типа. Они позволяют   одновременно с дозировкой

реакционной смеси производить дозировку матирующего агента — суспензии двуокиси титана. При этом двуокись титана сливается в трубку, соединенную с трубкой, по которой капролактам подается в аппарат полимеризации. Это способствует перемешиванию капролактама и матирующего агента еще до поступления в аппарат полимеризации. Излишки капролактама из дозатора по обратной линии сливаются в горизонтальный бак. Избыток водной суспензии двуокиси титана через перелив возвращается в бак с погружным насосом.  На установке суспензию двуокиси титана готовят предварительно на специальной установке. Чтобы предотвратить попадание воздуха в аппарате АНП-5,5, в верхний барабан подается азот. 

Спаренный черпачковый дозатор состоит из двух неподвижно укрепленных один над одним горизонтальных барабанов. Оба барабана укреплены на вертикальной стойке. Внутри каждого барабана находится вращающееся кольцо с черпаками. В корпусе есть переливная трубка, обеспечивающая постоянный уровень капролактама, и сливная воронка. При вращении из черпаков выливается капролактам и суспензия двуокиси титана в воронку, связанную трубопроводом с АНП-5,5. В верхний барабан, который не имеет обогревательной рубашки, осуществляется дозирование матирующего агента (двуокиси титана), а в нижний, имеющий рубашку для обогрева горячей водой – капролактам с добавками. Расплав капролактама поступает по переливной трубке, заполняя внутреннюю полость корпуса. При вращении диска черпаки заполняются расплавом, который сливается в воронку при нахождении черпаков в верхнем положении. Внутренняя полость корпуса затвора закрывается стеклом, что позволяет наблюдать за дозированием расплава.

U-образный аппарат непрерывной  полимеризации состоит из нескольких секций, количество которых обуславливается технологией изготовления и монтажа, а так же возможностью обеспечить равномерный нагрев по высоте секции и представляет собой U-образную трубу, состоящую

из восьми основных и двух соединительных секций. В левой трубе верхняя секция выполняется полой. Четыре нагревательных секции предназначены для интенсификации обогрева реакционной среды за счет увеличения поверхности теплообмена. Последующие пять секций трубы представляют собой, как и первая секция, полые сосуды с рубашками для обогрева. В двух секциях на штангах устанавливаются перфорированные диски для выравнивания скорости движения реакционной массы по сечению аппарата.

Правая труба состоит из четырех секций. Внутри нее расположена переливная труба. Реакционная масса поднимается вверх по кольцевому пространству, образованному внутренними поверхностями обечаек секций и наружной поверхностью переливной трубы, а затем переливается через край переливной трубы и по стенке последней стекает вниз. Из реакционной массы выделяются пары воды, т. е. происходит дегазация. Все секции имеют обогревающие рубашки, что позволяет поддерживать необходимую температуру реакционной среды. В крышках предусмотрены смотровые окна, штуцера для ввода компонентов полимеризации и азота, создающего подушку над уровнем среды в левой трубе (для предотвращения возможного проникновения воздуха в аппарат и окисления расплава). Кроме того, на крышке левой трубы имеется штуцер для удаления паров воды, выделяющихся при дегазации расплава.

Первая секция аппарата обогревается жидким динилом, вторая динильным паром от отдельно стоящих динильных котлов. Эти секции оборудованы обогревательными колосниковыми решетками, назначение-которых обеспечить равномерный прогрев реакционной массы до высокой температуры и исключить попадание капролактама в нижние секции трубы. Остальные секции аппарата обогревается динильным паром, образующимся в результате местного нагрева динила электропакетами. Температура динила в первой секции 260±1ºС, в остальных 265±1ºС. Вывод паров воды и капролактама из первой секции аппарата в гидрозатвор осуществляется через

конденсатор, где поддерживается температура 103,5±1,5ºС, при которой конденсируются только пары капролактама. Жидкий капролактам снова возвращается в первую секцию АНП-5,5.

Полимеризующаяся масса движется самотеком через первые четыре секции аппарата, имеющие внутри перфорированные тарелки, поднимается и, переливаясь через края внутренней тарелки, поступает в нижнюю часть аппарата. При перетекании расплава поликапроамида через края внутренней трубы аппарата частично удаляется влага из расплава и происходит дегазация.

Выгрузка продуктов производится через штуцер, расположенный в нижней части правой трубы, при помощи специального устройства. Продолжительность полимеризации в таком аппарате составляет 33±3 ч (в зависимости от требуемого качества полимера). Все детали, соприкасающиеся с реакционной средой, выполнены из стали марки Х18Н10Т или биметалла. Диаметры труб выбирают обычно в пределах 0,35±0,025 м.

Разгрузку аппаратов полимеризации производят при помощи шестеренных насосов типа НШ. Насосы обычно устанавливаются на литьевой головке, соединенной с аппаратом полимеризации. Назначение литьевых головок – обеспечить отбор заданного количества полимера в единицу времени. Головка состоит из насосного блока  с насосом, фильеры, обогревательной рубашки и привода насоса, который обеспечивает возможность плавкого регулирования частоты вращения последнего. Отверстия в фильере литьевой головки (число их может составлять 9) имеют диаметр от 1,5±0,2 мм. Скорость выхода расплава из отверстий фильеры обычно равна 0,3±0,02 м/с. Расплав шестеренчатыми насосами подается через литьевые фильеры в ванну для охлаждения жилки. Охлаждение получаемой жилки поликапроамида осуществляется в ванне. Ванна состоит из короба  и тележки, обеспечивающей возможность передвижения ванны при помощи гидроцилиндра. Ванна имеет штуцера для отвода воды, переливную трубу и смотровое стекло. Для   заправки  жилки на ванне смонтированы механизм

заправки  и каретка, позволяющие удлинять путь жилки в ванне. Герметизация фильеры осуществляется при помощи телескопического патрубка, в который подают азот. Верхняя часть патрубка при помощи механизма опускания и подъема плотно прижимается к нижней части корпуса литьевого устройства. Все детали, соприкасающиеся с поликапроамидом, а также с охлаждающей водой, изготавливают из нержавеющей стали. Протягивание жилки поликапроамида через ванну осуществляется при помощи тянущих вальцов, которые служат для обеспечения заданной скорости формования жилки и подачи последней на рубильную машину. Скорость вращения вальцов должна строго согласовывается со скоростью вращения насоса литьевого блока и приемным механизмом рубильного станка. Для этого приводы насоса, тянущих вальцов и рубильного станка выполнены регулируемыми, с дистанционным управление.

Жилки тянущими вальцами направляются к машине для резки. Рубильный станок предназначен для гранулирования жилки в гранулы размером      1,5×2,5 мм. Состоит из резательной головки, каркаса, разгрузочного устройства и привода. Резательная головка имеет приемный механизм, состоящий из гребенки и планки с конусными отверстиями для заправки жилки. Возле выходных отверстий вращается рифленый вал, который вместе с прижимными роликами подает жилку па рубку, осуществляемую между вращающейся фрезой и неподвижным ножом. Полученная крошка собирается в двух секционном бункере. Для того чтобы гранулят не застревал в разгрузочном устройстве бункера, предусмотрен смыв его водой. Детали рубильной машины, соприкасающиеся с гранулятом, выполняются из  хромоникелевой стали , а фреза и неподвижный нож - из хромистой стали.

Управление машиной осуществляется с пульта управления, расположенного на машине. Гранулят из рубильной машины поступает в бак-накопитель, где происходит накопление партий гранулированного полимера и

 

откуда производится отбор партий. Поскольку экстракция и сушка осуществляются по периодическому способу, размер партий должен соответствовать загрузке экстрактора. Для обеспечения непрерывной работы полимеризационного аппарата бак делают двухсекционным. На крышке бака устанавливают специальное устройство, которое позволяет переключать поток гранулята либо в одну, либо в другую секцию. Импульс на переключение поступает от суммирующего устройства по достижении заданной частоты вращения шестеренных насосов литьевого устройства. Из бака в экстрактор гранулят подается массо-насосом.

При получении волокон, идущих на изготовление текстильных изделий, последние матируют двуокисью титана (размер частиц - не более 0,2-0,5 мкм).

Техническая характеристика основных аппаратов установки АНП-5,5

1. Аппарат непрерывного полиамидирования АНП-5,5

Емкость, л

полная – 5500

рабочая – 5000

продолжительность полиамидирования, ч – 30-32

давление, 105Па

в рубашках – до 1,5×105Па

в корпусе аппарата – до 1,5×105Па

Привод насосов НШ-75К литьевых блоков через вариатор и червячный редуктор от электродвигателей

мощность, кВт – 1

частота вращения, об/мин – 1410

Габариты, мм

высота – 12700

ширина – 870

длина – 2690

масса аппарата, т – 12,7

 

2. Литьевая  ванна (передвижная)

число – 2

емкость, м3

общая – 0,42

рабочая – 0,40

число выпускаемых жилок диаметром 1,5мм до 18

масса, т – 0,4

3. Тянущие  вальцы

Высота подъема прижимных вальцов (зазор между вальцами), мм - 30

Электродвигатель - АО 31-4

Длина вальцов, мм

нижних  - 390

верхних - 370

Диаметр вальцов, мм

нижних  - 250

верхних - 235

число вальцов - 2

скорость жилки, м/мин – 20-80

привод через вариатор и редуктор от электродвигателя

мощность, кВт – 0,6

частота вращения, об/мин – 1410

4. Машина  для резки жилки РМ-5,5

максимальное число жилок для одновременной резки – 38

скорость подачи жилок, м/мин – 12,4-120

частота вращения фрезы для резки жилок, об/мин – 338-2015

диаметр фрезы, мм – 150

размеры крошки, мм

диаметр – 1,5

длина – 2,5

 

Габариты

длина - 1260

высота - 1200

ширина – 1185

масса, кг - 850

Бункер двухсекционный для крошки

емкость, м3

общая – 19

одной секции – 9,5

количество крошки загружаемой в одну секцию (при насыпной плотности 0,7г/см3)

Установки для получения матирующей суспензии

В аппарат для приготовления суспензии загружают сухую двуокись титана и дистиллированную воду из мерника, которые затем перемешивают вибромешалкой в течение 2 ч. Смесь отстаивают в течение 12 ч, фильтруют на нутч-фильтре и фильтрат подают в отстойники. Туда же добавляют дистиллированную воду и кристаллический капролактам. Полученная смесь после перемешивания отстаивается в течение 48 ч и затем центробежным насосом передается в аппарат с мешалкой для хранения и передачи в дозирующее устройство аппарата полимеризации. Обычно готовят 8%-ную суспензию двуокиси титана. Грубодисперсная часть, получаемая после отстаивания, перерабатывается на коллоидной мельнице и снова направляется в аппарат для приготовления суспензии. Все детали аппаратов, соприкасающиеся с суспензией, выполнены из хромоникелевой стали, а рабочие органы насоса и коллоидной мельницы — из специального износоустойчивого материала.

Для удаления из полимера НМС используют экстрактор без перемешивающего устройства, в котором интенсивная циркуляция воды обеспечивает хорошее перемешивание гранулята и эффективное удаление

низкомолекулярных соединений. Такой экстрактор состоит из корпуса и внутреннего цилиндра для обогрева. Крошка гидротранспортом загружается в экстрактор через штуцер, расположенный в верхней части аппарата. Штуцер для выгрузки крошки из экстрактора находится на нижней  части аппарата. В процессе экстракции вода непрерывно подается насосом снизу аппарата и отводится сверху. Штуцеры для ввода и вывода промывочной воды присоединены к замкнутому контуру коммуникаций, по которому циркулирует вода. Для предотвращения возможности окисления крошки при высокой температуре (около 100ºС) в аппарат подается азот. Вода для промывки экстрактора (смывная вода) поступает через штуцер. Внутренняя часть аппарата сообщается с атмосферой через воздушник. Избыток воды отводится через штуцер. Такие экстракторы применяются в современных установках для водной экстракции низкомолекулярных соединений из крошки. Экстрактор снабжен насосом, фильтром, выносным подогревателем и водоотделителем. Загрузка крошки гидротранспортом: массо-насос перекачивает в экстрактор смесь воды и крошки из бункера, в котором находится крошка после резательной машины.

Количество загружаемой крошки составляет около 3,5 тонн.

Вода, используемая для транспортировки крошки в экстрактор, спускается через нижний штуцер, а аппарат заполняется оборотной водой, хранящейся в баке. Оборотная вода подается направленным потоком насосом через фильтр и подогреватель в нижнюю часть экстрактора. Крошка в процессе промывки находится во взвешенном состоянии. Фильтр служит для отделения мельчайших кусочков полимера и, следовательно, для уменьшения образования пыли при последующей сушки. Вода нагревается в подогревателе. Продолжительность экстрагирования   отсчитывают с момента достижения рабочей температуры. По истечении установленного времени циркуляцию прекращают, воду из экстрактора спускают в приемный бак и снова заполняют экстрактор таким же количеством воды, после чего процесс

повторяют. Таким образом промывают крошку несколько раз. По окончании последней промывки воду из экстрактора спускают в приемный бак, а крошку выгружают в бункер-водоотделитель, из которого её направляют на сушку. Корпус экстрактора и все поверхности, соприкасающиеся с водой и крошкой, выполнены из нержавеющей стали.

Техническая характеристика установки

Экстрактор

емкость, м3 - 10

давление в экстракторе, 105Па: