Производство вискозного волокна как источник воздействия на окружающую среду

 

 

Реферат

 

Пояснительная записка 40 с., 7 рис., 14 табл., 9 источников, 2 прил.

 

ХИМИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО, ВИСКОЗНАЯ КОРДНАЯ НИТЬ, ПРОИЗВОДСТВО, СЫРЬЕ, МАТЕРИАЛ, ТЕХНОЛОГИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ, ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА, ВЫБРОС, СБРОС, ОТХОД ПРОИЗВОДСТВА, ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

 

Целью выполнения курсовой работы является ознакомление с процессом производства вискозной кордной нити, а также характеристика производства как источника воздействия на окружающую среду.

Представлена характеристика основных стадий производства вискозной кордной нити, технологических параметров производства. Рассмотрены основные источники сырья, представлена их характеристика и требования, предъявляемые к ним в производстве. В работе был составлен материальный баланс производства вискозного волокна, по результатам которого проведен анализ эффективности использования сырья и материалов.

  В работе рассмотрены экологические проблемы производства вискозного волокна и пути уменьшения воздействия на окружающую среду.

Графическая часть включает:

-технологическая схема производства вискозной кордной нити -- 1 лист А1

-формирование негативного  экологического эффекта в производстве  вискозных волокон – 1 лист А1

 

 

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………………5

1 Общая характеристика  технологических процессов производства химических волокон…………………………………………………………………………………..6

2 Технологическая часть

2.1 Характеристика используемого  сырья и материалов………………………9

2.2 Технология производства  вискозной кордной нити

2.2.1 Общая схема технологического  процесса………………………….11

2.2.2 Мерсеризация целлюлозы…………………………………………12

2.2.3 Отжим и измельчение  щелочной целлюлозы…………………….13

2.2.4 Предварительное созревание  щелочной целлюлозы……………...15

2.2.5 Ксантогенирование щелочной  целлюлозы………………………15

2.2.6 Растворение ксантогената  целлюлозы……………………………17

2.2.7 Созревание вискозы…………………………………………………18

2.2.8 Подготовка вискозы  к формованию………………………………19

2.2.10 Последующая обработка  нити…………………………………..22

2.3 Материальный баланс  производства вискозного волокна………………...25

3 Производство вискозного волокна как источник воздействия на окружающую среду

3.1 Анализ эффективности  использования сырья и материалов……………...30

3.2 Характеристика выбросов, сбросов, отходов производства……………….30

4 Охрана окружающей среды  при производстве вискозного  волокна……………....34

Заключение………………………………………………………………………………38

Список использованных источников…………………………………………………..39

Приложение А. Перечень элементов технологической схемы ……………………...40 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Производство химических волокон и нитей является одной из важнейших отраслей промышленности Республики Беларусь.

В настоящее время значительно расширился ассортимент вырабатываемых  химических волокон, появились новые технологические схемы получения волокон различных видов. Благодаря использованию разнообразных методов модификации химических волокон появилась  возможность получения волокон с новыми свойствами и повышения качества традиционных многотонажных волокон.

Современная отечественная  промышленность вырабатывает достаточно широкий ассортимент продукции, который включает искусственные, синтетические, неорганические волокна.

Повышенный интерес к химическим волокнам объясняется широким спектром их свойств, что делает возможным широкое их применение в различных отраслях народного хозяйства.

Вискозные волокна являются одним из первых видов волокна, которое начали вырабатывать в промышленных масштабах, что обусловлено их высокими гигиеническими и потребительскими характеристиками. Примерно 72% объема производства вискозных волокон приходится на долю волокна, 16% выпускается в виде текстильной нити и всего 12% -- в виде технической нити, в основном используемой для производства корда.

В Республике Беларусь вискозные волокна производятся на нескольких предприятиях. ОАО «Могилевский завод искусственного волокна» производит вискозную текстильную нить для трикотажной промышленности, ОАО «Светлогорскхимволокно» выпускает технические и текстильные нити, вискозную кордную ткань для шинной промышленности.

 

1 Общая характеристика технологических процессов производства химических волокон

 

Волокнами называют материалы, частицы которых представляют гибкие и прочные тела с длиной, многократно превышающей размеры поперечного сечения, пригодные для изготовления пряжи и текстильных изделий.

Для производства химических волокон могут использоваться только полимеры, состоящие из гибких макромолекул линейной или слаборазветвленной формы с высокой молекулярной когезией. Это обеспечивает прочное сцепление макромолекул под воздействием сил межмолекулярного притяжения. Полимеры имеют молекулярную массу в пределах -- и достаточно узкое молекулярно-массовое распределение.

Такие волокнообразующие полимеры должны также удовлетворять следующим требованиям:

- плавиться и переходить в вязкотекучее состояние без разложения или растворяться в растворителях с образованием концентрированных растворов;

- образовывать тонкие жидкие и без нарушения сплошные нити при продавливании расплавов или растворов через фильеры;

- приобретать высокоориентированную структуру при растяжении;

- кристаллизоваться или образовывать упорядоченные области макромолекул;

- не содержать примесей мономеров и инородных включений.

Производство  химических волокон состоит из следующих стадий:

1. Приготовление прядильной массы.
2. Формование волокна.
3. Отделка сформованного волокна.

Исключение составляет только производство полиамидных, полиэтилентерефталатных и некоторых других волокон, где технологический процесс начинается с синтеза волокнообразующего полимера.

Выбор конкретных способов производства химических волокон зависит от свойств сырья (полимера) и требований к получаемому волокну.

Прядильная масса готовится в виде расплава или высококонцентрированного (7-25 %) раствора полимера в метаноле, этаноле, ацетоне, диметилформиаде. Полученный расплав или раствор фильтруется для удаления газовых пузырьков, нарушающих сплошность формуемой струи. На этой стадии  для придания волокнам определенных свойств в прядильную массу вводятся добавки: термо- и светостабилизаторы, красители, матирующие волокно вещества и др.

Формование волокна (прядение) осуществляется на прядильных машинах и

заключается в продавливании прядильной массы через отверстия в фильере в среду,

 

 

 

 

 

 в которой струйка  полимера затвердевает и образует  тонкое волокно. В зависимости  от природы прядильной массы прядение возможно вести из расплава или из раствора.

При прядении из расплава такой средой является холодный воздух, при обдувании которым струйки полимера он затвердевает. Этим методом формуются волокна из полиамидов, полиэфиров и полиолефинов.

При прядении полимера из раствора в летучем растворителе волокно образуется в результате испарения растворителя в горячем воздухе («сухое» прядение). При прядении полимера из раствора в нелетучем растворителе формование волокна происходит в осадительной ванне, содержащей реагенты, регенерирующие полимер в виде волокна из раствора («мокрое» прядение).

В процессе прядения волокна могут подвергаться скручиванию с образованием нитей. Скорость прядения зависит от метода прядения, толщины и назначения волокна. При прядении из расплавов она составляет от10 до 20 м/с; при прядении из растворов она составляет 5 –10 м/с при «сухом» методе и всего 0,5 – 2,0 м/с при «мокром» методе прядения.

Процесс формования волокна может быть двухванным и однованным. При двухванном процессе физико-химические и химические процессы протекают раздельно. В первой ванне полимер высаживается из раствора (коагулирует), во второй – изменяется химический раствор полимера. При однованном методе физико-химические и химические процессы протекают одновременно в одной ванне.

Сформованное волокно подвергается операции вытягивания в пластичном состоянии для увеличения механической прочности и снижения относительного удлинения, после чего наматывается на бобины или катушки.

В процессе формования волокна приобретают определенный комплекс физико-механических показателей (разрывная нагрузка, разрывное удлинение и др.), которые можно варьировать в довольно широких пределах, изменяя условия формования волокна.

Отделка волокна включает операции промывки для удаления остатков мономера и растворителя, кислот и солей, увлекаемых волокном из ванны в процессе формования, сушки, замасливания для устранения электризации, окраски, а в некоторых случаях – тепловой обработки в растянутом состоянии с целью снижения последующей усадки и стабилизации формы пряжи.

На этой стадии происходит закрепление и совершенствование образующейся при формовании надмолекулярной структуры. Наибольшую роль в этом процессе играют дополнительное вытягивание, термообработка после отделки сушка. Эти операции также существенно влияют на физико-механические и эксплуатационные свойства готовых волокон.

Помимо вышеперечисленных стадий получения химических волокон в ряде случаев технологический процесс дополняется четвертой стадией – модификацией волокна. Модификацию свежесформованных волокон можно проводить физическими и химическими методами. В результате модификации можно изменить химическое строение и структуру волокон, ввести различные добавки в состав волокон, изменить форму.

Общую схему производства химических волокон можно представить следующим образом.

Рисунок 1.1 Общая схема производства химических волокон [1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2  Технологическая  часть 

 

2.1 Характеристика  используемых сырья и материалов

 

В производстве вискозных волокон потребляется большое количество сырья и материалов. На 1т продукции около 3,2 – 3,6 т сырья и материалов и около 300 – 450 воды.

Основным видом сырья является целлюлоза, к вспомогательным материалам относятся гидроксид натрия, сероуглерод, серная кислота и сульфат цинка. В небольших количествах расходуются фильтрующие материалы, поверхностно-активные вещества, модификаторы, диоксид титана и красители.

Целлюлоза является одним из самых распространенных природных полимеров. Для производства вискозных волокон в основном используется целлюлоза, выделенная из хвойных пород древесины. Целлюлоза представляет собой полисахарид. Элементарным звеном которого является гликозный остаток . Гликозные остатки соединены в линейную цепь гликозидными связями 1,4, поэтому гидроксильные группы у шестого углеродного атома находятся  в транс-положении относительно друг друга. Гликозидная связь между звеньями обусловливает стойкость макромолекулы к воздействию химических реагентов.

Для производства вискозных волокон используется сульфитная и сульфатная целлюлоза, название которой определяется методами ее получения. Сульфатная целлюлоза характеризуется более высоким качеством, но на 15 - 20%  дороже сульфитной.

Возможность и целесообразность применения целлюлозы различных марок для производства волокна того или иного вида вещества зависит  от ее состава, физико-химических свойств, которые характеризуются соответствующими показателями:

-- содержание α-целлюлозы  – высокомолекулярная фракция  целлюлозы, не растворяющаяся в 18%-ном гидроксиде натрия в течение 1 часа при С. Содержание  α-целлюлозы  -- один из основных показателей, характеризующих  качество целлюлозы. Чем выше этот показатель, тем меньше расходуется целлюлозы и тем выше качество получаемого волокна, в частности его устойчивость к многократным деформациям. Для получения вискозного кордного волокна используют сульфатную целлюлозу с содержанием α-целлюлозы 96,5 – 97,5%, равномерную по фракционному составу.

-- содержание гемицеллюлоз – низкомолекулярных фракций целлюлозы,

 растворяющихся в 18%-ном  растворе NaOH в течение 1ч при С. Они в свою очередь подразделяются на β- и γ-целлюлозу. К β-целлюлозе относится часть гемицеллюлоз, выпадающих в осадок при нейтрализации щелочного раствора

 

 

 

 

 

 

уксусной кислотой. Часть гемицеллюлоз, остающихся в растворе, называется γ-целлюлозой. Гемицеллюлозы относятся к нежелательным примесям. Они могут переходить в раствор и загрязняют щелочь, что влечет за собой необходимость ее очистки и усложнение технологического процесса.