SU953026A1 - Способ получени фибридов - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФИБРИДОВ

1

Изобретение относитс  к .химической технологии полимерных .материалов, конкретно - к производству волокнисто-пленочных полимерных св зующих (фибридов) методом неравновесной поликонденсации на границе раздела жидкость - газ в пенном режиме.

Известны способы получени  фибридов в процессе синтеза полимеров методом неравновесной поликонденсации на границе раздела жидкость - Ж1;дкость 1 или жидкость - 1аз 2. В эгом случае фибриды получают пропусканием через слой или поток капель воднощелочного раствора ацилируемого мономера аэрозольного потока ацилирующего мономера с последующим разделением продуктев реакции.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ получени  фибридов гетероцепных полиамидов неравновесной поликонденсацией на границе раздела фаз воднощелочного раствора диамина, направл емого сплошным потоком перпендикул рно перегретым парам дихлорангидрида дикарбоновой кислоты с последующим отделением фибридов.

Раствор дихлорангидрида терефталевой кислоты в метиленхлориде под давлением инертного газа подают в сопло пневматической форсунки. Воздух, нагретый вьипе температуры плавлени  дихлорангидрида терофталевой кислоты, подают в кольцевое пространство форсунки. В диффузоре форсунки гор чий поток воздуха диспергирует жидкий факел дихлорангидрида терефталевой кислоты до туманообразного аэрозольного состо ни . При этом высоколетучий растворитель испар етс , а пылевидные аэрозольные частицы дихлорангидрида терефталевой кислоты плав тс  в потоке воздуха. За смет внутреннего и внещнего теплообмена в аэрозольном потоке, движущемс  в вертикальной плоскости вдоль теплообменных поверхностей , происходит полное превращение аэрозольных частиц мономера в состо ние перегретого пара. Перегрета  парогазова  смесь входит в отверсти  перфорированной перегородки со .свободным сечением 250/0 где пропорционально квадрату увеличени  линейной скорости парогазовой смеси происходит увеличение кинетической энергии газо20 вого потока. Воднощелочной раствор ацилируемого мономера центробежным насосом подают в напорную кольцевую камеру, откуда через кольцевую щель происходит истечение его в горизонтальной плоскости над поверхностью перфорированной перегородки в виде тонкой сплошной пленки. Динамический поток парогазовой смеси вступает в прирешеточном пространстве в контакт с воднощелочным раствором. При этом протекают химические процессы поликонден-сации с образованием гелеобразной пленки полимера и нейтрализации выдел ющегос  хлористого водорода щелочью, а также физические процессы фибридообразовани , обращени  фаз и образовани  подвижного сло  трехфазной пены, на развитой поверхности которой протекают дальнейшие процессы формовани  частиц. Реакционна  масса кинематическим потоком парогазовой смеси направл етс  на сепарацию и выделение готового-продукта 3. Известный способ позвол ет получать с высоким выходом фибриды синтетических полимеров непосредственно в процессе синтеза их, однако обладает р дом недостатков. При применении дл  генерировани  газовой фазы расплава дихлорангидрида терефталевой кислоты в услови х нагрева последнего выше 110°С (наиболее благопри тна  дл  процесса температурка 130-150°С) отверсти  перфорированной перегородки, установленной на входе парогазовой смеси в реакционную зону, забиваютс  неплав щимис  твердыми продуктами разложени  мономера, что приводит к необходимости периодической остановки агрегата дл  чистки перегородки , а в отдельных случа х и к аварийной ситуацин. В св зи с тем, что дл  создани  неооходимого в услови х пенного режима динамического напора газовой фазы примен етс  пропускание парогазовой смеси через перфорацию перегородки, при котором имеет место дросселирование и . снижение температуры газового потока, в способе предусмотрены значительный перегрев (на 20- 40 С) этого потока, что энергетически удорожает процесс. Контакт взаимодействующих фаз и реакционное формование фибридов протекают над поверхностью решетки, где скорость газовой фазы значительно ниже скорости потока в перфорации решетки и равна 612 м/с. Так как диаметр зоны реакции и фибридизации равен диаметру испарител , скорости истечени  жидкой фазы из кольцевой щели и в горизонтальной плоскости реакционной зоны ограничены и не превышают 1 -1,5 м/с, а следовательно, ограничены размеры получаемых фибридов, средневзвешенна  длина которых не превышает 70-100 дцг. Способ не позвол ет повысить концентрацию дихлорангидрида терефталевой кислоты в газовой фазе выше 1 - ,5 моль/м, что ограничивает производительность установки. Цель изобретени  - увеличение размеров фибридов, повышение производительности и снижение энергетических затрат. Цель достигаетс  тем, что в способе получени  фибридов гетероцепных полиамидов неравновесной поликонденсацией на границе раздела фаз воднощелочного раствора диамина , направл емого сплошным потоком перпендикул рно к перегретым парам дихлорангидрида дикарбоновой кислоты с последующим отделение.м фибридов, поликонденсацию провод т при скорости истечени  раствора диамина и скорости перегретых паров дихлорангидрида дикарбоновой кислоты, равных соответственно 2- 6 м/с и 16-48 м/с. Надежность эксплуатации установки при использовании перегретых выще 110°С расплавов дихлорангидридов дикарбоновых кислот обусловлена тем, что при пропускании газового потока через горловину реакционной камеры неплав щиес  твердые частицы свободно унос тс  последним и выдел ютс  в зоне сепарации, не наруща  технологический режим. Увеличение размеров фибридов происходит из-за повышени  ли-, нейной скорости газовой фазы и скорости истечени  жидкой фазы и соответственно напр жени  сдвига в месте контакта фаз, которым служит узка  горловина реакционной зоны. Расплав дихлорангидрида дикарбоновой кислоты, нагретый до 130-150°С, под давлением инертного газа подают в сопло пневматической форсунки. Воздух (или перегретый вод ной пар), подогретый выше температуры плавлени  дихлорангидридов дикарбоновых кислот, через кольцевое пространство форсунки поступает в диффузор и диспергирует жидкий факел расплава до аэрозольного состо ни . Образующийс туманообразный аэрозоль, поднима сь вверх вдоль поверхностей диффузора и испарител  на входе в реакционную зону полностью превращаетс  в парогазовую смесь (газовую фазу), содержащую мономер в состо нии пара незначительной степени перегрева, и входит в горловину реакционной камеры, в горловине линейна  скорость газовой фаэы увеличиваетс  пропорционально отношению наибольшего и наименьшего диаметров усеченных конусов, образующих реакционную камеру, а кинетическа  энерги  потока возрастает пропорционально квадрату увеличени  линейной скорости газовой фазы. Водношелочной раствор ацилируемого мономера , предварительно нагретый до 99-102° центробежным насосом подают в полость напорной кольцевой камеры, откуда через регулируемую по высоте кольцевую щель, размещенную непосредственно в горловине, последний истекает со скоростью 2-6 м/с в реакционную зону в горизонтальной плоскости в виде тонкой сплошной пленки (пелены ). При этом в перекрестном токе контактирующих фаз в услови х напр жени  сдвига в высокоразвитой турбулентности протекает процесс реакционного формовани  фибридов, включающий химические процессы поликонденсации с образованием полимерной пленки и нейтрализации выдел ющегос  хлористого водорода щелочью, а также физические процессы фибридообразовани  путем диспергировани  динамическим потоком воздуха гелеобразной пленки, испытывающей воздействие напр жени  сдвига , и обращение фаз с образованием подвижного сло  трехфазной пены. Реакционную массу, содержащую воздух, обедненный водный раствор диамина, полимерные фибриды и продукт нейтрализации, из диффузора реакционной камеры по отвод щей трубе кинетическим напором воздуха подают в узел сепарации и пеногащени . Воздух, насыщенный парами воды, через полный вал центробежного пеногасител  и холодильники-конденсаторы выбрасываетс  в атмосферу. Водную суспензию полимера подвергают фильтрации. Фильтрат возвращают в процесс на приготовление исходного раствора (жидкой фазы), а полимерные фибриды промывают, отжимают на центрифуге и затаривают в полиэтиленовые мещки. Пример 1. Воднощелочной 0,1 М раствор гексаметилендиамина с объемной скоростью 788 л/ч и концентрацией едкого натра 0,13 моль/л, подогретый до 99-102°С, поступает по радиальному вводу в полость напорной кольцевой камеры диффузорнопенного реактора-фибридатора с наименьщим диаметром усеченных конусов 25 мм (диаметр горловины) и наибольшим диаметром 50 мм и равномерно по всей окружности горловины с линейной скоростью 2 м/с а стекает через кольцевую щель в реакционную зону, образу  сплощную пелену жидкой фазы непосредственно в горловине. 10,7 кг/ч расплава дихлорангидрида терефталевой кислоты с температурой 146°С из плавител  через сетчатый фильтр, игольчатый вентиль и ротаметр, снабженные обогревом, под давлением азота 3,5 ати поступает в сопло пневматической форсунки и истекает в виде жидкого факела в диффузор, где диспергируетс  до аэрозольного состо ни  подаваемым сюда с объемной скоростью 56,5 нагретым до 160°С воздухом. В испарителе туманообразный аэрозоль превращаетс  в парогазовую смесь, содержащую 1 моль/м терефталилхлорида, с температурой 150°С и соростью 32 м/с, входит в горловину реакционной камеры, где вступает в контакт с жидкой фазой. При этом под общим давлением 0,9 ати при мол рном соотнощении диамина к хлорангидриду 1,5:1 протекают химические реакции полиамидировани  и нейтрализации. Из образующейс  гелеобразной пленки полигексаметилентерефталамида (полиамида-бТ) под действием напр жени  сдвига и диспергирующего воздействи  кинетического напора воздуха происходит формование фибридов. Реакционную массу динамическим напором газового потока подают в сборник-сепаратор. Инертные газы и пары воды через полый вал центробежного пеногасител , холодильникконденсатор выбрасываютс  в атмосферную свечу. Водна  суспензи  поступает в фильтр-приемник. Фильтрат, содержащий 0,08 моль/г гексаметилендиамина, центробежным насосом подают в сборник жидкой фазы, а фибриды промывают до нейтральной реакции, отжимают на центрифуге до влажности 82% и затаривают в виде рулонов в полиэтиленовые мещки. Давление в камере генерировани  газовой фазы в течение всего опыта не превышало установленной регламентом величины 1,2-1,5 ати. При вскрытии реактора-фибридатора на внутренних поверхност х испарител  и в горловине отложений мономера и полимера не обнаружено. Логарифмическа  в зкость раствора полимера в серной кислоте с концентрацией 0,5 г/дл 1,1 дл/г. Выход полигексаметилентерефталамида из расчета на дихлорангидрид терефталевой кислоты 98%. Выход фибридов в расчете на полученный полигексаметилентерефталамид 100%. Степень помола фибридов 90° Шоппер-Риглера. Средневзвешенна  длина фибридов 255 дцг. Таким образом, приведенный пример показывает возможность достижени  трех целей: повышение надежности эксплуатации установки при использовании перегретых до 146°С расплавов терефталилхлорида, снижение энергозатрат на генерирование газовой фазы путем снижени  температуры от 190до 150°С, увеличение размеров фибридов до 255 дцг. Пример 2. Аналогично примеру 1 из гексаметилендиамина и дихлорангидрида терефталевой кислоты получают полигексаметилент ерефталамид с той разницей, что концентраци  дихлорангидрида терефталевой кислоты в газовой фазе 4 моль/м, концентраци  гексаметилендиамина в жидкой фазе 0,2 моль/л, скорость истечени  жидкой фазы из кольцевой щели в реакционную зону 6 м/с, мол рное соотношение гексаметилендиамина и дихлорангидрида терефталевой кислоты в контактирующих фазах 1,1 : I, а температура газовой фазы на входе в реакционную зону 200°С. Логарифмическа  в зкость раствора полимера в серной кислоте с концентрацией 0,5 г/дл 0,8 дл/г. Выход полимера из расчета на дихлорангидрид терефталевой кислоты 95%, выход фибридов в расчете на полученный полигексаметилентерефталамид 100%. Степень помола фибридов 100° ШопперРиглера , средневзвешенна  длина их 165 дцг, В приведенном примере в сравнении с предыдущим за счет увеличени  концентрации мономера в газовой фазе при посто нном расходе воздуха производительность установки увеличили в 4 раза при весьма удов

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ получения фибридов гетероцеп₃₀ ных полиамидов неравновесной поликонденсацией на границе раздела фаз воднощелочного раствора диамина, направляемого сплошным потоком перпендикулярно к перегретым парам дихлорангидрида дикарбоновой кислоты с последующим отделением 35 фибридов, отличающийся тем, что, с целью увеличения размеров фибридов, повышения производительности и снижения энергетических затрат, поликонденсацию проводят при скорости истечения раствора диамина ₄₀ и скорости перегретых паров дихлорангидрида дикарбоновой кислоты, равных соответственно 2—6 м/с и 16—48 м/с.