Установка для удаления органического растворителя из синтетической кожи перегретым водяным паром

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России

Установка для удаления органического растворителя из синтетической кожи перегретым водяным паром

Покровский Аркадий Алексеевич

кандидат наук, доцент

На лабораторной установке проведены исследования по удалению органического растворителя из синтетической кожи. Установка периодического действия, позволяет исследовать кинетику удаления органики в широком интервале температур и скоростей теплоносителя. Данный способ рассматривается как сушка капиллярно-пористого материала. Описаны основные достоинства данного процесса.

В начале 70-х годов прошлого века освоен выпуск новых видов материалов, так называемых синтетических кож нового поколения. Эти материалы по своим физико-механическим и гигиеническим свойствам близки к свойствам натуральной кожи. Указанный уровень свойств определяется, прежде всего, структурой готового материала, которая практически аналогична структуре натуральной кожи и представляет собой пористую матрицу, содержащую в 1см3 до 3 миллионов пор с уложенными пучками тончайших микрофибрилл, перепутанных внутри пучка и за его пределами таким образом, что исключает возможность их разделения.

В нашем случае, для получения синтетической кожи нового поколения использовалось нетканое полотно, состоящее из 70 масс.частей полиэтилена низкой плотности (матрица) и 30 масс. частей полиэтилентерефталата (фибриллы), которое пропитывалось раствором полиэфируретана марки «Sanpren-LQ-18E». На стадии коагуляционного структурообразования полиэфируретановой матрицы происходило формирование основного порового объема материала. Для образования пористо-фибриллярной структуры синтетической кожи из неё методом селективной экстракции органическими растворителями удалялся полиэтилен низкой плотности.

Заключительная стадия получения синтетической кожи нового поколения заключается в удалении растворителя, оставшегося в материале после экстракции матричного полимера. Удаление растворителя с точки зрения экологической и пожарной безопасности целесообразно проводить в токе водяного пара, так как использование горячего воздуха в данном случае невозможно. Предварительные исследования на лабораторной установке показали, что применение насыщенного водяного пара не позволяет удалять органику из материала полностью, а место удаленного растворителя в поровом пространстве занимает сконденсировавшаяся вода, которую необходимо удалять посредством сушки материала. В этой связи возникла необходимость проведения дополнительных исследований по удалению растворителей перегретым водяным паром, поскольку при данном способе на этапе прогрева в коже конденсируется и далее испаряется значительно меньший объём воды. Данный способ можно рассматривать как сушку капиллярно-пористого материала.

Для проведения исследований технологических параметров процесса сушки материала, была изготовлена лабораторная установка периодического действия, позволяющая исследовать кинетику удаления экстрагента в широком интервале температур (100-160 °С) и расходов (5-20 г/мин) водяного пара, принципиальная схема которой приведена на рис.1.

Рис. 1 Принципиальная схема установки для сушки синтетической кожи от органического растворителя перегретым водяным паром: 1 -- парогенератор, 2 -- пароперегреватель, 3 -- потенциометр КСП-2, 4 -- термопара, 5 -- термостат UH-4, 6 -- термометр, 7 -- рабочая ячейка, 8 -- образец, 9 -- конденсатор, 10 -- сосуд для сбора конденсата, 11,12 -- лабораторные автотрансформаторы.

Установка включает последовательно герметично соединённые парогенератор 1, пароперегреватель 2, обогреваемую с помощью масляного термостата (UH-4) 5 рабочую ячейку 7, конденсатор паров 9 и сосуд для сбора конденсата 10. Температура пара на входе в ячейку контролируется хромель-копелевой термопарой 4 и регистрируется потенциометром 3, а на выходе -- ртутным термометром 6. Расход и температура водяного пара регулируются за счет изменения с помощью лабораторных автотрансформаторов 12 и 11 напряжений, подаваемых на нагревательные элементы парогенератора и пароперегревателя.

Для получения кинетической кривой изменения массы образца в процессе обработки его перегретым водяным паром использовали следующую методику. Предварительно экстрагированные сухие образцы синтетической кожи толщиной 2,5±0,5мм и известной начальной массой пропитывались до полного насыщения растворителем. Затем образец с известной массой вошедшей в него жидкости помещался в рабочую ячейку и подвергался обработке перегретым паром с заранее заданными параметрами. По истечении определённого промежутка времени образец извлекался из ячейки и взвешивался. Указанная процедура повторялась требуемое число раз. Контроль температуры образца осуществлялся с помощью термопары, размещенной непосредственно в образце.

На основе проведённых исследований были построены температурные кривые и кривые сушки материала и сделаны следующие основные выводы:

Удаление растворителя из кожи наиболее целесообразно проводить в токе перегретого водяного пара. Данная стадия рассматривается нами как процесс конвективной сушки капиллярно-пористого материала от двух компонентов, так как при воздействии на материал перегретого пара вначале происходит полное удаление органического растворителя, а затем воды, сконденсировавшейся в порах кожи.

Повышение температуры перегретого пара приводит к резкому сокращению времени испарения, как растворителя, так и воды. Это ведёт к повышению эффективности сушки, которое сопровождается уменьшением удельного расхода водяного пара на единицу испарения органики. Увеличение расхода водяного пара, напротив, практически не повлияло на кинетику процесса сушки. Следовательно, нет необходимости проводить весть процесс сушки кожи с одинаковыми параметрами водяного пара. На первой стадии, когда содержание растворителя в материале велико, имеет смысл применить перегретый пар с температурой, близкой к температуре кипения удаляемого растворителя, что при минимизации расхода теплоносителя позволит сохранить высокое качество кожи.

Список литературы

Почивалов К.В., Липин А.Г., Мизеровский Л.Н., Блиничев В.Н. Покровский А.А. Исследование процесса удаления органического растворителя из основы синтетической кожи в токе водяного пара. // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. - 2001. - Т.44. - №1. - с. 138-140.

Зуева Г.А., Покровский А.А. Установка интенсивного действия для удаления органического растворителя из синтетической кожи.// Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. - 2004. - Т.47. - № 4. - с. 34-36.

Покровский А.А. Интенсификация процесса удаления растворителя из капиллярно-пористого материала в производстве аналога натуральной кожи. // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Иваново, 2001. растворитель кожа сушка пар

Покровский А.А. Формы связи влаги с материалом при рассмотрении процессов сушки // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) - 2017 г. - № 59; URL: http://novainfo.ru/ article/11044.

Покровский А.А. Способы получения нетканых материалов нового поколения // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) - 2017 г. - № 59; URL: http://novainfo.ru/article/11285.

Покровский А.А. Определение лимитирующей стадии отгонки органических растворителей из полимерного материала // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) - 2017 г. - № 62; URL: http://novainfo.ru/article/11950.

Электрометрический способ определения концентрации алкилбензолов в водно-органической паровой смеси // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) - 2017 г. - № 64; URL: http://novainfo.ru/article/12698.

Размещено на Allbest.ru