Проектирование производства поликапроамида для технической кордной нити производительностью 6 тысяч тонн в год. Анализ информационных потоков в области получения и применения поликапроамида. Влияние параметров процесса полимеризации на свойства продукта.
Аннотация к работе
Контроль качества капролактама Способы получения поликапроамидов 1.5 Технологический процесс получения поликапроамида Периодический процесс полимеризации капролактама Непрерывный процесс полимеризации капролактамаЧудесное время, когда на протяжении последних шести лет мировое потребление всех видов волокон, включая натуральные и химические, непрерывно росло, в 2008 г. к сожалению, закончилось, хотя 2007 г. явился рекордным за весь предыдущий период - более 72,5 млн. т (за исключением льна, рами, сизаля, конопли, джута и кокосового волокна при неизменном уровне их потребления - 5,8 млн. т/г.), что на 5,2 % превышает уровень 2006 г. и заметно выше среднегодового долгосрочного темпа роста в 3,4 % на период 1980-2007 гг., в том числе по натуральным (хлопок, шерсть и шелк) - на 1,2 % (до 28,5 млн. т) и по химическим волокнам и нитям - на 8 % (до 44,1 млн. т). На этом, негативном фоне первого кризисного года производство ПЭФ волокон в мире сократилось по сравнению с другими видами текстильного сырья, включая хлопок, на незначительную величину - на 450 тыс. т, или 1,5 % - до 30,65 млн. т, в том числе 18,6 млн. т (минус 0,5 %) в виде комплексных (технической, кордной и текстильной, включая текстурированную) нитей и 12,1 млн. т (минус 3 %) в виде жгута и штапельного волокна, то есть в соотношении 60: 40. Несмотря на безусловное лидерство по производству ПЭФ волокон в мире (65,4 %) и сравнительно низкую загрузку по ним производственных мощностей (72 % по штапельному волокну и 71 % по комплексным нитям), в стране запланировано дальнейшее расширение последних, в частности, с начала 2009 г. по конец 2010 г., соответственно, от 27 до 28,2 млн. т/год [3]. Из указанных выше объемов на долю Азии приходится 91 % мирового выпуска ПЭФ волокон и 45 % пищевого ПЭТ, то есть этот регион, в первую очередь Китай, является главенствующим в мире в области ПЭФ волокон и испытывает конкуренцию по изготовлению пищевого ПЭТ лишь со стороны США и Канады [1]. Последние годы в стране среднегодовые темпы роста основных экономических показателей промышленности ПЭФ волокон - производство, экспорт и потребление - имели положительную динамику, особенно для комплексных нитей, где рост экспорта превысил 40 %, а производства и потребления - около 15 %.В промышленности поликапроамид получают полимеризацией мономера (капролактама); перерабатывают методами, обычными для полиамидов.Способ получения поликапроамида из капролактама, ? - аминокапроновой кислоты и воды заключается в том, что капролактам, ? - аминокапроновую кислоту и воду, взятые в необходимых количествах, нагревают в емкости с обратным клапаном при температурах 190 и 180 0С. С целью удаления воды из расплава ПКА (расплав ПКА после полимеризации содержит около 0,2 % Н20) и создания условий, обеспечивающих протекание процесса поликонденсации, расплав ПКА перед поступлением в конденсаторы проходит струйные аппараты, в которых происходит разделение сплошного потока расплава на струи и удаление влаги за счет пропускания горячего азота. 2) последующее взаимодействие реакционной смеси при температуре от 150 до 400 0С и давлении, более низком, чем давление на стадии 1, причем температуру и давление выбирают так, что получаются первая газовая фаза и первая жидкая или первая твердая фаза или смесь первой твердой и первой жидкой фаз, и отделяют первую газовую фазу от первой жидкой или первой твердой фазы или от смеси первой жидкой и первой твердой фаз; 3) смешение первой жидкой или первой твердой фазы или смеси первой жидкой и первой твердой фаз с газообразной или жидкой фазой, содержащей воду, при температуре от 150 до 370 0С и давлении от 0,1 до 30 106 Па с получением продуктсодержащей смеси, причем стадию 1 проводят в присутствии катализатора на основе кислоты Бренстеда, выбранного из бета-цеолитного катализатора, слоистого силикатного катализатора или катализатора неподвижного слоя и состоящего, в основном, из диоксида титана (ТІО2) с количеством от 70 до 100 массовых процентов анатаза и от 0 до 30 массовых процентов рутила, причем в катализаторе до 40 массовых процентов диоксида титана могут быть заменены оксидом вольфрама, и стадии 2 и 3 могут проводиться в присутствии этого катализатора [29]. При этом на первой стадии указанную смесь нагревают при давлении, при котором реакционная смесь является однофазной и жидкой, а на второй стадии подвергают адиабатическому сбросу давления и дальнейшей полимеризации, при этом на первой стадии используют смесь, содержащую от 0,5 до 7 весовых процентов воды, указанную смесь нагревают до температуры от 220 до 310 0С и полимеризуют до достижения конверсии, равной по меньшей мере 85 %, после чего на второй стадии после адиабатического сброса давления при температуре от 215 до 300 0С продолжают полимеризацию.В данной курсовой работе было рассмотрено производство матированной поликапроамидной смолы мощностью 6 тысяч в год с целью повышения эффективности.
План
Содержание
Введение
1 Литературный обзор
1.1 Обзор рынка поликапроамида
1.2 Свойства и применение поликапроамида
Свойства поликапроамида
Направления и улучшения свойств поликапроамида
Применение поликапроамида
1.3 Сырье для получения поликапроамидов
Вывод
В данной курсовой работе было рассмотрено производство матированной поликапроамидной смолы мощностью 6 тысяч в год с целью повышения эффективности.
Нами представлен литературный обзор поликапроамида, изучен его рынок, свойства, и способы его получения.
Представлены показатели качества, предъявляемые к исходным материалам и выпускаемой продукции. Также была описана технологическая схема получения поликапроамида.
Произведен расчет материального и теплового балансов.
Список литературы
Введение
Выбор объекта дипломного проекта обусловлен тем, что поликапроамид продолжает оставаться одним из наиболее востребованных волокнообразующих полимеров, несмотря на ужесточившуюся конкуренцию между производителями полиамида и полиэфира, приведшую к структурным сдвигам в производстве поликапроамида.
Преимуществами поликапроамида, определяющими его широкое применение, являются прочность, эластичность, устойчивость к испарению, хорошая перерабатываемость в изделия различными методами - литьем, прессованием, вальцеванием, экструзией.
Полиамидное волокно является ценным материалом, широко применяемым как для высококачественных товаров народного потребления, так и для технических изделий. В смеси с шерстью и хлопком оно используется главным образом для повышения носкости изделий и увеличения срока их службы.
В технике эти нити используются как каркасные материалы в различных резиново-технических изделиях, авто - и авиашинах, для изготовления очень прочных канатов, рыболовных снастей и сетей.
Таким образом, проблема промышленного производства матированной полиамидной смолы является в настоящее время актуальной.
Целью настоящего дипломного проекта является проектирование производства поликапроамида для технической кордной нити производительностью 6,0 тыс. тонн в год. Для достижения цели были поставлены следующие задачи: 1. Проанализировать информационные потоки в области получения и применения поликапроамида;
2. Изучить способы получения поликапроамида и влияние параметров процесса полимеризации на свойства продукта;
полимеризация поликапроамид кордная нить
3. Проанализировать существующие технологические процессы получения поликапроамида и обеспечивающее их оборудование;
4. Модернизировать технологические схемы процессов трехстадийной полимеризации и непрерывной экстракции и сушки поликапроамида;
5. Составить материально - тепловой баланс процесса с учетом изменений в составе реакционной смеси;
6. Рассчитать основное и вспомогательное оборудования;
7. Выбрать средства и определить мероприятия по обеспечению безопасности жизнедеятельности;
8. Осуществить технико-экономическое обоснование проекта
Теоретической основой разработки дипломного проекта стали: монографии и учебная литература по синтезу, модификации, технологии получения полиамидов; патенты; публикации в периодической печати; данные сети Интернет.1. Айзеиштейи Э.М. Производство и потребление полиэфирных волокон сегодня и завтра/ Э.М. Айзенштейн // Химические волокна. - 2010. - №2, стр.3-11
2. Айзенштейн Э. М Химические волокна в 2009 г. В мире и России/ Э.М. Айзенштейн // Химические волокна. - 2010. - №4, стр.16
3. Райдер Д. Последние достижения в производстве высококачественных нитей из полиамида /Д. Райдер // Химические волокна. - 2005. - №4. - с.34-38
4. Кларе Г., Фрицше Э., Синтетические полиамидные волокна. - М.: Мир, 1966. - 684 с.
5. Кудрявцев М. Полиамидные волокна, М.: Химия, 1976. - 264 с.
6. Роговин З.А. Новое в производстве химических волокон.Н., Знание, 1977, - 264 с.
7. Сигнал И.Б. Производство полиамидных волокон. - М.: Высшая школа, 1967. - 248 с.
8. Российская государственная библиотека [Электронный ресурс] /Центр информ. Технологий РГБ; ред. Власенко Т. В.; Web - мастер Козлова Н.В. - Электрон. дан. - М.: Рос. гос. б-ка, 1977-. - Режим доступа: http // www.poliamid.ru , свободный. - Загл. с экрана
9. Морф Е., Штиболь В. Непрерывное полиамидирование полиамида - 6 // Химическое волокно. - 1994 г. - №6. - 2-6.
10. Химическая энциклопедия: в 5 т.: т.5: Главный редактор И.Л. Кнунянц и др. - М.: Сов. энцикл., 1988. - 623 с.
11. Фишман К.Е., Хрузин Н.А. Производство волокна капрон. - М.: Химия, 1967. - 248 с.
12. Краткий справочник физико-химических величин под ред.
13. Пат.2196786. Россия. Способ получения волокнообразующего поликапроамида и способы получения нити/Базаров Ю.М., Мизеровский Л. H., Сухоруков А.А., Павлов Н.Г. Опубл. 20.01.2003
14. Пат. 201102. Россия. Способ получения композиционных волокон/Симонова М.И., Новицкая Н.Т., Тимофеева Г.И. Опубл.30.04.1994
18. Пат.2161530. Россия. Способ получения микрофильтрующих мембран/Леоненкова Е.Г., Тарасов А.В., Кирец Э.Ю. Федотов Ю.А. Опуб.10.01.2001
19. Пат.2144048. США. Способ непрерывного получения полиамидов, способ получения высокомолекулярного поликапролактама, поликапролактам с молекулярным весом 3000-14000 г/моль /Пиллер Г., Клайнке А., Хельденбранд П. Опубл.12.01.1995
20. Пат.2139301. Россия. Способ получения термо - и светостабилизированного поликапроамида/Екилов А.И. Жогмо А.К., Лившец Е.Н., Сидаш Ю.А. Опубл.10.10.1999
21. Пат.2187517. Россия. Способ получения поликапроамида. /Сторожанова Н.А., Стрельченко С.А., Кузьмин B. C., Рахимов А.И. Опубл. 20.08.2002