Лекция по МДК 02.01 Основы технологии переработки полимерных материалов и эластомеров

Раздел 2. Ведение технологических процессов переработки пластических масс и эластомеров . Ознакомление с нормативно-технической документацией. Условия безопасного ведения технологических процессов
Тема 2.9 Ведение технологических процессов производства полиамидного волокна.
МДК 02.01 Основы технологии переработки полимерных материалов и эластомеров
Специальность 240125 , курс-4
Вид урока: учебная лекция
Тема урока: Водное экстрагирование низкомолекулярных соединений
Цель:
1 Образовательная:
Выбирать типы волокон
Знать процесс экстрагирования низкомолекулярных соединений
Различать применяемое оборудование
Проверять параметры технологического процесса
2 Развивающая: Обучающийся сможет применять предложенный материал, извлечь из него необходимую информацию, систематизировать ее, отличать виды экстрагирования , представлять низкомолекулярные соединения и оборудование, делать выводы, последовательно и логически излагать мысли, развить свои творческие способности.
3. Воспитывающая: обучающийся сможет задуматься о видах проведения экстрагирования, видах оборудованиях, трудностях при проведении экстрагирования , и необходимости знания параметров технологического процесса с целью выпуска нити высокого качества.
Планируемые результаты урока:
Продолжить формирование следующих общих компетенций специалиста СПО:
ПК 2.2 Контролировать и регулировать параметры технологических процессов, в т.ч. с использованием программно - аппаратных комплексов.
ПК 2.3 Контролировать расход сырья, материалов, энергоресурсов, количества готовой продукции и отходов.
ПК 2.4 Выполнять требования промышленной и экологической безопасности и охраны труда.
ПК 2.5 Контролировать качество сырья, полуфабрикатов (полупродуктов) и готовой продукции.
ПК 2.6 Анализировать причины брака, разрабатывать мероприятия по их предупреждению и ликвидации причин.
ОК 2 Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3 Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4 Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5 Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 8 Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
Образовательные технологии:
- Технология сотрудничества.
- Проблемно-диалогическая технология.
- Технология групповой работы.
- Технология продуктивного чтения.
-Технология развивающего обучения.
Межпредметные связи: Органическая химия, МДК 01.01
Внутри предметные связи:
Оборудование урока: мультимедийный комплекс
Требуемое время: 4 академических часа.
План урока
Организация начала урока
Проверка выполнения домашнего задания
Объяснение нового материала.
Усвоение новых знаний.
Первичная проверка понимания обучающими нового материала.
Закрепление новых знаний.
Подведение итогов урока.
Информация о домашнем задании, инструкция о его выполнении.
Ход урока:
Объяснение нового материала.
Тема: Водное экстрагирование низкомолекулярных соединений
Цель урока : Иметь представление о водном экстрагирование низкомолекулярных соединений
Рассказывать о водном экстрагировании низкомолекулярных соединений
1. Получение крошки. Размеры и форма крошки имеют существенное значение при получении капроновых нитей и во многом определяют условия проведения основных технологических процессов (экстракции и сушки крошки, формования нитей) и влияют на качество полимера.
В результате перехода на выпуск узких лент и применения нового станка для их измельчения, работающего на принципе резания, а не дробления, получают крошку правильной формы и однородную по размеру. Из такой крошки более равномерно экстрагируются низкомолекулярные соединения. Кроме того, эту крошку легче сушить, она не содержит мелких частиц, и они почти не образуются при транспортировании и обработке измельченного поликапроамида. При применении такой крошки повышается стабильность процесса формования нитей и равномерность их свойств.
Однако в последнее время все большее распространение находит капроновая крошка в виде цилиндриков (гранул), получаемых путем резки жилки. Это объясняется тем, что из сравнительно небольших гранул (диаметром 2,5 мм) более равномерно экстрагируются низкомолекулярные соединения и удаляется вода при сушке, что способствует повышению качества нитей.
Формование ленты шириной 5—6 мм и толщиной 2—2,5 мм или жилки производится в водную ванну при 12—16 °С. Для уменьшения длительности процесса выгрузки полимера из автоклава формование проводится с максимальной скоростью (до 75 м/мин) при максимальном числе жилок (до 20 штук) или лент (до 6 штук).
Из ванны пучок лент или жилок выбирается тянущими вальцами и направляется на рубильный станок, на котором отрезаются от ленты кусочки длиной 7—8 мм (от жилки — 2—3 мм). Полученная крошка пневмотранспортом подается в промежуточную емкость, а затем в экстрактор для удаления из полимера низкомолекулярных водорастворимых соединений.
Экстракция низкомолекулярных соединений. Как указывалось ранее, реакция полиамидирования капролактама является равновесной и обратимой. При температуре реакции 250— 260°C содержание мономера и других низкомолекулярных водорастворимых соединений достигает 10—12%. Если полимер, из которого эти соединения экстрагированы, подвергнуть действию высокой тепературы в течение достаточного времени, то в нем вновь образуются низкомолекулярные соединения. Такой процесс протекает при повторном плавлении полимера перед формованием нитей. Поэтому стремятся путем обработки крошки горячей водой наиболее полно удалить низкомолекулярные соединения.
Особенно отрицательное влияние на процесс получения капроновых нитей оказывает присутствие в поликапроамиде капролактама, так как формование нитей из крошки, как правило, осуществляется при температурах, значительно превышающих (на 15—30°C) температуру кипения капролактама (262°С). В расплавленном полимере капролактам находится в растворенном и частично в парообразном состоянии в виде мельчайших пузырьков.
С повышением содержания мономера полимер все больше насыщается пузырьками, вследствие чего значительно ухудшаются его прядомость и качество нитей. Кроме того, в результате удаления капролактама из полимера и его регенерации из экстракционных вод снижается расход мономера и уменьшается себестоимость вырабатываемой продукции. Поэтому во всех случаях целесообразно наиболее полно удалять низкомолекулярные соединения из поликапроамида.
Экстракция низкомолекулярных соединений из полимера горячей дистиллированной водой проводится в аппарате, снабженном мешалкой, называемом экстрактором (эмалированном или из нержавеющей стали) емкостью до 10 м3 с внутренним обогревающим устройством в виде стакана с двойными стенками (теплоноситель — водяной пар при давлении до 0,2 МПа). На крышке экстрактора расположены люк для загрузки крошки и штуцер для подачи воды; в коническом днище аппарата имеется разгрузочный штуцер с вентилем для спуска воды и выгрузки крошки.
В экстрактор загружают обычно 3,5 т полимера и 5 м3 дистиллированной воды. В зависимости от назначения полимер подвергают трех- или четырехкратной экстракции при температуре около 100 °С. При получении нитей технического назначения полимер подвергают четырехкратной экстракции.
Для первой и второй экстракции используют воду соответственно после второй и третьей промывок предыдущей партии полимера, а для третьей — свежую воду. При экстракции оборотной водой в ней накапливается до 5% низкомолекулярных соединений, после чего ее направляют на регенерацию капролактама. Продолжительность первой, второй и третьей экстракции составляет соответственно 2, 3 и 3 ч. Продолжительность смены промывной воды — 30 мин.
По окончании третьей экстракции и слива воды крошка, содержащая 0,8—1,5% низкомолекулярных соединений (при четырехкратной экстракции 0,3—0,5%), выгружается на водоотделительный лоток и пневмотранспортом или самотеком направляется на сушку. В промышленности применяют также экстракторы более простой конструкции — без мешалок и внутреннего обогревающего устройства. Интенсивное движение в них воды и крошки осуществляется за счет рециркуляции центробежным насосом промывной воды снизу вверх. При этом вода проходит через специальный теплообменник для ее нагрева и поддерживания температуры на заданном уровне.
Устный опрос по новой теме
Вопросы :Почему применяются гранулы и как они получаются?
Где проводится экстракция низкомолекулярных соединений из полимера горячей дистиллированной водой ?Перечислите стадии экстракции.
Какой емкостью бывают экстракторы?
Сколько по времени составляет продолжительность первой, второй и третьей экстракции ? Сколько по времени составляет продолжительность смены промывной воды?
Подведение итогов урока.
Информация о домашнем задании: Читать учебник «Технология производства химических волокон» Ряузов А.Н., Груздев В.А., Бакшеев И.П. стр. 278-279, в тетради изобразить «Схему линии непрерывной экстракции и сушки крошки полиамида» рис.16.5