Составление рабочих кислотных смесей

Для каждого вида нитратов целлюлозы готовится своя рабочая кислотная смесь. На ее состав влияют также марки используемой целлюлозы и способ последующей рекуперации, адсорбированной нитратами целлюлозы отработанной кислотной смеси (периодический или непрерывный).

Ориентировочные составы рабочих кислотных смесей для пироксилинов №1 и №2 приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Составы рабочих кислотных смесей

Продолжение табл. 6

Рассмотрим расчет состава рабочей кислотной смеси для обоих вариантов.

Отработанная кислотная смесь по сравнению с рабочей кислотной смесью более богата водой, серной кислотой и бедна азотной кислотой. Поэтому отработанную кислотную смесь укрепляют (освежают), добавляя расчетное количество азотной и серной кислот, доводя до требуемого состава. Все расчеты ведут по содержанию в них моногидрата. От заданного состава рабочей кислотной смеси допускаются следующие отклонения: по HNO₃ – ± 0,5 %, по воде – ± 0,2 %.

Укрепление отработанной кислотной смеси при приготовлении рабочей кислотной смеси для пироксилина №1 производят крепкой азотной кислотой и олеумом; для пироксилина №2 – отработанной кислотной смесью, полученной при изготовлении пироксилина №1 или крепкими азотной и серной кислотами. Применение олеума для укрепления кислотных смесей №2 нецелесообразно.

Отклонения в составе отработанных кислотных смесей, поступающих на фазу приготовления рабочих кислотных смесей, являются следствием отклонений в режиме работы фазы нитрации и носят случайный характер. Это позволяет при определенном постоянстве факторов, влияющих на состав отработанной кислотной смеси в процессе нитрации, проводить ее укрепление свежими кислотами без предварительного анализа (что практически и делают на производстве).

Существует два варианта составления рабочей кислотной смеси:

1) из свежих кислот (так называемая простая дозировка) – применяется при пуске производства;

2) из отработанных кислотных смесей, поступающих с фаз нитрации и рекуперации адсорбированных кислот, – применяется в работающем производстве.

По первому варианту пусть имеются азотная кислота с содержанием n (%) моногидрата, серная кислота с содержанием S (%) моногидрата. Нужно составить рабочую кислотную смесь в количестве В (т), содержащую моногидратов HNO₃ – у (%), H₂SO₄ – х (%) и воды – w (%). При расчете определяется требуемое количество азотной кислоты – N (т), серной кислоты – S (т).

Расчет ведется исходя из того, что количество моногидратов HNO₃ и H₂SO₄ равно их количеству в получаемой рабочей кислотной смеси, т.е. можно записать уравнения материального баланса

откуда

Количество воды

По второму варианту в действующем производстве при нитрации целлюлозы образуется отработанная кислотная смесь с массовой долей HNO₃ – у′ (%), H₂SO₄ – х′ (%), которая в количестве А подается на фазу приготовления рабочей кислотной смеси. Для составления рабочей кислотной смеси необходимо определить величины А, N и S.

Эти величины определяют в результате решения системы уравнений материального баланса по моногидратам

для HNO₃

для H₂SO₄

и уравнения общего баланса

Рекомендуется расчет вести параллельно для пироксилина №1 и пироксилина №2. В этом случае целесообразно отработанную кислотную смесь, образующуюся при получении пироксилина №1, использовать на приготовление рабочей кислотной смеси для пироксилина №1, а избыток направлять на изготовление пироксилина №2. Отработанную кислотную смесь, образующуюся при изготовлении пироксилина №2, целесообразно возвращать на приготовление рабочей кислотной смеси для пироксилина №2, а избыток направлять на регенерацию.