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
Марка пироксилина
Марка целлюлозы
Состав РКС при периодической рекуперации, %
Состав РКС при непрерывной рекуперации, %
HNO3
H2SO4
H2O
HNO3
H2SO4
H2O
1
2
3
4
5
6
7
8
№1
ЦА
24-26
65-69
7-9
26-28
64,5-67,5
6,5-7,5
РБ
29-31
61-69
7-8
-
-
-
№2
ХЦ
18,5-20
62,5-62
16,5-17,5
22,5-23,5
60,5
16-17
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.
кислотами. Применение олеума для укрепления кислотных смесей №2 нецелесообразно.
