De fabricage van rayon

(1)

i 1

J

draad of als stapelvezel, een geheel eigen karakter zijn gaan vertonen.

Rayon heeft dus steeds cellulose als uitgangs-produot. Deze cellulose wordt uit hout, uit stro ot van de katoenpit gewonnen. Voor de rayonindustrie

zijn 9ulfietoellulose en katoenlinters het belangrijkst. Vooral voor de f1lamentfabr1oage eist men een grond-stof met een zo hoog mogelijk alpha-oelluloeegehalte. Bij. de stapelveze11nduetrie gebruikt men ook wel atro-en loofhoutoellulose.

De beste cellulose wordt uit sparrehout gewonnen. De cellulose dient in een verspinbare vorm om-gezet te worden. Men onderscheidt vier processen, die allen de oellulose als uitgangsproduct hebben en commercieel toegepast worden. Dit z~:

1. het nitraatprooes.

2. het cuprammoniumproces.

3.

het acetaatproc8s.

4.

het vieooseprooes. 1. het nitraatproces.

grondstof: katoen (linters) ~

nitreren geeft nitrooelluloee

~

oplossen in alcohol of aether

lt-filtreren

t

spinnen in warme luchtstroom

i

nitrooellulosedraden

t

denitreren met zwavelnatrium ~

wasBen, bleken, drogen eto. gJregenereerde cellulose draad Dit is het qudste proces_A Het wordt praotisoh niet toegepast. {Br. patent 20,).

meer

t I ·

(2)

/ cs. ClllulolC glconc.ntr. loog tonk NaOH oplos-tank zeep-olie J. ... voorraad drenkloog filter tonk H~IL..J...J~

=>

~

y

~

L - - - - I __ -~if dlolisotor 100! pcrs loog dialisator

Illrty

I • watcr+ bicarbonaot I Hel sulfiet N S . Nnnc: J. ... correctie loog

gClulvcrd4 zandfilter drcnkloo~

~:;:

Dly

r-:t-

;.

WIgin

Çti

1

drenkpers

1

wegen

9<

r

kruimc.lmotcn schoorsteen

O

Od,otPtlC toren )-.I_.a.---'-_'---_L----{ V r--- -I I I I .--- ---, : yoorrijpcn C St tank

(t

1

Cs

rr:c

sulfldercn I-.

I-' • loog water pigmcn1

'Y

y

_Y

h

G..L - " ' t - - ,.- r--oploskclll oplosketel I I I I C~

_b

-

...

b

pomp pomp V

i \

L

~~ ~

;

SF

F= F=

OF

~ ~ r--- ---1

on,t';OVllct It- woucn stomen ~+ .. kockcnkoJt wa ... n

I

--c::=t: 1 ______ - - - _,

.--- +

.---bleken _i--t wo sscn _f-osulfit.t ~ aanzurcn~

..

vClclfH ter

I

I I I I I I I I I I I I I I I I I mcngkctc' !

cb.>---toI

ïTfTII---.,

::--::-::-:-::-~-~-~-:-::-:-::-:-::-:-~

-

~-~-j-O~n~t~'~U~O~h~tl~n~~~::::::::::::::::::::::::::~=]l

yacuum

:

ti

~ pers Uon' HL--

ti

L ____ "":"": _ '="-=- _

=-_

J I ,.,,- ----I I

.pink.tcl rijpklul rijpketel

filt«rpcrs filtcrpcrs

YI "

y

I I

T T T ... I I I I I I I I r I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I - - --- -- - - - --- - -- --- --- -- --- --- - - ---Ö~_:..:;;;_--J j r;IoJJ()Xj'/

zout~~1

m.ngkcUI _I _stoo"" I '-"

-

...

•

(3)

! I

/1-

l

, ' 1(' .t 2. het ouprammoniumprooes.

grondstof: katoen (linters)

l

oplossen in koperoxyde-ammoniak

l

spinoplossing filtreren

t

strekspinnen in water en zwavelzuur.

t

wassen, bleken eto.

+

geregenereerde oellulose draad

3.

het aoetaatprooes.

grondstof: katoen (linters) ~

behandelen met azijnzuuranhvdride en katalysator

l

oelluloseaoetaat oplossen in aoeton

~

a.pinnen in warme luohtstroom

~ twisten eto.

,

oelluloseaoetaat draad

4.

het visooseprooes. grondstof: houtoellulose. ~ alkaliseren ~ xanthogeneren ~ oplossen in loog ~

spinnen in een zuur bad

l

wassen, ble ken eto.

t

geregenereerde oellulose draad

De totale wereldproduotie aan rayon (naar het fabrioage prooes) is als volgt verdeeld:

visoose 80% van het totaal, aoetaat 15%

't

5~ "

oupra nitro t ,

,

.

,

.

,

.

,

, ,

_•

,

.

_&

Het oudste prooes wordt niet meer toegepast (gevaarlijk en duur). Het ouprammoniumprooes levert zeer fijne garen.

(Bamberg). Aoetaatdraad heeft een zeer mooie glans, ma8~

(4)

---..

Het viscoseproces is het meest verbreid. Dit komt o.m. door het eoonomisch chemica11een-verbruil. Er worden geen kostbare grondstoffen gebruikt, die tevens kostbare

regenratieinrichtingen vergen. Het proces ie bovendien minder afhankelijk van de qualiteit der grondstof. Dit geldt vooral voor de stapelvezelindustrie.

HET VISCOSEPROOES.

"e kunnen het sohematisoh als volgt weergeven:

I

~H

(C

6IL0₇ 2 ).-OH _'OH

HO \

HO~(C6~O

)

HO-

I

2

oellulose met loog merceriseren

(C6~02~a

NJO

I

\ONa NaO-(cJ 702 ) + CS 2 + H 0 2 HO"

I

Het xanthogenaat oplossen in loog en laten rijpen tot gedeeltelijk gehydrolieeerde oellulose van een lagere polymerisat1egraad. \

.~~Na

(C₆!I.r°2

~Na

I

'OH + H SO H O , , ( ) 2 4 HO---: C₆H7,°2 HO"'"

I

door spinnen in een zuurbad regenereren tot cellulose De prooessen verlopen niet zo eenvoudig als hierboven staat aangegeven. Zeer ingewikkelde kolloid-chemische verschijnselen

spelen een belangrijke rol. Men weet er over het algemeen nog niet het juiste van.

(5)

Veel is nog een kwe stie van empirie. De kolloidohemisohe ver-sohijnselen doen tevens de meeste pogingen om öet arbeids-prooes te verkorten falen. Alleen in de stapelvezelfabrioage zijn verkorte werkwijzen ingevoerd. Voor een hoogwaardige kwaliteit ravon is nog steeds de disoontinue werkwijze de belangrijkste en de beste. De verbeteringen, die in de laatste jaren aangebraoht zijn, hebben meestal betrekking op de oonstruotie der apparaten.

Het textielbedrijf (d.i. alles, wat op de spinketels volgt) vertoont weinig phvsisoh-ohemisoh duistere punten en leent zioh meer voor een oontinue werkwijze. De moeilijk-heden zijn hier meer van oonstruotieve aard. We verwijzen hiervoor naar de patentliteratuur (zie lijst).

In enkele bedrijven wordt de oontinuspinmaohine sinds kort toegepast (Industrial Rayon).

Voor een eoonomisoh juiste ligging van een visoose-fabriek gelden ongeveer dezelfde voorwaarden als voor een grote fijnpapierfabriek.

De watervoorziening en de vuilwaterafvoer zijn bepalende faotoren. Dit is in Nederland zeer belangrijk. Vooral de vuilwaterafvoer brengt zeer grote problemen mede.

Men heeft zeer grote hoeveelheden zuiver water nodig. Het beste is bronwater.

Er is een uitgebreide en ingewikkelde pa,tentliteratuur. Dit brengt de aard van het prooes met zioh mede.

Wij hebben in de hierbij gevoegde lijst enige der belangrijk-ste gerangsohikt. Voor verdere patenten wordt verwezen naar boekwerken, die zioh alleen met deze kwesties bezig houden

(Süvern) •

11k bedri jf, dat zioh d ireot of indireot met de rayonfa brioage

bezi~houdtJ dient een patentafdeling te bezitten.

" In dit verband wijzen we ook op de firma's, die zioh

gespeoialiseerd hebben op de bouw van visoosebedrijven of

alleen op de .speoifieke apparatuur, b.v.: Osoar Kohorn,

Baker & Perkins J

Dobson & Bar1ow,

Werner & P1eiderer.

Om een indruk te geven van de grondstoffen, wat betreft verbruik en prijs, hebben we op de volgende bladzijde

de grondstoffen kosten over de jaren 19" en 1948 weer- ~

egeven.

~ierbij

kunnen we tevens opmerken, dat de benodigde ener voor het maohinepark ongeveer

5

Kwh per kilogram rayon is.

(6)

..

,

",'.l-I , ) Ic ,I-I. ,) _ 5. é),.:,1'· •

.

~.J~ .1 )Y'

Vr~

verbruik in kg prijs grondstoffenkosten

stof per kg rayon 19'3'3 1948 1933 1948 er k per kg rayon oellulose

"'-

1,1...· 16 64 18 70 ,5 / ' 38 63 Na OH

-y'9

20 3'3 H2S04 1,8 4 6,6 7 12 Na₂so 4 1,7 5 15 9 26 Na 2s0'3 0,05 10 17 0 .. 5 1 Na 2S 0,1 11 48 1 ₅ OS2 0,35 33 45 12 16 ZnS0 4 1,0 10 20 10 20 Mgs'°4 1,0 10 16 10 16

.

0,1 10 4,6 1 Oi5 HOI 0,1 7

6,9

1 1 bleekloog 0,05 10 20 0,5 1 NaHO,o3 60 200

_-

_-_~ ~O emulsie 0,05

_---

---jl.1l 14,42

De , pr1jz.en fluotueren sterlç. Vandaar de globale· berekaning. Hét geêft éöhter een indrûk van de grondstoffen kosten.

Wanneer we verder nog rekening houden met een loog regeDeratte

~ van 0,~5 per kg rayon, dan worden de prijzen resp. :

,4-. r /1. - e 12. tb) ~ ~ ~,/,/

V

wJv,f.4f.~~:.

; ~e

Vpr1j lleen k1logram rayon op de markt~esp.:

...--""~ I 1'3.25 en J2.25., '

- Men kan de gronastoffenkosten nog iets terugbrengen door toepassing van een goede spinbad_r en zwavelkoolstof~,gene ratte. De kosten worden dan ongeveer Jl.50~Jl.75. '~ '

In elk geval blijkt, dat de winstmarge belangrijk 1a~r is geworden. Dit is b.v. de oorzaak, dat men regeneratie van

apinbad en zwavelkoolstof is gaan toepassen, terwijl men vroeger alles eenvoudi~ in het riool liet lopen. .

Er dient op gewezen te worden, dat bovenstaande prijzen sterk aan sohommelingen onderhevig zijn.

We zullen nu aohtereenvolgens bespreken:

1. het ohemisoh bedrijf (fabrioeren der vis~se),

2. het textielbedrijf (spinnen en nabehandelen). Heirbij behoort nog:

3.

het 100gstat10n (bereiding, circulatie en regeneratie), 4. de spinbad bereid ing ( i d e m ). Opm.

Het schema is in zijn onderdelen soms wel wat simpel, maar dat 1s terwille van de overzichtelijkheid gedaan.

In de beschrijving is de grootète aandacht besteed aan het z.g. chemisohe bedrijf.

(7)

Bedrijfsschema.

---

___ stot __________ kg. __ samenst.--kg._

%

__

tOC

-

...

-_

...

_-

_...

_~---....

_

..

-

...

-....

..

.,. ...

aanvoer cellulose

...

) opslag gemengde oel1. 100 oellulose 92 92

•

hemi 2 2 20

•

• _water ₆ ₆

•

• _•_.~renkpers _natronloog _{650 NaOH}

llé 18 • • • _hemi _1,2 • _• • • _water _{526 81} •

_~

• _druiploog _{294 NaOH} _{52 17,6}

·

• 0 _hemi 4 1,3

-

.

_• g _water 236 81 • _s • _persloog ₁₄₇ _NaOH _{25 16,7} • _t • _hemi _~ _2,3 • _a .... • _• _water _{119 81} t

•

..

_~ _~ruimelen _alkalieoell. _{310 oellulose 92 29}

·

i

·

_• _•• _NaOH _- ₄₀ _1~ ₂₀

..

bleekloog 10 15

·

bicarbonaat 4 15 • _zoutzuur ₈ ₁₅

·

sulfiet ₄ 15 • _emulsie 4 60 • • _{water (permutiet)} ₁₅ • • _{oentrifugeren} _(bron) ₆₀ • • _drogen •

• _{conditioneren viscose-rayon} _{];03 cellulose 92 89 20}

...

)

sorteren water 11 11 verzenden

(8)

---...

Be oellulose.

Hie~voor k~men in aanmerking:

/J,t 6t:fd''/;1-r-Jvt 7 Mijlfietoellulose,

I linters,

\ strooel1ulose,

--y loofhoutoellulose.

. /

Men gebruikt meestal sulfietoellulose. Eea enkele keer ge-mengd met wat linters. De linters worden meer voor de

aoetaat-rayon gebruikt. De stro- en loofhoutoellulose zijn totnogtoe alleen in tijden van schaarste (oorlog) toegepast (Duitsland).

Voor een goede kwaliteit rayon moet men uitgaan van

speciale celstoffen met een hoog alphaoellulosegehalte

(90-95%).

De voornaamste leveranciers zijn:

Kellner-Partington Borregaard (Zweden)

Billeruds Aktiebolaget Säffle Kipawa Waldhoff

,

(Canada) (Duitsi.) Het loogstation.

----

- --nöël:

de bereiding van oplosloog, drenkloog en

oorrectieloogj de zbiver1ng en regeneratie

van de geleloog en persloog.

Er zijn grote hoeveelheden natronloog nodig (zie sohema) om de oellulose om te zetten in alkalieoe1lulose en de in loog

oplosbare bestanddelen (hemi)" voor het grootste deel te

ver-wi jderen. ~.Lt>J.,

.

,

)<

\

De loog kan in drums van ohe;nischefabrieken (Solvay)

be-\" .~. \ trokken worden. Het NaOH-gehalteVmoet groter zijn dan

97t>.

G " ~ Tegenwoordig veelal ongeveer

99%.

Men kan de loog ook per

\ , l , , ' tanker of wagon aanvoeren. Deze loog (eleotrolytloog) heeft

'v'v dan een sterkte van

30-50%.

Een nadeel is, dat de oplossing

\, ),V' bij koude vast wordt (70_0).

~~ ~ In het loogstation bevinden zioh:

oplosketels, dialysatoren,

mengketels, oentrifugaalpompen,

voorraadketels, leidingen en andere appendages.

filters,

De sterke- of geoonoentreerde loog.

Het meest eoonomisoh werkt men met loog uit drums.

De vaten

(400

kg) worden met een loopkat uit de opslag (buiten)

naar de. oplosruimte gebraoht. De plaatijzerenmantel overlangs

losgehakt (besohermbril) en van het vast~ 100gblok verwijderd.

Het blok loog wordt met een speoiaal geconstrueerde grijper in een oplosbak neergelaten.

De bodem bestaat uit losse doorboorde platen, waaronder zioh een ruimte bevindt, die verbonden is met een omloopleiding en

een afvoer voor eventuele slurry. De bak is met een deksel afgesloten. Door een toevoer wordt nu verdunde loog of water op de loogblokken ge-spoten. Deze vloeistof oirouleert via een oiroulatietank. Dit gaat zo door totdat de loog op sterkte is en d.m.v. de oiroulatiepomp in de sterke-loogtank overgepompt wordt.

or 1",,<. ...

~

..:.._:_~_..i~1

kux;e, ;( t (>o .... p

Cc,.,.",/oCJ) .

(9)

I "' I

/

I

Men zorgt ervoor, dat de temperatuur ongeveer 90° C blijft.

Is de temperatuur lager, dan gaat het oplossen minder snel, en ie de temperatuur boven de 100°, dan treedt er merkbare oorrosie van de apparatuur op (oentrifugaalpomp).

De tanks in het loogstaion hebee. allen dezelfde vorm. Het zijn reohtopstaande cylindrische tanks met een punt-vormig onderstuk, waarin het bezinksel achter kan blijven. De aftap is ongeveer een im boven het onderste punt in de zijwand aangebracht. Indien men voldoende inhoud der

be-schikbare 100gopslag projecteert, dan heeft de loog voldoende tijd om te klaren en kunnen filters vervallen.

Filters hebben grote nadelen.

Uit de sterke loog wordt de mengen drenkloog verkregen. De drenkloog.

Normale samenstelling: 18,0-18,2' NaOH 1,15-1,16 ~ hemi

B.g. 1,212

Ze wordt bereidt in de mengtanks, waaraan toev~leidingen zitten, meestal op een centrifugaalpomp aangesloten, zodat men de volgende stoffen men~en kan:

geooncentreerdeloog (ong.30%),gereinigde druiploog (ong.17~),

geregenereerdeloog (ong.8%t en water (onthard).

Het spreekt vanzelf, eGt het bedrijfslaboratoium hierbij een belangrijke rol speelt.

Men mengt liefst bij een tempera8uur~ die zo dicht mogelijk bij de drenktemperatuur ligt (20 ). tiet beste is de toevoer vanuit de drenkloogtanka naar de drenkpersen van een koeler te voorzifJn •

De correctieloog wordt op eenzelfde manier bereid. Ze dient voor het op peilhouden van de druiploog welke direct weer in het circuit terug gevoerd wordt.

De afgewerktedrenkloog (druiploog of geleloog). Normale samenstelling: 17~6 ~ N.OH

1,65-1,06

%

hemi

s.g. 1,?06\., _·.

Dit is de loog, die na het drenken en zonder persen uit de drenkpera afvloeit. Ze bevat meestal weinig verontreinigingen en kan na een grove reiniging (bezinken of filter) direct weer met oorrectieloog aangesterkt~~ebruikt worden.

Ze bevat immers ongeveer

7

g NaOH per liter minder en ongeveer 6 g hemi meer dan de drenkloog.

Depersloog.

Normale samenstelling: 16,7 ~ NaOH 2,25

%

hemi s.g. 1,202

Terwijl de druiploog practisch niet gereinigd behoeft te

worden, wordt de persloog met zijn hoog hemigehalte ge-regenereerd. De regeneratie gesohiedt in dialysatoren. De dialysatorloog.

Normale samenstelling:

7.

NaOH 0,1

%

hemi 9.g. 1,077 Deze loog wordt gebruikt voor:

(10)

/ ,/

9.

het oplosaan van de vaate NaOH,

het bereiden van de Na2S-oplossing (voor de ontzwaveling), het bereiden van de drënkloog,

de samenstelling van de correctieloog, en het maken van de, oplosloog.

Opm.

a. Het hemigehalte van de drenkloog mag niet te hoog worden. Men kan dit regelen, door een gedeelte van de drenkloog naar de peraloog aftevoeren, waardoor het dus vanzelf via de dialysatoren geregenereerd wordt.

b. Het slib uit de diverse tanks kan voor neutralisatie van zuur afvalwater gebruikt worden. Een gedeelte van de afvalloog wordt ook gebruikt voor het wassen van de door

de exhausters uit de spinzaal en koekenkast verwijderde dampen. C. Het aanta~ loogtanks kiest men liefst zo groot, dat de inhoud steeds enige dagen bezinktijd heef ti voor ze gebruikt wordt. Dit geldt voornamelijk voor de pers oog en sterkeloog-tanks.

De regen~rat1e der persloog.

Doe~: het verwijderen van de kolloidaal-opgeloste

stoften uit de loog. Hierdoor kan het rendement van het 100g- , ;;j

station belangrijk opgevoerd worden.

Men kent twee systemen:

a. dialysatoren, werkend met een perkamentmembraan. b.v. Barneveld of Schlempp.

Deze lijken op de gewone filterpers.

b. de Cerini-apparaten, die met een membraan van katoenweefsel werken. Deze zijn het handigst in het gebruik. De bedrijfs-onkosten zijn vrij laag.

Het Ceriniapparaat bastaat uit een rechthoekige open ijzeren ba~ (3m lang,1,5m breed en lm hoog).

Hierin bevindt zich de persloog. In de loog staan naastelkaar

reohthoekige over metalenramen (I

gespannen platte katoenen zakken.

lol""

v .. t+c~"'i' /",;' ~':;.~fo;

Deze zakken zijn gevuld met water. ', .. ___ t _ _ - - - _t-

-Het dicht katoenweefsel is met '-.· D.,Huc~~,..,

magnesiumzouten gepraepareerd tGt een halfdoorlatende wand. .. .... ~

Het water wordt regelmatig van ",~.oII""J bovenaf ververst. De pers loog

vloeit steeds van onderaf aan de buitenkant der membranen toe. Elk membraan werkt zelfstandig en

is tijdens het bedrijf uitteschakelen.

Dit ls het grote voordeel tenopz1ohte van de onder a. genoemde ,pparaten. Het aantal ramen per bak 1s 50. Werkzaamoppervlak

(11)

Bedrijfsvoorwaarden:

1. men moet zaoht water gebruiken (oondenswater of permutietwater)

2. de temperatuur moet tussen de 20 en 30 graden C. liggen. Men wint hiermee ongeveer 90% der NaOH uit de onzuivere loog terug.

Wanneer het gehalte

der persloog ongeveer ~~

190 g per liter ia, dan is het gehalte der gezui-verde loog

85

gil ••

De Ceriniapparaten

worden gefabrioeerd door ot"~;~

de Sooieta Italiana Rigenerazione Soluzione Impure te Castellanza (Italia).

Gegevens: afmetingen bak 300 x 150 x 100 om. afmetingen oeI 300 x i~~ x 2 cm

invoer(persloog)

go

liter per uur afvoer(gez.loog) 180" "

, , (afvallco g) 150 , , , ,

(Bit zijn Altuurlijk geen absolute oijfers. Is aan een praktijkgeval ontleend).

Een belangrijk onderdeel van het loogstation zijn voorts de pompen. Deze mogen niet lekken en de pakking moet loog

be-stendig zijn. Het beat zijn oentrifugaalpompen van ohroomijzer. Plunjerpompen worden weinig toegepast.

De cellulose.

---~ë-wordt aangevoerd in balen. Deze dienen in een ruimte

opgeslagen te worden, waar de temperatuur en de voohtigheid zo gelijkmatig mogelijk zijn (200 _en_65% _rel.).

De vellen kunnen in het juiste formRat voor de drenkpers geleverd worden. De verpakking dient solide te zijn.

De vellen worden in de mengkamer gemengd. Dit doet men, om zo lang mogelijkeen àonstante s~enstelling van de gronstof te

houden. De vellen worden gemngd tot stapels (20 pakjes van 10 vel). Deze worden in de geconditioneerde ruimte weggezet, totdat men

ze nodig heeft. De drenkpersen varieèren in grootte. Meestal drenkt men in een pBES een kwart van een visoos~ (d.~. 160 tot

180 kg).

(1 visoo ••

=

7

stapels

=

140 pakjes s 1400 vel)

Het drenken

Doel: het overbrengen in een sulfideerbare verbinding.

De drenkpers bestaat uit ae·n lange smalle bak met aan het ene 66nd een hydraulisoh aangedreven stempel en aan het andere einde ean wegklapbaar bodemstuk.

In de bak hangen op regelmatige afstanden vanelkaar doorboorde losse platen, die langs een geleiding verplaatst kunnen worden. In de compartimenten tussen de metalen platen worden de cellulose-vellen in pakjes rechtopggzet.

De loog wordt vanondp,renaf ingevoerd. Men laat de loog minder snel stijgen, ~an met de opzulgsnelheid overeenkomt.

Men kan het ~voerventiel zo bouwen, dat de instroomsnelheid niet boven een zek.~. waarde komen kan.

(12)

11.

Het ]ersen.

---- në-ëtempef1 der pers wordt door een plunjerpomp gedreven

/ ( triplexpomp) • De stempel drukt de cellulose met de tuasen'sohottel

~ ~ naar het uiteinde der bak. Voordat men de pers aa~zet, zet men ~

I ~ l dru1ploogle1d1ng open. Nadat de stempel ongeveer ~ der te doo

r-(jY~J\" lopen weg heeft a,fgelegd, wordt de driewegafsluiter op de persa::

- / loogleiding gezet. Dan geginy het eige1ijke persen.

r

J (

1"I"

'

l'"

,l.~ ~ ~ In het totaal wordt er Op een bepaald moment zet men de pers stop. ongev~er 500 kg loog verwijderd, wanneer

l~ men uitgaande van 125 kg cellulose, 775 kg drenkloog toegevoegd

)~ heeft. De totale perst1jd is ongeveer 20 minuten.

De persweg ie afhankelijk van het gewenste gewicht der natte natronoe11ulose. Persdruk 13-15 atm ••

Na het persen wordt het 10eee bodemstuk naar beneden uitge- .

slagen, zodat de inhoud der bak in een treohter valt. Via een weeginrichting geraakt de a1kaliecel1ulose in de molen. Het is logisch, dat men de drenkpersen boven de kruimel-molens opstelt.

Belangrijke punten bij het drenken en persen zijn: de temperatuur, de 100gconcentratie en het persgewicht.

Men dient alles zoveel mogelijk constant te houden. De

100g-concentratie mag niet meer dan een paar tiende procent varieeren, de temperatuur hoogstens een halve graad en het persgewicht

minder dan een halve kilogram.

N.B. In dit verband is het opmerkelijk, dat men in Amerioa

de laatste tijd weer op het oude syateem der kleide charges terugkomt. (zie ook opmerking blz.4).

Gegevens:

Het~ kru1melen.

drenkt1jd 80 minuten

loogconcentratie 0 18,0-16,2%

temperatuur 20

o.

samenstelling der a1ka1ieóel1u10se: cellulose 29%

NaOH

r-s%

-- Dit-wnr~t in ~e z.f. Warner & Pleiderermo1en uitgevoerd.

De molen doet denken aan, een mechanische kneedtrog voor deeg.

Hiervoor werd ze oorspronkelijk ook gebruikt.

Ze bestaat uit een trog met een getand zadel in het midden. In de holten aan weerszijde van het zadel kunnen twee getande z-vormige messen roteren, De draairichting der messen is

tegen-gesteld. Het aantal omwentelingen versohil1end (20 en '0).

Men kan de draairiohting der messen bovendien nog veranderen, zodat men tijdentJS een maling de stof naar believen kan opslaan

en mengen, of de tof kan malen.

De molen vergt ij veel energie (: 0,5 Ft per uur per kg c.11.)~

De mantel der molen wordt gekoeld. De temperatuur moet beneden

2500 blijven. De eindtemperatuur moet gelijk zijn aan die van

de rijpkelder. De totale bewerkingstijd is 2 uur. De laatste

20 minuten wordt alleen gemengd (messen vane1kaaraf laten bewegen

Men kruimelt tot een bepaald volumegewicht (b.V. 300 g/liter).

De molen kan al draaiende kippen, waardoor de kruimels gemakkelij over een uitslaand deksel in de plaatijzeren voorrijpkistjea

gebracht kan worden.

Elk bakje bevat 60 liter ( ongeveer 7 kg ) kruimels.

De bakjes worden in

4

lagen van 6 op een plateau geplaatst en

(13)

•

Het

--

voorri.Jpen.

-nöi!:

vëTlaging der uiteindelijke viscositeit door

verlaging der gemiddelde polvmerisatiegraad en ge-deeltelijke hydrolyse der cellulosemoleculen.

De kruimelkelder (bovengronds) heeft dikke met kurk en elakkenwol gersoleerde muren. De temperatuur moet op een tiende graad nauwkeurig constant te

houden zijn. Dit kan automatisch geschieden. Kleine

on~egelmatigheden zijn d.m.v. kooldraadlampen nog

weg te werken.

De plateaus met de kistjes met kruimels worden vrij

vanelkaar in de kelder op§esteld.

Men rijpt

68

uur bij 25,0 Cf

Samenstelling der witte kruimels:

cellulose 2q%

Na OH

15%

Na2CO) 0,5~

memi 1,5%

Het sulfideren~

---nöëI:-liët

omzetten der alkaliecellulose in een

op-losbaar xanthogenaat.

De kruimels worden na het rijpen naar de sulf1deerkamer gebracht. Deze dient op de eerste etage van het gebouw ingericht te worden, daar het

vervoer van de gele kruimelê moeilijkheden op zou

leveren door het ontwijken van nog eanhechtende zwavelkoolstofdamp (vergiftiging). Stelt men de sulf1deertrommels boven de oplossers op, dan heeft men hiervan geen last.

De zeskantige op een horizontale ae gelagerde aulfideertrommels hebben een inhoud van ongeveer

~yD

'-rV7

[

L;'

vrv-'1

7000 li ter. De inhoud van deze trommel. bepaald de .' ...

gr~ van I viscose. In dit geval moet uitgegaan

worden van 575 - 600 kg cellulose per viscoae.

De trommels kunnen om de horizontale as draaien op gl1j-lagews en worden aangedreven door een electromotor met

vertrag1ngskast, waardoor de trommels ongeveer 4

om-wentelingen per minuut maken. Door de as gaan de

volgende leidingen: I

een toe- en afvoerleiding voor het koelwater, dat door

de dubbele wand circuYleert,

een ontluchtleiding, waardoor het mogelijk is de

in-houd der trommel met bui~en1ucht~wave1koolstof (niet

gebonden) 'R!4.j te .m&ken/~l..'.--j r~

eenvacuumleiding om een w.*nig onderdruk in het vat

optewekken, waardoor de zwavelkoolstof zich gemakkelijker verdeelt en,

de zwavelkoolstof te8voerleiding, die aangesloten staat op het doseertankje; met peilglas (aan de buitenzijde

~~ van het gebouw, voor het raam opgesteld) en waardoor

1/1. ... ~ de CS₂ onder ne~gaedruk kan toevloeien.

q.t.

Deze leiding eindigt in de trommel als een met vele gaatjes

~ doorboorde buis, om de verdeling van de zwavelkoolstof

(14)

/

In de wand der trommels bevinden zich ~ mangaten, die met

hermetisch afsluitende deksels te dichten zijn. De

klem-schroeven zijn gemakkelijk met de hand aan te draaien etc.,

omdat de vaten snel gesloten en weer geopand moeten kunnen

worden. .

Men stort de kruimels door een koker via een geopend mangat in de trommel. Sluit de trommel en zuigt een weinig vacuum. Hiermee heeft men tevens een goede controlje of de trommel

~oed afgesloten is. Dan laat men ~o -35% zwavelkoolstof

(berekend op het cellulosegehalte der alkalievellulose) toe.

Voor de temperatuur zijn geen algemeen geldende waarden te

geven. Dit is ook een ervaringskwestie. Als begin- en

eind-temperatuur nemen we 20 en 2500 •

De inwerkingsduur der CS2 nemen we 150 minuten, waarvp.n n~

lq~~gte

15

minuten met aangezette ontlucht leid ing. Het best

~

_ is, de toevoer voor de buitenlucht in de afsluitdeksels aan

I

,e brengen, waardoor deze beter gemonteerd en eventueel

, vernieuwd kunnen worden. .

-Na het ontluchten worden de deksels verwijderd en de ge-sulfideerde alkalicellulose valt in een stortkoker, en .an-hieruit in de oplosser.

Het proces kenmerkt zich ddor een verkleuring der

kruimels. Bij het eindpunt dienen ze fel oranje gele klonten

te vormenl kleur van het natriumtrithiocarb~at). Door een

kijkglas is een eamander te bezi~. z

.tl~~2.!L~!B.:.

De oplosketela zijn dubbelwandig. Er zit een verticaal roerwerk in, dat tussen vaste bladen door kan draaien.

De bewegende armen van het roerwerk en de vaste armen aan de

wand geven behalve een goede menging nog een kneden en fijn

wrijven der klonten.

Onder .de ketel bevindt zich voorts nog e~n tandtadpomp, die

de inhoud der ketel kan rondporlpen en homogenisreran. De

inhoud der ketels komt ongeveer overeen met die der

sulfideer-tromme~s. (7500 liter). Het aantal omwentelingen van Öet

roerwerk is 20. Het roerwerk wordt bovenop de ketel aange-dreven door een motor met vertragingskast en V-snaar

over-brenging. Voorts komen nog~n toevoerleiding voor loog,

water, pigment of sulfiet in de ketel uit (aan de top).

Elke ketel heeft een peilglas en een thermometer.

Men ~erkt als volgt:

alvorens de kruimel in de ketel gebracht wordt, . Y;oe8~è.Dl8nn

eerat de mengloog tne. Laat het verticale reerwerk draaieQ. 0pen de dDuif van de stortkoker en maal het xanthogenaat

tot een dikke brei. Voeg vervolgens het water toe. Dit is .

beter, dan wanneer men de verdunde mengloog ineens toevoegde Voor matzijde voegt men nu het pigment toe, of voor glanszij het Na2d03(1-2%). Daarna zet men de tandradpomp aan en laat hisrdoor rondpompen. De temperatuur wordt d,m,v koeling op

15 gehouden (temperatuur narijp~elder).

Nadat de maasa gehomogeniseerd is, wordt alles door de pomp

in de mengketel gebracht.

Tijdschema: vullen 15 mi~.

rondpompen 60 min·

leegpompen 30 m'n.

N.B. Het oplossen is een soort onbegrensde zwelling en dispergerlng. Chemische reactie, die het xanthogenaat ver-anderen, komen niet voor.

(15)

a. de mengketele. Hierin worden de viscoses gemengd om een homogeen product te krijgen.

b. de rijpketele. hierin komt de viscose na de eerste persen waarbij ze eventueel nog d.m.v. koelere ge-tempereerd kan worden.

c. de spinketels. Dit zijn de ketels vóór de spinmachiaa.

d. de filterpersen. Deze bevinden zich tussen elke groep ketels. De mengketels zijn vrij groot

(50 -

100 m

3 ).

Ze worden

liggend uitgevoerd met een horizontaal roerwerk. Meestal zijn er twee aanwezig (verbonden door leidingen en tandradpomp).

De rijpketels hebben geen roerwerk. Elke ketel is verbonden met ~en vacuum;, ontluchten persleiding. Ze moeten 6 ato

kunnen weerstaan, daar de viscose d.m.v. perslucht en vacuum door de filterpersen in de volgende serie vaten gebracht wordt.

De liggende iets hellend ongestelde tanks hebben bovenin een toevoer, die uitkomt boven een soort U-vormige goot in de ketel (groter oppervlak instromende viscose, beter ontluohting). De uitstroomopening bevindt zich aan een trechtervormig putje

in he~ diepste punt der tank.

Tussen de arlegroepen ketels bevinden zich de filterpersen. Dit zijn raamfilterpersen. De viscose wordt hierdoor geperst, door op de voorgaande ketel perslucht en op de ont.angende ketel vacuum te zetten.

Men filtreert respectievelijk door:

een dikke doek (molton) en een dunne doek (shirthing), .

twee dikke doeken, en een wattenlaag tussen twee dikke doeken. Bij de eerst serie bevindt zich het dunne doek aan de zijde der te filtreren fiscose. De doeken

worden op de hiernaast geschetste manier over de ramen aangebracht. De grofste verontreinigingen wor-dem in de eerste filtratie ver-wijderd

(3,5

atm). De volgende twee filtraties geven een scherpe nafiltratie. Indien de qualiteit van de viscose .dit toelaat kan men de filtratie tussen ontvang- en rijpketels overslaan. Het aantal

filterpersen varieert naar de aard der viscose, de hoeveelh.'d en de spinoapaciteit. Voor 1000 lttlr

2visoose per dag heeft men reap. onueveer 2,5 , 1,5 en 1,5 m filtreeend oppervlak nodig.

De persen dienen voorzien te zijn van een toe- en afvoer-leiding en twwe terugtrekafvoer-leidingen (dit om voor het schoon-maken der pers het grootste deel van de zich nog in de pers bevindende viscose te kunnen verwijderen).

Uiteindelijk komt de viscose in de spinketela. Ze worden niet geheel gevuld, om de ontluchting beter te doen verlopen.

Wanneer niet gesponnen wordt, saaan deze ketels steeds onder va-cuum. Is voldoende lang gerijpt

(70

uur), dan kan de ketel ver-sponnen worden. Men sluit het vacuum af, opent de ontluchtleiding tot evenwicht en perst daarna de viscose naar de spinzaal.

(16)

15.

De leidingen naar de spinzaal dienen zo kort mogelijk te zijn. De leidingen tussen de spinketels onderling dienen een omscha-keling van de enen ketel op de andere zonder overgang mogelijk te __ ~aken. Een oonstante stroom viscose naar de spinkamer dient

teryall~~ijde verzekerd te zijn. .

I lil men de temperatuur beter in de hand houden, dan kan

men b.v. voor de rijpketels de visooee nog door ko~era voeren. Voor het wassen der doeken dient een doeken~~9.rlj

at:a"w.z1~ ~e ?:iju. Z. liiue"eu ge".ade" worden m-t; Z@ltcht water en een sohudkolloid om verstoppingen door kalkzepen te voorkomen. De doeken moeten na reiniging op bruikbaarheid nagezien worden. Van de oude doeken kan men manchetten maken.

H!!i!~t~n.!a

- oe :-de vorm'ng van een teohnisoh bruikbare vezel door ooagulatie en omzetting van het opgeloste xanthogenaat tot ge-regenereerde oellulose.

De spinmachine.

Deze heeft een langgerekte vorm. Vroeger was ze symetrisch t.o.v. de lengJeas. Wij prefereren de eenzijdige vorm (beter toegang tot de motoren en het drijfwerk der galettes en ohangeerstangen). Men eadersoheidt:

de aandrijfkop met wisselwielen voor het varieeren der snelheid van de tijdens het bedrijf met eenparigesnelheid lopende delen, en een oonoidemechanisme voor het varieeren der changering

tijdens het bedrijf. De spinpotten worden individueecl aangedreven De voornaamste onderdelen der spinmaohine zijn: het spinpompje en de spindop. De tandradpompjes dienen regelmatig geijkt en geoontrollerd te worden. De hoeveelheid visoose, die per minuut uit de spindop geperst wordt bepaald de %~%*--r titer van de draad. De oapaoiteit der pompjes is 0,61 00 per omwenteling.

De doppen zijn eveneens een zorgenkind van de fabriek. Ze

zijn meestal van een platina-goudlegering gemaakt en van fijne gaatjes voorzien. Het maken van deze gaatjes is zeer lastig. De werkwijzen zijn gepatenteerd. Het boren. der gaatjes kost

soms meer dan twwe honderd gulden per dop. De spindoppen vertegenwoordigen een belangrijk deel van ~et kapitaal der

fabriek, hetgeen zich gemakkelijk laat inzien, wanneer men b.v~

een fabriek met 10.000 spinpunten besohouwt en tevens nog

1 rekening houdt met het feit, dat diverse titers en aantallen

elementairdraden per draad gesponnen moeten kunnen worden.

~~' Het spinnen met de pot geeft het voordeel, dat in de nabehandelin l.~fll-\ ~ ' niet get"i jnd behoeft te worden. Is het toerental der pot b. v.

~. - 10.000 en de spinsnelhéid 100 m/min., dan ie het aantal draai6nge

1~~ / per gesponnen draad, 100 per meter.

W

;fz

j ;De koek dient na een bepaalde reisduur uit de pot genomen te

, - <- worden. Dit ie afhankelijk van de fijnheid van de draad en

van de spinsnelheid en de capaciteit der nabehandeling. Voorts dient de koek inverband met de verdere verwerking enige stevig-heid te vertonen. Normaal neemt men een koekdikte van

5

cm bij een potdlameter van 30 cm.

De koeken gaan van de spinmaohine naar een koekenkast en vandaar naar de nabehandeling.

(17)

...

\.

verschillend. Over het algemeen ligt de temperatuur tussen 40 en 500 _C. _{Het spinbad bevat altijd een zeker percentage}

zwavelzuur en natriumsulfaat, voorts kunnen nog zinksulfaat en magnesiumsulfaat aanwezig zijn.

We kunnen b.v nemen: H'S04 10

%

Nl!2 S 04

15%

Mgs0

4 5%

ZnSO_A

3%

0 temperatuur van het inkomende spinbad 48 •

Het spinbad wordt in een aparte afdeling samengesteld.

In deze afdeling zijn adle aparaten van hardlood of verlood. Dit geldt tevens voor het inwendige der spinmaohine •.

We hebben er opgewezen, dat het spinbad moet oirouleren. De samenstelling verandert spoedig. Bij spinnen dalen alle zout en zuur oomponenten. De hoeveelheid water, neemt toe •

Het zwavelzuur gehalte daalt in verhouding meer, en het natrium-sulfaatgehalte daalt minder, dan het Mg- en Zn-natrium-sulfaatgehalte. Dit moet geoorrigeerd worden. Vandaar, dat men het apinbad over oorreotietanka laat oirculeren.

Dit kan men op versohillende manieren doen. In principe kunnen we onderscheiden:

I spinbadcorrectie zonder regeneratie.

Men houdt qan het spinbad op sterkte door toevoegen van chemioalie;n. De overmaat laat men in het riool weglopen. Dit is de minst eoonomische methode.

11 spinbadcorrectie met partieele regeneratie.

'Men dampt het spinbad zover in, dat het totale Na,soAgehalte constant blijft en met minder chemicalieen op sterkt8

ge-bracht wordt. Een deel van het spinbad moet echter nog afgevoerd worden. Deze overmaat ie minder, dan de onder I genoemde.

111 spinbadcorrectie met volledige regeneratie.

Hierbij damt men zover in, dat er niets op' het riool ge-spuit behoeft te worden. De overmaat natriumsulfeat moet moet men dan door kristallisatie verwijderen en het

zwavelzuur en de zouten weer aanvullen. Dit is de meest economisohe methode.

Het blijkt, dat men dan uit warmte technische overwegingen het voordeligst werkt, wanneer men:

Ä. een deel van het apinbad door een indam~r voert, , B. het andere deelvia een kristal11seer~paraat gedeelbelmk

ontzout, P

O. een weinig gebruikt voor het opmengen van het Mg- en Zn-sulfaat met het zwavelzuur.

Dit kan zo gedaan worden, dat A,B en 0 bijelkaargevoegd in de spingoot weer de juiste sterkte geven.

Volgens dit systeem zijn o.a. door de Solvay theoretische be-rektningen uitgevoerd (zie berekening indamper), waaruit bleek, dat de volledige regeneratie een onkosten besparing van onge-veer 50% geeft.

Een andere methode is op de volgende bladzijde weergegeven. Hiervan is geen kostenberekening bekend.

Wij hebben de methode aangehouden, zoale deze door de Solvay aangegeven ie (zie later).

(18)

\ , ,; 1 /

,

\ ... /

\;'

_{\;1 'I}

I

I Sohema spinbadregeneratie.

Swenson geeft een systeem aan, dat overeenkomt met het in het fabriekssohema getekende.

De vertioale Swensonverdampers zijn voorzien van een inwen-dige rubber bekleding en karbate buizen. De kristallisator

(Swenson) is disoontinu (Batoh-type). Voor het afsoheiden van het glauberzout heeft Swenson een vaouumfilter ont-worpen.

Door ons is een afwijkend type verdamper aangegeven (zie verderop) •

In de praktijk vindt men veel verdampers, die een sohuin opgesteld verwarmingsliohaam hebben. In de literatuur

wordt de"inolinedtube" verdamper eohter afgeraden, wanneer men zoutafzetting kan verwaohten. Om deze reden hebben we

dan ook een verdamper van het vertioale type aange ge van.

We dienen nog op te merken, dat een zuiver theoretisohe berekening van de spinbadoiroulatie niet met de praktijk

oijfers zal kloppen, omdat in het ep1nbad een belangrijk deel van het water verdampt en een deel ven het water met zuur en zouten verdwijnt als spatzuur en ääB de koeken blijft hangen.

De nodige aandaoht dient ook aan de bij het apinnen zioh ontwikkelende gas sen ge sohonken te worden.

Dit zijn: zwavelkoolstof, zwavelwaterstof en koolzuur. De spinmaohines dienen daarom overkapt te zijn en in de

top van een goede afzuiginriohting te zijn voorzien.

Bovendien moet elke loden ombouw van de apinpot een afvoer voor de gassen en dampen te hebben.

Ventilatoren brengen de sterk bezwangerde luoht naar een absorptietoren (gevuld met b.v. grote Rashigringen). Hierin wordt eerst met afvalwater (b.v. uit de wasserij)

ge-wassen (voor het binden van zure bestandelen), daarna met afvalloog en indien nodig (in bebouwde kom) nogmaals met alkalisohwater. In het tweede gedeelte van de toren wordt de gevormde Na2S-oplossing opgevangen en naar de Na 2S-aanmaak _{bij de koekenbIekerij gevoerd.} Dë koeken houden nog veel H2S en OS 2vast en bovendien

(19)

ont-etaam hiervan door nawerking in de draad nog belangrijke hoeveelheden. Men brengt daarom de koeken op houten

plankieren (op wagentjes) zo vlug mogelijk in een

koekenkast. Dit ia een afgeslotenruimte, aangesloten op het afzuigaysteem. Hierin blijven de koeken ongeveer e&n

~/ dag.

o--

-

-r

Al vorens de koeken de na behande 11ng ingaan worden ze

;~ eerst door een kous tegen beschadiging beschermd.

/ ~ Dit is een gewoon cylindiech stuk katoen weefsel. Lengte ongeveer 30 cm en met een diameter van ongeveer 20 cm. Ze wordt met behulp van

een roestvrijstalen mal om de ko~k aangebracht en blijft, doordat ze een

beetje gespannen zit goed zitten en houdt tevens de koek meer in zijn model.

De aldus ingepakte koeken plaatst men op roestvrijstalen r:. ',''::'

platen. In de platen zitten g~ten • Boven elk gat staat op een rubberring een koek.

OR

de koeken liggen weer rubber-ringen en hierop komt weer een plaat met gaten. Zo stapelt men op een wagentje enige lagen opelkaar. Het wagentje

is ook gehael van roestvrijstaal. Is het wagentje volgeladen met b.v. 4 ~tapels van 5 platen elk, dan wordt er een niet doorboorde plaat bovenop gellemd. De platen worden onderling op afstand ge-houden door pootjes (4 onder elke plaat). Deze afstand is iets kleiner dan met de hoogt~ van de koek met rubberrlngen overeenkomt.

De koeken vormen nu onderling

loodreohte kanalen,. Heeft men dus op elke plaat zes koeken, dan hee ,'t men 24 verticale kanalen. Deze zijn onderin het wagentje aangesloten op een centrale toevoer, die midden onder het wagentje uitsteekt. Het wagentje rijdt nu voor de na~ehandellng een lange gang in, waar het disoontinu verplaatst wordt en tijdens de perioden van stilstand

(40 - 60 minuten) aangesloten wordt op een toevoerleiding, waardoorheen onder druk een wasvloeistof of ietsdergelijks aangevoerd wordt.

De rails t~Bg$A namelijk over een serie grote stenen bakken , (gevoerd met zuurvri je tege ls). Midden in elke bak steekt

een toevoerleiding omhoog. Deze is zo hoog, dat het waggen-tje er net overheen kan rijden. Bovenop deze toeverleiding is een holle rubberring bevestigd. Ze kan door persluoht opgeblazen worden en aldus de verbinding met het wagentje tot stand brengen. De vloei.tof, die nu door de buis ge-perst wordt, kan niet anders ontwijken

ot

ze moet door de koeken gaan. Daarna valt de vloeistof vanat de plaat in de bak. Een pomp doet de vloeistof vanuit de bak door de

koeken cirouleren. Er wordt regelmatig een correotie toe-gevoegd. Een eventueele overmaat verdwijnt lis een over-stroompijp in het riool.

(20)

11

:

y

~

,

wassen water van bak 11 15°

,

, ,

,

_{O,l%bicarbonaat.}

,,11 waasen permutietw. {wa ter 150

, ,

" 12 aviveren emulsie. 60°

,

0,3%emu1sie. Voor de finishing kunnen diverse soorten emulsies gebruikt worden. Dit is een kwestie van experimenteren in een

proer-spinner~. Voorbeelden:

~.5 delen hexaglycolmonoat.araat en 3 delen spindelolie aanm8ken tot een 1,5%ige emulsie, waarbij nog 0,2%polyvinylalkohol ge-voegd wordt.

B.o1ijfoliezeep I gram per liter.

0.O,5%ige emulsie van vaselineolie en een emulgator (4:1). Na het behandelen met de emulsie worden de koeken van de wagentjes afgenomen en in open roestvrijstalen spinpotten, welke op eleotromotoren gemonteerd zijn, gecentrifugeerd tot een watergehalte van 50%. Duur van het oentrifugeren:10-15min •• De koeken (nog steeds van maDhhetten voorzien) worden nu op iets hellend opgestelde stangen geschoven. Deze stangen zijn op een

gestel gemonteerd, dat met ~~l~tj~e a.er een Ta11~ Y.~8ohoY.n

kaü ~oTd.n. De r~ils loopt door een droogkanaal, zodat het

gestel in dit droogkanaal gebracht kan worden. Doordat hieraohter steeds nieuwe aangevoerd worden, wordt de serie koeken door het kanaal gedrukt. Hierin wordt gedroogd, doordat grote ventilatoren de lucht circuleren en deze laatste tevens door stoomspiralen verwarmd wordt (70-8000).

De koeken verlaten het kanaal met een voohtgehalte, dat lager is, dan het gewenste. In een conditioneerkamer worden ze op het

juiste voohtgeha1te gebracht (11%).

Na het conditioneren, dat ongeveer 1 à 2 dagen inbeslag neemt, worden de koeken 1n een conerij a~gewonden en de draad op oones

gebracht. Tijdens het oonen worden de koeken nageken. Goedgekeurde pari jen worden verpakt en voor de verzending gerrd gemaakt.

(21)

j

De bedoeling is het regenereren van spinbadoplossing door concentratie. Daartoe wordt in een verdamper water uit de ingangsvloeistof verdampt.

- Met het oog op de kans op zoutafscheiding op de stoompijpen

wordt gebruik gemaakt van geforceerde circulatie van de

electro-lytoplossing. Het gekozen verdampertype is op de volgende

bladzijde geschetst. Gegevens:

Eea productie

van

10 ~on rayon per 24 uur.

Samenstelling van de te regenereren oplossing in kg per

ton rayon: 14811 kg H₂0

2253 " H2so4

3.633 " Na2S04

900 " MgS04

857 ,. znS0₄

-Uit deze oplossing moet worden verdampt: 6847 kg water per ton rayon.

Voor de verdamping hiervan staat ter beschikking stoom van 105°0., en een druk van 1,2 atm. (verzadigde stoom).

Het vacuum waaronder in de practijk wordt ingedampt, bedraagt

90 mm Hg en het 'blijkt dat daarbij'J.de kooktemperatuur

van

de

oplossing 57°0.is.

We nemen verder aan dat de stoom geheel condenseert, en dat het condenswater continu wordt afgetapt.

Voeding en aftappen van de oplossing geschieden eveneens continll.

De pijpen zijn tegen aantasting beveiligd door uitwendige verloding.

Geveaagd:

1.

berekening van de benodigde hoevee~heid stoom per uur.

2. berekening van de hoofdafmetingen van de verdamper.

Bij de berekening zullen we aannemen dat de verdamper reeds in vol bedrijf is, zodat we de omstandigheden waarbij de

gehele vloeistofmassa in de verdamper nog op het kookpunt

moet worden gebracht, verwaarlozen. .

Daar de verdampers voor continubedrijf zijn bedoeld, is dit wel geoorloofd.

(22)

Verdamper voor spinbadregeneratie. waterdamp

1

~

-

--

-

-_ _ ~~ afvoer stoom - - .. ~ condenswater invoer

P.

centrifugaalpomp

(23)

Wanneer dus de oplossing in de verdamper eenmaal op kook-temperatuur is gebracht, geldt de volgende warmtebalans:

1 #

Qs< Cëbt + Cs) • U.A •• t ' . ~ _{< Cw}+ Cm) + ~.Cv _{( t 2 - ti')}+

W.

Hierin is:

Qs • de benodigde hoeveelheid stoom in kg per uur.

°

Ce - de soortelijke warmte van het condenswater in kcal/ C.kg • .

• t • t _{2 -} tI in graden Celsius.

o

tI - de temperatuur van het condenswater bij de aftap, in C. t _{2 •} de temperatuur van de condenserende stoom, in °C.

Cs - de condensatiewarmte van de stoom bij t ₂, in oe.

U • de overallcoëfficient in kcal/cm2.OC.uur. A - het warmteoverdragend oppervlak in cm2• at'.

~-o •

_w

C -

_m

~-C -v t " ₂

-t "

_I

-het gem. temperatuurverschil tussen atooa en oplossing inoC •• de hoeveelheid verdampt water in kg per uur.

de verdampingswarm te van water bij t

₂

'

in °C.

de mengwarmte van het water met de overblijvende opl •• kcal)g de toegevoegde voeding in kg per uur.

de gemiddelde soortelijke warmte der voeding, de kooktemperatuur van de oplossing in °C. de begintemperatuur der voeding in °C. W - het warmteverlies naar buiten in kcal/uur.

Berekend moeten worden;

de benodigde hoeveelheid stoom • Qs ,en het warmteoverdragend oppervlak A als maat voor de hooldafmetingen van de verdamper. De overige factoren moeten worden berekend of zo goed m08elijk geschat.

~ Cc t de soorteli~ke warmte van het condenswater bedraagt

~ 1 kcal per C.

t l ' de temperatuur van het cogdenswater bij de aftap kan _{worden aangenomen op} ₁₀₀ _C. t 2 ' de temperatuuo van de verzadigde en condenserende stoom _{bedraagt 105 C.} Cs ' de condensatiewarmte van de stoom bedraagt bij 105 °c

536 kcal/kg.

U t de overallcoëfficient.

(24)

ha ' de filmcoëfficient a!B de stoomzijde,

~ t de warmtedoorgangscoefficient van de

aetalen pijpwand.

hz ' de filmcoëfficient aan de zijde van _{de oplossing.} Nu is: . 1

-

1 + 1·

U.A.

c.

Men kan de ter. JLlk. .• A.. wel verwaarlozen, daar de

weerstand van welle metàlen wand ook, in geen verhouding staat tot de filmweerstanden. Verder is de lengte van de stoom- (condens-)film gelijk aan die van de film aan de zijde der oplossing, en dus gaat de vergelijking over

inz

I I 1

- + •

waarin:

D • de pijpdiameter aan de stooazijde,

D: .

de pijpdiameter aan de zijde der oplossing.

D • de pijpdiameter aan de zijde van de film welke controleert, of anders een bepaalde gemidnelde waarde.

Nu zou .. dus U te berekenen zijn door een pijpdiameter aan

t~ nemen, en

H

en h te berekenen.

Volgens Perry ~Chem1~al EngiBeers' Handbo?k) is echter over de afzonderlijke filmcoefficienten b1j verdampers nog weinig gepubliceerd. Wel geeft Nussel~ (Mc.Adams; Heat Transmission blz. 270) voor condenserende stoom

een vereenvoudigde formule, nl.:

-

174

173 ,

y • t

doch betrouwbare gegevens over filmcoëfficienten aan de zijde van de in te dampen oplossing waren voor een gevel als dit niet te vinden. En juist deze film is de belanr-rijkste.

Perry geeft schattingen en ook enige experimenteel ver-kregen waarden omtrent

U,

maar betoogt met nadruk dat deze cijfers slechts de orde van grootte weergeven. Volstaan moet dus worden met een vrij grove schatting van U. In de practijk zou het goed zijn U eerst experi-menteel te bepalen, voor aan de verdamperberekening be-gonnen wordt.

In

dit geval speelt natuurlijk de kans op zoutafzetting aan de buitenzijde der pijpen en de

gefor-: UI(:d~e~tR~~~~!~:~tr~!~ry

een schatting

voor U in geval van ft condensing vapor to boiling liquid

in scaleforming evaporators" als waarde voor U :

300 -

800 B.T.U. / hr. sqft.

F.

Om aan de velige kant te blijven zullen we voor deze berekening U • 400 stellen. Omgerekend op de hier ge-bruikelijke eenheden wordt dit:

(25)

- - -

-t ' , he-t gemiddeld -tempera-tuurverschil -tussen de s-toom en de kokende oplossing bedraagt 105 - 57 • 48 graden.

~ , de hoeveelheid verdampt water per uur is gegeven en

bedraagt 10/24 x 6847 - 2853 kg.

Ow ' de verdampingswarmte van water bij 48oc.,i8 570 kcal/kg. C. ' de mengwarmte van het verdamte water met de

overblijven-de oplossing.

Zolang men niet met het uitvallen of in oplossing brengen van zouten heeft te meken, en dus alleen de verdunnings-warmte van reeds in oplossing zijnde zouten beschouwt, kan men het daarbij optredende warateeffect verwaarlozen ten opzichte van de verdampingswarmte van het water.

Uit het werk van Bichowski en Rossini ( Thermochemistry of Chemical Substances) blijkt wel dat de verdunnings-warmte van de meeste electrolpten in dit verband geen rol van betekenis speelt. belfs blijkt dat bij het

zwavel-zuur het warmteeffect door de optredende concentrat~e

van de oplossing niet meer bedraagt dan ongeveer 3 ~o van het aantal calorieen nodig om de overeenkomstige hoeveel-heid water te verdampen. De mengwarmte kan dus voor de berekening van een technisch project als dit, in zijn geheel worden verwaarloosd.

~ , de toegevoegde voeding bedraagt 9370 kg per uur. Cv ' de gemidde6de soortelijke warmte van de voeding is

0,9 kcal/ C. kg.

W ,het totaal der warmteverliezen naar buiten, wordt bij

goede isolatie op niet meer dan 3% van het totaal geschat. We zullen hier veilighijdshalv~ aannemen 5% van het

totaal aantal benodmgde calorieen.

ti',

de temperatuur der voeding bij de inlaat is 45 oe.

t

_2',

de kooktemperatuur der oplossing is 57 00 •

Wanneer we nu de vergelijking invullen krijgen we:

Qs< lx5 + 536 ) - 0,195 x A x 48 • 2853 x 570 + 9370 x 12

Dus

541 ~ • 9,36

A - I

830 000 Waaruit volgt:

~s • 3383 kg stoom per uur A • 195500 cm2

Nemen we per verdamper een 120-tal pijpen aan van 30mm inwendige diameter en een lengte van 2,5 meter, dan is het verwarmend oppervlak (A) van een verd8.UIPer: 2

120 x 250 x

t

x 32 -. 212 000 cm. We kunnen dus met één verdamper volstaan.