Промывка и стабилизация
Пропитанный кислотой, отжатый в центрофуге пироксилин способен самовоспламеняться и должен быть, как уже упоминалось выше, быстро погружен в большое количество воды. Раньше отжатый продукт сбрасывали в небольшой резервуар, из которого он поступал в большой чан с водой. В настоящее время поступают иначе: содержимое центрофуги алюминиевыми вилами переносится в расположенный рядом промывной аппарат (так называемый гидравлический транспортер), посредством которого он вполне безопасно транспортируется в здание промывки. Промывной аппарат для нитроклетчатки (рис. 85) представляет широкую керамиковую или алюминиевую трубу, которая может быть соединена с центрофугой при помощи жолоба из легкого металла. У входа в промывной аппарат вода со скоростью 400 л/мин увлекает нитроклетчатку через сифон по наклонному проточному керамиковому трубопроводу в резервуар для предварительной промывки, где продукт промывается холодной водой до тех пор, пока кислота не будет удалена. Этот резервуар для предварительной промывки представляет собой бетонный или деревянный чан емкостью 5—7,5 т3, в первом случае обычно выложен глазированными плитками и снабжен дырчатым змеевиком, расположенным на дне аппарата и служащим для подвода сжатого воздуха. Большое количество сточных кислых вод должно быть каким-либо образом обезврежено.
После предварительной промывки продукт поступает для промывки в деревянный или керамиковый чан высотой 1,5—2 ,и и емкостью 3—5 я3, рассчитанный для одновременной промывки 50—100 кг пироксилина. Впуском пара вода доводится до кипения и в течение дня несколько раз меняется. Раньше в Англии кипячение производилось 5—7 суток, 10—14 раз по 12 час. за один раз.
В отличие от прежнего способа Э б л я, согласно которому для .скорейшей нейтрализации остатка кислоты пироксилин кипятили со слабощелочным раствором, в настоящее время кипячение производят в слабокислой среде, т. е. кипятяг с чистой водой, которая от кислоты, содержащейся в нитроклетчатке, приобретает кислую реакцию. При кипячении в присутствии небольших количеств кислоты продукты деструкции растворяются в воде, благодаря чему процесс стабилизации очень упрощается и ускоряется. Непосредственная обработка пироксилина известковой водой хотя и позволяет быстрее достигнуть конечной стадии, но стабильность такой нитроклетчатки меньше, чем нитроклетчатки, подвергнутой кипячению в кислой среде.
Э б л ь в свое время не обратил внимания на то, что добавка щелочи при горячей промывке гидролизует и деструктирует молекулу нитроклетчатки, благодаря чему стабильность конечного продукта уменьшается, так как остающиеся в нем продукты распада служат катализаторами процессов разложения пироксилина. Конечно кислая промывка, если ее продолжать слишком долго, может также привести к разложению; так, при долгом кипячении содержание азота в пироксилине уменьшается и растворимость увеличивается. Таким образом экономически столь ьажный вопрос, как наиболее рационально удалить отработанную кислоту, не может считаться разрешенным. г « ~Ч
Представление о возможности полного удаления отработанной кислоты из пироксилина путем предварительной холодной и длящейся несколько дней горячей промывки является глубоким заблуждением. Волокна пироксилина прочно удерживают определенное количество кислоты, от которого удается освободиться лишь при из-, мельчении (обращение в мезгу) и последующей стабилизации. Процесс собственно стабилизации распадается на три операции, а именно:
1) измельчение в голландерах,
2) промывка в лаверах,
3) короткая окончательная обработка в контрольном кипятильнике .
Голландер обычно состоит из ванны длиной 4 м шириной 2 т и высотой 60 см, емкостью 4500 я. При конструировании аппаратуры для обработки пироксилина употребляется главным образом чугун; для коллодионного хлопка во избежание окрашивания или загрязнения железными солями — керамика. Голландер наполняется водой, затем загружается около 200 кг пироксилина, и барабан с ножами приводится во вращение. Стальные ножи установлены параллельно. Масса, которой от вращения барабана сообщается поступательное движение, попадает в промежуток между ножами, установленными в дне голландера, и растирается, размалывается и постепенно превращается в мезгу. Благодаря вращению барабана измельченный продукт передвигается вдоль стенок и в то же время проталкивается между движущимися и неподвижными ножами. Мезга обрабатывается до тех пор, пока нитроклетчатка не превратится в тонкий рыхлый порошок, что в зависимости от величины загрузки и требуемой степени измельчения длится от 10 до 40, а в среднем 20 час. Измельчение в гол-ландерах значительно уменьшает время стабилизации. Так Г у й о н отмечает, что неиз мельченная нитроклетчатка с 13,15—13,27% N для стабилизации кипятилась в течение 260— 333 час. и затем подвергалась холодной щелочной промывке СаСОз, в то время как для измельченной нитроклетчатки оказа-лосьлостаточно 120—190 час. кипячения, включая сюда 20 час. на измельчение и 2 часа на кипячение со слабой известковой водой.
Тот же автор заметил, что измельчение в голландерах вполне стабилизированной нитроклетчатки приводит к увеличению скорости разложения, между тем как стойкость не вполне стабилизированной нитроцеллюлозы повышается, очевидно, благодаря удалению в процессе измельчения некоторых примесей.
Из голландеров мезга поступает в чугунные промывные ла-веры аналогичных размеров, снабженные барабаном без ножей. Здесь продукт промывается до нейтральной реакции постоянным притоком воды, спускаемой через дырчатый барабан, на который натянута фильтрующая ткань. Имеются голландеры, в которых объединены обе системы, т. е. водоотливной барабан помещен в суживающейся части ванны. После промывки мезга проходит через сито, задерживающее крупные частицы и комки, и посредством насоса передается в контрольные кипятильники, где обрабатывается горячей водой до тех пор, пока будут удалены малейшие следы кислоты и нестойких продуктов разложения.
Контрольные кипятильники или стабилизаторы представляют собой большие железные сосуды цилиндрической формы с мешалкой .пропеллерного типа, служащей для перемешивания ни-троцеллюлозной массы; лучше всего производить перемешивание посредством лопастных колес, расположенных на манер колеса центробежного насоса у самого дна. Емкость такого аппарата от 6 до 30 т3, и он может быть также использован для смешения частных партий, полученных при разных операциях. Воду сливают декантацией, благодаря чему потерь не .происходит. Обычно кипячение длится 3 часа, и вода сменяется до тех пор, пока не будет достигнуто так называемое предельное состояние Вилл я, т. е. до тех пор, пока при продолжительном нагревании пробы при высокой температуре в равные промежутки времен, и будет выделяться равное количество окислов азота. (Не достигнувшая предельного состояния, не вполне стабильная нитроклетчатка разлагается вначале быстрее и лишь спустя больший или меньший промежуток времени — с равномерной скоростью.)
Согласно исследованию Г у й о н а стабилизацию нитроклетчатки целесообразно вести, не меняя кислой воды при кипячении. За этим следует обработка в голландерах и наконец окончательная промывка в содержащей известь воде; во время всей этой операции реакция среды должна быть щелочной. Например для полной стабилизации пироксилина вполне достаточно кипячения в течение 144 час, 20-часового измельчения и наконец 2-часового кипячения в лаверах с водой, содержащей 1% CaCOs. Кипячение коллодионного хлопка длится всего 24 часа.
При кипячении под давлением можно было бы сильно сократить продолжительность операции; так, при 130° она выполняется в 20 раз скорей, чем при 100°. Однако обработка в автоклавах под давлением в том виде, как она практиковалась до сих пор, небезопасна.
После испытания на полноту отмывки кислот нитроклетчатка отжимается наконец на центрофуге; после 20-минутного отжима содержание воды составляет 27—30%. Для дальнейшего употребления нитроклетчатка сушится или же хранится во влажном состоянии.
Влажная нитроцеллюлоза обладает удивительной способностью к- заражению бактериями, которые изменяют ее состав. Так например влажный спрессованный пироксилин вскоре начинает плесневеть с поверхности, если его не предохранить от заражения слоем парафина или каким-нибудь средством, например фенолом или сулемой. Бактерии постепенно понижают в нитроклетчатке содержание азота; поэтому влажную нитроклетчатку стремятся сразу высушить.