Файл: Бытенский В.Я. Производство эфиров целлюлозы.pdf

чего сироп разбавляют водной уксусной кислотой до такого содержания воды в нем, при котором ацетат целлюлозы стано­ вится нераегіворимым. Высаждение должно осуществляться та­ ким образом, чтобы ацетат целлюлозы выпадал из сиропа в форме, удобной для последующих промывок, т. е. гранулы дол­ жны быть пористыми и достаточно мелкими. Такой эффект за­ висит от концентрации водной уксусной кислоты, скорости ее подачи и интенсивности перемешивания. Обычно эти параметры отрабатываются на производстве для каждого конкретного аппа­ ратурного оформления и условий данного производства.

Измельчение и промывки. В том случае, когда режим высаждения не обеспечивает форму гранул удобную для промывки, проводят операцию измельчения. Продукт измельчается сначала в мельнице предварительного измельчения, а затем в мельнице для тонкого помола.

Измельченный ацетат целлюлозы поступает на водные про­ мывки в емкость с мешалкой и ложным дном. Первые промывки проводят отработанной уксусной кислотой концентрации не бо­ лее 4%. После того как содержание уксусной кислоты в промыв­ ной воде достигнет 6%, для следующих промывок используют чистую воду, подвергая ее в случае необходимости химической очистке или обессоливанию. Конец промывок определяют по кислотности промывной воды. Отмытый продукт передается во флотатор, где могут выполняться дополнительные операции: от­ белка, стабилизация и т. п.

Сушка и упаковка. Готовый ацетат целлюлозы отжимается от воды на центрифуге до влажности 50—60% и сушится в су­ шилке любого типа, причем, естественно, температурный режим сушки и продолжительность ее зависят от типа сушилки. Влаж­ ность высушенного ацетата целлюлозы не превышает 3%. Вы­ сушенный ацетат целлюлозы упаковывают в мешки из прочной влагонепроницаемой ткани.

Регенерация уксусной кислоты. Водные растворы уксусной кислоты после операции высаждения и первых промывок посту­ пают в отделение регенерации. Очищенная уксусная кислота частью возвращается в производство, большая же часть ее по­ ступает в продажу.

Непрерывный процесс

Во Франции разработан непрерывный гомогенный способ по­ лучения ацетатов целлюлозы, который нашел промышленное применение (рис. 29).

Процесс состоит из следующих операций: подготовка сырья; активация; ацетилирование; прекращение ацетилирования; ча­ стичный гидролиз; высаждение; промывка; сушка; упаковка; регенерация отработанных жидкостей; ликвидация отходов про­ изводства.

По данному способу может быть получен как ТАЦ, так и диацетат.

51

Активация целлюлозы осуществляется 90—95%-ной уксус­ ной кислотой, которая перед ацетилированием вытесняется ледя­ ной уксусной кислотой. Ацетилирование ведется уксусным ан­ гидридом с катализатором серной кислотой, в качестве разбави­ теля используется уксусная кислота.

Целлюлоза для ацетилирования используется только древес­ ная. Однако может применяться и хлопковая.

Подготовка сырья. Для активации целлюлозы в специальной емкости с мешалкой готовится 90—95%-ная уксусная кислота и перекачивается насосом в гидропульпер 2. Кипы древесной целлюлозы взвешивают, распаковывают и на рольганге 1 под­ водят к гидропульперу 2. Для ацетилирования готовят смесь ук­ сусной кислоты с серной кислотой в емкости с мешалкой и ук­ сусный ангидрид в другой емкости. В специальных емкостях подготавливают смеси для других операций.

Активация. Активация целлюлозы в данном процессе состоит из нескольких операций: а) диспергирование; б) разбавление пульпы; в) выдерживание пульпы перед подачей на фильтр вы­ теснения; г) вытеснение из целлюлозы водной уксусной кис­ лоты и замена ее ледяной. Общее время активации, т. е. кон­ такта целлюлозы с уксусной кислотой, составляет -~2ч.

Для диспергирования целлюлозу загружают в гидропуль­ пер 2— вертикальный аппарат с мешалкой. Предварительно в аппарат заливают 90—95%-ную уксусную кислоту в таком ко­ личестве, чтобы навеска целлюлозы образовала в ней 5%-ную суспензию. Перемешивание ведут в течение 7—8 мин., после чего взвесь передают насосом в следующий аппарат — разбави­ тель пульпы 3, также снабженный мешалкой. В этот аппарат заливают 90%-ную уксусную кислоту, и пульпа разбавляется до содержания в ней целлюлозы 2,5%. После перемешивания в те­ чение 20 мин взвесь перекачивается в ряд емкостей 4 (обычно три емкости) с мешалками, соединенных между собой. Для пре­ дотвращения оседания целлюлозы в емкостях непрерывно ра­ ботают мешалки. Из этих емкостей пульпа насосом перекачи­ вается в промежуточную емкость 5 с мешалкой и переливной трубой, по которой избыток пульпы сливается обратно, и таким образом в емкости поддерживается постоянный уровень. Все эти емкости являются звеном, соединяющим периодические опе­ рации процесса с последующими непрерывными.

Из промежуточной емкости пульпа насосом непрерывно по­ дается в так называемый питающий ящик 6, который имеет пе­ реливную трубу, зазор в нижней части и шибер, регулирующий величину зазора. Через зазор пульпа вытекает из ящика на фильтр вытеснения 7. Регулируя величину зазора, можно изме­ нять производительность аппарата.

Фильтром вытеснения называется аппарат, на котором про­ изводится удаление из целлюлозы водной уксусной кислоты и замена ее ледяной. Этот аппарат состоит из непрерывной резиновой перфорированной ленты, на которой находится

63

металлическая сетка. Над верхней ветвью ленты расположены оросительные устройства в виде перфорированных желобов, и непосредственно на сетке лежат тяжелые стальные валки, разде­ ляющие аппарат на секции. Под резиновой лентой имеются от­ сасывающие устройства. Весь этот агрегат заключен в герме­ тичную камеру, из верхней части которой отсасываются пары уксусной кислоты.

При удалении водной уксусной кислоты из пульпы на ленте образуется сплошной слой целлюлозы, толщина которого регу­ лируется количеством поступающей пульпы, т. е. величиной за­ зора питающего ящика.

На другом конце ленты в ороситель предпоследней секции непрерывно поступает ледяная уксусная кислота. При помощи вакуума кислота просасывается через слой целлюлозы, соби­ рается в специальный бачок, из которого насосом подается

вороситель соседней секции, лежащей ближе к началу ленты,

итак далее до второй секции.

Уксусная кислота, выходящая из второй секции, содержит

ного вытеснения избыток жидкости отжимается тяжелыми сталь­ ными валками.

В последней секции волокно не орошается. Отсюда оно по­ падает на специальное устройство 8, где отжимается до содер­ жания уксусной кислоты '>~60%, затем рыхлится и направ­ ляется лентой специального транспортера в ацетилятор 12.

Время прохождения волокна в фильтре вытеснения состав­ ляет 15—20 мин, температура 20—24 °С. На этой стадии опера­ ция активации целлюлозы заканчивается.

Ацетилирование. Ацетилирование осуществляется в шнеко­ вом аппарате — ацетиляторе 12, который представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат, снабженный водяной рубашкой, разделенной на секции. Каждая секция охлаждается водой с определенной температурой. Вал и шнек внутри полые, и в них также подается холодная вода.

Внутренняя поверхность аппарата и наружная поверхность шнека имеют насечки, что способствует перетиранию волокна при перемещении его внутри аппарата. Для лучшего растира­ ния волокна шнек кроме вращательного движения совершает еще возвратно-поступательное. К аппарату проведены трубо­ проводы для уксусной кислоты и ангидрида.

В первую секцию аппарата загружают активированную цел­ люлозу и смесь уксусной кислоты с серной. Содержание серной кислоты в уксусной составляет ■—■1,5%.

Уксусная и серная кислота равномерно распределяются по волокну, вся масса поступает во вторую секцию аппарата, куда подается уксусный ангидрид, и начинается реакция ацетилиро­ вания. Тепло, выделяющееся при реакции, снимается путем охлаждения стенок аппарата и шнека холодной водой. Этим же

54

способом регулируется температурный режим ацетилирования. Режим отработан таким образом, чтобы по ходу процесса тем­ пература поднималась равномерно от 23—26 до 63—65 °С.

Прекращение ацетилирования. В последней секции ацетиля-

с мешалкой, соединенные последовательно попарно. Прекраще­ ние ацетилирования проводится в две ступени. В аппарат одно­ временно поступают сироп и 60%-ная уксусная кислота. Их со­ отношение выдерживается таким образом, чтобы обеспечить полный гидролиз уксусного ангидрида и содержание воды в си­ ропе ~ 3 —4%. На следующей ступени содержание воды в си-

Рис. 30. Схема высадителя:

/ —корпус; 2 — мешалки; 3—вертикальный шнек.

ропе за счет 60%-ной уксусной кислоты доводится до 8—9%, после чего ТАЦ может поступать на высаждение или подверг­ нуться гидролизу для превращения в диацетат.

Гидролиз. Эта операция осуществляется в гидролизерах— вертикальных емкостях, снабженных рубашкой для обогрева и специальными перемешивающими устройствами. Сироп после­ довательно проходит через пять-шесть аппаратов 14. Для полу­ чения ацетата с более точным ацетильным числом имеются еще два аппарата 15 меньших размеров, в которых возможна более точная регулировка температурного режима. В них, повышая или понижая температуру, ускоряют или замедляют процесс гидролиза. Общая продолжительность гидролиза 6—7 ч.

Для прекращения гидролиза сироп передается в специальный аппарат 16 с мешалкой, куда одновременно поступают 30%-ная уксусная кислота (профильтрованная) и растворы ацетата нат­ рия или триэтаноламина для связывания серной кислоты.

Высаждение. Аппарат для высаждения 17 представляет собой вертикальную эллиптическую в сечении емкость с двумя мешал­ ками (рис. 30). Широкая труба в нижней части аппарата соеди­ няет его с вертикальным шнековым устройством для выгрузки

55