Способ получения водорастворимых простых эфиров целлюлозы

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик (i)i 615088 (g/) дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 19.01,76 (2a ) 2316569/,23-05 (51) М. Кл.

С 08 В 11/20. с црнсоединеннем заявки №

Гвсударстввникй наатвт

Свввтв Мнннстрое СССР вв двлаи нзвврвтвннй н вткритнй (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.07.786юллетень № 26 (45) Дата опубликования оаисання 21.06.78

\ (53) УДК 677. ,464 {088.8) {72) Авторы изобретения.

И. В. Парфенов, Ю. Д. Андреев, Е. П.

Н. С. Рыбаков, 10. В. Шариков, А. А.

М. В. Прокофьева и H. Н. Хин.Г

Шнроков;- "

Колесов, ...:, 1 р...„,, институт (7l) Заявитель

Всесоюзный научно»исследовательский синтетических смол (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ

ПРОСТЫХ ЭФИРОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Изобретение относится к области получения простого эфира нелшолозы, в част ности метилцеллюлозы, метилоксипропип» целлюлозы, метилоксиэтилцеллюпоэы и др.„уже применяемых в качестве свяэукьщих, клеющнх, эагущающих, эмульгирую»щих и т. и. соединений в тестильной химической, нефтедобывающей, металлургической, лакокрасочной промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ получения метиппелпюлозы обработкой в автоклаве щелочной целлюлозы хлористым метнпом ипи смесью его с окисями алкилена (напрнмер, пропилена) при еФи.овременной загрузке so понентов (1)в автоклаве с последующим нагревом смеси до 40-100 С и много кратной промывкой готового продукта горячей водой. Недостатком описанного способа получения алкнловых эфиров цел люлоы является образование большого количества сточных вод.

Известен также способ получения метнлцеллкнтоэы или смешанных метилоксиалкиповых эфиров путем ре цирку ляпни р5 увлажненного хлористого метина или смеси его с окисями этиленаипропилена через массу щелочной целлюлозы, находящуюся в автоклава, причем, подпитка компонентов в цикл ведется непрерывно в йроцессе синтеза (2). В описан ном процессе сырой продткт отмывают . горячей водой (80»100 ) с выходом готового продукта 92-94% при большом расходе воды на промывку, вследствие чего обраэуетса большое количество сточных вод,, содержащих хиористый натрий, волокнистый материал и цз. примеси, эа» грязняющие водоем. Готовый продукт имеет волсжннстую структуру и содержит до 2% нерастворимых примесей.

С целью создания ynpomeeaoro процесса получения высокоочищающих водорастворнмых эфиров целлюлозы и пиквид,1цин сточных вод сырой продукт растворяют

s 5-15 лом водном растворе хлористого натрия при 0 25оС с получением 15%-ного раствора, отделают от полученного раствора нерастворимую часть, вы6 15088 саждают эфир цеппюпозы нагреванием раствора до 70-95, отдепяют от раствора сопи, гранупируют, промывают и сушат, Дпя получения 1-5%-ного раствора эфира целлюлозы сырой продукт раство5 ряют при 0-25 С в 5-15%-ном водном растворе хлористого натрия, поступающего со стадии высаждения и промывки простого эфира в копичестве 60-90% от

f0 общего объема жидкой фазы, Обращающегося в цикле. .На чертеже приведена схема процесса.

Простой эфир цеппюпозы получают известным способом, например путем взаимс

t5 действия предварительно меГсеризованной целлюлозы с апкипируюшими агентами ипи смесями их с оксиапкипирующими агентами в автокпаве 1 . В качестве апкипируюшего агента используют, например, 20 хпористый метил, в качестве Оксиапкипируюшего, агента,. например, окиси эти пена, пропипена ипи бутипена. Сырой продукт поспе синтеза, содержащий 40»60% хлористого натрия, растворяют при 0-250С в 5-.15%-ном водном растворе хлористого натрия, например, поступающем в annapaI 2 дпя растворения со стадии высаждения и промывки. Концентрация продукта в растворе составляет 1-5%. Из ап30 парата дпя растворения раствор поступает в сепаратор 3, где Очищается от нерастворимой части (волокна цеппюпоэы, гели и и пр.), которые выбрасываются из сепаратора и поступают на сжигание. Очищенный раствор. продукта поступает в обогреваемый высадитепь 4. В высадитепе 4 при 70-100 C происходит интенсивное высаждение продукта, причем, бпагоприят ное действие на полноту высаждения ока-40 зывает присутствующий в данном растворе хпористый натрий. Образовавшаяся суспензия перекачивается в аппарат 5, где в этих же условиях происходит разделение жидкОЙ и твердой фаз. Простой эфир цел- 4 пюпоэы выводится иэ аппарата с помощью шнека 6, который Обеспечивает .Отжим жидкости иэ продукта. Влажный продукт, содержащий хпористый натрий, поступает в гранупятор 7 и далее на отмывку от хлористого натрия s промывной аппарат

8 (промыватепь). Очищенный гранупированный продукт поступает на сушку и упаковку.

Горячий водный раствор хпористого натрия, отделенный от продукта, поступает иэ аппарата 5 в холодильник 9 и на-правпяется, как указывалось выше, на стадию растворения. При этом ие проиочески уносимого с этим раствором, т. к. отработанный раствор возвращается в цикп {т. е. на стадию растворения).

Количество водного раствора хпористого натрия возвращаемого в цикл, составляет 60-90%, а 4 4 L выводится из цикла дпя регенерации, Отработанный раствор, подлежащий регенерации, поступает в обогреваемый сепаратор 10, где он отдепяется от части продукта. Регенерация производится путем дистилляции горячего раствора в испаритепе 11 с поспедуюшей его конденсацией. Горячий конденсат с температурой 95-100 С используется дпя отмывки продукта от хлористого натрия в промывном аппарате 8, где производится промывка при

95-100 С. С цепью экономии расхода воды реализовано противоточное движение продукта (воды и конденсата), .

Затем вода, содержащая хпористый натрий и некоторое количество механически унесенного продукта, поступает в сепаратор 10 где смешивается с водным раствором хлористого натрия, возвращаемым в цикп и участвует в общем технопогическом цикпе. Отделенный продукт из сепаратора возвращается в гранупятор 7, дацее «в промыватепь 8 и на сушку.

Готовый продукт обладает способностью образовывать полностью прозрачные водные растворы, не содержащие посторонних вкшочений (вопокон, загрязнений, гепеобразных частиц и др.)

Пример 1. В аппарат 1 загружают 2,3 кг щелочной целлюлозы, содержащей 0,89 кг целлюлозы 0,73 кг щепочи и 0,68 кг воды, затем, подают

1,8 кг хлористого метила и ведут син» тез цри 55-60 С в течение 6 ч при перемешивании. По окончании синтеза 3,09 кг щелочной метипцеппюпозы (состава, кг:1 метипцеппюпозы 1,06 хлористого натрия, 0,3 щепочи и 1 воды, выгружают изавтокпава 1 в аппарат 2 дпя растворения в 77 кг 5%-ного раствора хпористого натрия, который подают из аппарата

5 поспе отжима в нем предыдущей партии метипцеппюпозы. Кроме того, в аппарат 2 дополнительно добавляют 19,82 кг кг воды. Содержимое аппарата 2 при перемешивании охлаждают до 15 С и переводят метипцеппюпозу в 1%-ный раст вор. Затем раствор нейтрал зуют 0,09 кг

33%ным раствором соляной кислоты.

Нейтрапизованный раствор метипцеппкь615088 ции его от примесей и волокон нерастворившейся цеплюпозы (ипи неполностью метипированной целлюлозы). Отде ленный остаток сжигают с утилизацией теппа, используемого дпя регенерации отработан5 ных промывных вод, выведенных из сепаратора 3.

Очищенный раствор метипцеппюпозы передают в высадитепь 4. Высаждение о существпяют при перемешивании раствоО о ра и нагревании его до 90 С. Образовавшуюся горячую суспензию передают в аппарат 5, в котором поддерживают ату же температуру, продукт отжимают от жидкой среды (5 /-ный раствор хлористого

15 натрия) с помощью отжимного устройства (например, шнека). 20 / от обшегообъема жидкой фазы из аппарата 5 поступает в аппарат дпя улавливания оставшихся частиц продукта, затем возвращают в цикп {на промывку в аппарат 8), 80% от общего объема жидкой фазы, используемой дпя растворения новой партии метипцепцюпозы из аппарата 5 через хоподипьник 9 передают в аппарат 2. 20% жидкой фазы иэ аппарата 5 подают в сепаратор

10 дпя упавпивания частиц продукта, затем на узеп регенерации в испаритепь 11.

Полученный в испаритепе 11 конденсат поступает в цикп аппарата 8 дпя промывки готового продукта. Метипцеппюпоэа иэ аппарата 5, проходя через гранупятор 7, поступает в аппарат 8 дпя отмывки от хлористого натрия. Промывиые воды иэ аппарата 8 поступают в сепаратор 10 с последующей регенерацией в аппарате 11.

Выход готового продукта 96,5% по отношению к копичеству,. поступившему из автокпава 1. Содержание эолы в го 4д товом продукте в расчете на хпористый натрий 0,12%. Растворимость в в де

100%.

Пример 2, В автоклав 1 дпя ° синтеза загружают 2,3 кг щелочной дре-4g весной цеппюпозы, попученной любым из- вестным способом, имеющей состав как в примере 1, затем 1,8 кг хпористого метипа и 0,3 кг окиси пропи ена. Синтез ведут в течение 6 ч при 2 ч 45 С 50 (2 ч) и 65 С (4 ч) перемешивая реак« ционную массу. По окончании синтеза

3,1 кг шепочной метнпокснпропипцеппюноэы состава кг: 1,0 1 метипоксипропипцеппюпозы, 1,06 хпористого натрия, ss

0,03 щепочи и 1 воды, выгружается в аппарат 2, содержащий 15 /-ньтй водный раствор хлористого натрия в койичестве 9 1,66 кг поступивший из аппарата метипоксипропипцелпюлоэы, 45, 18 кг воды, добавленной дополнительно. Содержимое аппарата 2 при перемешивании охлаждают до+5 С и переводят метилоксипропипцеппюпоэу в раствор, концентрация которого составляет 1%. Ла пее производят операции, описанные в примере 1, со спедуюшими изменениями: количество раствора хнористого натрия, возвращаемое из аппарата 5 в аппарат

2, составляет 96% от общего объема, на регенерацию иэ аппарата 8 передают

1,5 кг 14 /-ного раствора хлористого натрия. Выход готового продукта 96,0% содержание эолы О, 15%, растворимость в воде 100%.

Пример 3. В аппарате 1 загружают 11,5 кг щелочной цеппюлоэы, попученной известным способом, состава, кг. 4,45 цепшопозы, 3,65 щелочи и 3,4 воды, вводят в хоподипьник 9 кг хлористого метила и 1,5 кг окиси пропипена и ведут синтез метипоксипропилцеппюпозы способом, описанным в примере 2.

По окончании синтеза 15,35 кг щелочнойй метипоксипропилцеппюпоэы состава, кг 5 метилоксипропипцепшопозы, 5,3 хпористого натрия, 5 воды и 0,15 шепочи выгружают в аппарат 2, содержащий

58,3 кг 15%-ного раствора хпористого. натрия изацпарата 5 и 25,9 кг воды„ добавленной допопнитепьно. Дапее проводят операции, опиданйые в примере 2, со спеду ошими изменениями: дпя нейтрапиза ции в аппарат добавляют 0,45 .кг 33% ной сопяной кислоты иэ аппарата 5 в аппарат 2 возвращают 66% от общего объема раствора хлористого натрия, раст ворение ведут при +10 С на регенерацию из аппарата 8 передают 7,5 кг 14%ного раствора хпористого натрия.

Выход готового продукта 87,0%; содержание зопы О, 1%, растворимость в воде 100%.

Пример .4. Приучают шепочную метипоксиатяпцеплюпоэу способом, описанным в примере 3, заменив окись пропипена таким же копичеством окиси этипена

П р и м.е р 5. В автокпаве 1 проводят синтез метипоксипропинцеппюпозы согпасно описанию в примере 2. Полученный продукт промывают известным способом, например, на центрифуге, водой с температурой 95.С до содержания зопы

О, 15%.

Выход готового продукта составпает

95%, растворимость в воде 98%. При атом образуется около 300 и сточных вод, которые содержат хпористый натрий жl ° r i coи волокнистых час »

615088

0,12

96,5

1ОО

0,10

97,0

1,5

0,10

97,0

0,15

300 тиц. Сточные веды указанного состава подлежат специальной регенерации, что значитепьно удорожает процесс. В пр6тнвном случае сбрасывание сточных вод без регенерации загрязняет водный бассейн.

Из отмытого от сопей продукта готовят 1-5%-ный раствор в конденсате при 0-20 С, затем от раствора метилКак видно из таблицы и примеров, применение .способа но учения высоко» очищенных иростых эфиров цепиолозы цо сравнению е существующими позвопяет упростить существующую схему и ликвидировать сточные волы.

Использованще предпоженного процесса поцучения простых эфиров иеипюиозы обеоцечивает но сравнению с существующими способами саедующие иреимущества. обес е кмже высокого выхода продукта ликащмщил " сточных вод и органнЮ 3S ческих оччщнов. что позвонит цредотвра тить звтрланевия водоемов экономия расхода води на промывку продукта, me приобретает большое зна»

46 чевие а настоящее время, когда пересма.цриваащщм нормы расхода воды дпя цромыщлевнмк нужд в старону их значитег „ьнзг9 ФОиращення . уменьшение теин@затрат бпагодаря

45 исииноченмю ... стадии распыпитепьной сунвн.

Просижу эфиры asataonosar, полученные пэ ярелпагаемому способу, обпадают cIBMO6aocThlo образовывать ПОпностьзь проарачнэю. водные растворы, что например, значительно упучшит качестве. по рщамык их них покрытий, также ка числю попимерных продуктов (например, поиивнни43хпорида} д пОпучеиных при ио поньзованни простых эфиров aeaaamost оксипропилцелпюлозы отделяют нерастворимую часть, например, на сепараторе, и очищенный раствор сушат на распылите ь» ной сушилке. Выход после очистки и раопылительной сушки составляет 75%, раст» воримость 100%.

Качественные показатели продукта приведены в таблице. в качестве эмупьгаторов суспензионной попимеризацин.

Ф о р м у и а и з о,б р е т е н и я

1. Способ попучения водорастворимых простых эфиров де ппюпоэы апкилированием иди оксиалкилнрованием щепочкой ценлюпозы с поспедукхпей обработкой полученного поду»: . продукта и выделением простого эфира цеапюпозы, о т и и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса и пнкви дации сточных:вод, обработку проводит

515%»abtM водным раствором хпористого натрия при О-25 С до цоиучения - o го раствора подупродукта с поспедукхним выдепением простого эфира aeattataosst asгреванием растворе aoqyapoayata до 70

95 С.

2.Способпоп. 1, отличаю шийся тем, что 5-15 %-иый раствор хлористого натрия поступает со стадии выделения простого эфира пеппюнозы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Ангиии М 1076969, СЗА, 1964.

2. Авторское свндетеиьство %410030, С GS В 11/2О, 1974.

615088

Составитель Т. Мартинская

Редактор Л. Новожилова Техред М. Борисова Корректор E. Палп

Заказ 3841/17 Тираж 641 Поддисное

UHHHFIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 415