CN101003576B

CN101003576B - 制备碱纤维素和纤维素醚的方法

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Publication number: CN101003576B
Application number: CN2006101568008A
Authority: CN
Inventors: 成田光男; 田畑正树; 吉田敦; 梅泽宏
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: US9611333B2; JP5030566B2; JP2007197678A; CN101003576A; TWI433854B; KR20070069046A; US20070149773A1; EP1803736B1; KR101204133B1; TW200740855A; EP1803736A1

Abstract

本发明提供有效制备在其中具有均匀碱分布的碱纤维素的方法。更具体而言，在螺旋输送器型接触器中连续引入纸浆和过量碱金属氢氧化物溶液，并使它们在螺旋输送器型反应器中相互接触。通过改变螺旋输送器的转速、螺距和浸渍区长度中的至少一种因素，用来控制通过排水得到的碱纤维素中碱与纤维素之比。将如此得到的碱纤维素醚化成相应的纤维素醚。

Description

制备碱纤维素和纤维素醚的方法

技术领域

本发明涉及碱纤维素以及使用其制备纤维素醚的方法。

背景技术

制备纤维素醚的已知方法包括的步骤是，将高度纯化的纸浆与碱性溶液接触而制备碱纤维素，然后用醚化剂醚化碱纤维素。虽然通过合适地控制取代度，得到的终产品纤维素醚变得可溶于水，但是纤维素醚含有不溶于水的部分，由于不溶于水的部分被认为是杂质，致使水溶液的透光率可降低或可损害纤维素醚的商品价值。

不溶部分是由于具有低取代度部分的存在引起的。该低取代度部分不具有足够的取代基以容许纤维素醚在水中的溶解。原因之一在于碱纤维素中不均匀的碱分布。

碱发挥的作用包括(a)膨胀纤维素以改变纸浆中的晶体结构，从而加速醚化剂的渗透；(b)催化环氧烷烃的醚化反应，和(c)作为卤代烷的反应物。不与碱的水溶液接触的纸浆部分不参加反应，从而仍保持为不溶部分。因此，碱纤维素的均匀性与碱纤维素中不溶部分的量有关。

广泛用于制备碱纤维素的方法，包括经审查的日本专利申请公布号60-50801/1985或未经审查的日本专利申请公布号56-2302/1981所描述的方法，其中将醚化必需量的碱加入经粉碎纸浆得到的纸浆粉末中，然后机械混合。但该方法中，碱未被分布到纸浆粉末的所有部分中，从而使纸浆粉末的某些部分仍未与碱接触。其结果，导致某些部分不能成为纤维素醚，仍作为未反应的物质存在于产品中，并损害纤维素醚的质量。因此，该方法能引起问题。

为了避免引起该问题，一种方法包括的步骤是：在过量的碱溶液中浸透纸浆片材，使纸浆吸收足量的碱，然后将浸透的片材进行压按，除去不需要的部分碱，将碱控制在预定量。当该方法被工业化施行时，通常的习惯是使纸浆卷自由旋转，方法是把支撑轴穿过卷的中心管，将其抬高从而提离地表，或者将纸浆卷放在滚筒上。然后，从纸浆卷中拉出片材，将其放入浸渍槽。但是，根据该方法，由于浸渍期间纸浆片材被拉力拉破，操作经常中断。另外，为了实现大量生产，需要巨大的浸渍槽，用于将纸浆片材在其中浸渍到预定的时间。因此，该方法有缺点，如必需给槽足够的空间和不可避免的投资成本上升。另一方面，采用纸浆碎片时，其块有不规则的表面，从而在压机压按时，产生挤压不均匀。不均匀挤压造成的碱分布不均匀，损害了碱纤维素的质量。

日本纤维素协会(Cellulose Society of Japan)编写的“Encyclopediaof Cellulose”(2000年11月10日出版)第433页，描述了纤维胶制备用的碱纤维素的制备方法，其步骤包括将纸浆加至碱性溶液中，形成稀粥样浆料，并用浆料压机挤压浆料。虽然克服了使用纸浆片材所致的缺点，但浆料压机引起挤压不均匀，从而因碱分布的不均匀而损害了碱纤维素质量。另外，单用该方法，由于挤压性能的局限，难以得到达到作为纤维素醚的原材料要求、碱含量相对较少的碱纤维素。因此，难以用该方法制备纤维素醚。

在经审查的日本专利申请公布号3-73562/1991中，描述了一种制备具有所需组成的碱纤维素的方法，包括的步骤是：用纤维素和过量的碱制备碱纤维素，然后用亲水性溶剂清洗碱纤维素从而除去碱。但是，该方法需要巨大的设备和许多操作。另外，亲水溶剂留在碱纤维素中，引起与醚化剂的副反应，从而降低了醚化剂的反应效率。需要中和清洗液或回收碱。因此，该方法难以工业化。

发明内容

本发明提供具有均匀碱分布的碱纤维素的有效制备方法。

根据本发明提供的制备碱纤维素的方法，其包括下面的步骤：

在螺旋输送器型接触器中使纸浆与碱金属氢氧化物溶液连续接触以生成接触混合物，和

使接触混合物排水。

本发明还提供制备纤维素醚的方法，其包括使用由此制备的碱纤维素。

本发明进一步提供制备碱纤维素的装置，其包括：

螺旋型接触器，其包括

在一端用于引入纸浆和碱金属氢氧化物溶液的至少一个入口，

在另一端用于排出接触混合物的至少一个出口，和

用于从一端至另一端传输纸浆和碱金属氢氧化物溶液并同时使它们之间相互接触以生成接触混合物的螺旋输送器；和

用于从接触混合物中分离出料块的排水器。

根据本发明能够有效制备在其中具有均匀碱分布的碱纤维素。其结果，能够有效制备具有高透明度的纤维素醚。

附图说明

图1表示碱纤维素制备装置的一个实例。

具体实施方式

优选本发明中使用的纸浆的形式可以为粉末或碎片。

通过粉碎纸浆片材可以得到纸浆粉，其为粉末的形式。纸浆粉的平均粒度通常可以为10至1,000μm，但并不局限于此。虽然没有对于纸浆粉制备方法的硬性限制，但是可使用粉碎机如切碎机和锤磨机。

虽然纸浆碎片的制备方法没有加以限制，但是纸浆碎片可以通过用已知的切割设备如切割机切割纸浆片材而产生。从投资成本角度，连续式切割设备较为有利。

碎片的平面面积通常为4至10,000mm²，特别优选10至2,500mm²。可能难以制备平面面积小于4mm²的碎片。而平面面积大于10,000mm²的碎片可能在操作中造成困难，如导入螺旋输送器型接触器内、在接触器内转移、以及导入排水器中。将纸浆碎片视作六面体，碎片的平面面积是六面体碎片的六个表面积中最大的表面积。

在本发明中，优选的是，每小时引入到螺旋输送器中的纸浆重量与碱溶液体积之比值可以为0.15kg/L或更低，更优选为0.10kg/L或更低，还更优选为0.05kg/L或更低。当该比值超过0.15kg/L时，完全浸渍可能会变得困难，导致碱纤维素中不均匀的碱分布。因此产物的品质可能劣化。优选该比值的下限可以为0.0001kg/L。如果不能满足下限值，则设备可能会变得不切实际的庞大。

可以优选的是，在本发明中要使用的螺旋输送器能够随意控制碱溶液的温度或接触时间。碱纤维素的组成依照纸浆所吸收的碱金属氢氧化物溶液的量而变化，可以通过控制接触时间及碱金属氢氧化物溶液的温度来调节吸收量。因此，具有这种控制能力的螺旋输送器可以产生出具有期望组成的碱纤维素。

虽然可以通过已知的技术控制碱金属氢氧化物溶液的温度，但可以优选使用热交换器。可以将热交换器设置在螺旋输送器之内或之外。虽然对碱金属氢氧化物溶液的温度没有硬性规定的特别限制，但可以将其调节在20至80℃的范围之内。

在本发明中，优选可以通过改变螺旋转速、螺距和接触区长度中的至少一种因素来调节接触时间。

改变螺旋转速的方法可以包括使用变频电机(inverter motor)改变频率和使用Beier Variator改变速度。螺旋转速优选可以为200rmp或更低，特别优选为100rmp或更低。当转速超过200rmp时，螺旋输送器中含有的物质可能由于离心力而施压于壁表面，从而平稳输送可能受到干扰。转速的下限优选可以为1rmp。

可以通过例如在预先已经安置好的许多螺距不同的螺旋输送器之间进行切换的方法来改变螺距。可以将螺距调节到优选为500mm或更小。当螺距超过500mm时，在从螺旋输送器中排出接触混合物的阶段中，在一个螺距当中排出开始与排出完成之间的时滞可能会太大，从而可能引起保留时间不均匀。因此可能造成碱纤维素的组成不均匀，这在产物品质方面可能是不利的。优选螺距的下限可以为10mm。

改变接触区长度的方法可包括：在已经安置好的许多螺旋长度不同的螺旋输送器之间进行切换，改变纸浆引入到螺旋输送器中的位置和/或碱溶液引入其中的位置，改变在串联布置的螺旋输送器之间所要使用的螺旋输送器的数目，以及上述的组合。

纸浆与碱金属氢氧化物溶液之间的接触时间可优选为1秒至15分钟，特别优选为2秒至2分钟。当接触时间短于1秒时，可能难以控制吸收量。当接触时间超过15分钟时，装置可能会过分庞大，从而产率可能变差。此外，纸浆可能吸收过多量的碱，从而使用任何排水器都可能难以制备具有适合纤维素醚制备的期望组成的碱纤维素。

至于螺旋，不仅可以使用单螺旋，也可以使用双螺旋。

具有连续处理能力的螺旋输送器是优选的。从空间节约性方面来看，这比分批处理的那种要有利，因为其可以制成比分批处理的那种更小。可以优选的是，螺旋输送器可以具有纸浆的活塞流通道，因为这可以保持接触时间的固定。如上面提到的那样，碱纤维素的组成依接触时间而变化，从而恒定的接触时间使得碱纤维素具有均匀的组成。因此可以得到具有期望品质的碱纤维素。从产物品质方面来讲，应该避免使引入到螺旋输送器中的纸浆不与碱相接触而通过。因为纸浆易于在碱金属氢氧化物溶液中漂浮，因此纸浆必须在通过螺旋输送器的同时保证与碱金属氢氧化物溶液的完全接触。

可以优选的是以这样的顺序将纸浆和碱金属氢氧化物溶液引入到螺旋输送器中，或者将纸浆与碱金属氢氧化物溶液的混合物引入到螺旋输送器中。在后一种情况下，由于已经使得纸浆与碱金属氢氧化物溶液相互接触，因此优选可以控制包括引入到螺旋输送器之前的接触时间在内的接触时间。

此外，优选碱金属氢氧化物溶液的入口可以位于纸浆入口的相同位置，或位于纸浆入口的下游。优选碱金属氢氧化物溶液的入口可以位于螺旋输送器内部的浆料的液面水平之上。这是由于这样的位置会使碱金属氢氧化物溶液与漂浮的纸浆接触并将其推入到浆料中。

浆料系指纸浆和碱金属氢氧化物溶液的接触混合物。例如，在碱金属氢氧化物溶液的入口，一旦碱金属氢氧化物溶液与来自上游的纸浆相接触就形成浆料。如上所述，可优选的是，碱金属氢氧化物溶液的入口不是位于浆料中而是位于浆料液面的垂直上方。

图1为碱纤维素的制备装置的示意图，该装置包括螺旋型接触器10，其具有螺旋输送器11和用于分离从螺旋型反应器供给的接触混合物的排水器20。通过排水器20分离出碱纤维素料块3。使用泵21将由排水器回收的液体送至碱金属氢氧化物溶液的槽30中，然后用泵31送至螺旋接触器。

螺旋型接触器10在其一端包括用于纸浆1的入口12和用于碱金属氢氧化物溶液2的入口13，在另一端包括用于反应产物的出口14。螺旋输送器将纸浆和碱金属氢氧化物溶液从所述一端移动到所述另一端，同时使它们相互接触。如果纸浆和碱金属氢氧化物溶液在被引入到螺旋输送器之前就被混合，则入口的数目可以是一个。

关于螺旋输送器相对于水平面的角度，可以这样安装螺旋输送器，使得从螺旋入口侧朝向螺旋出口侧来看，相对于水平面的角度可以优选为-30至+30°，更优选-15至+15°，还更优选-5至+5°。当该角小于-30°时，碱金属氢氧化物溶液几乎不可能保留在螺旋输送器之内，可能妨碍浸渍的完全性，纸浆可能在没有完全穿过螺旋的情况下被排出，可能难以如所期望的那样控制接触时间。当该角大于+30°时，可能发生纸浆的返回现象，即所谓的返混，从而可能难以控制接触时间。

刮板(flight)与螺旋外套之间的间距可以优选为15mm或更小，更优选为5mm或更小，还更优选为2mm或更小。当间距超过15mm时，碱溶液或纸浆的保留可能变得困难，从而可能难以实现纸浆在溶液中的完全浸渍或控制接触时间。

可以优选的是，螺旋输送器内浆料的液面水平不超过螺旋轴的顶线，所述顶线为将轴横截面的最高点从螺旋入口连接到螺旋出口的线。当浆料的液面水平超过轴的顶端时，可能发生返混，从而可能难以控制接触时间。这一点不适用于碱金属氢氧化物溶液的入口，在这里从高于轴的位置供给碱溶液，因为浆料的液面水平不可避免地超过轴的顶端。

可以优选的是，为防止在氧存在时碱纤维素聚合度的降低，可以将螺旋输送器型接触器抽空或用氮气吹扫。如果期望在氧存在的同时控制聚合度，可优选使用具有能够控制氧量的结构的接触器。

对于在本发明中使用的碱金属氢氧化物溶液，只要使用其可以获得碱纤维素的话，没有硬性的特别限制。可以优选氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液，从经济性观点来看，特别优选前者。溶液的浓度可优选为23至60％重量，特别优选为35至55％重量。当浓度低于23％重量时，在经济上可能是不利的，因为在随后制备纤维素醚的过程中可能发生醚化剂与水之间的副反应。此外，可能难以得到具有期望的取代度的纤维素醚，如此制备的纤维素醚水溶液在透明度方面可能不会较差。当浓度超过60％重量时，由于粘度的增加，可能不容易操作溶液。供给与纸浆接触的碱金属氢氧化物溶液的浓度可以优选保持恒定，以稳定碱纤维素的组成及保证纤维素醚的透明度。

根据本发明，即使不使用惰性溶剂(例如优选具有1至4碳的低级醇)也可以改善碱分布的均匀性。但是，使用此类溶剂不会造成任何问题。使用此类溶剂可以提高碱分布的均匀性和碱纤维素的堆积密度。

根据本发明，当在螺旋输送器中使纸浆与碱金属氢氧化物溶液相互接触之后，使用排水器例如挤压机从接触混合物中除去过量的碱金属氢氧化物溶液，从而得到碱纤维素。

排水器可以包括：利用离心力的排水器，例如倾析器或转篮(rotating basket)；机械排水器，例如辊式、V型盘式压机或螺旋压机；以及真空过滤器。从均匀排水的观点来看，可优选使用利用离心力的排水器。此外，可以优选的是，排水器可以进行连续的处理。实例可包括螺旋排放型离心脱水器、挤压板(extrusion plate)型离心分离器及倾析器。在利用离心力的排水器中，可以通过调节排水器的转速达到所需的排水度。在机械排水器和真空过滤器中，可以分别通过调节排水压力和真空度来达到所需的排水度。

通过排水回收的碱溶液可以循环使用。当循环使用时，可以优选对系统连续供给碱金属氢氧化物溶液，其量与作为碱纤维素而从系统中取出的碱金属氢氧化物溶液的量相等。在这种情况下，可以将通过排水回收的碱溶液一次转移到槽中，然后再将其从槽供给至用于接触的装置，然后加入新的碱金属氢氧化物溶液，从而在槽中保持恒定的水平。

当循环使用通过排水回收的碱溶液时，可以特别优选的是，将具有带孔转子的连续式离心分离器与具有无孔转子的连续式离心分离器一起使用。这样可能防止具有带孔转子的离心分离器的堵塞以及防止因此造成的离心分离器的过滤失败或振动。首先，通过使用装备有带孔转子的连续式离心分离器，将由纸浆与碱金属氢氧化物溶液接触得到的混合物分离为液体和固体。然后，使用具有无孔转子的连续式离心分离器将处于分离的液体中的细粒固体进行进一步的分离。可以将由具有带孔转子的连续式离心分离器分离的一部分或全部的液体直接引入到具有无孔转子的连续式离心分离器中。或者，可以将其放入到槽中，然后再引入到具有无孔转子的连续式离心分离器中。通过具有无孔转子的连续式离心分离器从分离的液体中回收的固体可以作为碱纤维素使用。

连续式离心分离器可以根据纸浆与碱金属氢氧化物溶液之间的接触时间和接触温度以及必要的排水度来控制旋转次数。换句话来说，连续式离心分离器可以控制离心效应。离心效应的控制可以保持碱金属氢氧化物溶液浓度的恒定，所述溶液被重复供给与纸浆接触。从而可以得到具有高透明度的纤维素醚。当在目前的操作下增大接触时间和/或接触温度时，离心效应可能降低。当降低接触时间和/或接触温度时，离心效应可能增大。可以优选将碱金属氢氧化物溶液的浓度变化保持在±10％之内，特别优选±5％之内。

顺便提及，离心效应为表示离心力大小的数值，以离心力与重力之比给出该值(参见“New Edition Chemical Engineering DictionaryEdited by Society for Chemical Engineers，Japan”，1974年5月30日出版)。下面的方程式代表离心效应Z。

Z＝(ω²r)/g＝V²(gr)＝π²N²r/(900g)

其中“r”代表转子的旋转直径(单位：m)，“ω”代表转子的角速率(单位：rad/sec)，“V”代表转子的圆周速率(单位：m/sec)，“N”代表转子的转数(单位：rpm)，“g”代表重力加速度(单位：m/sec²)。

通过排水得到的料块中所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体含量之间的重量比(碱金属氢氧化物/纸浆中的固体部分)可以优选为0.3至1.5，更优选为0.65至1.30，还更优选为0.90至1.30。当该重量比落在0.3至1.5的范围内时，由此得到的纤维素醚具有改善的透明度。除了作为主成分的纤维素之外，纸浆中的固体部分还可以包括半纤维素、木质素、诸如树脂的有机物以及诸如Se和Fe成分的无机物。

可以通过下面的滴定法确定(碱金属氢氧化物)/(纸浆中的固体部分)的重量比。

首先，取4.00g料块作为样品，通过中和滴定(0.5mol/L H₂SO₄，指示剂：酚酞)来确定在料块中包含的碱金属氢氧化物的重量百分比(重量％)。以类似的方式进行空白试验。

碱金属氢氧化物重量％＝(当量因子(normality factor))x{(H₂SO₄滴定量(ml))-(空白试验中H₂SO₄滴定量(ml))}

使用料块中所含碱金属氢氧化物的重量％值，然后根据下面的方程式确定碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体部分之间的重量比：

(碱金属氢氧化物重量)/(纸浆中固体部分的重量)

＝(碱金属氢氧化物重量％)÷[{100-(碱金属氢氧化物重量％)/(B/100)}x(S/100)]。

在上面的方程式中，“B”代表碱金属氢氧化物溶液的浓度(重量％)，“S”代表纸浆中固体部分的的浓度(重量％)。通过用在105℃干燥约2g取样纸浆2小时之后的残留重量除以取样纸浆的重量而得到纸浆中固体部分的浓度，以重量百分比表示。

测量纸浆到螺旋输送器的进料速率；排水之后碱纤维素的回收率；或碱金属氢氧化物溶液的消耗速率。在此碱纤维素的组成是基于它们的重量比计算的。可以控制接触时间、螺旋输送器中碱金属氢氧化物溶液的温度或诸如挤压压力的排水度，从而使计算的组成与目标组成一致。可以将上面描述的测量、计算及控制操作自动化进行。

碱纤维素的组成可以通过由碱纤维素得到的纤维素醚的醚化度，即摩尔取代度或值，来确定。

使用通过上面描述的制备方法得到的碱纤维素为原材料，可以以已知的方式制备纤维素醚。

反应方法可以包括间歇式或连续式。根据本发明采用连续式制备碱纤维素，因此优选连续式制备纤维素醚，但间歇式也是可行的。

在间歇式中，可以将从排水器中排出的碱纤维素储存在缓冲槽中，或直接装入到醚化反应器中。可以优选将碱纤维素储存在缓冲槽中，然后在短时间内将碱纤维素装入到反应容器中，以减少其在醚化反应器中的占据时间。这将导致产率的增加。优选将缓冲槽抽空或用氮吹扫，从而在其中形成无氧气氛，从而可以抑制聚合度的降低。

以得到的碱纤维素为原料可以获得的纤维素醚的实例可以包括烷基纤维素、羟烷基纤维素、羟烷基烷基纤维素及羧甲基纤维素。

烷基纤维素的实例可以包括具有1.0至2.2(D.S.)的甲氧基基团的甲基纤维素，和具有2.0至2.6(D.S.)的乙氧基基团的乙基纤维素。应注意的是，D.S.(取代度)系指在无水葡萄糖单位中被取代的羟基基团的平均数，而M.S.(摩尔取代)系指在无水葡萄糖单位中取代基的平均数。

羟烷基纤维素的实例可以包括具有0.05至3.0(M.S.)的羟乙氧基基团的羟乙基纤维素和具有0.05至3.3(M.S.)的羟丙氧基基团的羟丙基纤维素。

羟烷基烷基纤维素的实例可以包括具有1.0至2.2(D.S.)的甲氧基基团和0.1至0.6(M.S.)的羟乙氧基基团的羟乙基甲基纤维素、具有1.0至2.2(D.S.)的甲氧基基团和0.1至0.6(M.S.)的羟丙氧基基团的羟丙基甲基纤维素、以及具有1.0至2.2(D.S.)的乙氧基基团和0.1至0.6(M.S.)的羟乙氧基基团的羟乙基乙基纤维素。

还可以给出具有0.2至2.2(D.S.)的羧甲氧基基团的羧甲基纤维素作为纤维素醚的实例。

醚化剂的实例可以包括卤代烷，如氯甲烷和氯乙烷；环氧烷烃如环氧乙烷和环氧丙烷；以及一氯乙酸。

实施例

下面通过实施例描述本发明。但不应该理解为本发明受这些实施例的限制。

实施例1

安置具有154mm螺旋直径、90mm轴直径、1,500mm螺旋长度、100mm螺距及3mm刮板-外套间距的螺旋输送器，使螺旋轴与水平面平行。纸浆的入口位于螺旋入口侧的端部。在从纸浆的入口朝向出口侧300mm处设置氢氧化钠水溶液的进料端口，使氢氧化钠水溶液向下至螺旋轴垂直进料。螺旋输送器以30rpm转动。在螺旋输送器型接触器中，以50kg/hr的速率引入由木材制造的、具有93重量％固体物浓度的10mm正方形纸浆碎片。与此同时，在氢氧化钠的入口以1,700L/hr的速率供给40℃的49％氢氧化钠水溶液。在螺旋输送器型接触器的出口安装作为排水器的V型盘式压机，连续地将从螺旋输送器型接触器中排出的纸浆碎片与氢氧化钠溶液的接触混合物排水。所得碱纤维素所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体部分之间的重量比为1.25(通过滴定法确定)。在保持浆料液面水平不超过轴的顶部的同时进行操作。

实施例2

除了以50rpm转动螺旋输送器型接触器以外，以与实施例1类似的方式，在螺旋输送器型接触器的出口安装作为排水器的螺旋排放型离心脱水器，连续地将从螺旋输送器型接触器中排出的纸浆碎片与氢氧化钠溶液的混合物排水，离心效应为600，从而制备碱纤维素。所得碱纤维素所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体部分之间的重量比为1.00(通过滴定法确定)。在保持浆料液面水平不超过轴的顶部的同时进行操作。

实施例3

除了使用具有900mm螺旋长度的螺旋输送器型接触器外，以与实施例1类似的方式，在螺旋输送器型接触器的出口安装作为排水器的装配有0.2mm狭缝滤网的挤压板型离心脱水器，连续地将从螺旋输送器型接触器中排出的纸浆碎片与氢氧化钠溶液的混合物排水，离心效应为600，从而制备碱纤维素。得到的碱纤维素所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体部分之间的重量比为1.00(通过滴定法确定)。在保持浆料液面水平不超过轴的顶部的同时进行操作。

实施例4

除了使用具有150mm螺距的螺旋输送器外，以与实施例1类似的方式制备碱纤维素。所得碱纤维素所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体之间的重量比为1.05(通过滴定法确定)。在保持浆料液面水平不超过轴的顶部的同时进行操作。

实施例5

在耐压反应器中装入20kg在实施例1中得到的碱纤维素。抽真空之后，加入用于反应的11kg氯甲烷和2.7kg环氧丙烷。将反应产物进行清洗、干燥及粉碎，得到羟丙基甲基纤维素。所得羟丙基甲基纤维素具有1.90(D.S.)的甲氧基基团和0.24(M.S.)的羟基基团。2重量％的羟丙基甲基纤维素水溶液在20℃下具有10,000mPA·s的粘度。采用“PC-50”光电比色计、20mm比色皿长度及可见光测定的20℃下其2重量％水溶液的透光率为98.0％。

实施例6

以50rpm转动与在实施例1中所用相同的螺旋输送器型接触器。从槽中供给40℃的44重量％氢氧化钠水溶液，以50kg/h的速率将与在实施例1中所用相同的纸浆碎片引入到螺旋输送器型接触器中。在螺旋输送器型接触器的出口安装作为排水器的、装配有0.2mm狭缝滤网的挤压板型离心脱水器。连续地将从螺旋输送器型接触器中排出的纸浆碎片与氢氧化钠溶液的接触混合物排水，离心效应为600。将如此分离的液体送至槽中，并再循环而用于与纸浆接触。在槽中连续供给49重量％的氢氧化钠水溶液，以保持槽中溶液的水平恒定。槽中浓度保持在44重量％。所得碱纤维素所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体部分之间的重量比为1.00(通过滴定法确定)。在保持浆料液面水平不超过轴的顶部的同时进行操作。

在耐压反应器中装入以纤维素含量计5.5kg上述得到的碱纤维素。抽真空之后，向其中加入用于反应的9kg氯甲烷和1.4kg环氧丙烷。然后将反应产物进行清洗、干燥及粉碎，得到羟丙基甲基纤维素。所得纤维素醚的取代度、所得纤维素醚的2重量％水溶液在20℃时的粘度及所得纤维素醚的2重量％水溶液在20℃时的透光率示于表1。采用“PC-50”光电比色计、20mm比色皿长度及可见光测定其2重量％水溶液在20℃时的透光率。

实施例7

以50rpm转动与在实施例1中所用相同的螺旋输送器接触器。从槽中供给40℃的44重量％氢氧化钠水溶液，以50kg/h的速率将与在实施例1中所用相同的纸浆碎片引入到螺旋输送器型接触器中。在螺旋输送器型接触器的出口安装作为排水装置的、装配有0.2mm狭缝滤网的挤压板型离心脱水器。连续地将从螺旋输送器型接触器中排出的纸浆碎片与氢氧化钠溶液的接触混合物排水，离心效应为600。将如此分离的液体送至槽中，然后再通过泵送至用于回收细粒固体的倾析器中，其操作的离心效应为2500。将如此回收的细粒固体混合于碱纤维素中。通过倾析器的液体返回至槽中并再循环用于与纸浆接触。在槽中连续供给49重量％的氢氧化钠水溶液，以保持槽中溶液的水平恒定。槽中浓度保持在44重量％。所得碱纤维素所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体部分之间的重量比为1.00(通过滴定法确定)。在保持浆料液面水平不超过轴的顶部的同时进行操作。

在耐压反应器中装入以纤维素含量计5.5kg上述得到的碱纤维素。抽真空之后，向其加入用于反应的9kg氯甲烷和1.4kg环氧丙烷。然后将反应产物进行清洗、干燥及粉碎，得到羟丙基甲基纤维素。所得纤维素醚的取代度、所得纤维素醚的2重量％水溶液在20℃时的粘度及其2重量％水溶液在20℃时的透光率示于表1。采用“PC-50”光电比色计、20mm比色皿长度及可见光测定其2重量％水溶液在20℃时的透光率。

实施例8

除了44重量％氢氧化钠水溶液的温度降到20℃及将挤压板型离心脱水器的离心效应提高到1000外，以与实施例7类似的方式得到碱纤维素。槽中氢氧化钠水溶液的浓度保持在44重量％。所得碱纤维素所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体部分之间的重量比为0.60(通过滴定法确定)。

除了加入6.5kg氯甲烷和1.2kg环氧丙烷以外，以与实施例7类似的方式制备纤维素醚。所得纤维素醚的2重量％水溶液在20℃时的粘度及其2重量％水溶液在20℃时的透光率示于表1。

实施例9

除了将螺旋输送器型接触器的转速改变为30rpm及将挤压板型离心脱水器的离心效应降低到300外，以与实施例7类似的方式得到碱纤维素。槽中氢氧化钠水溶液的浓度保持在44重量％。所得碱纤维素所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体部分之间的重量比为1.25(通过滴定法确定)。

除了加入11kg氯甲烷和2.7kg环氧丙烷以外，以与实施例7类似的方式制备纤维素醚。所得纤维素醚的2重量％水溶液在20℃时的粘度及其2重量％水溶液在20℃时的透光率示于表1。

实施例10

除了将螺旋输送器型接触器的转速改变为30rpm外，以与实施例7类似的方式得到烷基纤维素。将挤压板型离心脱水器的离心效应设定在600不变。槽中氢氧化钠水溶液的浓度为46重量％。所得碱纤维素所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体部分之间的重量比为1.25(通过滴定法确定)。

表1

Claims

1.一种制备纤维素醚的方法，包括使用碱纤维素，所述碱纤维素由包括下面步骤的方法制备：

使接触混合物排水，

其中在排水步骤中得到的料块所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体部分的重量比为0.3至1.5。

2.根据权利要求1所述的制备纤维素醚的方法，其中通过改变在螺旋输送器型接触器中螺旋输送器的转速、螺距和接触区长度中的至少一种因素，从而控制在排水步骤中得到的料块所包含的碱金属氢氧化物与纸浆所包含的固体部分的重量比。

3.根据权利要求1或2所述的制备纤维素醚的方法，其中所述纸浆是碎片的形式。