CN102643355A - 制备碱纤维素和纤维素醚的方法 - Google Patents

制备碱纤维素和纤维素醚的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102643355A
CN102643355A CN2012100389792A CN201210038979A CN102643355A CN 102643355 A CN102643355 A CN 102643355A CN 2012100389792 A CN2012100389792 A CN 2012100389792A CN 201210038979 A CN201210038979 A CN 201210038979A CN 102643355 A CN102643355 A CN 102643355A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulp
contact
cellulose
plane
filtration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012100389792A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102643355B (zh
Inventor
成田光男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Publication of CN102643355A publication Critical patent/CN102643355A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102643355B publication Critical patent/CN102643355B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B1/00—Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
    • C08B1/08—Alkali cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B1/00—Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
    • C08B1/08—Alkali cellulose
    • C08B1/10—Apparatus for the preparation of alkali cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B11/00—Preparation of cellulose ethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B11/00—Preparation of cellulose ethers
    • C08B11/193—Mixed ethers, i.e. ethers with two or more different etherifying groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

本发明提供一种有效地制备具有均匀碱分布的碱纤维素的方法。更具体地说，本发明提供一种制备碱纤维素的方法，其包括使浆粕与碱金属氢氧化物溶液在移动过滤平面上接触以进行真空过滤来收集残留在所述过滤平面上的接触产物的接触过滤步骤，和将所述接触产物脱液的脱液步骤；和一种使用所述碱纤维素制备纤维素醚的方法。本发明还提供一种制备碱纤维素的装置，其包括：连续水平真空过滤器型接触器，其包括：在水平方向移动的水平过滤平面，用于将浆粕引入到所述移动过滤平面上的浆粕入口，用于将碱金属氢氧化物溶液喷淋到引入的浆粕上的喷淋口，能对所述移动过滤平面进行真空抽吸的真空泵，和用于收集在使所述浆粕和所述碱金属氢氧化物溶液在所述移动过滤平面上接触以进行真空过滤后残留在所述过滤平面上的接触产物的出口。

Description

制备碱纤维素和纤维素醚的方法
技术领域
本发明涉及一种制备碱纤维素的方法和一种使用如此获得的碱纤维素制备纤维素醚的方法。
背景技术
就纤维素醚的制备而言，已知的是使碱性溶液与高度纯化的浆粕接触以制备相应的碱纤维素和用醚化剂使所得碱纤维素醚化的方法。通过正确地控制其取代度，作为最终产物获得的纤维素醚变成水溶性的。水溶性的纤维素醚包含水不溶性部分，所述水不溶性部分有时降低了纤维素醚水溶液的透光度或作为污染物损害了纤维素醚的商品价值。这种不溶性部分似乎由于低取代部分的存在而引起，所述低取代部分不具有足够的取代基从而不能溶于水中。为什么存在不溶性部分的一个原因在于碱纤维素中的碱分布不均匀。
这种碱的作用包括使纤维素溶胀以改变浆粕中的其晶体结构并从而促进醚化剂的渗透；催化与环氧烷的醚化反应；和作为烷基卤的反应物。没有与碱性水溶液接触的一部分浆粕不参与反应，因而作为不溶部分残留。碱纤维素均匀性的不足直接导致不溶部分。
广泛使用的制备碱纤维素的方法包括如下方法，其包括如下步骤：将碱以醚化反应刚好所需的量加入粉末状浆粕(其通过将浆粕粉碎获得)，和将它们机械混合(日本专利申请审查公开No.60-050801/1985和日本专利申请未经审查的公开No.56-002302/1981)。然而，在这种方法中，碱没有均匀地分布于浆粕中。没有与碱接触的浆粕没有变成纤维素醚并作为未反应部分残留于最终产物中，从而降低了纤维素醚的质量。
为了避免这种问题，如日本专利申请未经审查的公开No.60-040101/1985中所述，提出了包括如下步骤的方法：将浆粕片浸入过量碱性溶液中以让浆粕充分地吸收碱和然后在压力下挤压所得浆粕以去除超过预期量碱的过量碱。当工业上应用这种方法时，通常使一支持轴穿过卷绕成卷状的浆粕的中心管，提高卷绕的浆粕，从而将其从地平面上升高，或将卷绕成卷状的浆粕放在滑动垫木上以让浆粕自由旋转；和将浆粕引入浸没槽中同时使浆粕展开成浆粕片。然而，在这种方法中，有时继续操作变为不可能，因为在浸入过程中浆粕片被拉动并拉断。此外，大量生产需要非常大的浸没槽来将浆粕片浸入其中一定时间，这是不利的，因为不容易获得用于安装这种槽的足够空间或投资成本变大。另一方面，当浆粕为碎屑状时，减压变得不均匀，这是由于所得滤饼中缺少平坦表面使得碱纤维素中的碱分布不均匀，导致质量变差。
另一方面，在日本纤维素学会(Cellulose Society of Japan)编辑并在2000年11月10日出版的“Cellose No Jiten(Encyclopedia ofCellulose)”的第433页中，描述了针对粘胶制备的制备碱纤维素的方法，所述方法包括如下步骤：将浆粕加入碱性溶液以形成粥状浆料和通过压浆机挤压浆料。尽管使用浆粕片导致的一些问题可以被解决，但压浆机导致不均匀挤压，使得碱纤维素中的碱分布变得不均匀，导致质量降低。此外，由于挤压性能中的局限，难以单独通过这种方法制备具有较低碱含量(这是作为纤维素醚的原材料所需的)的碱纤维素。因此，难以将这种方法用于制备纤维素醚。
在日本专利申请审查公开No.03-073562/1991中描述了制备具有期望组成的纤维素醚的方法，其包括如下步骤：从纤维素和过量碱制备碱纤维素，和用亲水性溶剂洗涤碱纤维素以去除碱。然而，这种方法需要大规模设备和许多步骤。此外，亲水性溶剂残留于碱纤维素中并引起与醚化剂的副反应，使得与醚化剂的反应效率下降。此外，这种方法需要中和洗涤液体或回收碱使得它不适合于纤维素醚的工业化生产。
发明内容
本发明提供一种有效地制备具有均匀的碱分布的碱纤维素的方法。
在本发明的一个方面中，因此提供一种制备碱纤维素的方法，其包括使浆粕与碱金属氢氧化物溶液在移动过滤平面上接触以进行真空过滤来收集残留在所述过滤平面上的接触产物的接触过滤步骤，和将所述接触产物脱液的脱液步骤。在本发明的另一方面中，还提供一种制备纤维素醚的方法，其包括使这种碱纤维素和醚化剂反应的步骤。在本发明的再一方面中，还提供一种制备碱纤维素的装置，其包括：连续水平真空过滤器型接触器，其包括：在水平方向移动的水平过滤平面，用于将浆粕引入到所述移动过滤平面上的浆粕入口，用于将碱金属氢氧化物溶液喷淋到如此引入的浆粕上的喷淋口，能对所述移动过滤平面进行真空抽吸的真空泵，和用于收集在使所述浆粕和所述碱金属氢氧化物溶液在所述移动过滤平面上接触以进行真空过滤后残留在所述过滤平面上的接触产物的出口；和用于将从所述出口如此收集的接触产物脱液以获得滤饼的脱液器。
根据本发明，可通过使由于浆粕趋于漂浮在碱金属氢氧化物溶液中而没有与碱金属氢氧化物溶液接触并因此没有被碱金属氢氧化物溶液润湿的浆粕最少化来有效地制备碱在其中均匀分布的碱纤维素。结果，可有效地制备具有高透明度的纤维素醚。
附图说明
图1示出了制备碱纤维素的装置的实例；
图2示出了从过滤平面的宽度方向观察的螺杆型整平设备的实例；和
图3示出了从上面观察的叶片型整平设备。
具体实施方式
将用于本发明的浆粕可包括木材浆粕和棉短绒浆粕。所述木材可包括针叶树如松树、云杉和铁杉，和阔叶树如桉树和枫树。将用于本发明的浆粕可为粉末状或碎屑状。
粉末状浆粕可通过将浆粕片粉碎来获得且为粉末状。通常使用平均粒径为10至1,000μm的浆粕粉末，但粉末浆粕不局限于此。制备粉末状浆粕的方法不受限定。例如，可使用粉碎机如切碎机和锤式粉碎机。
制备浆粕碎屑的方法不受限定。例如，它们可通过用现有切割设备如纵切切割器切割浆粕片来获得。从成本上考虑，有利的是使用能连续切割的切割设备。
碎屑的平面面积优选为4至10,000mm2，更优选为10至2,500mm2。平面面积小于4mm2的各种碎屑可能难以制备，平面面积大于10,000mm2的各种碎屑可能难以处理，例如，当将其引入连续水平真空过滤器型接触器和/或脱液器中时。本文中所用的术语“碎屑的平面面积”是指六面体碎屑(假定各浆粕碎屑具有六面体形状)的六个面面积中的最大面面积。
将用于本发明的碱金属氢氧化物溶液没有特别限定，只要它能生产碱纤维素。从经济角度来看，它优选是氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液，特别优选氢氧化钠的水溶液。作为用于将碱性氢氧化物溶解于其中的溶剂，通常使用水，但可使用低级醇(优选具有1至4个碳原子的醇)或其它惰性溶剂，或它们的组合物。
碱金属氢氧化物溶液的浓度优选为23至60重量％，更优选35至55重量％。低于23重量％的浓度可能在经济上是不利的，这是由于在获得纤维素醚的后道步骤中，醚化剂和水之间的副反应发生。此外，可能不能获得具有期望取代度的纤维素醚，如此制备的纤维素醚水溶液可能在透明度方面较差。另一方面，超过60重量％的浓度可能使得由于粘度的提高而难以对该溶液进行处理。应注意优选保持提供来与浆粕接触的碱金属氢氧化物溶液的浓度恒定以使碱纤维素的组成稳定化并确保纤维素醚的透明度。
根据本发明，在接触过滤步骤中，可使用例如连续水平真空过滤器型接触器。连续水平真空过滤器型接触器不受限定，只要它能移动水平过滤平面并连续反复真空过滤和通过操控阀或类似物来收集残留于过滤平面上的接触产物。接触器的形状可优选包括平板、平带和复盘(multiple-pan)。
图1示出了包括连续水平真空过滤器型接触器10和用于将连续水平真空过滤器型接触器中制备的接触产物脱液的脱液器20的制备碱纤维素的装置的实例。
连续水平真空过滤器型接触器10包括过滤平面11、在接触器末端的浆粕1的入口12、和用于喷淋碱金属氢氧化物溶液2的喷淋口组13。通过热交换器32将待喷淋的碱金属氢氧化物溶液控制到预定温度。使从入口引入的浆粕和从装备有碱金属氢氧化物溶液喷淋口13a至13e的碱金属氢氧化物溶液喷淋口组13喷淋的碱金属氢氧化物溶液接触，同时被真空过滤和在转移方向T被移动到另一端。
可通过整平设备10A将从入口引入的浆粕或引入的浆粕和碱金属氢氧化物溶液之间的接触产物整平。可将多个整平设备放在移动方向，它们的数目优选为2个以上。优选可调节高度水平的整平设备。对应浆粕与碱金属氢氧化物溶液之间的接触产物的沉积厚度的高度“h”优选为200mm以下，更优选为100mm以下。
作为整平设备，可使用板型、凹口型(锯齿型)、梳型、螺杆型(参考图2)或叶片型(参考图3)设备中的任一种。图2示出了从过滤平面11的宽度方向(垂直于浆粕的移动方向T的方向)观察的作为螺杆型整平设备的实例的整平设备10A，包括螺杆10p和支撑体10q。螺杆型设备优选具有将浆粕或浆粕和碱金属氢氧化物溶液从两侧聚集到中间的作用。图2示出了在中间具有对称平面且能将浆粕和类似物从两侧聚集到中间的两侧对称的螺杆10p。
图3示出了从过滤平面11上方观察的作为叶片型整平设备的实例的整平设备10A，包括叶片10r而不是螺杆10p。叶片型整平设备优选具有将浆粕或浆粕和碱金属氢氧化物溶液从两侧聚集到中间的作用。在图3中所示的设备中，为了将浆粕或浆粕和碱金属氢氧化物溶液从两侧聚集到中间方向，叶片具有超过0°但低于90°的角度，保持过滤平面11的宽度的中间部分打开，其中浆粕的移动方向T的角度为0°，过滤平面11的宽度方向的角度为90°。当从喷淋口组13喷淋碱金属氢氧化物溶液2时，部分浆粕由于喷淋压力趋于移向两侧，使得优选将浆粕和类似物从两侧聚集到中间的作用抵消这种趋势。应注意的是优选通过整平设备将浆粕和碱金属氢氧化物溶液之间的接触产物混合。
从抑制碱纤维素在氧存在下的聚合度下降的角度来看，优选能用真空或氮气替代空气的连续水平真空过滤器型接触器。同时，当期望控制在氧存在下的聚合度时，优选具有能调节氧量的结构的接触器。
例如，将用于本发明的连续水平真空过滤器型接触器优选能自由控制碱金属氢氧化物溶液的温度或接触时间。这是因为为了获得具有期望组成的碱纤维素，碱纤维素的组成取决于浆粕吸收的碱金属氢氧化物溶液的量且可通过控制接触时间或碱性溶液的温度调节吸收量。
可通过已知技术控制碱金属氢氧化物溶液的温度，优选使用热交换器。碱金属氢氧化物溶液的温度不受特别限定。优选将其控制在15至80℃范围内。
在本发明中，优选通过改变过滤平面的移动速度或碱金属氢氧化物溶液的接触距离控制接触时间。本文中所用的术语“接触距离”意指浆粕和碱金属氢氧化物溶液移动同时接触的距离。在许多情况下，它可通过改变碱金属氢氧化物溶液的喷淋位置来调节，在所述喷淋位置使供应至过滤平面上的浆粕与碱金属氢氧化物溶液首先接触。
过滤平面的移动速度优选为0.0005至10m/s，更优选0.005至5m/s。当移动速度低于0.0005m/s，单位过滤面积的浆粕量可能变得过量且可能不能期望均匀性接触。当移动速度超过10m/s，过大的设备可能是必须的，这是不切实际的。浆粕和碱金属氢氧化物溶液之间的接触距离优选为0.5至100m，更优选为1至50m。低于0.5m的接触距离可能使得难以控制吸收量。超过100m的接触距离可能是不切实际的，因为它可能需要过大设备。
浆粕和碱金属氢氧化物溶液之间的接触时间优选在1秒至15分钟，更优选2秒至2分钟范围内。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，可能需要过大的设备或产率可能下降，此外浆粕的碱吸收量可能过度提高。从而，无论使用何种脱液器，可能变得难以获得具有适合于制备纤维素醚的期望组成的碱纤维素。从令人满意的质量的角度来看，供应至过滤平面的浆粕不应该通过而没有与碱金属氢氧化物溶液接触。在接触过滤中，因此优选以可使浆粕与碱金属氢氧化物溶液完全接触的方式移动浆粕。优选在移动方向设置多个碱金属氢氧化物溶液喷淋位置。更具体地讲，优选在移动方向设置两个以上喷淋位置。通常，优选在移动方向每米设置约50个喷淋位置。
喷淋装置优选在与移动方向交叉的方向延伸的线上包括多个喷嘴，所述喷嘴包括喷淋嘴、管形喷嘴和其中具有多个孔的管。
在本发明中，每个喷淋口将喷淋的碱金属氢氧化物溶液的体积与浆粕重量之比优选为0.1L/kg以上，更优选为3.0L/kg以上，还更优选为5.0L/kg以上，特别优选为10.0L/kg以上。当该比值低于0.1
L/kg时，可能难以完全接触，使得碱纤维素中的碱分布可能变得不均匀，导致产物质量变差。根据真空过滤的过滤容量确定碱金属氢氧化物溶液的体积与浆粕重量之比的上限，但通常优选高达100L/kg的比值。
在本发明中，优选将液体量保持在一定的量，从而防止残留在过滤平面上的接触产物以与过滤平面的移动速度不同的速度移动。因此优选调节碱金属氢氧化物溶液的喷淋速度或过滤速度。
在本发明中，可以在将浆粕引入到移动过滤平面上之前将浆粕和碱金属氢氧化物溶液混合。当将它们预先混合时，优选调节浆粕和碱金属氢氧化物溶液之间的预先接触时间，这是因为它们已经相互接触。
如此喷淋的碱金属氢氧化物溶液中的一些被浆粕吸收，一些附着在浆粕的表面上，剩下的被抽吸并从过滤平面移走。它被抽吸至一定程度使得碱金属氢氧化物溶液可被排出以防止接触产物被保留在过滤平面上的碱金属氢氧化物溶液流化。接触产物的流化不是优选的，因为它引起连续水平真空过滤器型接触器中停留时间的波动。
可通过位于过滤平面背面的真空锅17和真空泵18进行真空过滤。可将通过真空过滤收集的碱金属氢氧化物溶液送至金属氧化物溶液槽30。可从入口14收集碱金属氢氧化物溶液和浆粕的接触产物。为了提高流动性并促进转移到下一步骤，可从供应口(替代地，可使用供应喷嘴)15供应碱金属氢氧化物溶液2。
可设置刮刀16以促进从过滤平面收集接触产物的步骤。通过脱液器20将如此收集的接触产物分离成滤饼形式的碱纤维素3。通过泵31将通过脱液器回收的液体输送至碱金属氧化物溶液槽30并随后输送至连续水平真空过滤器型接触器10以进行循环。这时，使用热交换器32可促进碱金属氢氧化物溶液的温度调节。为了防止过滤平面的堵塞，将水、热水、蒸汽、空气、惰性气体或碱金属氢氧化物溶液从洗涤喷嘴19连续或间歇地喷淋到过滤平面以洗掉附着物。为了此目的，优选新的碱金属氢氧化物溶液。如此喷淋的碱金属氢氧化物溶液在通过过滤材料之后被收集并可再次用作碱金属氢氧化物溶液2。
过滤材料的孔径不受限定，只要它能防止浆粕的通过。它优选为5mm以下，更优选0.1至5mm。可使用由例如聚酯、聚丙烯或尼龙组成的织带、带孔金属带或过滤布。这些过滤材料中，优选带孔金属带。作为带孔金属带，可使用具有圆形、三角或矩形孔中任一种的金属带，但具有圆形孔的带是优选的。过滤材料的厚度优选为5mm以下，更优选为0.1mm至2mm。
单位过滤面积的浆粕量优选为50kg/m2以下，更优选为10kg/m2以下。超过以上范围的浆粕量可能使得难以均匀接触。另一方面，下限优选为0.5kg/m2。
在本发明中，也可使用低级醇(优选，1至4个碳原子的醇)或其它惰性溶剂。这种溶剂的使用使得改善碱分布的均匀性且此外提供碱纤维素改善的松密度成为可能。
在本发明中，在使浆粕和碱金属氢氧化物溶液相互接触后，例如在连续水平真空过滤器型接触器中，通过脱液器如压榨机将如此获得的接触产物脱液以去除额外碱金属氢氧化物溶液，使得残余物变成相应的碱纤维素。
脱液器可包括使用离心力的脱液器如滗析器和旋框，机械脱液器如辊式脱液器、V型盘式压机或斗式压机，和真空过滤器。从均匀脱液的角度来看，优选的是使用离心力的脱液器。此外，还优选能连续处理的脱液器。实例可包括螺杆排出型离心脱水器、挤出板型离心分离器和滗析器。使用离心力的脱液器中，可通过调节脱液器的旋转速度获得所需的脱液度。在机械脱液器和真空过滤器中，可分别通过调节脱液压力和真空度达到所需的脱液度。
可使通过脱液回收的碱金属氢氧化物溶液循环。就循环而言，优选以与从系统作为碱纤维素取出的碱金属氢氧化物溶液的量相同的量将碱金属氢氧化物溶液连续地供应给系统。在这种情况下，在将通过脱液回收的碱性溶液一次性转移至槽，然后从该槽供应至用于接触的设备后，可加入新的碱金属氢氧化物溶液以在槽内保持恒定水平。
当使通过脱液回收的碱性溶液循环时，特别优选使用具有带孔转子的连续离心分离器和具有无孔转子的离心分离器的组合。这使得可能防止具有带孔转子的离心分离器的堵塞并由此防止过滤失败或过滤失败导致的离心分离器振动。通过使用具有带孔转子的连续离心分离器将浆粕和碱金属氢氧化物溶液的接触产物分离成液体和固体。然后，使用具有无孔转子的连续离心分离器回收分离的液体中的细固体。可将通过具有带孔转子的连续离心分离器分离的液体的全部或部分直接引入到具有无孔转子的连续离心分离器中。或者，可将其一次转移至槽中，然后引入到具有无孔转子的连续离心分离器中。使用具有无孔转子的连续离心分离器从分离的液体回收的固体可用作碱纤维素。
连续离心分离器可根据浆粕和碱金属氢氧化物溶液之间的接触时间和接触温度控制转数以及必需的脱液度，转数意味着离心效率。通过控制离心效率，可保持反复进料以与浆粕接触的碱金属氢氧化物溶液的浓度为常数，从而可获得具有高透明度的纤维素醚。当在本发明操作条件下希望提高接触时间和/或接触温度时，可降低离心效率。当希望降低接触时间和/或接触温度时，可提高离心效率。将碱金属氢氧化物溶液的浓度的波动降低到优选在10％，更优选5％内。
如1974年5月30日公开的“新版化学工学词典，日本化学工程师学会编辑(New Edition Chemical Engineering Dictionary Edited bySociety for Chemical Engineers，Japan)”中所述，离心效率是表示离心力大小的值并通过离心力与重力之比给出。离心效率Z由以下等式表示：
Z＝(ω2r)/g＝V2/(gr)＝π2N2r/(900g)
其中“r”表示转子的旋转半径(单位：m)，“ω”表示转子的角速度(单位：rad/s)，“V”表示转子的圆周速度(m/s)，“N”表示转子的转数(rpm)和“g”表示重力加速度(m/s2)。
脱液步骤中获得的滤饼中包含的碱金属氢氧化物与浆粕中的固体组分的重量比(碱金属氢氧化物/浆粕中的固体组分)优选在0.3至1.5，更优选0.65至1.30，还更优选0.90至1.30范围内。当重量比为0.3至1.5时，如此获得纤维素醚可具有高的透明度。浆粕中的固体组分除了纤维素(其为主组分)以外，还包括半纤维素、木质素和有机物如树脂组分，和无机物如Si和Fe组分。
当碱金属氢氧化物为例如氢氧化钠时，可以通过以下滴定方法来确定(碱金属氢氧化物)/(浆粕中的固体组分)的重量比。
首先，收集4.00g滤饼并通过中和滴定(0.5mol/L H2SO4，指示剂：酚酞)确定滤饼中包含的碱金属氢氧化物的量(重量％：wt％)。还以同样方式进行空白测试。
碱金属氢氧化物的重量％
＝(当量浓度系数)x{(H2SO4的滴下量(ml))-(空白测试中H2SO4的滴下量(ml))}
使用滤饼中包含的碱金属氢氧化物的重量％，然后按照以下等式确定(碱金属氢氧化物)/(浆粕中的固体组分)：
(碱金属氢氧化物的重量)/(浆粕中的固体组分的重量)
＝(碱金属氢氧化物的重量％)/[{100-(碱金属氢氧化物的重量％)/(B/100)}×(S/100)]
在以上等式中，B表示碱金属氢氧化物溶液的浓度(重量％)，“S”表示浆粕中的固体组分的浓度(重量％)。通过将约2g浆粕在105℃干燥2小时后的干重除以浆粕的重量，然后将商表达成重量％来获得浆粕中的固体组分的浓度。
在本发明中，通过测定浆粕的进料速率和测定脱液的碱纤维素的回收速率或碱金属氢氧化物溶液的消耗速率和根据它们的重量比计算目前碱纤维素的组成，可以控制连续水平真空过滤器中的接触时间、碱金属氢氧化物溶液的温度或脱液度如挤压压力以使计算的组成与目标组成一致。上述测量、计算和控制操作可自动化。
可通过从碱纤维素获得的纤维素醚的醚化度即碱纤维素的取代度选择碱纤维素的组成。
使用通过上述制备方法获得的碱纤维素作为原材料，能以已知方式制备纤维素醚。
反应方法可包括间歇法和连续法。连续反应法是优选的，因为本发明中优选采用连续法用于制备碱纤维素，但间歇法也是可用的。
在间歇法中，可将从脱液器排出的碱纤维素储存于缓冲槽中，或直接放入醚化反应器中。从更高产率的角度来说，优选将碱纤维素储存于缓冲槽中，然后在短时间内将其放入反应容器中，从而减少在醚化反应器中的占用时间。为了抑制聚合度的下降，缓冲槽优选通过抽真空或氮气置换具有无氧气氛。
可从所得碱纤维素作为原料获得的纤维素醚的实例包括烷基纤维素、羟烷基纤维素、羟烷基烷基纤维素和羧甲基纤维素。
烷基纤维素的实例包括甲氧基基团(DS)为1.0至2.2的甲基纤维素和乙氧基基团(DS)为2.0至2.6的乙基纤维素。应该注意的是DS表示取代度，意指每个纤维素的葡萄糖环单元被甲氧基基团替代的羟基基团的平均数，而MS表示取代摩尔数，意指每个纤维素的葡萄糖环单元添加的羟基丙氧基基团或羟基乙氧基基团的平均摩尔数。
羟烷基纤维素的实例可包括羟基乙氧基基团(MS)为0.05至3.0的羟乙基纤维素和羟基丙氧基基团(MS)为0.05至3.3的羟丙基纤维素。
羟烷基烷基纤维素的实例可包括甲氧基基团(DS)为1.0至2.2且羟基乙氧基基团(MS)为0.1至0.6的羟乙基甲基纤维素、甲氧基基团(DS)为1.0至2.2且羟基丙氧基基团(MS)为0.1至0.6的羟丙基甲基纤维素和乙氧基基团(DS)为1.0至2.2且羟基乙氧基基团(MS)为0.1至0.6的羟乙基乙基纤维素。
实例还包括羧甲氧基基团(DS)为0.2至2.0的羧甲基纤维素。
醚化剂的实例可包括烷基卤如甲基氯和乙基氯、环氧烷烃如环氧乙烷和环氧丙烷、和一氯乙酸。
实施例
将通过实施例对本发明进行描述。不应理解为本发明局限于这些实施例或受这些实施例的限定。
实施例1
将衍生自木材且固体组分浓度为93重量％的浆粕碎屑(各碎屑为10mm2)以60kg/小时的速率引入0.2m宽和1.0m长的水平带型真空过滤器的一端。作为过滤材料，使用具有直径为2mm的孔、厚度为1mm的带孔金属带。该带的移动速度为0.025m/s。在移动方向的0m、0.2m、0.4m、0.6m和0.8m和在宽度方向的直线上离一端2cm、6cm、10cm、14cm和18cm处设置喷淋嘴。将40℃的49重量％氢氧化钠水溶液以每个喷嘴120L/小时的喷淋速率喷淋。同时，将已通过滤饼层的49重量％氢氧化钠水溶液从过滤平面抽吸掉。将螺杆型整平设备(各自具有控制高度水平和将浆粕和碱金属氢氧化物溶液之间的接触产物从两端聚集到中间的作用)安装在移动方向的0.2m和0.4m的位置。整平设备能得到100mm的均匀沉积高度。使用整平设备将浆粕和碱金属氢氧化物溶液的接触产物混合。
将40℃的49重量％氢氧化钠水溶液以2m3/小时供应至连续水平真空过滤器的出口以流化接触产物。通过用作脱液器的V型盘式压机将从连续水平真空过滤器排出的浆粕碎屑和氢氧化钠水溶液的混合物连续地脱液。在排出浆粕和碱金属氢氧化物溶液之间的接触产物后，用40℃的49重量％氢氧化钠水溶液从金属带的背面对金属带进行洗涤。通过滴定方法确定所得碱纤维素中的碱金属氢氧化物与浆粕中的固体组分的重量比。其为1.25。
将碱纤维素(20kg)放入耐压性反应器中，抽真空后，使之与11kg甲基氯和2.7kg环氧丙烷反应。将反应产物洗涤、干燥和粉碎以获得羟丙基甲基纤维素。所得羟丙基甲基纤维素的甲氧基基团(DS)为1.90，羟基丙氧基基团(MS)为0.24。羟丙基甲基纤维素的2重量％水溶液在20℃的粘度为10,000mPa/s。用PC-50型光电比色计使用20mm的比色皿长度和720nm的波长测得羟丙基甲基纤维素的2重量％水溶液在20℃的透光度为99.0％。
实施例2
除了所述带的移动速度为0.033m/s，替代地使用叶片型整平设备，将离心效率为600的螺杆排出型离心脱水器作为脱液器放在连续水平真空过滤器的出口之外，以与实施例1中相同的方式制备碱纤维素。
通过滴定方法确定所得碱纤维素中的碱金属氢氧化物与浆粕中的固体组分的重量比并发现其为1.00。
将碱纤维素(17.2kg)放入耐压性反应器中，抽真空后，使之与9kg甲基氯和1.4kg环氧丙烷反应。将反应产物洗涤、干燥和粉碎以获得羟丙基甲基纤维素。
如此获得的羟丙基甲基纤维素的甲氧基基团(DS)为1.80，羟基丙氧基基团(MS)为0.14。羟丙基甲基纤维素的2重量％水溶液在20℃的粘度为9,800mPa/s。用PC-50型光电比色计使用20mm的比色皿长度和720nm的波长测得羟丙基甲基纤维素的2重量％水溶液在20℃的透光度为97.5％。
实施例3
除了省掉从在移动方向的0m、0.2m和0.4m处的喷淋嘴喷淋，将具有0.2mm狭缝筛、离心效率为600的挤出板式离心脱水器作为脱液器放在连续水平真空过滤器的出口之外，以与实施例1中相同的方式制备碱纤维素。
通过滴定方法确定所得碱纤维素中的碱金属氢氧化物与浆粕中的固体组分的重量比并发现其为0.70。
将碱纤维素(18.8kg)放入耐压性反应器中，抽真空后，使之与9kg甲基氯和2.5kg环氧丙烷反应。将反应产物洗涤、干燥和粉碎以获得羟丙基甲基纤维素。所得羟丙基甲基纤维素的甲氧基基团(DS)为1.45，羟基丙氧基基团(MS)为0.20。羟丙基甲基纤维素的2重量％水溶液在20℃的粘度为9,800mPa/s。用PC-50型光电比色计使用20mm的比色皿长度和720nm的波长测得羟丙基甲基纤维素的2重量％水溶液在20℃的透光度为97.0％。
实施例4
除了将所述带的移动速度变为0.033m/sec，省掉从在移动方向的0m、0.2m和0.4m处的喷淋嘴喷淋，将具有0.2mm狭缝筛、离心效率为600的挤出板式离心脱水器作为脱液器放在连续水平真空过滤器的出口之外，以与实施例1中相同的方式制备碱纤维素。
通过滴定方法确定所得碱纤维素中的碱金属氢氧化物与浆粕中的固体组分的重量比并发现其为0.50。
将碱纤维素(18.8kg)放入耐压性反应器中，抽真空后，使之与9kg甲基氯和2.5kg环氧丙烷反应。将反应产物洗涤、干燥和粉碎以获得羟丙基甲基纤维素。所得羟丙基甲基纤维素的甲氧基基团(DS)为1.35，羟基丙氧基基团(MS)为0.25。羟丙基甲基纤维素的2重量％水溶液在20℃的粘度为9,800mPa/s。用PC-50型光电比色计使用20mm的比色皿长度和720nm的波长测得羟丙基甲基纤维素的2重量％水溶液在20℃的透光度为96.0％。

Claims (5)

1.一种制备碱纤维素的方法，包括：
使浆粕与碱金属氢氧化物溶液在移动过滤平面上接触以进行真空过滤来收集残留在所述过滤平面上的接触产物的接触过滤步骤，和
将收集的所述接触产物脱液以获得滤饼的脱液步骤。
2.根据权利要求1所述的制备碱纤维素的方法，其中，通过改变所述过滤平面的移动速度或所述浆粕和碱金属氢氧化物溶液的接触距离来调节所述滤饼中包含的碱金属氢氧化物与浆粕中的固体组分的重量比(碱金属氢氧化物/浆粕中的固体组分)。
3.根据权利要求1或2所述的制备碱纤维素的方法，其中，所述滤饼中包含的碱金属氢氧化物与浆粕中的固体组分的重量比(碱金属氢氧化物/浆粕中的固体组分)在0.3至1.5的范围内。
4.一种制备纤维素醚的方法，包括使通过根据权利要求1至3中任一项所述的方法制备的碱纤维素与醚化剂反应的步骤。
5.一种制备碱纤维素的装置，包括：
连续水平真空过滤器型接触器，其包括：
在水平方向移动的水平过滤平面，
用于将浆粕引入到所述移动过滤平面上的浆粕入口，用于将碱金属氢氧化物溶液喷淋到如此引入的浆粕上的喷淋口，
能对所述移动过滤平面进行真空抽吸的真空泵，和用于收集在使所述浆粕和所述碱金属氢氧化物溶液在所述移动过滤平面上接触以进行真空过滤后残留在所述过滤平面上的接触产物的出口，和
用于将从所述出口收集的接触产物脱液以获得滤饼的脱液器。
CN201210038979.2A 2011-02-21 2012-02-20 制备碱纤维素和纤维素醚的方法 Active CN102643355B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011034468A JP5737993B2 (ja) 2011-02-21 2011-02-21 アルカリセルロースの製造装置及びセルロースエーテルの製造方法
JP2011-034468 2011-02-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102643355A true CN102643355A (zh) 2012-08-22
CN102643355B CN102643355B (zh) 2015-05-20

Family

ID=45656103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210038979.2A Active CN102643355B (zh) 2011-02-21 2012-02-20 制备碱纤维素和纤维素醚的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9371398B2 (zh)
EP (1) EP2489677B1 (zh)
JP (1) JP5737993B2 (zh)
KR (1) KR101869981B1 (zh)
CN (1) CN102643355B (zh)
IN (1) IN2012DE00451A (zh)
MX (1) MX355092B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111334869A (zh) * 2020-04-02 2020-06-26 亚太森博（山东）浆纸有限公司 一种莱赛尔纺丝溶液的制备系统及方法
CN113996246A (zh) * 2021-12-31 2022-02-01 中国化学工程第十三建设有限公司 基于化学滤料的物料处理装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE543676C2 (en) * 2019-07-03 2021-05-25 Stora Enso Oyj Moldable cellulose fiber based material

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2469764A (en) * 1946-01-16 1949-05-10 Erickson Donald Robert Manufacture of hydroxy alkyl cellulose
WO2004013181A1 (en) * 2002-08-02 2004-02-12 Rayonier Products And Financial Services Company Process for producing alkaline treated cellulosic fibers
CN1990506A (zh) * 2005-12-27 2007-07-04 信越化学工业株式会社 制备碱纤维素和纤维素醚的方法
CN101003576A (zh) * 2005-12-27 2007-07-25 信越化学工业株式会社 制备碱纤维素和纤维素醚的方法

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2054299A (en) 1934-05-31 1936-09-15 Brown Co Hydroxy cellulose ether solutions
US2138014A (en) 1937-05-01 1938-11-29 Brown Co Preparation of viscose sirup
JPS473964Y1 (zh) 1967-03-17 1972-02-10
JPS473965Y1 (zh) 1967-06-01 1972-02-10
JPS4819232Y1 (zh) 1969-05-19 1973-06-01
JPS4826385U (zh) 1971-08-10 1973-03-29
US3943233A (en) * 1974-02-20 1976-03-09 Engelhard Minerals & Chemicals Corporation Processing finely divided solids on a continuous vacuum belt filter
DE2635403B2 (de) * 1976-08-06 1979-07-12 Loedige Fritz Verfahren zum Herstellen von CeUuIoseäthern
DE2917104A1 (de) 1979-04-27 1980-11-06 Hoechst Ag Verfahren zur viskositaetserniedrigung von celluloseethern durch ozon und seine verwendung
DE2924330A1 (de) 1979-06-15 1980-12-18 Hoechst Ag Kontinuierliches verfahren und vorrichtung zur herstellung von wasserloeslicher hydroxyalkylcellulose oder deren mischethern
DE3216786A1 (de) * 1982-05-05 1983-11-10 Wolff Walsrode Ag, 3030 Walsrode Verfahren zur herstellung von hydroxyalkylmethylcellulosen
US4410693A (en) 1982-08-12 1983-10-18 The Dow Chemical Company Process for preparing cellulose derivatives
JPS6040101A (ja) * 1983-08-13 1985-03-02 Daicel Chem Ind Ltd シ−ト状アルカリセルロ−スの連続製造方法
JPS6050801A (ja) 1983-08-31 1985-03-20 東芝ライテック株式会社 車輛用前照灯
US4612345A (en) 1985-02-28 1986-09-16 The Dow Chemical Company Hydroxypropyl methyl cellulose ethers useful as suspending agents for suspension polymerization of vinyl chloride
JPH073965B2 (ja) 1986-03-06 1995-01-18 松下電器産業株式会社 電子機器の試験方法
JPH0819232B2 (ja) 1986-12-25 1996-02-28 三菱瓦斯化学株式会社 重合体の製造法
JPH073964B2 (ja) 1987-01-27 1995-01-18 松下電器産業株式会社 Ｐｃｍ音声復号装置
US4845206A (en) 1987-05-21 1989-07-04 The Dow Chemical Company Production of cellulose ethers using a premix of alkali and etherifying agent
JPH0373562A (ja) 1989-08-14 1991-03-28 Hitachi Ltd 電子部品およびその製造に用いられるリードフレーム
JPH0826385B2 (ja) 1991-07-03 1996-03-13 日本鋼管株式会社 移動式溶銑鍋集塵装置
GB9605073D0 (en) 1996-03-11 1996-05-08 Hoechst Ag Manufacture of vicose and articles therefrom
JP4010345B2 (ja) 1996-11-28 2007-11-21 信越化学工業株式会社 ヒドロキシプロピルメチルセルロースの製造方法
JP3212534B2 (ja) 1997-04-08 2001-09-25 信越化学工業株式会社 低置換度ヒドロキシプロピルセルロース粉末
JP4087534B2 (ja) 1999-06-24 2008-05-21 信越化学工業株式会社 アルカリセルロース及びセルロースエーテルの製造方法
JP2001302701A (ja) * 2000-02-15 2001-10-31 Shin Etsu Chem Co Ltd アルカリセルロース及びセルロースエーテルの製造方法
JP4150186B2 (ja) * 2001-12-10 2008-09-17 住友精化株式会社 ヒドロキシアルキルセルロースの製造方法
JP2003183301A (ja) * 2001-12-21 2003-07-03 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd カルボキシメチルセルロース塩の製造法
JP2005008827A (ja) 2003-06-20 2005-01-13 Daicel Chem Ind Ltd セルロースエーテルの製造における酸素濃度制御方法
JP4410581B2 (ja) 2004-02-26 2010-02-03 信越化学工業株式会社 溶解性の改善されたセルロース誘導体の製造製法
WO2007023513A1 (ja) 2005-08-22 2007-03-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 溶解性の改善されたセルロース誘導体の製造製法
JP5377816B2 (ja) 2005-06-16 2013-12-25 信越化学工業株式会社 セルロースエーテルの製造方法
JP5030568B2 (ja) 2005-12-27 2012-09-19 信越化学工業株式会社 アルカリセルロース及びセルロースエーテルの製造方法
JP5030569B2 (ja) 2005-12-27 2012-09-19 信越化学工業株式会社 セルロースエーテルの製造方法
JP5030567B2 (ja) 2005-12-27 2012-09-19 信越化学工業株式会社 セルロースエーテルの製造方法
JP5236180B2 (ja) 2005-12-28 2013-07-17 住友ゴム工業株式会社 テキスタイルコード被覆用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ
FR2898353B1 (fr) 2006-03-07 2008-05-02 Lafarge Aluminates Sa Liant pour beton refractaire, preparation pour beton refractaire, beton refractaire et procede de fabrication
US7390566B2 (en) 2006-06-30 2008-06-24 Weyerhaeuser Company Viscose product
EP2075260A1 (en) 2007-12-27 2009-07-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Methods for preparing alkali cellulose and water-soluble cellulose ether
JP5252911B2 (ja) 2007-12-27 2013-07-31 信越化学工業株式会社 水溶性セルロースエーテルの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2469764A (en) * 1946-01-16 1949-05-10 Erickson Donald Robert Manufacture of hydroxy alkyl cellulose
WO2004013181A1 (en) * 2002-08-02 2004-02-12 Rayonier Products And Financial Services Company Process for producing alkaline treated cellulosic fibers
CN1990506A (zh) * 2005-12-27 2007-07-04 信越化学工业株式会社 制备碱纤维素和纤维素醚的方法
CN101003576A (zh) * 2005-12-27 2007-07-25 信越化学工业株式会社 制备碱纤维素和纤维素醚的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111334869A (zh) * 2020-04-02 2020-06-26 亚太森博（山东）浆纸有限公司 一种莱赛尔纺丝溶液的制备系统及方法
CN113996246A (zh) * 2021-12-31 2022-02-01 中国化学工程第十三建设有限公司 基于化学滤料的物料处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20120214980A1 (en) 2012-08-23
EP2489677B1 (en) 2017-06-07
MX2012002023A (es) 2012-09-05
US9371398B2 (en) 2016-06-21
EP2489677A1 (en) 2012-08-22
IN2012DE00451A (zh) 2015-06-05
KR101869981B1 (ko) 2018-06-22
MX355092B (es) 2018-04-04
CN102643355B (zh) 2015-05-20
KR20120095795A (ko) 2012-08-29
JP2012172035A (ja) 2012-09-10
JP5737993B2 (ja) 2015-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101434059B1 (ko) 셀룰로오스 에테르의 제조 방법
JP5052112B2 (ja) アルカリセルロース及びセルロースエーテルの製造方法
JP5030566B2 (ja) セルロースエーテルの製造方法
JP5030569B2 (ja) セルロースエーテルの製造方法
CN1990508B (zh) 制备碱纤维素和纤维素醚的方法
CN102643355B (zh) 制备碱纤维素和纤维素醚的方法
CN102643354B (zh) 生产碱纤维素和纤维素醚的方法
JP5737994B2 (ja) 微粉セルロースの回収を含むセルロースエーテルの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant