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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdünnen
einer essigsauren Lösung von Zelluloseazetat mit Wasser.
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Wie bei anderen diskontinuierlichen Verfahren wurde auch bei der
Herstellung von Zelluloseazetat versucht, das diskontinuierliche Verfahren in ein
kontinuierliches Verfahren umzuwandeln. Eine der größten Schwierigkeiten, die hierbei
zu überwinden sind, tritt in dem Augenblick auf, in dem das Zelluloseazetat aus
seiner essigsauren Lösung ausfällt.
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Die bekannte Azetylierung von Zellulose mit Essigsäureanhydrid in
Essigsäure als Lösungsmittel erfolgt in homogener Phase und in Gegenwart eines Katalysators,
normalerweise Schwefelsäure. Unter diesen Bedingungen bildet sich Zellulosetriazetat,
das jedoch für gewisse Anwendungsgebiete nicht brauchbar ist.
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So ist es beispielsweise ungeeignet für die Herstellung von Textilfasern
aus azetonhaltigen Lösungen und insbesondere nicht brauchbar für die Herstellung
von Lösungen in Azeton. Es ist auch als plastische Masse für gewisse Zwecke nicht
brauchbar. Für diese Zwecke ist der Azetylierungsgrad zu hoch und muß reduziert
werden, bis man ein Produkt erhält, das eine Azetylzahl von ungefähr 54 hat. Dies
wird dadurch erreicht, daß man das Triazetat - auch in einer Essigsäurelösung -
einer Hydrolyse oder einer Verseifung unterwirft. Wenn dieser Verfahrensschritt
bis zu dem gewünschten Grad durchgeführt ist, wird das Zelluloseazetat aus seiner
essigsauren Lösung ausgefällt, indem man die essigsaure Lösung in Wasser schüttet.
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Bei diesem Verfahrensschritt treten schon beim diskontinuierlichen
Verfahren gewisse Schwierigkeiten auf, die bei der Übertragung auf ein kontinuierliches
Verfahren noch wesentlich erhöht werden. Das ausgefüllte Zelluloseazetat wird gründlich
gewaschen, um jeden Rest von Essigsäure zu entfernen. Beim Ausfällen treten jedoch
öfters Klumpen auf, die ein hornartiges Aussehen haben und die sich nicht gut waschen
lassen. In diesem Fall wird beim diskontinuierlichen Verfahren einfach die Dauer
des Waschvorganges verlängert. Beim kontinuierlichen Verfahren ist dies nicht möglich,
da die Zeitdauer der einzelnen Verfahrensschritte durch die anderen Verfahrensschritte
festgelegt ist.
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Es ist bekannt, daß das Ausfällen von Zelluloseazetat aus seiner
essigsauren Lösung, selbst beim Ausfällen durch Eingießen in Wasser, dadurch erleichtert
wird, daß man vor diesem Verfahrensschritt der Essigsäurelösung einen gewissen Anteil
Wasser zusetzt, insbesondere in Form von verdünnter Essigsäure, so daß die Löslichkeit
des Zelluloseazetats bis in die Nähe der Ausfällgrenze gebracht wird, wobei jedoch
ein Ausfällen - selbst von kleinen Mengen -vermieden wird. Bei dem Ausfällen des
Azetats aus einer Lösung, der - wie vorstehend beschrieben -vorher Wasser zugesetzt
worden ist, erhält man gleichmäßige Zelluloseazetatkörner, die frei sind sowohl
von Teilen mit hornartigem Aussehen wie auch von zu feinen pulverförmigen Teilchen,
die sich ebenfalls sehr schlecht auswaschen lassen.
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Hinsichtlich der Konzentration der als Verdünnungsmittel verwendeten
verdünnten Essigsäure hat es sich beispielsweise als zweckmäßig erwiesen, für eine
essigsaure Lösung von in Azeton löslichem Zelluloseazetat mit einer Azetylzahl von
ungefähr 54,5 und einer Viskosität von ungefähr 450 Be eine etwa 8- bis 100/oige
Essigsäure zu verwenden.
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Unter diesen Bedingungen kann man bei einer
120/obigen Zelluloseazetatlösung
den Essigsäureanteil bis auf 53 bis 54 ovo reduzieren, ohne daß sich Klumpen bilden
oder daß sich Zelluloseazetatpulver ausscheidet, was, wie oben gesagt, ein gutes
Auswaschen des Zelluloseazetats nach dem Ausfällen behindert.
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Es wurde nun ein Verfahren zum Verdünnen einer essigsauren Lösung
von Zelluloseazetat mit Wasser unter Verwendung verdünnter Essigsäure gefunden,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die zu verdünnende, im Kreislauf geführte
Zelluloseazetatlösung in dünner, 5 bis 15 mm, vorzugsweise 8 bis 10 mm, starker
Schicht über eine schräge Wand, die vorzugsweise die Form eines Kegelstumpfmantels
hat, fließen läßt und dabei mit verdünnter Essigsäure besprüht.
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Während die Zelluloseazetatlösung sich entlang dieser Wand bewegt,
kommt sie mit der versprühten verdünnten Essigsäure in Berührung und wird dann mit
dieser in einem Behälter innig vermischt, dem die zu verdünnende Zelluloseazetatlösung
kontinuierlich zugeführt wird und aus dem die verdünnte Zelluloseazetatlösung ebenfalls
fortlaufend entnommen wird.
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Die Zelluloseazetatlösung zirkuliert im Kreislauf mit einer wesentlich
höheren Geschwindigkeit als die der Zuführrate.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in der nachstehend
an Hand der Zeichnung erläuterten Vorrichtung durchgeführt.
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In der Zeichnung ist mit der Bezugsziffer 1 ein Behälter bezeichnet,
der in seinem oberen Teil einen größeren Durchmesser hat und sich nach unten so
verjüngt, daß er die kegelstumpfmantelförmig verlaufende Wand 3 bildet. Innerhalb
des Behälters 1 ist eine zweite kegelstumpfmantelförmige Wand 2 angeordnet, deren
unterer Rand dicht an die Wand 3 heranreicht und mit letzterer einen Ringspalt von
wenigen Millimetern Breite bildet. Die in den oberen Teil des Behälters 1 durch
den Einlaßstutzen 6 in den Raum zwischen den Wänden 2 und 3 eingebrachte Zelluloseazetatlösung
fließt nach Durchtritt durch den Ringspalt zwischen den Wänden 2 und 3 in einer
dünnen Schicht entlang der Wand 3 nach unten. Die verdünnte Essigsäure wird durch
den Zerstäuber 11 in den Reaktionsraum eingebracht. Die versprühte verdünnte Essigsäure
trifft auf die Zelluloseazetatlösung, während letztere entlang dem unteren Teil
der Wand 3 fließt. Die Lösung sammelt sich im Bodenteil des Behälters 1, von wo
sie durch den Stutzen 4 von der Pumpe 5 abgesaugt und durch den Einlaßstutzen 6
in den Raum zwischen den Wänden 2 und 3 gefördert wird. Dem Behälter 1 wird die
zu verdünnende Zelluloseazetatlösung mittels einer nicht dargestellten Förderpumpe
fortlaufend durch den Einlaßstutzen 7 zugeführt. Durch den Auslaßstutzen 8 wird
mit Hilfe der Pumpe 9 eine entsprechende Menge von verdünnter Lösung fortlaufend
abgesaugt.
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Innerhalb des Behälters 1 wird ein stets oberhalb der beiden Stutzen7
und 8 liegender Flüssigkeitsspiegel dadurch aufrechterhalten, daß aus einem nicht
dargestellten Vorratstank die Lösung durch den Einlaßstutzen 7 in den Behälter 1
fließt.
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Das folgende Beispiel erläutert die praktische Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Beispiel Die vorstehend beschriebene Vorrichtung gemäß der Erfindung
wird pro Stunde mit 4000 kg einer
essigsauren Zelluloseazetatlösung
mit 12 ovo Zelluloseazetat und 65,4 O/o Essigsäure beschickt. Der Rest besteht aus
Wasser und Verunreinigungen, die aus dem Zelluloseazetylierungsprozeß stammen. Das
Zelluloseazetat hat die Azetylzahl von 54 und eine Viskositätszahl nach Baume von
44. Durch den Zerstäuber werden pro Stunde 1080 kg 80/oige Essigsäure in die Vorrichtung
gegeben. Die Zelluloseazetatlösung wird in den Verdünnungsapparat in einer Menge
von 120 m3 pro Stunde zurückgeführt. Aus der Vorrichtung werden pro Stunde 5080
kg von vollkommen klarer verdünnter Zelluloseazetatlösung abgezogen, die 9,45 0/0
Zelluloseazetat und 53,20/0 Essigsäure enthält.
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Wenn man diese Lösung in den bereits bekannten technischen Vorrichtungen
in Wasser schüttet, erhält man ein leicht auswaschbares Fällungsprodukt, das frei
von hornartigen Klumpen und von Pulver ist.