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Verfahren zur Herstellung von Cellulosefettsäureestem
| Die Erfindung bezieht sich auf die Her- |
| stellung von Cellulosefettsäureestern, wie |
| Celluloseaoetat, -propionat, =butyrat, -aeeto- |
| propionat, -acetobutyrat. |
| Es ist bekannt, daß bei der Veresterung |
| der C°llulose mit niedrigen Fettsäuren die |
| Durchmis,:hung der. Reaktionsmasse schwie- |
| rig ist. Dabei kann es vorko-iymien, da ß |
| wegen der ungenügenden Durchniischung ein |
| ungleichmäßiger Reaktionsverlauf auftritt und |
| uüainheitliche- Veresterungsprodukte entstehen. |
| Die Durchniischung ist besonders in größe- |
| ren Apparaturen schwierig, weil die Massen |
| zä?ii und dicl@r'lüssig sind und die. Reakdons- |
| wäYme. schlecht ableiten. Einzelne 'feile der |
| CAllulose setzen sich hierbei schneller oder |
| langsamer reit dem Verester'ungsgeinisch uni, |
| so d.aß keine gleichmäßig veresterten Pro- |
| dukte erhalten werden. |
| Schwierigkeiten bereitete bisher auch die |
| stufemveise erfolgende Einwirkung der ver- |
| schiedenartigen, nacheinander zugesetzten Be- |
| handlungsmittel, da sie nicht rasch genug in |
| der Masse verteilt werden konnten. Auch. war |
| es bisher im allgemeinen notwendig, jewels |
| nach Ablauf einer Reaktionsstufe das Re- |
| aktionsgefäß zu öffnen, das oder die Be- |
| ha..ndlungsmItte! einzubringen und nach die- |
| ser zwangsMu figeri Meterbrechung des Re- |
| aktionsverlaufes längere Zeit zu warten, bis |
| die nachfolgend,: Realttionsstuf- beendet war. |
| Als besonders unangenehm hat man hierbei |
| das öffnen des Reaktionsgefäßes e:rcf@nde?i. |
| Di° stoßweise EIIn?12'kun_.gg, 1"r auf einmal |
| z=@gesetzteü 1Vrarg der Beju:7fs_ngs:uittei |
| ,,virkte ungünstig auf, den |
| eia, we'l Babel @1^3'tZ@I@GV@`=:ü@_3tiir.:'S`@ü@.ge |
| und örtlich verschleCC°n starkm verlauf -auftreten konnien.
1,":u die genannten |
| Schwierigkeiten tei@`Nise Z(heheben, Sind. ver- |
| schiedene Vorschlägt |
| worden. So |
| sollen müh der deutschen .P atentschrift 5 f i -793 |
| die Durchmischungen in von °Innencrgdnen |
| freien |
| durch Kugeln oder |
| Rollen vorgenommen werden. Gemäß der |
| schweizerischen Patentschrift 143 699 soll die |
auftretende Wärmestauung in rotierenden Reaktionsgefäßen, die finit
Hohlachsen versehen sind, die das Reakdor<sgefäß wahrscheinlich nicht durchsetzen,
sondern nur als Aclisstummel ausgebildet sind durch Verdampfen eines zugesetzte<-i,
für die Reaktion nicht schädlichen, leicht veräampfbaren Stoffes,, z. B. schweflige
Säure, behoben werden. Die deutsche Patentschrift
603 732 schlägt vor, die
Herstellung von Celluloseacetat in geschlossenen, heiz- und kühlbaren Vorrichtungen
großen Inhalts, die um eine feststehende, der Zufuhr der Behandlungsmittel dienende
Hohlachse drehbar sind, vorzunehmen. Die zur Reaktion erforderlichen Stoffe werden
hierbei durch ein nur bis in die Mitte des Reaktionsgefäßes gehendes, axiales Zufiußrohr
eingeführt.
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Das vorliegende Verfahren ermöglicht tiie Herstellung eines einheitlichen
Erzeugnisses, wobei ebenfalls ohne: Öffnung des Gefäßes und kontinuierlich gearbeitet
wird. Das Verfahren zur Herstellung von Cellulosefettsätiteestern, insbesondere
Celluloseacetat, in um eine Hohlachse drehbaren, geschlossenen, kühlbaren Vorrichtungen
großen Inhalts ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Veresterung in einem um eire-durchgeheäide,
mit feststehenden, der Behälterform angepaßten Zerteilungsarmen versehenen Achse
drehbaren Behälter durchführt, indem man die Behandlungsmittel durch über die ganze
Achsenlänge verteilte zahlreiche Austrittsöffnungen gleichmäßig und kontinuierlich
auf die Cellulosemasse verteilt und durch di;P Zerteilungsarme in die Masse einmischt.
Die Zerteilungsarme werden vorzugs-,seise mit schrägen, messerstrich- oder schaufelartig
wirkenden Flächen versehen.
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Die verschiedenen Behandlungsmittel kör-
nen sowohl an nur einem
Seitenanschluß der HOiilac.rlse als auch ar. beiden Seiten.anschl ssen nacheinander
oder @l.(°ichzcitig zugeführt werden, je nach Erfordernis langsam oder schnell.
Die Verteilung der I,-ehandlungsmittel auf die Cellulosemasse in der Drehvorrichtung
wird durch Seemessung der Größe der Austrittsäiirlup;gcn in der Hohlachse geregelt.
Dabei kann die Anordnung der Austrittsöffnungen, die als Löcher, Düsen oder als
mit Prallflächen versehene kurze Stutzen ausgestaltet sein können, so erfolgen,
daß ihre Zahl nach der Mitte der Hohlachse zununmt, sie also mit nach der Mitte
zu ge:-riager Zver dendem Abstand angeordnet sind, tp(lr daß ihr Durchmesser nach
der Mitte zu größer wird.
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Die Menge der Behwidluiigsniittel wird außerhalb der ldohkcchse in
bekannter Weise durch Ventile, Schielfer oder Hähne geregelt, die an der Verlängei-unl;
vier Achse angcordnet sind. Dabei können mehrere Vorratsbebälfer an die Achse angeschlossen
sein.. Durch gleichzeitiges Öffnen der Absperrvorrichtungen der einzelner.,. Behälter
kann deren Inhalt gleichzeitig in (las Behandlungsgefäß gegeben werden, wobei er
sich vorher innerhalb der hohlen Achse mischen kann. Durch zwischen Ventile und
Hohlachse eingeschaltete Meßvorrichtungen, z. B. Meßgefäße, Meßuhren u. dgl., kann
die Menge der zufließenden. Behandlungsmitte; bestimmt werden.
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In Fällen, in denen die Reaktionsmasse gekühlt werden muß, erfolgt
die Kühlung zweckmäßig durch die als Kühlschlange ausgebildeten Zerteilungsarme,
wobei dir Kühlwirkung durch Regulierung der Kühlwassermenge, gegebenenfalls durch
Anwendung von Kühlsole, verändert werden kann. Auf den Schutz der Vorrichtung als
solcher wird verzichtet.
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Der Reaktionsverlauf kann durch an der Hohlachse angebrachte Kontrolleinrichtungen,
z. B. Fernthermometer, Zähigkeitsmesser o. dgl., überwacht «erden, wobei diese gleichzeitig
als Zerteilungsarm.e ausgebildet sein können.
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Die Zeichnung veranschaulicht eine derartige Anlage zur Herstellung
von Cellulosefettsäureestern. In einer kugeligen oder zylindrischen, in bekannter
Weise in Umdrehung versetzten Trommel Tr ist eine hohle Achse A angebracht, die
zur Verteilung der zuzusetzenden Flüssigkeiten Locher L oder Düsen besitzt, die
über die gesamte Länge der Achse zweckentsprechend verteilt sind. Die Zuführüng
zur Hohlachse erfaIgt seitlich über den Einlauf E, wobei Ventil t', Schaugläser
S oder geeignete ;1@Ieft--.-@i-richturlgen dazwischengeschaltet werden. Die hohle
Achse A trägt Zerteilungsanne, die :alsiili'schlange K ausgebildet sind und zii_t
sc-hr:.;ö@.:i schaufelartig wirkenden Flächen vereatei-@ v;erden können. Die Zu-
und AL-°äli c,nä des. Kühlwassers erfolgt duncli seitlich )ie.ra(ts@#fülirte, in
die Iiohla:czse eingeUgerte 1:@>hre, wodurch gleichzeitig eine Vorl:ülüu:W der durch
die Hohlachse einfließenden @eaküonsteilnehmer möglich ist: Die Hoinachse trägt
außerdem noch überwachungseinrioehtungea" z. B. Fernthermometer F, oder Vorrichtungen
zum ,Messen der Zähigkeit'der Nhl.sse. Diese Teile -erden so ausgebildet, daß sie
als Rührarme wirken.
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Die Wirkungsweise der Anlage ist folg en(le Nach denn Einfüllen des
Cellulosemat,erials in die Trommel Tr werden die Einfüllöffnungen verschlossen,
und dle Trommel wird in Umdrehung versetzt. Durch den Einlauf F und die HohlachseA
hißt man in den Innenraum der Trommel die zur Veresterung notwendigen
Flüssigkeiten
nacheinander oder gleichzeitig zulaufen, wobei sie durch die Löcher L gleichmäßig
über die Cellulosemasse verteilt tnd durch die als I_ühlschla_näe ausgebildeten
Riihrarmel( in die Masse eingemischt werden. Man kann z. B. zuerst den in Lösungsmitteln
gelösten Katalysator einlaufen und nasch dessen Einwirken dann die zur Veresteerung
notwendige Säure.nhydridmenge langsam und kontinuierlich zufließen lassen. Je nasch
der Bwchwt-enheit der Reaktionsmasse werden Lösungs-nittel zuggesetzt. Man kann
auch gleichzeitig mit den Lö, sungsmitteln die zerr Veresterung benötigte Säuremenge
einfließen lassen oder diese vorher im gevrünschten Verhältnis miteinander mischen
und dann einfließen lassen. Zu diesem Zweck können an die Zufuhrung zur Hohlachse
verschiedene Vorratshehälter angeschlossen werden, .so daß lediglich das zugehörige
Absperrventil bedient werden muß, um den Zulauf der Flüssigkeiten zu regeln. Dabei
können sich die getrennt zugeführten Flüssigkeiten auch erst innerhalb der Hohlachse
mischen. -Man hat es so in der Hand, je nach der Höhe der Reaktionstemperatur die
Reaktion durch mehr oder minder schnellen Zulauf der Reaktionsteilnehmer zu regulieren.
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Die entstehende Reaktionswärme führen die als Klihlschlange ausgebildeten
Zerteilungsarme ab. Durch Regulierung der Kiihlwasserrnenge kann die Wärmeabführung
verändert werden.
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Es ist auch möglich, mittels -der Kü,hischlange den Inhalt der Trommel
zu erwärmen, indem man warmes öder heLRßes Wasser, evtl. Dampf, üurchstrflmen läßt.
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Das Verfahren eignet sich sowohl für die Flerstellung von Celluloseestern
in G denwart von Lösungsmitteln, wobei nach Beendigung der Ver--steru:ng eine Lösung
des Esters erhalten ävird, als auch für VeresterungsverfalLen, bei denen das Endprodukt
in faseriger Foren anfällt. Dabei ist es möglich, nüt einer geringeren Menge an
Lösungsmitteln auszukommen als bei den bisherigen Verfahren und auch die während
des Reaktionsvexlaufes zuzusetzenden ;Vlerrgen an der Konsistenz und Zähigkeit der
Real,-tionsm..sse anzupassen. Durch Verwendung der heschiiebenen Vorrichtung ist
es möglich, auch bei sehr zähen Reaktionsmassen die Menge der Reaktionsteilnehmer
während der Veresterung richtig zu bemessen und infolge der gleichmäßigen Ein- und
Durchmischung einen einheitlichem Celluloseester zu erhalten.