EP1351993A1 - Vorrichtung und verfahren zur kontinuierlichen synthese von cellulosecarbamat - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur kontinuierlichen synthese von cellulosecarbamat

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Publication number
EP1351993A1
EP1351993A1 EP02718029A EP02718029A EP1351993A1 EP 1351993 A1 EP1351993 A1 EP 1351993A1 EP 02718029 A EP02718029 A EP 02718029A EP 02718029 A EP02718029 A EP 02718029A EP 1351993 A1 EP1351993 A1 EP 1351993A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conveyor
conveying
cellulose
reaction
conveying device
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.)
Withdrawn
Application number
EP02718029A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Seelig
Rudolf KÄMPF
Reinhard Wolf
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.)
LL Plant Engineering AG
Original Assignee
ZiAG Plant Engineering GmbH
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 ZiAG Plant Engineering GmbH filed Critical ZiAG Plant Engineering GmbH
Publication of EP1351993A1 publication Critical patent/EP1351993A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • C08B15/05—Derivatives containing elements other than carbon, hydrogen, oxygen, halogens or sulfur
    • C08B15/06—Derivatives containing elements other than carbon, hydrogen, oxygen, halogens or sulfur containing nitrogen, e.g. carbamates

Definitions

  • the invention relates to a conveying device for conveying a cellulose slurry dissolved in an organic reaction carrier, in which a synthesis of cellulose carbamate takes place, and a method for the synthesis of cellulose carbamate.
  • Cellulose carbamate is currently synthesized from a cellulose slurry in stirred tank cascades in accordance with the process described in DE 42 42 437 C2 and DE 44 17 140 C2.
  • the cellulose delivered in plates is swollen and activated in a dipping press or other device in 10% to 25% sodium hydroxide solution for several hours. After this phase, the excess liquor is pressed off, compressing to a ratio of 2: 1 to 3: 1. This material then gets into a shredder and is broken up into small pieces, on which the molecular chain length is shortened either statically in a traveling grate apparatus or dynamically in a rotary tube in a decomposition process that takes several hours and takes place at elevated temperatures.
  • the cellulose is mixed with 50 ° C, aqueous urea solution in a concentration of 40% by mass.
  • the agitated, urea-containing cellulose suspension passes through a screw press, in which the excess urea solution is pressed, into a comminution and loosening apparatus, in which the preheated liquid organic reaction medium is also added.
  • This mixture passes into a first evaporator operated under excess pressure, in which part of the water and part of the organic reaction medium are evaporated off overhead, while the residual water is removed in a second evaporator operating under reduced pressure.
  • the suspension consisting of cellulose and urea in the reaction carrier passes through a heat exchanger, in which it is brought to the reaction temperature, into a cascade of stirred tanks.
  • the reaction takes place at the temperature of the boiling reaction support and at residence times in the individual vessels, which are determined on the one hand by the boiling point of the reaction support and on the other hand by the individual size of the stirred tank volume.
  • the mixture is drawn off from the last stirring vessel through an outlet line, cooled in a heat exchanger and then reaches a rotary drum pressure filter on which the reaction carrier is filtered off and returns to the reaction circuit.
  • the filter cake consisting of cellulose carbamate, excess urea and adhering reaction carrier is washed with alcohol and water in the process of DE 44 17 140 C2.
  • An additional step with suspending the filter cake and filtering is mentioned as expedient.
  • the washed, moist cellulose carbamate is removed from the rotary pressure filter and sent for drying or direct processing.
  • the carbamate is largely freed from the heat exchanger by decanting and filtering.
  • the outflowing first washing filter Rat which consists of reaction support, alcohol and part of the excess urea, is combined with the second washing filtrate and fed to an extraction column into which so much water is fed that a separation in the reaction support phase and into a urea-containing alcoholic aqueous phase takes place.
  • Low urea water originating from the bottom of an ammonia stripper is preferably fed into the extraction together with fresh water.
  • the urea-containing alcoholic aqueous phase is fed to a rectification column in which the methanol or ethanol is driven off overhead.
  • the alcohol is sent for in-process recycling.
  • the aqueous urea solution flowing off at the bottom of the rectification column returns to the circuit of the urea solution.
  • the boiling reaction medium in the reaction vessels expels the ammonia formed during the formation of carbamate from the reaction mixture and flows through the condenser together with the vapors.
  • the major part of the reaction carrier vapor is condensed there and the condensate is returned to the first reaction vessel.
  • the vapors passing through the condenser which essentially consist of ammonia, carbon dioxide and reaction carrier, are washed in a scrubber with a circulated, cooled aqueous solution.
  • the washing liquid removed from the circuit is separated in a separation vessel and the organic reaction carrier is returned directly to the process.
  • water, ammonia and residual amounts of reaction carrier vapor are stripped off overhead and sent for disposal, while the sump, which is loaded with only little urea, is used in the extraction of the washing filtrates.
  • the vapor mixture is deposited in the condenser and separated into two phases in the separation vessel.
  • the organic, light phase goes back into the reaction medium circuit, while the aqueous condensate is fed into the washing circuit around the scrubber.
  • the outlet from the evaporator consists of cellulose carbamate and urea and goes into a relaxation pot, in which it cools down strongly by evaporative cooling.
  • the water vapor is condensed and used as wash water on a filter.
  • the wet product passes onto a belt filter, in which a concentrated urea solution is drawn off in the first zone and the carbamate is washed free of urea in the subsequent countercurrent washing stages using fresh water.
  • the wash water and the concentrated urea solution are combined and go into the circulation of the urea solution.
  • the moist cellulose carbamate which is free of urea, leaves the plant and is either dried or directly dissolved for further processing.
  • the main disadvantage of the stirred kettle cascade, as used in the processes of DE 42 42 437 C2 and DE 44 17 140 C2, is that the cellulose dwell time in the stirred kettle cascade shows considerable variations. The scatter increases with the number of stages in the cascade of stirred tanks.
  • the object of the present invention is to provide a method and an apparatus with which cellulose carbamate of constant quality can be produced inexpensively without great design effort.
  • the above-mentioned object is achieved in that the conveying device is designed as a reactor system for the continuous synthesis of cellulose carbamate and with a conveying means by means of which the dissolved cellulose slurry can be conveyed continuously along a conveying path from a feeding area to a dispensing area and with a heating device by means of which the conveyor line can be heated at least in sections.
  • the above-mentioned object is achieved according to the invention in that the synthesis of cellulose carbamate takes place continuously, in that a cellulose slurry suspended in an inert organic reaction medium is first heated in a continuously conveying conveying device and during conveying in the conveying device along a conveying path to im Main reaction temperature is maintained.
  • This improvement according to the invention of the conventional stirred kettle cascades and of the process for the synthesis of cellulose carbamate leads to a constant residence time of the cellulose due to the continuously conveying conveying device. loose slurries in the conveyor so that a constant quality of the cellulose carbamate is achieved.
  • the reaction system as a conveying device, the elaborate stirred kettles and their associated peripheral devices can be dispensed with, since the synthesis of cellulose carbamate now takes place while the cellulose slurry is being conveyed.
  • the solution according to the invention is thus structurally simpler and overall less expensive than the conventional stirred tank cascades.
  • the conveyor is provided with a heating device according to the invention, so that while the dissolved cellulose slurry is conveyed along the conveyor line, the cellulose slurry is kept at the reaction temperature or at the boil and the cellulose carrbamate can be synthesized ,
  • the reaction carrier remains permanently in the conveyor. This can happen, for example, in that excess reaction carriers are derived from the conveyor device or from the conveyor section, processed again and fed back to the conveyor device.
  • This principle makes it possible to save heating energy, since the reaction carrier can always be kept at almost the same temperature and does not have to be constantly re-heated.
  • a further advantage of this principle is that only a small part of the reaction carrier remaining in the conveying device has to be discharged for processing, in particular for cleaning, since practically only intercalated cellulose is introduced and cellulose carbamate is discharged.
  • the reaction carrier heated at the beginning of the conveying section its temperature is at least in the range of the reaction temperature to which cellulose slurry is fed.
  • a particularly efficient heating is possible if, in a further advantageous embodiment, the reaction carrier fed in at the beginning of the conveyor line is blown into the conveyor line in vapor form.
  • the reaction carrier can also be slightly overheated. With this configuration, very rapid heating to the reaction temperature is possible.
  • at least one corresponding nozzle can be provided in the conveying path of the conveying device, preferably at the bottom of the conveying path.
  • the heating and evaporation of the reaction carrier can be carried out in a particularly energy-saving manner if, in a further advantageous embodiment, the reaction carrier fed in at the beginning of the conveying path was previously derived from the conveying device or from the conveying path in accordance with the principle set out above. In this case, only a slight reheating of the reaction carrier is necessary.
  • the conveying device can be rinsed with a detergent.
  • Cellulose or cellulose carbamate remaining in the conveying device or in the conveying section is to be rinsed off by the detergent.
  • the rinsing with the detergent can take place intermittently in a further embodiment.
  • Reaction carrier which has previously been derived from the conveyor, for example, can be used as the detergent.
  • the conveyor line In normal operation, the conveyor line will not be completely filled with reaction carriers and cellulose slurry, but will have an adjustable fill level.
  • the area of the conveyor line filled with suspended cellulose slurry is referred to as the reaction space.
  • cellulose slurry can be continuously rinsed from the conveyor by the rinsing agent during operation of the conveyor.
  • a so-called vapor space is formed above the reaction space, in which vapor vapor collects.
  • this vapor can be discharged from the conveying device and a vapor condenser gate be forwarded.
  • the vapor condensate generated from the vapor vapor in the vapor condenser can be mixed with reaction carrier, in particular with reaction carrier derived from the conveying device, and fed back to the method for cellulose carbamate synthesis.
  • the principle of a closed reactor and conveyor system in which the reaction carrier circulates with as little loss as possible and with only a few temperature differences, is improved in that, in a further advantageous embodiment, the cellulose slurry enters the conveyor device or the reactor system essentially without reaction carriers and - in another Design - can be removed from the conveyor essentially without reaction carriers.
  • the cellulose slurry in a delivery area of the conveying device can be removed from the conveying device by means of a discharge device in such a way that the reaction medium remains essentially in the delivery area during transport with the discharge device.
  • an overflow can be provided at one or both ends of the conveyor line.
  • the reaction carrier flowing out of the overflow can be returned to the conveyor device or the conveyor line in accordance with the above principle.
  • the conveying device can be designed as a screw conveyor and the conveying means can be essentially helical, for example as a conveying screw.
  • the conveying means can be essentially helical, for example as a conveying screw.
  • the measures on which the invention is based are not limited to screw conveyors. Instead of a screw conveyor, trough or scraper chain conveyors can also be used. On the one hand, it is important that the conveyor is closed, so that the reaction carrier can circulate with as little loss as possible.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a conveyor device according to the invention, by which a method for the continuous synthesis of cellulose carbamate can be carried out.
  • Fig. 2 is a section along the line II-II of Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a conveyor device according to the invention, by means of which a method for the continuous synthesis of cellulose carbamate can be carried out;
  • FIG. 4 shows a section along the line IV-IV of FIG. 3rd
  • the conveyor 1 is a continuous conveyor and has a conveyor 2, which is designed as a screw in the embodiment of FIG. 1.
  • the screw 2 is driven in rotation by a motor 3 and, when rotating, conveys a cellulose slurry 4 slurried in an organic reaction carrier continuously along a conveyor path 5.
  • the conveyor section 5 extends from a feed area 6 at the beginning of the conveyor section, where the cellulose slurry is introduced into the conveyor device 1 designed as a reactor system, to a discharge area 7 at the end of the conveyor section 5, from where the cellulose slurry or the cellulose carbamate is discharged from the conveyor device 1 becomes.
  • the cellulose slurry can be supplied to the application area 6 essentially free of reaction carriers or together with reaction carriers via a feed line 8.
  • the feed area 6 is equipped with an adjustable overflow weir 9, by means of which the fill level 10 of the dissolved cellulose slurry in the conveying device 1 can be adjusted.
  • the reaction carrier 9a running over the front weir 9 enters an overflow chamber 11, from where it is discharged via a discharge line 12 from the conveying path 5 or the conveying device.
  • the reaction carrier is derived from the conveyor section 5 by means of a discharge line 15.
  • the two weirs 9, 13 are preferably always set to the same height.
  • the excess reaction carrier from the front overflow chamber 9 and the rear overflow chamber 13, which was in each case derived via the discharge lines 12 and 15, is brought together in a collecting line 16 and by means of a filter and a pump, not shown in FIG. 1 17 distributed over a line 18 of a heating device 19, via a line 20 to a rinsing system 21 and via a line 22 to a cooling vessel, not shown.
  • the heating device 19 is designed as an evaporator or superheater and heats up the filtered reaction carrier derived from the conveyor section. From the heating device 19, the overheated reaction carrier is conducted via a line 23, preferably in vapor form, to a plurality of nozzles 25 attached to the bottom 24 of the conveying device 1. The nozzles 25 are all arranged in a front section of the conveyor section 5 facing the task area. The superheated steam is blown into the dissolved cellulose slurry through the nozzles 25 in the inlet region of the conveying section, so that it is quickly heated to the reaction temperature. The cellulose slurry is usually introduced into the feed area at a temperature of 60 ° C. to 90 ° C.
  • the dissolved cellulose slurry 4 is kept essentially at this reaction temperature during the transport along the conveyor path 5.
  • the residence time of the dissolved cellulose slurry in the conveyor is approximately 40 to 120 minutes. During this time, the cellulose slurry is conveyed from the delivery area to the discharge area.
  • the reaction temperature of the cellulose slurry 4 is maintained by a plurality of heating devices: on the one hand, the jacket 26, which at least in sections surrounds the conveying section 5 — preferably in the region of the reaction space 4 — is essentially tubular.
  • the jacket 26 can be flowed through by a heating fluid or else have electrical or otherwise operated heating elements.
  • the conveying means, in the exemplary embodiment of FIG. 1, the screw 2 can be heated via a heating device 27.
  • a heating medium can flow through the screw for heating, or it can be electrically heated.
  • the synthesized cellulose carbamate is conveyed out of the discharge area 7 by means of a discharge device 28.
  • the size of the reaction space 4 of the conveyor 1, in which the cellulose carbamate is synthesized, is essentially determined by the fill level 10.
  • the filling level 10 is in turn set by the position of the overflow weirs 9 and 13 at the two ends of the conveyor.
  • An essentially cellulose-free vapor space is formed above the reaction space, in which the vapor vapor is collected and fed to an vapor condenser 31 via vapor lines 30.
  • heat is drawn from the vapor vapor in the vapor condenser 31 via a cooling line 32 and the vapor condensate is mixed with the reaction medium 18 from the overflow chambers 11 and 14 via a line 33 in the evaporator or superheater and supplied to the heating device 25. Exhaust air purification can take place via a line 34.
  • the flushing device 21 is arranged, which is provided with a multiplicity of flushing nozzles 35, through which filtered reaction carriers are directed from the line 20 onto the conveying means 2.
  • a multiplicity of flushing nozzles 35 through which filtered reaction carriers are directed from the line 20 onto the conveying means 2.
  • the flushing device 21 is preferably operated intermittently. In this way, the conveyor 2 is cleaned during the operation of the conveyor and while carbamate synthesis is in progress.
  • Fig. 2 a section along the line II-II of Fig. 1 is shown schematically.
  • the heating jacket 26 essentially only surrounds the reaction space 4.
  • the vapor space 29 has a vapor dome 36 which forms a bulge upward in relation to the casing 37 of the conveying path.
  • bulging is produced in that a tubular segment 38 is placed on the tubular jacket 37, which at least partially surrounds the conveyor section 5, the jacket of the tube 37 being omitted in the region of the tubular segment 38.
  • the vapor lines 30 end in the vapor dome 36 and derive the vapor accumulating there from the vapor dome 36.
  • the spray nozzles 35 are sunk in the conversion of the conveying path.
  • the spray nozzles 35 can be arranged in the vapor dome 36 or in the vicinity of its lower edge. An arrangement in the upper part of the conveying device is preferred, so that the conveying means can be flushed out well.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the conveyor device according to the invention, which is designed as a reactor system.
  • the embodiment of FIG. 3 has a large number of correspondences with the embodiment of FIG.
  • the cellulose slurry 42 coming from the stripping is transported on the sieve belt 41 into the feed area 6 of the conveying device 1.
  • the cellulose slurry is separated from most of the reaction carrier during transport on the screen belt.
  • the separated reaction carrier is passed through a line 43 for mashing.
  • the conveying, heating of the cellulose slurry dissolved in the reaction carrier and the reprocessing of the reaction carrier in the conveying device 1 take place in the embodiment of FIG. 3 in the same way as in the embodiment of FIG. 2.
  • Another difference from the embodiment of FIG. 2 in the embodiment of FIG. 3 lies in the different configuration of the discharge device 28.
  • the discharge device is not designed as a screw pump, but rather is designed so that it only contains the cellulose carbamate promotes the discharge area 7 and thereby leaves most of the reaction carrier in the discharge area except for the part adhering to the cellulose carbamate.
  • the cellulose carbamate is fed from the discharge device 28 to a next process step for further processing.
  • FIG. 4 schematically shows a section along the line IV-IV.
  • the cross section of the exemplary embodiment of FIG. 3 largely corresponds to the cross section of the exemplary embodiment of FIG. 1 as shown in FIG. 2. Therefore, only the differences are discussed below.
  • the cross section is elliptical or oval.
  • the arrangement of the conveying means 2 in the lower region of the conveying path 5 leaves sufficient vapor space in this configuration in the upper region of the conveying path 5.
  • the flushing device 21 is attached in the upper part of the conveyor line. If the dimensions are large enough, the conveyor line can also be designed as a normal pipe. Only the fill level 10 has to be dimensioned such that sufficient vapor space 29 is available. In this case, the conveyor 2 can protrude into the vapor space 29. Then the nozzles 21 - like the nozzles 25 - are to be designed so that they do not collide with the conveying means. Likewise, the mouth of the vapor line 30 is then to be recessed.
  • the conveying device designed as a reaction system, conveys the cellulose slurry arriving in the feed area 6 evenly without scattering the dwell times through the conveying path 5, so that a uniform quality of the cellulose slurry is achieved. Another positive effect is achieved by the constant recirculation of part of the reaction carrier. The recirculation of the reaction carrier saves energy and material.
  • Further devices, such as the rinsing device and a device 25 for quickly heating the cellulose slurry at the entry area of the conveyor line represent further advantageous configurations of the conveyor device, as does the possibility of heating the conveyor means 2 and casing 26 of the conveyor line 5, at least in the area of the reaction space 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von Cellulosecarbamat und eine Fördereinrichtung (1) zur Forderung eines in einem organischen Reaktionsträger gelösten Celluloseslurrys (4). Bislang werden zur Synthese von Cellulosecarbamat Rührkesselkaskaden verwendet. Derartige Rührkesselkaskaden sind aufwändig und führen aufgrund einer breiten Streuung der Verweilzeit des Celluloseslurrys in den Rührkesseln zu einer ungleichmässigen Qualität des Cellulosecarbamats. Erfindungsgemäss ist daher vorgesehen, eine Fördereinrichtung (1) als Reaktorsystem zur kontinuierlichen Synthese von Cellulosecarbamat auszugestalten bzw. die Synthese von Cellulosecarbamat kontinuierlich erfolgen zu lassen. Hierzu wird ein in einem inerten organischen Reaktionsträger suspendierter Celluloseslurry (4) in der kontinuierlich fördernden Fördereinrichtung (1) über eine Heizeinrichtung (25, 26, 27) zunächst aufgeheizt und während der Förderung in der Fördereinrichtung (1) entlang einer Förderstrecke (5) im Wesentlichen auf Reaktionstemperatur gehalten.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Synthese von Cellulosecarbamat
Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung zur Förderung eines in einem organischen Reaktionsträger gelösten Celluloseslurrys, in der eine Synthese von Cellulosecarbamat stattfindet, sowie ein Verfahren zur Synthese von Cellulosecarbamat.
Derzeit wird Cellulosecarbamat in Rührkesselkaskaden gemäß dem in der DE 42 42 437 C2 und in der DE 44 17 140 C2 beschriebenen Verfahren aus einem Celluloseslurry synthetisiert.
Die gegenwärtig bekannten Verfahren benutzen für die Umsetzung von Cellulose mit Harnstoff zum Cellulosecarbamat die in der DE 42 42 437 C2 und DE 44 17 140 C2 beschriebenen Verfahrensschritte:
Die in Platten angelieferte Cellulose wird in einer Tauchpresse oder einem anderen Gerät in 10 %iger bis 25 %iger Natronlauge über mehrere Stunden gequollen und aktiviert. Nach dieser Phase erfolgt ein Abpressen der überschüssigen Lauge, wobei auf ein Verhältnis von 2:1 bis 3:1 verdichtet wird. Dieses Material gelangt dann in einen Zerkleinerungsapparat und wird dort in kleine Stücke zerrissen, an denen dann in einem mehrere Stunden dauernden und bei erhöhten Temperaturen stattfindenden Abbauprozess entweder statisch in einen Wanderrostapparat oder dynamisch in einen Drehrohr die Molekülkettenlänge verkürzt wird.
Nach diesem sogenannten Reifeprozess, dessen Geschwindigkeit von der Temperatur und der Alkalikonzentration abhängt, werden die Abbauprodukte mitsamt der Alkalilauge in einem mehrstufigen Prozess ausgewaschen. Da in den Poren durch Physisorption und in den Kristallgitterzwischenräumen durch Chemisorption nicht alles Alkali entfernt wird, folgt eine Neutralisation, die in der Regel mit Essigsäure und weniger häufig mit CO2 erfolgt. Dieses Material wird erneut gewaschen, um noch anhaftende Neutralisationprodukte zu entfernen. Nach dem Abpressen der Restlauge wird das zerkleinerte Material beim Verfahren der DE 44 17 140 C2 in einen Rührbehälter gefördert, der auch durch mehrere hintereinander geschaltete Rührbehälter ersetzt werden kann. Darin wird die Cellulose mit 50°C warmer, wässriger Harnstofflösung in einer Konzentration von 40 % Massen versetzt. Die aufgerührte, harnstoffhaltige Cellulose-Suspen- sion gelangt über eine Schneckenpresse, in der die überschüssige Harnstoff lösung abgepresst wird, in einen Zerkleinerungs- und Auflockerungsapparat, in dem auch noch die Zumischung des vorgewärmten flüssigen organischen Reaktionsträgers erfolgt. Dieses Gemisch gelangt in einen unter Überdruck betriebenen ersten Verdampfer, in dem ein Teil des Wassers und ein Teil des organischen Reaktionsträgers über Kopf abgedampft wird, während in einem zweiten, unter vermindertem Druck arbeitenden Verdampfer das Restwasser entfernt wird.
Von dem letzten Verdampfer aus gelangt die aus Cellulose und Harnstoff im Reaktionsträger bestehende Suspension durch einen Wärmetauscher, in dem sie auf Reaktionstemperatur gebracht wird, in eine Rührkesselkaskade. Die Reaktion findet bei der Temperatur des siedenden Reaktionsträgers statt und bei Verweilzeiten in den einzelnen Gefäßen, die zum einen von dem Siedepunkt des Reaktionsträgers und zum anderen von der individuellen Größe des Rührkesselvolumens bestimmt sind.
Aus dem letzten Rührgefäß wird das Gemisch durch eine Austrittsleitung abgezogen, in einem Wärmetauscher abgekühlt und gelangt dann auf ein Trommeldruckdrehfilter, auf dem der Reaktionsträger abfiltriert wird und in den Reaktionskreislauf zurückkehrt.
Der aus Cellulosecarbamat, überschüssigem Harnstoff und anhaftendem Reaktionsträger bestehende Filterkuchen wird beim Verfahren der DE 44 17 140 C2 mit Alkohol und Wasser gewaschen. Ein zusätzlicher Schritt mit Suspendieren des Filterkuchens und Filtration ist als zweckmäßig erwähnt. Das gewaschene, feuchte Cellulosecarbamat wird vom Druckdrehfilter abgenommen und einer Trocknung oder direkt der Weiterverarbeitung zugeführt. Das Carbamat wird durch Dekantieren und Filtie- ren vom Wärmeüberträger weitestgehend befreit. Das abfließende erste Waschfilt- rat, welches aus Reaktionsträger, Alkohol und einem Teil des überschüssigen Harnstoff besteht, wird mit dem zweiten Waschfiltrat vereinigt und einer Extraktionskolon- ne zugeführt, in die soviel Wasser eingespeist, dass eine Trennung in Reaktionsträgerphase und in eine hamstoffhaltige alkoholisch wässrige Phase erfolgt.
Vorzugsweise wird aus dem Sumpf eines Ammoniak-Strippers stammendes, harnstoffarmes Wasser zusammen mit Frischwasser in die Extraktion eingespeist. Die hamstoffhaltige alkoholische wässrige Phase wird einer Rektifikationskolonne zugeführt, in der über Kopf das Methanol oder das Äthanol abgetrieben wird. Der Alkohol wird der prozessinternen Wiederverwertung zugeleitet. Die am Boden der Rektifikationskolonne abfließende wässrige Harnstoff lösung kehrt in den Kreislauf der Harn- stofflösung zurück.
Durch den siedenden Reaktionsträger in den Reaktionsbehältern wird das bei der Carbamatbildung gebildete Ammoniak aus dem Reaktionsgemisch ausgetrieben und strömt zusammen mit den Dämpfen durch Kondensator. Der überwiegende Teil des Reaktionsträgerdampfes wird dort kondensiert und das Kondensat in den ersten Reaktionsbehälter zurückgeleitet. Die den Kondensator passierenden Dämpfe, die im Wesentlichen aus Ammoniak, Kohlendioxid und Reaktionsträger bestehen, werden in einem Wäscher mit einer im Kreislauf geführten, gekühlten wässrigen Lösung gewaschen. Die aus dem Kreislauf abgeführte Waschflüssigkeit wird in einem Trenngefäß getrennt und der organische Reaktionsträger direkt in den Prozess zurückgeführt. Im Ammoniak Stripper werden Wasser, Ammoniak und Restmengen Reaktionsträgerdampf über Kopf abgestrippt und der Entsorgung zugeführt, während der mit nur noch wenig Harnstoff beladene Sumpf bei der Extraktion der Waschfiltrate Verwendung findet.
Beim Verfahren der DE 42 42 437 C2 wird statt der Wäsche mit Alkohol zur Entfernung des Reaktionsträgers und der Wäsche mit Wasser zur Verdrängung und Entfernung des Alkohols aus der Cellulosecarbamatmatrix eine azeotrope Destillation durchgeführt. Dort wird das reaktionsträgerhaltige Cellulosecarbamat im Trommeldruckdrehfilter nur abgepresst und gelangt mit den in der Masse verbliebenen Restanteilen von Harnstoff und Reaktionsträger in einen Mischtank, in der sie mit Wasser suspendiert wird. Diese Suspension kommt dann in Verdampfer. In ihm wird aus der Suspension ein Gemisch aus Reaktionsträgerdampf und Wasserdampf über Kopf abgezogen, bis der gesamte im Carbamat gebundene Reaktionsträger aus dem Gemisch entfernt ist.
Das Dampfgemisch wird im Kondensator niedergeschlagen und im Trenngefäß in zwei Phasen aufgetrennt. Die organische, leichte Phase geht zurück in den Reaktionsträgerkreislauf, während das wässrige Kondensat dem Waschkreislauf um den Wäscher zugeführt wird. Der Ablauf aus dem Verdampfer besteht aus Cellulosecarbamat und Harnstoff und geht in einen Entspannungstopf, in dem es durch Verdampfungskühlung stark abkühlt. Der Wasserdampf wird kondensiert und als Waschwasser auf einem Filter benutzt. Das nasse Produkt gelangt auf ein Bandfilter, bei dem in der ersten Zone eine konzentrierte Harnstofflösung abgezogen und in den nachfolgenden Gegenstromwaschstufen das Carbamat unter Einsatz von Frischwasser vom Harnstoff frei gewaschen wird. Das Waschwasser und die konzentrierte Harnstofflösung werden vereinigt und gehen in den Kreislauf der Harnstofflösung. Das feuchte, von Harnstoff freie Cellulosecarbamat verlässt die Anlage und wird entweder einer Trocknung zugeführt oder zur Weiterverarbeitung direkt gelöst.
Der wesentliche Nachteil der Rührkesselkaskaden, wie sie bei den Verfahren der DE 42 42 437 C2 und der DE 44 17 140 C2 verwendet werden, liegt darin, dass die Verweilzeit der Cellulose in der Rührkesselkaskade erhebliche Streuungen aufweist. Die Streuungen nehmen dabei mit der Anzahl der Stufen in der Rührkesselkaskade zu.
Dieser Nachteil führt bei der Carbamatsynthese, bedingt durch das Verbleiben von nicht oder nur teilweise umgesetzter Cellulose und dem Entstehen von Cellulosecarbamat, das bereits anfängt zu vernetzen, zu einer erheblichen Verschlechterung der Qualität des Cellulosecarbamats und außerdem zu zusätzlichen Verlusten. Die Rührkesselkaskaden sind schließlich aufwändig, da für jeden Rührkessel eine eigene Niveauregelung und eine Transferpumpe zum nächsten Kessel vorhanden sein muss.
In Anbetracht dieser Nachteile der herkömmlichen Rührkesselkaskaden zur Synthese von Cellulosecarbamat liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen ohne großen konstruktiven Aufwand Cellulosecarbamat von gleichbleibender Qualität kostengünstig hergestellt werden kann.
Für die eingangs genannte Fördereinrichtung wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Fördereinrichtung als Reaktorsystem zur kontinuierlichen Synthese von Cellulosecarbamat ausgestaltet und mit einem Fördermittel, durch das der gelöste Celluloseslurry entlang einer Förderstrecke von einem Aufgabebereich zu einem Abgabebereich kontinuierlich förderbar ist, und mit einer Heizeinrichtung, durch welche die Förderstrecke zumindest abschnittsweise beheizbar ist, versehen ist.
Für das eingangs genannte Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Synthese von Cellulosecarbamat kontinuierlich erfolgt, indem ein in einem inerten organischen Reaktionsträger suspendierter Celluloseslurry in einer kontinuierlich fördernden Fördereinrichtung zunächst aufgeheizt und während der Förderung in der Fördereinrichtung entlang einer Förderstrecke auf im Wesentlichen Reaktionstemperatur gehalten wird.
Die Verfahrensparameter sowie die Ausgangs- und Zusatzstoffe zur Herstellung von Cellulosecarbamat kann der Fachmann der DE 42 42 437 C2 und der DE 44 17 140 C2 entnehmen, wobei anstelle der Rührkaskaden die erfindungsgemäße Fördereinrichtung verwendet wird.
Diese erfindungsgemäße Verbesserung der herkömmlichen Rührkesselkaskaden und des Verfahrens zur Synthese von Cellulosecarbamat führt aufgrund der kontinuierlich fördernden Fördereinrichtung zu einer gleichbleibenden Verweilzeit des Cellu- loseslurrys in der Fördereinrichtung, so dass eine gleichbleibende Qualität des Cellulosecarbamats erzielt wird. Durch die Ausbildung des Reaktionssystems als Fördereinrichtung kann auf die aufwändigen Rührkessel und deren zugehörigen Peripheriegeräte verzichtet werden, da die Synthese von Cellulosecarbamat nunmehr während der Förderung des Celluloseslurrys stattfindet.
Somit ist die erfindungsgemäße Lösung konstruktiv einfacher und insgesamt kostengünstiger als die herkömmlichen Rührkesselkaskaden.
Um die Synthese von Cellulosecarbamat während des Transports durch die Fördereinrichtung zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß die Fördereinrichtung mit einer Heizeinrichtung versehen, so dass während der Förderung des gelösten Celluloseslurrys entlang der Förderstrecke der Celluloseslurry auf Reaktionstemperatur bzw. am Sieden gehalten werden und das Cellulosecarrbamat synthetisiert werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens bzw. des als Fördereinrichtung ausgestalteten Reaktionssystems verbleibt der Reaktionsträger ständig in der Fördereinrichtung. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass überschüssiger Reaktionsträger von der Fördereinrichtung oder aus der Förderstrecke abgeleitet, wieder aufbereitet und der Fördereinrichtung wieder zugeführt wird. Durch dieses Prinzip ist es möglich, Heizenergie einzusparen, da der Reaktionsträger immer auf nahezu derselben Temperatur gehalten werden kann und nicht ständig neu aufgeheizt werden muss.
Ein weiterer Vorteil dieses Prinzips liegt darin, dass nur ein geringer Teilstrom des ständig in der Fördereinrichtung verbleibenden Reaktionsträgers zur Aufbereitung, insbesondere zur Reinigung ausgeschleust werden muss, da praktisch nur interka- lierte Cellulose ein- und Cellulosecarbamat ausgetragen wird.
Um die Aufheizstrecke in der Fördereinrichtung bzw. dem Reaktorsystem abzukürzen und damit die Verweildauer des Celluloseslurrys in der Fördereinrichtung zu verringern, kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass am Anfang der Förderstrecke aufgeheizter Reaktionsträger, dessen Temperatur mindestens im Bereich der Reaktionstemperatur liegt, dem Celluloseslurry zugeleitet wird. Eine besonders effiziente Aufheizung ist dabei möglich, wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der am Anfang der Förderstrecke zugeleitete Reaktionsträger in Dampfform in die Förderstrecke eingeblasen wird. Dabei kann der Reaktionsträger auch leicht überhitzt sein. Bei dieser Ausgestaltung ist eine sehr schnelle Aufheizung auf die Reaktionstemperatur möglich. Zum Einblasen des Dampfes kann mindestens eine entsprechende Düse in der Förderstrecke der Fördereinrichtung, vorzugsweise am Boden der Förderstrecke, vorgesehen sein.
Die Aufheizung und Verdampfung des Reaktionsträgers kann besonders energiesparend erfolgen, wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der am Anfang der Förderstrecke zugeleitete Reaktionsträger gemäß dem oben ausgeführten Prinzip vorher von der Fördereinrichtung oder aus der Förderstrecke abgeleitet wurde. In diesem Fall ist nur eine geringe erneute Aufheizung des Reaktionsträgers nötig.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Fördereinrichtung durch ein Spülmittel gespült werden kann. Durch das Spülmittel soll in der Fördereinrichtung bzw. in der Förderstrecke verbleibende Cellulose oder Cellulosecarbamat abgespült werden. Die Spülung mit dem Spülmittel kann in einer weiteren Ausgestaltung intermittierend stattfinden. Als Spülmittel kann Reaktionsträger verwendet werden, der beispielsweise vorher aus der Fördereinrichtung abgeleitet wurde.
Im normalen Betrieb wird die Förderstrecke nicht vollständig mit Reaktionsträger und Celluloseslurry gefüllt sein, sondern einen einstellbaren Füllstand aufweisen. Im Folgenden wird dabei der mit suspendiertem Celluloseslurry gefüllte Bereich der Förderstrecke als Reaktionsraum bezeichnet. In diesen Reaktionsraum kann während der Betriebs der Fördereinrichtung durch das Spülmittel ständig Celluloseslurry von dem Fördermittel gespült werden.
Oberhalb des Reaktionsraumes ist ein sogenannter Brüdenraum ausgebildet, in dem sich Brüdendampf sammelt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann dieser Brüdendampf aus der Fördereinrichtung abgeleitet und einem Brüdenkondensa- tor zugeleitet werden. Um das Verfahren zur Synthese von Cellulosecarbamat in einem möglichst energieeffizienten, geschlossenem System ablaufen zu lassen, kann das im Brüdenkondensator aus dem Brüdendampf erzeugte Brüdenkondensat mit Reaktionsträger, insbesondere mit aus der Fördereinrichtung abgeleitetem Reaktionsträger vermischt und dem Verfahren zur Cellulosecarbamatsynthese wieder zugeleitet werden.
Das Prinzip eines abgeschlossenen Reaktor- und Fördersystems, in dem der Reaktionsträger möglichst verlustfrei und mit nur wenigen Temperaturunterschieden zirkuliert, wird dadurch verbessert, dass in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Celluloseslurry im Wesentlichen reaktionsträgerfrei in die Fördereinrichtung bzw. das Reaktorsystem eintreten und - in einer weiteren Ausgestaltung - im Wesentlichen reaktionsträgerfrei der Fördereinrichtung entnommen werden kann.
Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Celluloseslurry mittels eines Siebbandes zu einem Aufgabebereich transportiert wird. Beim Transport auf dem Siebband wird der Celluloseslurry im Wesentlichen vom Reaktionsträger befreit.
Unabhängig davon kann in einer weiteren Ausgestaltung der Celluloseslurry in einem Abgabebereich der Fördereinrichtung mittels einer Austragseinrichtung so aus der Fördereinrichtung entfernt werden, dass der Reaktionsträger beim Transport mit der Austragseinrichtung im Wesentlichen im Abgabebereich verbleibt.
Zur Einstellung des Füllpegels innerhalb der Fördereinrichtung kann an einem oder an beiden Enden der Förderstrecke ein Überlauf vorgesehen sein. Der aus dem Überlauf abfließende Reaktionsträger kann entsprechend dem obigen Prinzip wieder der Fördereinrichtung oder der Förderstrecke zurückgeführt werden.
Insbesondere kann die Fördereinrichtung als Schraubenförderer und das Fördermittel im Wesentlichen schraubenförmig, beispielsweise als Förderschraube ausgestaltet sein. Um eine möglichst gute Aufheizung bzw. Temperaturstabilität innerhalb der Förderstrecke zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn eine möglichst große, mit dem Celluloseslurry in Kontakt kommende Oberfläche in der Förderstrecke beheizt wird.
Die der Erfindung zugrundeliegenden Maßnahmen sind nicht auf Schneckenförderer begrenzt. Anstelle eines Schneckenförderers können auch Trog- oder Kratzkettenförderer eingesetzt werden. Wichtig ist zum einen die Abgeschlossenheit der Fördereinrichtung, um den Reaktionsträger mit möglichst wenig Verlusten umlaufen zu lassen.
Zum anderen ist eine möglichst geringe Randgängigkeit wichtig, die nur eine geringe Rückvermischung zulässt. So kann eine einheitliche Verweilzeit des Celluloseslurrys in der Fördereinrichtung erreicht werden.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das Fördermittel selbst beheizt ist, oder dadurch, dass ein die Förderstrecke zumindest abschnittsweise umgebender Mantel beheizt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen genauer erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung, durch die ein Verfahren zur kontinuierlichen Synthese von Cellulosecarbamat ausführbar ist;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie ll-II der Fig. 1 ;
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung, durch die ein Verfahren zur kontinuierlichen Synthese von Cellulosecarbamat ausführbar ist;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3. In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau eines Reaktorsystem zur Synthese von Cellulosecarbamat ausgebildeten Fördereinrichtung 1 dargestellt. Die Fördereinrichtung 1 ist ein Stetigförderer und weist ein Fördermittel 2 auf, das im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 als Schraube ausgestaltet ist. Die Schraube 2 wird durch einen Motor 3 drehend angetrieben und fördert bei Drehung einen in einem organischen Reaktionsträger aufgeschlämmten Celluloseslurry 4 kontinuierlich entlang einer Förderstrecke 5.
Es ist anzumerken, dass im Folgenden lediglich beispielhaft auf ein schraubenförmig ausgestattetes Fördermittel 2 eingegangen wird. Wie der Fachmann erkennt, kann anstelle der Schraube 2 auch ein Kratzkettenförderer oder ein Trogförderer verwendet werden. Die restliche Fördereinrichtung kann dabei weitgehend unverändert bleiben.
Die Förderstrecke 5 erstreckt sich von einem Aufgabebereich 6 am Anfang der Förderstrecke, wo der Celluloseslurry in die als Reaktorsystem ausgebildete Fördereinrichtung 1 eingebracht wird, zu einem Austragsbereich 7 am Ende der Förderstrecke 5, von wo der Celluloseslurry bzw. das Cellulosecarbamat aus der Fördereinrichtung 1 ausgetragen wird.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 kann der Celluloseslurry im Wesentlichen reaktionsträgerfrei oder zusammen mit Reaktionsträger über eine Zuleitung 8 dem Aufgabebereich 6 zugeführt werden. Der Aufgabebereich 6 ist mit einem einstellbaren Überlaufwehr 9 ausgestattet, durch das der Füllstand 10 des gelösten Celluloseslurrys in der Fördereinrichtung 1 einstellbar ist. Der über das vordere Wehr 9 ablaufende Reaktionsträger 9a tritt in eine Überlaufkammer 11 , von wo er über eine Ableitung 12 aus der Förderstrecke 5 bzw. der Fördereinrichtung abgeleitet wird.
Im Austrags- oder Abgabebereich 7 ist ebenfalls ein Überlaufwehr 13 vorhanden, von dem aus überschüssiger Reaktionsträger 13a in eine hintere Überlaufkammer 14 strömt. Von der Überlaufkammer 14 wird der Reaktionsträger mittels einer Ableitung 15 aus der Förderstrecke 5 abgeleitet. Vorzugsweise sind die beiden Wehre 9, 13 stets auf gleiche Höhe eingestellt. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird der überschüssige Reaktionsträger aus der vorderen Überlaufkammer 9 und der hinteren Überlaufkammer 13, der jeweils über die Ableitungen 12 und 15 abgeleitet wurde, in einer Sammelleitung 16 zusammengeführt und mittels eines in Fig. 1 nicht gezeigten Filters und einer Pumpe 17 über eine Leitung 18 einer Heizeinrichtung 19, über eine Leitung 20 zu einem Spülsystem 21 und über eine Leitung 22 zu einem nicht dargestellten Kühlgefäß verteilt.
Die Heizeinrichtung 19 ist als Verdampfer oder Überhitzer ausgestaltet und heizt den gefilterten, aus der Förderstrecke abgeleiteten Reaktionsträger auf. Von der Heizeinrichtung 19 wird der überhitzte Reaktionsträger über eine Leitung 23 vorzugsweise in Dampfform zu mehreren, am Boden 24 der Fördereinrichtung 1 angebrachten Düsen 25 geleitet. Die Düsen 25 sind allesamt in einem dem Aufgabenbereich zugewandten, vorderen Abschnitt der Förderstrecke 5 angeordnet. Durch die Düsen 25 wird der überhitzte Dampf in den Eintrittsbereich der Förderstrecke in den gelösten Celluloseslurry eingeblasen, so dass dieser schnell auf Reaktionstemperatur aufgeheizt wird. Üblicherweise wird der Celluloseslurry mit einer Temperatur von 60°C bis 90°C in den Aufgabebereich eingebracht und dann mittels der Dampfdüsen 25 während der Förderung über den Eintrittsbereich auf die Reaktionstemperatur von 120°C bis ca. 170°C aufgeheizt und vorzugsweise zum Sieden gebracht. Nach dem Aufheizen wird der gelöste Celluloseslurry 4 während des Transports entlang der Förderstrecke 5 im Wesentlichen auf dieser Reaktionstemperatur gehalten. Die Verweilzeit des gelösten Celluloseslurrys in der Fördereinrichtung beträgt ca. 40 bis 120 Minuten. Während dieser Zeit wird der Celluloseslurry vom Abgabebereich zum Austragsbereich gefördert.
Nach dem Aufheizen wird die Reaktionstemperatur des Celluloseslurrys 4 durch mehrere Heizeinrichtungen gehalten: Zum einen ist der Mantel 26, der die Förderstrecke 5 zumindest abschnittsweise - vorzugsweise im Bereich des Reaktionsraumes 4 - im Wesentlichen rohrförmig umgibt, beheizbar. Hierzu kann der Mantel 26 von einem Heizfluid durchströmt sein oder aber elektrische oder anders betriebene Heizelemente aufweisen. Außerdem ist über eine Heizeinrichtung 27 das Fördermittel, im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 also die Schraube 2 beheizbar. Auch hier kann die Schraube zum Beheizen von einem Heizmedium durchströmt sein, oder aber elektrisch beheizbar sein.
Am Ende der Förderstrecke wird das synthetisierte Cellulosecarbamat mittels einer Austragseinrichtung 28 aus dem Austragsbereich 7 herausgefördert.
Die Größe des Reaktionsraumes 4 der Fördereinrichtung 1 , in dem das Cellulosecarbamat synthetisiert wird, wird im Wesentlichen durch die Füllhöhe 10 bestimmt. Die Füllhöhe 10 wiederum wird durch die Stellung der Überlaufwehre 9 und 13 an den beiden Enden der Fördereinrichtung eingestellt. Oberhalb des Reaktionsraumes ist ein im Wesentlichen celluloselurrγfreier Brüdenraum ausgebildet, in dem der Brüdendampf gesammelt und über Brüdenleitungen 30 einem Brüdenkondensator 31 zugeführt wird. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird im Brüdenkondensator 31 über eine Kühlleitung 32 Wärme aus dem Brüdendampf gezogen und das Brüdenkondensat über eine Leitung 33 im Verdampfer oder Überhitzer 19 mit dem Reaktionsträger 18 aus den Überlaufkammern 11 und 14 vermischt und der Aufheizvorrichtung 25 zugeführt. Über eine Leitung 34 kann eine Abluftreinigung stattfinden.
Im Brüdenraum 29 ist die Spüleinrichtung 21 angeordnet, die mit einer Vielzahl von Spüldüsen 35 versehen ist, durch die gefilterter Reaktionsträger von der Leitung 20 auf das Fördermittel 2 gerichtet ist. Beim Betrieb der Spüleinrichtung 21 wird Celluloseslurry oder Cellulosecarbamat, das am Fördermittel 2 haftet, vom oberen, cellu- loseslurryfreien Bereich zurück in den Reaktionsraum gespült. Vorzugsweise wird die Spüleinrichtung 21 intermittierend betrieben. Auf diese Weise wird das Fördermittel 2 während des Betriebs der Fördereinrichtung und bei laufender Carbamat- synthese gereinigt.
In Fig. 2 ist schematisch ein Schnitt entlang der Linie ll-II der Fig. 1 gezeigt.
In der Fig. 2 ist zu erkennen, dass der Heizmantel 26 im Wesentlichen nur den Reaktionsraum 4 umgibt. Der Brüdenraum 29 weist einen Brüdendom 36 auf, der gegenüber dem Mantel 37 der Förderstrecke nach oben eine Auswölbung bildet. Diese Auswölbung ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 dadurch hergestellt, dass auf den rohrförmigen Mantel 37, der die Förderstrecke 5 zumindest teilweise umgibt, ein Rohrsegment 38 aufgesetzt wird, wobei der Mantel des Rohres 37 im Bereich des Rohrsegments 38 weggelassen ist. Die Brüdenleitungen 30 enden im Brüdendom 36, und leiten aus dem Brüdendom 36 den sich dort ansammelnden Brüdendampf ab.
Weiter ist in Fig. 2 zu erkennen, dass die Sprühdüsen 35 in der Umwandung der Förderstrecke versenkt sind. Die Sprühdüsen 35 können im Brüdendom 36 oder in der Nähe seiner Unterkante angeordnet sein. Bevorzugt wird eine Anordnung im oberen Teil der Fördereinrichtung angestrebt, so dass das Fördermittel gut freigespült werden kann.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen, als Reaktorsystem ausgestalteten Fördereinrichtung gezeigt. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 weist eine Vielzahl von Übereinstimmungen mit dem Ausführungsbeispiel der Fig.
2 auf. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eingegangen. Für gleiche oder ähnliche Elemente werden in den Fig. 1 , 2 und
3 dieselben Bezugszeichen verwendet.
Ein Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Fig. 2 liegt in einer unterschiedlich ausgestalteten Abgabevorrichtung 40: Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist die Aufgabevorrichtung 40 als ein Siebband 41 ausgestaltet. Der aus der Strippung kommende Celluloseslurry 42 wird auf dem Siebband 41 in den Aufgabebereich 6 der Fördereinrichtung 1 transportiert. Während des Transports auf dem Siebband wird der Celluloseslurry vom größten Teil des Reaktionsträgers getrennt. Der abgetrennte Reaktionsträger wird über eine Leitung 43 zum Anmaischen geleitet.
Die Förderung, Beheizung des im Reaktionsträger gelösten Celluloseslurrys sowie die Wiederaufbereitung des Reaktionsträgers in der Fördereinrichtung 1 erfolgt beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 auf die gleiche Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2. Ein weiterer Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Fig. 2 liegt beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 in der unterschiedlichen Ausgestaltung der Austragseinrichtung 28. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Austragseinrichtung nicht als Schneckenpumpe ausgestaltet, sondern so konzipiert, dass sie lediglich das Cellulosecarbamat aus dem Austragsbereich 7 fördert und dabei den größten Teil des Reaktionsträgers, bis auf den am Cellulosecarbamat anhaftenden Teil, im Austragsbereich belässt.
Somit ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 eine effizientere Rezirkulation des Reaktionsträgers in der Fördereinrichtung bzw. dem Reaktorsystem 1 möglich. Dies führt zu einer verbesserten Energieeinsparung, da die gestrippte und interkalierte Cellulose allein von der Stripptemperatur, also von einer Temperatur zwischen 60°C und 90°C, auf die Reaktionstemperatur, also auf eine Temperatur zwischen 120°C und 170°C gebracht werden muss. Der heiße Reaktionsträger bleibt im Reaktor, so dass nur ein geringer Teilstrom zur Reinigung ausgeschleust, gefiltert, wieder aufbereitet sowie wieder aufgeheizt werden muss.
Von der Austragseinrichtung 28 wird das Cellulosecarbamat einem nächsten Prozessschritt zur weiteren Verarbeitung zugeführt.
In der Fig. 4 ist schematisch ein Schnitt entlang der Linie lV-IV dargestellt. Der Aufbau des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 im Querschnitt entspricht weitgehend dem Aufbau des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 im Querschnitt, wie er in Fig. 2 gezeigt ist. Im Folgenden wird daher lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 kein Rohrsegment aufgesetzt, sondern der Querschnitt ist elliptisch oder oval. Durch die Anordnung des Fördermittels 2 im unteren Bereich der Förderstrecke 5 verbleibt bei dieser Ausgestaltung im oberen Bereich der Förderstrecke 5 ausreichend Brüdenraum. Die Spüleinrichtung 21 ist im oberen Teil der Förderstrecke angebracht. Bei genügend großer Dimensionierung kann die Förderstrecke auch als normales Rohr ausgeführt sein. Dabei muss lediglich der Füllstand 10 so bemessen sein, dass ausreichend Brüdenraum 29 zur Verfügung steht. In diesem Fall kann das Fördermittel 2 in den Brüdenraum 29 ragen. Dann sind die Düsen 21 - wie auch die Düsen 25 - so auszuführen, dass sie nicht mit dem Fördermittel kollidieren. Ebenso ist die Mündung der Brüdenleitung 30 dann versenkt auszuführen.
Die erfindungsgemäße, als Reaktionssystem ausgestaltete Fördereinrichtung fördert den im Aufgabebereich 6 ankommenden Celluloseslurry gleichmäßig ohne Streuung der Verweilzeiten durch die Förderstrecke 5, so dass eine gleichmäßige Qualität des Celluloseslurrys erreicht wird. Ein weiterer positiver Effekt wird durch die ständige Rezirkulation eines Teils des Reaktionsträgers erreicht. Durch die Rezirkulation des Reaktionsträgers wird Energie und Material gespart. Weitere Einrichtungen wie die Spüleinrichtung und eine Einrichtung 25 zum schnellen Aufheizen des Celluloseslurrys am Eintrittsbereich der Förderstrecke stellen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Fördereinrichtung dar, ebenso die Möglichkeit der Beheizung von Fördermittel 2 und Ummantelung 26 der Förderstrecke 5 zumindest im Bereich des Reaktionsraumes 4.

Claims

Patentansprüche
1. Fördereinrichtung (1) zur Förderung eines in einem organischen Reaktionsträger gelösten Celluloseslurrys, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (1) als Reaktorsystem zur kontinuierlichen Synthese von Cellulosecarbamat ausgestaltet und mit einem Fördermittel (2), durch das der gelöste Celluloseslurry entlang einer Förderstrecke (5) von einem Aufgabebereich (6) zu einem Abgabebereich (7) kontinuierlich förderbar ist, und mit zumindest einer Heizeinrichtung, durch welche die Förderstrecke (5) zumindest abschnittsweise beheizbar ist, versehen ist.
2. Fördereinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel eine Heizeinrichtung (26, 27) aufweist, die zumindest abschnittsweise auf eine mit dem suspendierten Celluloseslurry in Kontakt kommende Oberfläche des Fördermittels (2) einwirkt.
3. Fördereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (1) als Schraubenförderer und das Fördermittel (2) im wesentlichen schraubenförmig ausgestaltet ist.
4. Fördereinrichtung (1) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderstrecke (5) zumindest abschnittsweise mit einem über eine Heizeinrichtung beheizten Mantel (26) umgeben ist.
5. Fördereinrichtung (1) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderstrecke (5) zumindest abschnittsweise rohrförmig ausgestaltet ist.
6. Fördereinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Förderstrecke (5) zumindest abschnittsweise elliptisch oder oval ist.
7. Fördereinrichtung (1) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem entgegen der Schwerkraftrichtung angeordneten, o- beren Bereich der Förderstrecke (5) zumindest eine Spüleinrichtung (21) vorhanden ist, durch die ein Spülmittel zum Reinigen des Fördermittels (2) in die Förderstrecke (5) einleitbar ist.
8. Fördereinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spüleinrichtung mindestens eine Sprühdüse (21) aufweist, durch die das Spülmittel in Richtung auf das Fördermittel gerichtet ist.
9. Fördereinrichtung (1) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem in Förderrichtung gelegenem Ende eine Pegeleinstellvorrichtung (9, 13) angeordnet ist, durch die der Füllstand (10) des gelösten Celluloseslurrys zumindest innerhalb der Förderstrecke (5) einstellbar ist.
10. Fördereinrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandseinstellvorrichtung (9, 13) als eine Überlaufkammer mit einem einstellbaren Überlaufwehr ausgebildet ist.
11. Fördereinrichtung (1) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem in Förderrichtung vorderen Bereich der Förderstrecke (5) eine Heizeinrichtung mit zumindest einer Austrittsöffnung (25) angeordnet ist, durch die aufgeheizter Reaktionsträger in die Förderstrecke (5) eingebracht werden kann.
12. Fördereinrichtung (1) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (1) als ein Kratzkettenförderer ausgestaltet ist.
13. Fördereinrichtung (1) nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (1) als ein Trogförderer ausgestaltet ist.
14. Verfahren zur Synthese von Cellulosecarbamat, dadurch gekennzeichnet, dass die Synthese von Cellulosecarbamat kontinuierlich erfolgt, indem ein in einem i- nerten organischen Reaktionsträger suspendierter Celluloseslurry in einer kontinuierlich fördernden Fördereinrichtung (1) zunächst aufgeheizt und während der Förderung in der Fördereinrichtung (1) entlang einer Förderstrecke (5) auf im wesentlichen Reaktionstemperatur gehalten wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand der in der Fördereinrichtung (1) geförderten suspendierten Celluloseslurrys gesteuert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass überschüssiger Reaktionsträger von der Fördereinrichtung (1) abgeleitet, aufbereitet und der Fördereinrichtung (1) wieder zugeführt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass am Anfang der Förderstrecke (5) aufgeheizter Reaktionsträger, dessen Temperatur mindestens im Bereich der Reaktionstemperatur liegt, dem Celluloseslurry zugeleitet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der am Anfang der Förderstrecke (5) zugeleitete Reaktionsträger in Dampfform in die Förderstrecke (5) eingeblasen wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsträger, der am Anfang der Förderstrecke (5) zugeleitet wird, Reaktionsträger enthält, der von der Fördereinrichtung (1) abgeleitet wurde.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (1) durch ein Spülmittel gespült wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Spülmittel Reaktionsträger verwendet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass überschüssiger, aus der Fördereinrichtung (1) abgeleiteter Reaktionsträger als Spülmittel verwendet wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Celluloseslurry in einem Abgabebereich (7) mittels einer Austragseinrichtung (28) aus der Fördereinrichtung (1) entfernt wird, wobei beim Transport mit der Austragseinrichtung (28) der Reaktionsträger im wesentlichen im Abgabebereich (7) verbleibt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass Brüdendampf aus der Förderstrecke (5) abgeleitet und einem Brüdenkondensator (31) zugeleitet wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das im Brüdenkondensator (31) erzeugte Brüdenkondensat mit Reaktionsträger vermischt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Förderstrecke (5) abgeleitete Reaktionsträger gefiltert und mit Brüdenkondensat vermischt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Celluloseslurry in einem Aufgabebereich (6) der Fördereinrichtung (1) im wesentlichen frei von Reaktionsträger zugeführt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Celluloseslurry mittels eines Siebbandes (41) zum Aufgabebereich (6) transportiert wird, wobei er beim Transport auf dem Siebband im wesentlichen vom Reaktionsträger befreit wird.
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