FI67862C - Rening av cellulosa- och staerkelseetrar - Google Patents

Description

67862

Selluloosa- ja tärkkelyseettereiden puhdistaminen

Keksintö kohdistuu menetelmään selluloosa- ja tärkkelyseettereiden jatkuvaksi puhdistamiseksi ja jälkikä-5 sittelemiseksi.

Selluloosa- ja tärkkelyseetteri, kuten esim. nat-riumkarboksimetyvliselluloosa, hydroksietyyliselluloosa, metyyliselluloosa, metyylihydroksiselluloosa, karboksi-metyylitärkkelys ja etyylihydroksietyyliselluloosa, vai-10 mistetaan käsittelemällä selluloosaa tai tärkkelystä nat- ronlipeällä ja eetteröidään yhdellä tai useammalla yhdisteellä, joita ovat esim. monokloorietikkahappo, etyleeni-oksidi, metyylikloridi, propyleenioksidi tai etyylikloridi, kohotetussa lämpötilassa.

15 Sivutuotteena syntyy tällöin suoloja kuten esim.

natriumkloridia, natriumglykolaattia tai natriumasetaat-tia, jotka täytyy poistaa selluloosa- tai tärkkelyseette-reistä käyttöteknisistä syistä.

Tavanomaisesti sitten seuraa puhdistaminen kuumalla 20 vedellä, jos tuote tässä väliaineessa flokkuloituu, kuten metyyliselluloosa ja monet sen sekaeetterit. Jos flokku-loitumista ei tapahdu vedessä kohotetussa lämpötilassa, kuten karboksimetyyliselluloosalla, karboksimetyylitärkke-lyksellä, hydroksietyyliselluloosalla ja suuria epoksidi-25 määriä käytettäessä metyyliselluloosalla, niin täytyy lisätä veteen sekoittuvia komponentteja, edullisesti alempaa alkoholia, esim. metanolia, etanolia tai isopropanolia. Alkoholin konsentraatio säädetään niin, että taataan maksimaalinen suolaliukoisuus ja että reaktiotuote ei liukene, 30 so. laadusta ja lämpötilasta riippuen 45-75 p-%.

Tähän saakka mahdolliset puhdistusmenetelmät (DE 1 801 553 ja DE 2 457 187) lähtevät useimmiten kosteasta raakatuotteesta, joka sekoitetaan sopivan vesi-alkoholi-seoksen kanssa tai kuuman veden kanssa ja erilaisten viipy-35 mäaikojen jälkeen erotetaan sentrifuugissa, dekantterissa, rumpu-, lautas- tai hihnasuodattimessa. Vaihtoehdon muodostaa patenttijulkaisun DE 2 017 454 mukaan, että kuivat- 2 67862 tava, vielä suolapitoinen granulaattimuodossa oleva tuote puhdistetaan vastavirtareaktorissa. Kun jälkimmäisellä menetelmällä on se haitta, että vaaditaan energiaa kuluttava välikuivaus, häiritsevät kostean aineen kuivauksessa 5 esikäsittelyn jälkeen enemmän tai vähemmän pitkät ekstrak-tioajat. Niinpä useissa valmistusmenetelmissä, joissa eetteröintivaihe tapahtuu orgaanisessa liuottimessa, tämä ei ole välttämättä puhdistusaineen kanssa identtinen. Esimerkiksi voi selluloosan eetteröinti etyleenioksidilla 10 tapahtua isopropanolissa, kun taas puhdistukseen vaaditaan metanolia sisältävä seos. Karboksimetyyliselluloosan ja karboksimetyylitärkkelvksen valmistus sujuu samalla tavalla, koska eetteröinti erikoisesti isopropanolissa, tert-buta-nolissa tai etanolin seoksissa tapahtuu hydrofobisen liuot-15 timen, esim. bentseenin tai tolueenin, kanssa ja puhdistukseen käytetään metanolin tai etanolin ja veden seosta.

Näillä ja samanlaisilla menetelmillä valmistetuilla tuotteilla seuraa mahdollisesti eetteröimisaineen erottaminen suodattamalla tai sentrifugoimalla, reaktiotuotteen 20 kuivaus ja kostean aineen sekoittaminen puhdistusaineen kanssa ja sitä seuraava reaktiotuotteen erottaminen. Ensimmäisessä kiintoaine-erotuksessa ilmenevän paksuuntumisen ja liuottimen haihtumisessa tapahtuvan hiukkaskoon kasvun ja pintakalvon muodostumisen takia ei ekstraktion tapahtu-25 ma-aika ole vähäinen. Se on panosmenetelmän 15 minuutista (US 3 498 971) jatkuvan ekstraktion keskimääräisen yli 60 minuutin pituiseen viipymisaikaan. Tämän lisäksi päästään tuskin yhdessä ekstraktiovaiheessa korkeisiin puhtausasteisiin, niin että vastavirtamenetelmän tuote usein joudutaan 30 uuttamaan jopa kolmessa vaiheessa.

Keksinnön mukaisella menetelmällä vältetään välikui-vaukset ja sekoittamiset ja se johtaa jatkuvaan, yhdistettyyn suspensioaineen erottamiseen, ekstraktioon ja puhdistusaineen erottamiseen suoraan hyvin puhdistetuiksi sellu-35 loosa- ja tärkkelyseettereiksi.

67862

Keksinnön kohde on jatkuva menetelmä tunnetuilla menetelmillä valmistettujen selluloosa- ja tärkkelysetteri-suspensioiden puhdistamiseksi ja erottamiseksi suodattamalla suspensioaine, ekstrahoimalla reaktiotuote suspensio-5 aineesta eroavalla puhdistusaineella ja kuivaksi imemällä. Tälle menetelmälle on tunnusomaista, että selluloosa- tai tärkkelyseetteri ekstrahoidaan puhdistusaineella välittömästi suspensioaineen suodattamisen jälkeen samassa jatkuvatoimisessa suodattimessa vähintään yhden kerran vastavirtaan 10 ja imetään sen jälkeen kuivaksi.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan erikoisesti puhdistaa sellaisia selluloosa- ja tärkkelyseettereitä, jotka eivät flokkuloidu kuumalla vedellä, esim. karboksimetyy-liselluloosaa, hydroksietyyliselluloosaa sekä metyylihydrok-15 sietyyiiselluloosaa, joilla on niin korkea hydroksietyyli-tai hydroksipropyylipitoisuus, että flokkuloitumista ei tapahdu enää kuumalla vedellä.

Puhdistus- ja ekstraktioaineena voivat olla erikoisesti tunnetut vesi/alkoholiseokset, esim. veden ja metanolin tai 20 etanolin seokset.

Kustakin selluloosaeetterityypistä riippuen täytyy vesipitoisuuden olla 20 - 40 p-%. Jotkut reaktiotuotteet, jotka paisuvat voimakkaasti veden ja metanolin tai etanolin binäärisillä seoksilla, ja siten ovat huonosti suodatettavia 25 (tällaisia ovat esim. hydroksietyyliselluloosa ja eräät me-tyyliselluloosan sekaeetterit) ekstrahoituvat käyttäen ylimäärää isopropanolia puhdistusaineena.

Keksinnön mukaista jatkuvaa puhdistusmenetelmää seuraa erikoisesti selluloosaeetteri- tai tärkkelyseetterisus-30 pensioiden jatkuvana tapahtuva suodattaminen, ylimääräisen suspensioaineen pois imeminen käyttäen alipainetta suodatti men alapuolella, mahdollisesti muodostuneen kiintoainekakun kuivaimemistä, puhdistusaineen saattaminen kiintoainekakkuun, suolapitoisen puhdistusaineen pois imeminen sekä lopuksi puh-35 distetun selluloosa- tai tärkkelyseetterikakun kuivaksi imeminen.

67862

Huomioon otettaessa, että suspensioaine aiheuttaa vain vähäisen osan suolan liuotuskyvystä, joka ei riitä puhdistukseen ja, että erillisessä kiintoaineen erotuksessa ja uudelleen sekoituksessa viipymäajat ovat suuruusluokkaa 15-5 60 min hyvin puhdistetun tuotteen saamiseksi, oli yllättä vää, että yhdistetylle menettelytavalle, jossa jatkuvatoimisella suodattimena kiintoaine erotettiin ja puhdistettiin, käytettävissä olevat muutama sekuntia riittivät.

Eetteröinnin jälkeen saatavan suspension kiintoaine-10 pitoisuus voi vaihdella laajoissa rajoissa ja on ylärajaltaan kaupallisten vaihtelujen rajoittama. Edullisesti on kiintoainepitoisuus 5 - 20 %.

Suspensioaineen suodattamisen jälkeen imetään suodatus-kakku kuiviin edullisesti jäännöskosteuteen 40 - 70 p-% ja 15 ekstrahoidaan saman laitteen pesuvyöhykkeessä vastavirtaan lisäämällä suodattimelle puhdistusainetta. Pesuaine voidaan annostella suodattimelle yhdessä tai useammassa vaiheessa, jolloin imetty suodos käytetään uudelleen suodattimen toisessa vyöhykkeessä. Uutetaan ainakin yhden kerran, edulli-20 sesti kolme kertaa vastavirtaan.

Pesuvyöhykkeeseen liittyy kuivaksi-imemisvyöhyke, johon voidaan syöttää myös höyryä tai kuumaa typpeä. Samalla erottaa suodatin selluloosa- tai tärkkelyseetterikakun, ja jatkokäsittely seuraa.

25 Sopivia suodattimia ovat sellaiset, jotka mahdollista vat suodatuspinnan määrätyn jakautumisen yksittäisiin vyöhykkeisiin. Mainittakoon sopivan suuruiset, jatkuvatoimiset lautas-,vakuumirumpu-, painerumpu- ja hihnasuodattimet. Rum-pusuodattimella on se etu lautassuodattimeen nähden, että 30 vyöhykkeet voivat olla saman pituisia. Edullisesti käytetään keksinnön mukaiseen menetelmään hihnasuodatinta.

Erityisesti edullinen on keksinnön mukainen menetelmä pienen puhdistusaineen tarpeensa takia. Vastavirtaperiaatetta käytettäessä voi puhdistusaineen ja selluloosa- tai tärkke-35 lyseetterin ainesuhde olla alle 1:10, vieläpä suhteella 1:7 päästään vielä erittäin hyvään puhdistusvaikutukseen.

5 67862

Kuvassa 1 esitetään hihnasuodattimen järjestely. Raaka-tuotteen suspensio 1 johdetaan sekoitussäiliöstä 2 pumpulla 3 hihnasuodattimelle, ja saatava tuotekakku käsitellään puhdistusaineella 12.Suodos tulee liikkuvan suodatinhinnan 5 4 kautta altaaseen 5, johon liittyvät suodoserottimet 8 va- kuumipumppuineen 6, 9. Suodos 11 johdetaan takaisin suodos-pumpulla 7 seuraavaan pesuvyöhykkeeseen tai kaikkien vyöhykkeiden läpi käymisen jälkeen jälkikäsittely päättyy. Suspensioaine 10 poistetaan. Tuote 13 tunnetulla tavalla 10 jälkikäsitellään, ja käytetään kuten on tavanomaista.

Esimerkki 1

Tavallisesta esteröinnistä suoraan saatavaa suspensiota, joka sisältää 10 p-% karboksimetyyliselluloosaa 88 p-% isopropanolia sisältävässä vesi/isopropanoli-seoksessa, 15 syötetään nopeudella 1900 1/h 500 mm pitkän ja 700 mm halkaisijaltaan olevan vakuumirumpusuodattimen imualtaaseen. Rummun pinta-ala on jaettu 20 lokeroon; suodokset voidaan erottaa ohjauspään yläpuolella, kierrosluku nousee n. 1 min Suspensioaineen erottamisen ja kuivaksi-imemisen jälkeen 20 sovelletaan kahdessa vyöhykkeessä tapahtuvaa suihkutusta vastavirtaan suihkuttaen 1600 1/h 65 % metanolia ja 35 % vettä sisältävää seosta. Puhdistusaine johdetaan erikseen ja jälkikäsittelyn jälkeen käytetään jälleen pesuaineena.

Esimerkki 2 25 10 p-% hydroksietyyliselluloosaa sisältävä neutraloi tu suspensio, joka on eetteröinnissä 90 % isopropanolia ja 10 % vettä sisältävässä seoksessa, vapautetaan suspensio-aineesta vakuumirumpusuodattimessa nopeudella 1900 1/h, ja kuivaksi-imun jälkeen pestään vastavirtaan kahdessa pesu-30 vyöhykkeessä 1500 1/h seoksella, jossa on 30 % isopropanolia, 35 % metanolia ja 30 % vettä. 65 % kosteutta sisältävän tuotteen natriumpitoisuus on 0,12 p-%.

Esimerkki 3

Hihnasuodattimelle, jonka pituus on 3200 mm ja työs-35 kentelyleveys 250 mm, syötetään 1000 1/h karboksimetyyli- selluloosasuspensiota, jonka sisältö on esimerkin 1 mukainen.

6 67862

Suodatinhihnan alapuolella on 8 imuallasta, joihin liittyy yhteensä 2 vakuumipumppua ja 4 suodospumppua. N. 700 mm pitkän kuiA®k's±-imuvyöhykkeen jälkeen seuraa 2 tai 3 pesu-vyöhykettä. kuten taulukossa 1 on mainittu, joissa eetteri 5 puhdistetaan vastavirrassa, jonka nopeus on 700 - 1000 1/h 65 % metanolia sisältävällä seoksella. Hihnan nopeus on 16-38 nun/s. Kuivaksi-imuvyöhykkeen päättyessä saadaan taulukon 1 mukaiset tulokset.

Taulukko 1 10 Pesuvyöhykkeitä 22333

Puhdistusväliaine (1/h) 1000 700 1000 850 700

Kakun korkeus (mm) 16 18 20 17 18

Kakun kosteus (p-%) 58 62 65 60 61

NaCl-pitoisuus (p-%) 0,23 0,55 0,10 0,17 0,29 15 Esimerkki 4

Esimerkki 3 toistetaan käyttäen 1000 1/h veden kanssa poistuvan pesuväliaineen tislettä, joka muodostuu seoksesta, jossa on 22 p-% isopropanolia, 43 p-% metanolia ja 35 p-% vettä. Saatavan kakun NaCl-pitoisuus on 0,12 p-%.

20 Esimerkki 5

Esimerkissä 3 kuvatulle hihnasuodattimelle syötetään 530 1/h suspensiota jossa on 18 p-% karboksimetyylitärkke-lystä liuoksessa, jossa on 89 % isopropanolia ja 11 % vettä. Kolmeen pesuvyöhykkeeseen johdettava pestävä aine pestään 25 760 1/h:11a seosta, jossa on 25 p-% isopropanolia, 45 p-% metanolia ja 30 p-% vettä. Puhdistetun tuotteen NaCl-pitoisuus on 0,33 p-%.

Esimerkki 6

Esimerkki 3 toistetaan käyttäen 850 1/h seosta, jossa 30 on 68 p-% etanolia ja 32 p-% vettä, joka seos syötetään vastavirtaan 3 pesuvyöhykkeessä. Saatava tuotteen NaCl-pitoisuus on 0,29 p-%.

Claims (6)

7 67862

1. Menetelmä tunnetuilla menetelmillä valmistettujen selluloosa- ja tärkkelyseetterisuspensioiden jatkuvaksi puh- 5 distamiseksi ja erottamiseksi suodattamalla suspensioaine, ekstrahoimalla reaktiotuote suspensioaineesta eroavalla puhdistusaineella ja kuivaksi-imemällä, tunnettu siitä, että selluloosa- tai tärkkelyseetteri ekstrahoidaan puhdistusaineella välittömästi suspensioaineen suodattamisen jäl- 10 keen samassa jatkuvatoimisessa suodattimessa vähintään yhden kerran vastavirtaan ja imetään sen jälkeen kuivaksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodattimena on hihnasuodatin, jonka nopeus on 10 - 100 mm/s, edullisesti 15 - 40 mm/s.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhdistetaan ja erotetaan kar-boksimetyyli-, hydroksietyyli-, metyylihydroksipropyyli-tai metyylihydroksietyyliselluloosaa tai -tärkkelystä.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen mene- 20 telmä, tunnettu siitä, että puhdistusaineena on vesi tai vesi/alkoholi-seos.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosa- tai tärkke-lyseetterin suhde puhdistusaineeseen on korkeintaan 1:10.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että selluloosa- tai tärkkelyseetteri ekstrahoidaan kolme kertaa.