JP2003176302A - メチルヒドロキシアルキルセルロースの工業的製造方法と装置 - Google Patents
メチルヒドロキシアルキルセルロースの工業的製造方法と装置Info
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B17/00—Apparatus for esterification or etherification of cellulose
- C08B17/06—Apparatus for esterification or etherification of cellulose for making cellulose ethers
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- C08B11/02—Alkyl or cycloalkyl ethers
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- C08B11/193—Mixed ethers, i.e. ethers with two or more different etherifying groups
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 メチルヒドロキシアルキルセルロースの工業
的製造方法と装置 【解決手段】 セルロースとアルカリ金属水酸化物とを
反応させ、引き続いてハロゲン化アルキルとヒドロキシ
アルキル化剤とを反応させてメチルヒドロキシアルキル
セルロース（ＭＨＡＣ）を工業的に製造する方法であっ
て、この反応が２．５未満のＬ／Ｄ比を有する反応器中
でバッチで行なわれ、その中で非混合領域が最少化さ
れ、そしてこのバッチ反応器には入口に連続運転のセル
ロースのミル設備が前置され、出口にはこの製品をミル
掛け及び乾燥するための連続運転のプラントが後置さ
れ、この製品が重力の作用により輸送されることを特徴
とする方法が記述されている。この方法を実施するため
の装置とこの方法により得ることができるメチルヒドロ
キシアルキルセルロースも記述されている。
的製造方法と装置 【解決手段】 セルロースとアルカリ金属水酸化物とを
反応させ、引き続いてハロゲン化アルキルとヒドロキシ
アルキル化剤とを反応させてメチルヒドロキシアルキル
セルロース（ＭＨＡＣ）を工業的に製造する方法であっ
て、この反応が２．５未満のＬ／Ｄ比を有する反応器中
でバッチで行なわれ、その中で非混合領域が最少化さ
れ、そしてこのバッチ反応器には入口に連続運転のセル
ロースのミル設備が前置され、出口にはこの製品をミル
掛け及び乾燥するための連続運転のプラントが後置さ
れ、この製品が重力の作用により輸送されることを特徴
とする方法が記述されている。この方法を実施するため
の装置とこの方法により得ることができるメチルヒドロ
キシアルキルセルロースも記述されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メチルヒドロキシ
アルキルセルロース（これ以降ＭＨＡＣと呼ぶ）、好ま
しくはメチルヒドロキシルエチルセルロース（ＭＨＥ
Ｃ）及びメチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰ
Ｃ）を工業的に製造するための方法と装置に関する。
アルキルセルロース（これ以降ＭＨＡＣと呼ぶ）、好ま
しくはメチルヒドロキシルエチルセルロース（ＭＨＥ
Ｃ）及びメチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰ
Ｃ）を工業的に製造するための方法と装置に関する。
【０００２】［発明の背景］ＭＨＡＣとこれらの特定の
混合エーテルを多段工程で製造することができることは
既知である。第１の段階において、使用されるセルロー
スは所望の粒径スペクトルまで穏やかにミル掛けされ
る。第２の段階において、ミル掛けされたセルロースは
ミキサー中でアルカリ金属水酸化物、特に水酸化ナトリ
ウムの濃厚水溶液と緊密に混合され、活性化されて、セ
ルロースアルカリ金属塩を形成する。この前処理は得ら
れるセルロースエーテルの性質に決定的である。既知の
方法は好適な混合装置中での噴霧アルカリ化であり、ミ
ル掛けされたセルロースをアルカリ溶液と共に噴霧す
る。スラリー工程においては、ミル掛けされたセルロー
スを非溶媒でスラリーとし、次にアルカリを添加する。
スラリー中でのアルカリ化が均一に進行する程、より均
一に置換した製品が得られる。磨り潰しアルカリ化工程
では、セルロースを水酸化ナトリウム水溶液中でスラリ
ーとし、引続きスクリュープレスまたは篩ドラムプレス
に通す。
混合エーテルを多段工程で製造することができることは
既知である。第１の段階において、使用されるセルロー
スは所望の粒径スペクトルまで穏やかにミル掛けされ
る。第２の段階において、ミル掛けされたセルロースは
ミキサー中でアルカリ金属水酸化物、特に水酸化ナトリ
ウムの濃厚水溶液と緊密に混合され、活性化されて、セ
ルロースアルカリ金属塩を形成する。この前処理は得ら
れるセルロースエーテルの性質に決定的である。既知の
方法は好適な混合装置中での噴霧アルカリ化であり、ミ
ル掛けされたセルロースをアルカリ溶液と共に噴霧す
る。スラリー工程においては、ミル掛けされたセルロー
スを非溶媒でスラリーとし、次にアルカリを添加する。
スラリー中でのアルカリ化が均一に進行する程、より均
一に置換した製品が得られる。磨り潰しアルカリ化工程
では、セルロースを水酸化ナトリウム水溶液中でスラリ
ーとし、引続きスクリュープレスまたは篩ドラムプレス
に通す。
【０００３】第３の段階においては、エーテル化剤とし
て添加されるアルキル基のハロゲン化物、例えば塩化メ
チルとエチレンオキシド及び／またはプロピレンオキシ
ドなどのヒドロキシアルキル化剤との不均一反応が起き
る。この反応は発熱的であり、圧力下 で進行する。こ
の方法での反応シーケンスは、部分アルカリ化し、次に
部分エーテル化し、繰り返しの部分アルカリ化あるいは
エーテル化などを行うなどとすることができる。
て添加されるアルキル基のハロゲン化物、例えば塩化メ
チルとエチレンオキシド及び／またはプロピレンオキシ
ドなどのヒドロキシアルキル化剤との不均一反応が起き
る。この反応は発熱的であり、圧力下 で進行する。こ
の方法での反応シーケンスは、部分アルカリ化し、次に
部分エーテル化し、繰り返しの部分アルカリ化あるいは
エーテル化などを行うなどとすることができる。
【０００４】困難なのは、このアルカリ化とエーテル化
が発熱反応の段階としてかなりの熱の発生と同時の圧力
の増加を伴うことである。更には、無制御の温度ピーク
がセルロースの分子量の低下に導くいう危険性がある。
が発熱反応の段階としてかなりの熱の発生と同時の圧力
の増加を伴うことである。更には、無制御の温度ピーク
がセルロースの分子量の低下に導くいう危険性がある。
【０００５】更には、工業的な製造方法において良好な
経済性を達成するためには、この反応が高い空間−時間
収率で進行し、メチル及びヒドロキシアルキル置換に対
して、それぞれ、メチルの平均置換度ＤＳ（Ｍ）とヒド
ロキシアルキルの平均モル置換度ＭＳ（ＨＡＣ）により
特徴付けられる均一な置換パターンと組み合わされた高
スループットをもたらすことが必要である。
経済性を達成するためには、この反応が高い空間−時間
収率で進行し、メチル及びヒドロキシアルキル置換に対
して、それぞれ、メチルの平均置換度ＤＳ（Ｍ）とヒド
ロキシアルキルの平均モル置換度ＭＳ（ＨＡＣ）により
特徴付けられる均一な置換パターンと組み合わされた高
スループットをもたらすことが必要である。
【０００６】この製品の種々の特性、例えば、熱凝集
点、溶解度、粘度、膜形成能及び接着強度は、エーテル
化度と置換基のタイプにより設定される。
点、溶解度、粘度、膜形成能及び接着強度は、エーテル
化度と置換基のタイプにより設定される。
【０００７】この更なる工程段階は、セルロースエーテ
ルの精製、ミル掛け及び乾燥を含んでなる。
ルの精製、ミル掛け及び乾燥を含んでなる。
【０００８】セルロースエーテルの製造、これらの特性
及び応用は、「Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓＥｎｃｙｃｌｏｐｅ
ｄｉａ Ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔ
ｒｙ，第５版，１９８６年，Ａ５巻，４６１−４８８
頁，ＶＣＨ Ｖｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆ
ｔ，Ｗｅｉｎｈｅｉｍ」、「Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ
Ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，第２版，１９８５年，３巻，２２
６−２６９頁」に一般的な形で記述されている。
及び応用は、「Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓＥｎｃｙｃｌｏｐｅ
ｄｉａ Ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔ
ｒｙ，第５版，１９８６年，Ａ５巻，４６１−４８８
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ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，第２版，１９８５年，３巻，２２
６−２６９頁」に一般的な形で記述されている。
【０００９】セルロースのセルロースエーテルへの反応
を機械的ミキサー中で行うことによって、セルロースア
ルカリ金属塩の製造または単一段階工程での不均一エー
テル化のために別な反応容器を使用せずにセルロースエ
ーテルを製造することができることはＤＥ−Ａ−２ ６
３５ ４０３で既知である。高速で動く混合要素が調節
可能な好適な内部圧力と容器内壁の冷却付きの密閉容器
中に鋤べらミキサーをチョッパーと共に含んでなり、ア
ルカリ化において発生する反応熱がアルキルハロゲン化
物の気化により実質的に吸収され、そして蒸発したアル
キルハロゲン化物が容器の冷却壁上で凝縮される。ＤＥ
−Ａ−２６３５４０３に記述されている２０ｍ3の全容
積を有する混合容器は、ミル掛けされたセルロースを反
応器に充填してから７５％転化率でＤＳ＝１．３を有す
るメチルセルロースを排出する終点までで計算して４時
間のバッチ時間を有する。この文献は、エチルセルロー
スに対しては、ＤＳ＝２．４５を有するエチルセルロー
スを４．５時間で７５％の転化率で製造することを可能
とする２５ｍ3の全容積を有する反応器を記述してい
る。到達可能な最大能力は、８４００時間／年の利用時
間で年当り６０００トンである。
を機械的ミキサー中で行うことによって、セルロースア
ルカリ金属塩の製造または単一段階工程での不均一エー
テル化のために別な反応容器を使用せずにセルロースエ
ーテルを製造することができることはＤＥ−Ａ−２ ６
３５ ４０３で既知である。高速で動く混合要素が調節
可能な好適な内部圧力と容器内壁の冷却付きの密閉容器
中に鋤べらミキサーをチョッパーと共に含んでなり、ア
ルカリ化において発生する反応熱がアルキルハロゲン化
物の気化により実質的に吸収され、そして蒸発したアル
キルハロゲン化物が容器の冷却壁上で凝縮される。ＤＥ
−Ａ−２６３５４０３に記述されている２０ｍ3の全容
積を有する混合容器は、ミル掛けされたセルロースを反
応器に充填してから７５％転化率でＤＳ＝１．３を有す
るメチルセルロースを排出する終点までで計算して４時
間のバッチ時間を有する。この文献は、エチルセルロー
スに対しては、ＤＳ＝２．４５を有するエチルセルロー
スを４．５時間で７５％の転化率で製造することを可能
とする２５ｍ3の全容積を有する反応器を記述してい
る。到達可能な最大能力は、８４００時間／年の利用時
間で年当り６０００トンである。
【００１０】ＤＥ−Ａ−２６３５４０３で記述されてい
る２０あるいは２５ｍ3の反応器を用いての能力の更な
る増加と経済性の改良は不可能である。
る２０あるいは２５ｍ3の反応器を用いての能力の更な
る増加と経済性の改良は不可能である。
【００１１】記述されている方法により相対的に大きな
反応器に対して充分に迅速な混合、高い混合効率及び充
分に大きな冷却能力を工業的に得ることができないため
に、記述されている方法によっては発熱反応により引き
起こされる圧力及び温度の上昇を制御することができな
い。このように、従来技術により特許請求されている反
応器サイズは、反応に対して安全制御の可能な上限を表
す。
反応器に対して充分に迅速な混合、高い混合効率及び充
分に大きな冷却能力を工業的に得ることができないため
に、記述されている方法によっては発熱反応により引き
起こされる圧力及び温度の上昇を制御することができな
い。このように、従来技術により特許請求されている反
応器サイズは、反応に対して安全制御の可能な上限を表
す。
【００１２】ＥＰ−Ａ−０２３６９２は、多段かきまぜ
機と邪魔板を有する反応器を用いてポリサッカライドエ
ーテルを製造するための方法を記述している。異なる原
料用の汎用ミキサーは、多段かきまぜ機と邪魔板付きの
中心の垂直ミキサー軸付きの攪拌容器を含んでなる。こ
の設計は片端で取り付けられた軸に限定され、そして結
果として、出発材料と反応製品を混合するためのトルク
が制限され、これが能力を制約する。
機と邪魔板を有する反応器を用いてポリサッカライドエ
ーテルを製造するための方法を記述している。異なる原
料用の汎用ミキサーは、多段かきまぜ機と邪魔板付きの
中心の垂直ミキサー軸付きの攪拌容器を含んでなる。こ
の設計は片端で取り付けられた軸に限定され、そして結
果として、出発材料と反応製品を混合するためのトルク
が制限され、これが能力を制約する。
【００１３】ＥＰ−Ａ−０３４７６５３は、軸流ポンプ
型スターラーと少なくとも一つの邪魔板を有する攪拌容
器とまた、この攪拌容器の助けをかりて液体を混合する
方法も記述している。水中翼プロフィールとして構成さ
れている邪魔板付きの垂直に取り付けられた中心スター
ラーにより、密度が異なっている液体でも軸方向に迅速
混合される。この配列もまた、片端で取り付けられた軸
の概念に制約されていて、能力を制約する。
型スターラーと少なくとも一つの邪魔板を有する攪拌容
器とまた、この攪拌容器の助けをかりて液体を混合する
方法も記述している。水中翼プロフィールとして構成さ
れている邪魔板付きの垂直に取り付けられた中心スター
ラーにより、密度が異なっている液体でも軸方向に迅速
混合される。この配列もまた、片端で取り付けられた軸
の概念に制約されていて、能力を制約する。
【００１４】ＥＰ−Ａ−０４７０４９３は、高粘性媒体
でも迅速かつ均一に混合するための中心かきまぜ機と邪
魔板を有する直立容器を記述している。難点は片端で取
り付けられた軸から導入され得る制約されたトルクであ
り、これが混合と均質化を受ける反応製品の容積を制約
する。混合固体／液体または液体／液体物質を混合し
て、懸濁液を製造するためのＳＥ９４０ １１４４Ａで
記述されている装置であって、異なる回転速度で運転可
能な流れ方向に対して横方向の組み込み分割ツールを有
する装置にもこのことが当てはまる。
でも迅速かつ均一に混合するための中心かきまぜ機と邪
魔板を有する直立容器を記述している。難点は片端で取
り付けられた軸から導入され得る制約されたトルクであ
り、これが混合と均質化を受ける反応製品の容積を制約
する。混合固体／液体または液体／液体物質を混合し
て、懸濁液を製造するためのＳＥ９４０ １１４４Ａで
記述されている装置であって、異なる回転速度で運転可
能な流れ方向に対して横方向の組み込み分割ツールを有
する装置にもこのことが当てはまる。
【００１５】ＵＳ−Ａ−４ １９９ ２６６は、水平に
設置された軸、または斜めに取り付けられた軸によりせ
ん断に鋭敏な固体を液体中に分散する装置を記述してい
る。垂直ミキサーに比較して、重い粒子が持ち上げられ
るので、懸濁液の更に良好な混合が得られる。この配列
の難点は、片端で取り付けられた軸から導入することが
できる制約されたトルクとスループットの限界である。
設置された軸、または斜めに取り付けられた軸によりせ
ん断に鋭敏な固体を液体中に分散する装置を記述してい
る。垂直ミキサーに比較して、重い粒子が持ち上げられ
るので、懸濁液の更に良好な混合が得られる。この配列
の難点は、片端で取り付けられた軸から導入することが
できる制約されたトルクとスループットの限界である。
【００１６】工業的な製造工程においては、反応器の容
積を増加することにより、スループットの増加を達成す
ることができるのは既知である。しかしながら、例え
ば、ＤＥ−Ａ−２６３５４０３に記述されているよう
に、ＭＨＡＣの製造においては、アルカリ化とエーテル
化の発熱反応のために反応器壁から熱を除去することが
必要となる。結果として、従来技術の反応器は、＞２．
５の長さ／断面積比を有する。
積を増加することにより、スループットの増加を達成す
ることができるのは既知である。しかしながら、例え
ば、ＤＥ−Ａ−２６３５４０３に記述されているよう
に、ＭＨＡＣの製造においては、アルカリ化とエーテル
化の発熱反応のために反応器壁から熱を除去することが
必要となる。結果として、従来技術の反応器は、＞２．
５の長さ／断面積比を有する。
【００１７】ＵＳ−Ａ−４０１５０６７は、微粉砕した
ポリサッカライドのスラリー、アルカリ金属水酸化物水
溶液及びエーテル化剤を、スラリーの流れに対して障害
のない管反応器（蛇管付きの）の中にほぼ連続的に導入
し、スラリーを反応の間反応器中で搬送する、ポリサッ
カライドエーテル製造用の連続工程を記述している。こ
の管反応器の長さ／断面積比（Ｌ／Ｄ）は、５から２０
００まで、好ましくは約１００から８００までである。
この反応器によって年当り６０００トン以上の能力を達
成することが可能であったが、異なる置換パターンに頻
繁に製品変更する場合には、大きなＬ／Ｄ比は反応器中
の製品残渣のためにこのような管反応器には不利であ
る。
ポリサッカライドのスラリー、アルカリ金属水酸化物水
溶液及びエーテル化剤を、スラリーの流れに対して障害
のない管反応器（蛇管付きの）の中にほぼ連続的に導入
し、スラリーを反応の間反応器中で搬送する、ポリサッ
カライドエーテル製造用の連続工程を記述している。こ
の管反応器の長さ／断面積比（Ｌ／Ｄ）は、５から２０
００まで、好ましくは約１００から８００までである。
この反応器によって年当り６０００トン以上の能力を達
成することが可能であったが、異なる置換パターンに頻
繁に製品変更する場合には、大きなＬ／Ｄ比は反応器中
の製品残渣のためにこのような管反応器には不利であ
る。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】それゆえ、局所的な温
度ピークを避けるために発生反応熱を除去し、圧力上昇
を安全に制御し、製品の変更時の製品の堆積をおおかた
回避し、そして副生成物を抑制すると共に、均一な置換
パターン製品を得ることを同時に確実に行う一方で、Ｍ
ＨＡＣを極めて経済的に大量に製造することが本発明の
目的である。
度ピークを避けるために発生反応熱を除去し、圧力上昇
を安全に制御し、製品の変更時の製品の堆積をおおかた
回避し、そして副生成物を抑制すると共に、均一な置換
パターン製品を得ることを同時に確実に行う一方で、Ｍ
ＨＡＣを極めて経済的に大量に製造することが本発明の
目的である。
【００１９】
【課題を解決するための手段】驚くべきことには、２．
５未満のＬ／Ｄ比を有する反応器を用いた段階的なアル
カリ化とエーテル化によって、所望のＭＨＡＣ製品を本
発明に従って高品質及び経済的に製造することができる
ことが判明した。
５未満のＬ／Ｄ比を有する反応器を用いた段階的なアル
カリ化とエーテル化によって、所望のＭＨＡＣ製品を本
発明に従って高品質及び経済的に製造することができる
ことが判明した。
【００２０】本発明は、従って、セルロースとアルカリ
金属水酸化物とを反応させ、引き続いてハロゲン化アル
キルとヒドロキシアルキル化剤とを反応させてメチルヒ
ドロキシアルキルセルロース（ＭＨＡＣ）を工業的に製
造する方法であって、この反応が２．５未満のＬ／Ｄ比
を有する反応器中でバッチで行なわれ、その中でこの非
混合領域が最少化され、そしてこのバッチ反応器には入
口に連続運転のセルロースのミル設備が前置され、出口
にはこの製品をミル掛け及び乾燥するための連続運転の
プラントが後置され、この製品が重力の作用により輸送
される方法を提供する。
金属水酸化物とを反応させ、引き続いてハロゲン化アル
キルとヒドロキシアルキル化剤とを反応させてメチルヒ
ドロキシアルキルセルロース（ＭＨＡＣ）を工業的に製
造する方法であって、この反応が２．５未満のＬ／Ｄ比
を有する反応器中でバッチで行なわれ、その中でこの非
混合領域が最少化され、そしてこのバッチ反応器には入
口に連続運転のセルロースのミル設備が前置され、出口
にはこの製品をミル掛け及び乾燥するための連続運転の
プラントが後置され、この製品が重力の作用により輸送
される方法を提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】驚くべきことには、連続運転のセ
ルロースの粉砕プラント、２．５未満のＬ／Ｄ比を有す
るバッチ反応器、及びこの製品をミル掛け及び乾燥する
ための連続運転のプラントの組み合わせによって、初め
て空容積分率が最少化され、大量のＭＨＡＣの経済的な
製造が可能になることが判明した。この方法は年当り６
０００トン以上の能力でＭＨＡＣを製造するのに有利で
ある。
ルロースの粉砕プラント、２．５未満のＬ／Ｄ比を有す
るバッチ反応器、及びこの製品をミル掛け及び乾燥する
ための連続運転のプラントの組み合わせによって、初め
て空容積分率が最少化され、大量のＭＨＡＣの経済的な
製造が可能になることが判明した。この方法は年当り６
０００トン以上の能力でＭＨＡＣを製造するのに有利で
ある。
【００２２】この反応器は、好ましくは混合具と少なく
とも一つの両端で取り付けられた水平軸付きの機械的ミ
キサーを含み、そして特に好ましくは両端で駆動して、
高トルクを得ることを可能とし、それによって出発材料
を迅速、強力に混合し、拡散経路を短縮し、そしてアン
ヒドログルコース単位のエーテル化とアルキル化反応へ
の接触を均一化する。有利なこととしては、反応熱の除
去を確実に行い、空容積分率を最少化し、製品の変更時
の製品の堆積を回避する。
とも一つの両端で取り付けられた水平軸付きの機械的ミ
キサーを含み、そして特に好ましくは両端で駆動して、
高トルクを得ることを可能とし、それによって出発材料
を迅速、強力に混合し、拡散経路を短縮し、そしてアン
ヒドログルコース単位のエーテル化とアルキル化反応へ
の接触を均一化する。有利なこととしては、反応熱の除
去を確実に行い、空容積分率を最少化し、製品の変更時
の製品の堆積を回避する。
【００２３】軸の相互クリーニングが可能であるよう
に、反応器には混合駆動のために軸を備えることができ
る。
に、反応器には混合駆動のために軸を備えることができ
る。
【００２４】特別な態様においては、軸を分割すること
もでき、異なる方向と回転速度により製品の逆混合を行
うことができる。
もでき、異なる方向と回転速度により製品の逆混合を行
うことができる。
【００２５】迅速な排出を行うためには、回転速度と回
転方向の両方を製造される製品に個別に合わせることが
できる。更には、液体、好ましくは水の添加により完全
な排出を確実に行う。また、これは、製品残渣が装置中
に残存しないことを確実にする目的で反応器をフラッシ
ュする目的も達成する。好適な噴霧ノズルの選択と配列
によって、混合ツールを含むすべての領域の均一な濡れ
とクリーニングが確実に行なわれる。
転方向の両方を製造される製品に個別に合わせることが
できる。更には、液体、好ましくは水の添加により完全
な排出を確実に行う。また、これは、製品残渣が装置中
に残存しないことを確実にする目的で反応器をフラッシ
ュする目的も達成する。好適な噴霧ノズルの選択と配列
によって、混合ツールを含むすべての領域の均一な濡れ
とクリーニングが確実に行なわれる。
【００２６】この反応器は、好ましくは内壁の強力な冷
却により、そしてこの蒸気相の凝縮により還流冷却する
ために反応器の長さにわたって対称的に分布した一つあ
るいはそれ以上の蒸気ドームにより、反応熱を除去する
ように構成される。
却により、そしてこの蒸気相の凝縮により還流冷却する
ために反応器の長さにわたって対称的に分布した一つあ
るいはそれ以上の蒸気ドームにより、反応熱を除去する
ように構成される。
【００２７】この方法は、通常、１５０°Ｃまでの、好
ましくは９０から１１０°Ｃまでの温度と４０バールま
での、好ましくは２０から３０バールまでの圧力で無溶
媒で行なわれる。
ましくは９０から１１０°Ｃまでの温度と４０バールま
での、好ましくは２０から３０バールまでの圧力で無溶
媒で行なわれる。
【００２８】更には、この反応器は、好ましくは技術的
な理由により混合が起こらない領域を可能な限り小さく
するように構成されている。本発明の目的には、空容積
分率は非混合領域の容積ＶUの全容積ＶTに対する比であ
る。各所望の反応器サイズに対する最小の可能な空容積
分率を計算により求めることができる。この計算は、混
合ツールを壁からしかるべき最小距離としなければなら
ず、加えて、設置されたチョッパーの領域中に機械的な
運動が起こらず、混合を起こすことができない区域が存
在するという要請に基づいている。
な理由により混合が起こらない領域を可能な限り小さく
するように構成されている。本発明の目的には、空容積
分率は非混合領域の容積ＶUの全容積ＶTに対する比であ
る。各所望の反応器サイズに対する最小の可能な空容積
分率を計算により求めることができる。この計算は、混
合ツールを壁からしかるべき最小距離としなければなら
ず、加えて、設置されたチョッパーの領域中に機械的な
運動が起こらず、混合を起こすことができない区域が存
在するという要請に基づいている。
【００２９】驚くべきことには、２５ｍ3よりも大きい
容積において２．５未満の長さ／直径比（Ｌ／Ｄ）によ
って可能な最小空容積分率を得ることができ、その結
果、この縮小に比例して完成製品の非混合の比率が減少
し、製品品質が改善されることが判明した。２．５未満
のＬ／Ｄにおいて、ＶU／ＶT比は０．００７未満、例え
ば０．００７から０．００４までの範囲になければなら
ないことが判明した。
容積において２．５未満の長さ／直径比（Ｌ／Ｄ）によ
って可能な最小空容積分率を得ることができ、その結
果、この縮小に比例して完成製品の非混合の比率が減少
し、製品品質が改善されることが判明した。２．５未満
のＬ／Ｄにおいて、ＶU／ＶT比は０．００７未満、例え
ば０．００７から０．００４までの範囲になければなら
ないことが判明した。
【００３０】２．３５のＬ／Ｄを有する特に好ましい態
様においては、空容積分率が最小化され、そして反応器
が内壁上に配置されているチョッパーを備え、そして円
筒形の形状を有し、この入口及び出口のバルブが完全な
充填と排出が起こるように配列され、そしてこの軸の形
状がこの反応器の端面でケーキ化した製品を掻き落とす
ようなものとすることにより高品質のＭＨＡＣ製品が得
られる。
様においては、空容積分率が最小化され、そして反応器
が内壁上に配置されているチョッパーを備え、そして円
筒形の形状を有し、この入口及び出口のバルブが完全な
充填と排出が起こるように配列され、そしてこの軸の形
状がこの反応器の端面でケーキ化した製品を掻き落とす
ようなものとすることにより高品質のＭＨＡＣ製品が得
られる。
【００３１】上述の手順に代替するものとして、有利な
ことにはこの容器を交互に充填し、同様に交互に排出し
て、連続的な製品の流れを確保することを特徴とするこ
の反応器の下流の２つの緩衝容器により、ミル掛け及び
乾燥プラントの連続操作を維持することができることが
判明した。
ことにはこの容器を交互に充填し、同様に交互に排出し
て、連続的な製品の流れを確保することを特徴とするこ
の反応器の下流の２つの緩衝容器により、ミル掛け及び
乾燥プラントの連続操作を維持することができることが
判明した。
【００３２】更には、年当り６０００トン以上の能力を
有するプラントの場合には、交互に運転される２つの反
応器を設置することにより、ミル掛け及び乾燥単位に供
給する連続的な製品の流れが可能となることが判明し
た。このことによって、別々な緩衝容器が無くても済
む。
有するプラントの場合には、交互に運転される２つの反
応器を設置することにより、ミル掛け及び乾燥単位に供
給する連続的な製品の流れが可能となることが判明し
た。このことによって、別々な緩衝容器が無くても済
む。
【００３３】本発明は、更に、説明した方法を実施する
装置を提供し、この方法を実施する装置の使用を規定す
る。
装置を提供し、この方法を実施する装置の使用を規定す
る。
【００３４】特に、本発明によれば、溶解して、透明な
溶液を生成するファイバーを含まない製品が増大した収
率で得られる。それゆえ、本発明は、更に、本発明の方
法により得ることができ、溶解して、１０ＮＴＵ未満の
相対濁度を有する透明な溶液を与えるＭＨＡＣを提供す
る。濁度は、実験室比濁計モデル２１００ＡＮ（Ｈａｃ
ｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｏｖｅｌａｎｄ，Ｃｏｌｏｒａ
ｄｏ，Ｕ．Ｓ．Ａ）により測定される。本発明の目的に
は、ＮＴＵ（比濁計濁度単位（Ｎｅｐｈｅｌｏｍｅｔｒ
ｉｃ Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ Ｕｎｉｔｓ））は相対的な
散乱信号である。この相対的な散乱信号ＮＴＵの値が大
きい程、この溶液の濁度は高く、関係する製品の透明性
が劣化する。
溶液を生成するファイバーを含まない製品が増大した収
率で得られる。それゆえ、本発明は、更に、本発明の方
法により得ることができ、溶解して、１０ＮＴＵ未満の
相対濁度を有する透明な溶液を与えるＭＨＡＣを提供す
る。濁度は、実験室比濁計モデル２１００ＡＮ（Ｈａｃ
ｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｏｖｅｌａｎｄ，Ｃｏｌｏｒａ
ｄｏ，Ｕ．Ｓ．Ａ）により測定される。本発明の目的に
は、ＮＴＵ（比濁計濁度単位（Ｎｅｐｈｅｌｏｍｅｔｒ
ｉｃ Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ Ｕｎｉｔｓ））は相対的な
散乱信号である。この相対的な散乱信号ＮＴＵの値が大
きい程、この溶液の濁度は高く、関係する製品の透明性
が劣化する。
【００３５】
【実施例】実施例１（Ｌ／Ｄ＜２．５）
Ｌ／Ｄ＝１．５の比を有し、混合要素として鋤べらを備
えた反応ミキサーを６７．９２ｋｇのミル掛けされたセ
ルロース（Ｅｔｈｅｎｉｅｒ Ｆ）で装填する。引続
き、この反応器を排気し、次に窒素により大気圧に戻
す。次に、１５０．４ｋｇの５０％濃度の水酸化ナトリ
ウム水溶液を添加する。このアルカリ化の後、４１．７
６ｋｇのプロピレンオキシドを添加し、引続き、５２．
６％のクロロメタン含量を有する２１８．９ｋｇのクロ
ロメタン／ジメチルエーテル混合物を導入する。
えた反応ミキサーを６７．９２ｋｇのミル掛けされたセ
ルロース（Ｅｔｈｅｎｉｅｒ Ｆ）で装填する。引続
き、この反応器を排気し、次に窒素により大気圧に戻
す。次に、１５０．４ｋｇの５０％濃度の水酸化ナトリ
ウム水溶液を添加する。このアルカリ化の後、４１．７
６ｋｇのプロピレンオキシドを添加し、引続き、５２．
６％のクロロメタン含量を有する２１８．９ｋｇのクロ
ロメタン／ジメチルエーテル混合物を導入する。
【００３６】この反応が完結し、反応製品を精製した
後、ＤＳメチル＝１．８８の平均メチル置換度とＭＳ＝
０．２１のモル置換度を有するメチルヒドロキシプロピ
ルセルロースを得る。実験室比濁計モデル２１００ＡＮ
（Ｈａｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｏｖｅｌａｎｄ，Ｃｏ
ｌｏｒａｄｏ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）を用いた２％濃度の溶液
についての濁度測定によって、６．１４ＮＴＵの値を得
る。この値は、２．５よりも大きいＬ／Ｄを有する反応
器を用いて実施例２で製造したメチルヒドロキシプロピ
ルセルロースに対するものよりも著しく低く、良好であ
る。
後、ＤＳメチル＝１．８８の平均メチル置換度とＭＳ＝
０．２１のモル置換度を有するメチルヒドロキシプロピ
ルセルロースを得る。実験室比濁計モデル２１００ＡＮ
（Ｈａｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｏｖｅｌａｎｄ，Ｃｏ
ｌｏｒａｄｏ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）を用いた２％濃度の溶液
についての濁度測定によって、６．１４ＮＴＵの値を得
る。この値は、２．５よりも大きいＬ／Ｄを有する反応
器を用いて実施例２で製造したメチルヒドロキシプロピ
ルセルロースに対するものよりも著しく低く、良好であ
る。
【００３７】実施例２（Ｌ／Ｄ＞２．５）比較例
Ｌ／Ｄ＝２．６の比を有し、混合要素として鋤べらを備
えた反応ミキサーを９９０ｋｇのミル掛けされたセルロ
ース（Ｅｔｈｅｎｉｅｒ Ｆ）で装填する。引続き、こ
の反応器を排気し、次に窒素により大気圧に戻す。次
に、１５０５ｋｇの５０％濃度の水酸化ナトリウム水溶
液を添加する。このアルカリ化の後、３００ｋｇのプロ
ピレンオキシドを添加し、引続き、４７％のクロロメタ
ン含量を有する１８６１ｋｇのクロロメタン／ジメチル
エーテル混合物を導入する。反応が完結し、反応製品を
精製した後、ＤＳメチル＝１．９８の平均メチル置換度と
ＭＳフ ゜ロホ゜キシ＝０．２８のモル置換度を有するメチルヒ
ドロキシプロピルセルロースを得る。相対濁度の測定装
置を用いた２％濃度の溶液についての濁度測定によっ
て、１５．３ＮＴＵの値を得る。この値は、実施例１に
おいて１．５のＬ／Ｄを有する反応器中で製造されたメ
チルヒドロキシプロピルセルロースの場合よりも著しく
悪い。この実施例の製品は、本発明に記載の実施例１の
ものよりも高いファイバー含量を有し、溶液の透明性が
劣る。
えた反応ミキサーを９９０ｋｇのミル掛けされたセルロ
ース（Ｅｔｈｅｎｉｅｒ Ｆ）で装填する。引続き、こ
の反応器を排気し、次に窒素により大気圧に戻す。次
に、１５０５ｋｇの５０％濃度の水酸化ナトリウム水溶
液を添加する。このアルカリ化の後、３００ｋｇのプロ
ピレンオキシドを添加し、引続き、４７％のクロロメタ
ン含量を有する１８６１ｋｇのクロロメタン／ジメチル
エーテル混合物を導入する。反応が完結し、反応製品を
精製した後、ＤＳメチル＝１．９８の平均メチル置換度と
ＭＳフ ゜ロホ゜キシ＝０．２８のモル置換度を有するメチルヒ
ドロキシプロピルセルロースを得る。相対濁度の測定装
置を用いた２％濃度の溶液についての濁度測定によっ
て、１５．３ＮＴＵの値を得る。この値は、実施例１に
おいて１．５のＬ／Ｄを有する反応器中で製造されたメ
チルヒドロキシプロピルセルロースの場合よりも著しく
悪い。この実施例の製品は、本発明に記載の実施例１の
ものよりも高いファイバー含量を有し、溶液の透明性が
劣る。
【００３８】本発明の特徴と態様は次の通りである。
【００３９】１．セルロースとアルカリ金属水酸化物と
を反応させ、引き続いてハロゲン化アルキルとヒドロキ
シアルキル化剤とを反応させてメチルヒドロキシアルキ
ルセルロース（ＭＨＡＣ）を工業的に製造する方法であ
って、この反応が２．５未満のＬ／Ｄ比を有する反応器
中でバッチで行なわれ、そしてその中でこの非混合領域
が最少化され、そしてこのバッチ反応器には入口に連続
運転のセルロースのミル設備が前置され、出口にはこの
製品をミル掛け及び乾燥するための連続運転のプラント
が後置され、この製品が重力の作用により輸送されるこ
とを特徴とする方法。
を反応させ、引き続いてハロゲン化アルキルとヒドロキ
シアルキル化剤とを反応させてメチルヒドロキシアルキ
ルセルロース（ＭＨＡＣ）を工業的に製造する方法であ
って、この反応が２．５未満のＬ／Ｄ比を有する反応器
中でバッチで行なわれ、そしてその中でこの非混合領域
が最少化され、そしてこのバッチ反応器には入口に連続
運転のセルロースのミル設備が前置され、出口にはこの
製品をミル掛け及び乾燥するための連続運転のプラント
が後置され、この製品が重力の作用により輸送されるこ
とを特徴とする方法。
【００４０】２．この反応器が両端で取り付けられた少
なくとも一つの水平軸を有する混合具付きの機械的ミキ
サーを有することを特徴とする上記１に記載の方法。
なくとも一つの水平軸を有する混合具付きの機械的ミキ
サーを有することを特徴とする上記１に記載の方法。
【００４１】３．この軸が両端で駆動されることを特徴
とする上記１あるいは２に記載の方法。
とする上記１あるいは２に記載の方法。
【００４２】４．この反応器が相互に直接対向して位置
し、異なる回転速度、回転方向及び形状で独立に運転さ
れ得る２つの別々な軸を有することを特徴とする上記１
ないし３のいずれかに記載の方法。
し、異なる回転速度、回転方向及び形状で独立に運転さ
れ得る２つの別々な軸を有することを特徴とする上記１
ないし３のいずれかに記載の方法。
【００４３】５．・この反応器が円筒形の形状を有し、
そして ・この入口及び出口のバルブは完全な充填と排出が行な
われるように配列され、そして ・この軸の形状がこの反応器の端面でケーキ化した製品
を掻き落とすようなものであり、そして ・このチョッパーの数と配列が軸を備えたミキサーの形
状に合っていることを特徴とする上記１ないし４のいず
れかに記載の方法。
そして ・この入口及び出口のバルブは完全な充填と排出が行な
われるように配列され、そして ・この軸の形状がこの反応器の端面でケーキ化した製品
を掻き落とすようなものであり、そして ・このチョッパーの数と配列が軸を備えたミキサーの形
状に合っていることを特徴とする上記１ないし４のいず
れかに記載の方法。
【００４４】６．この最小空容積分率ＶU／ＶTが＜０．
００７であることを特徴とする上記１ないし５のいずれ
かに記載の方法。
００７であることを特徴とする上記１ないし５のいずれ
かに記載の方法。
【００４５】７．セルロースとアルカリ金属水酸化物と
を反応させ、引き続いてハロゲン化アルキルとヒドロキ
シアルキル化剤とを反応させてメチルヒドロキシアルキ
ルセルロース（ＭＨＡＣ）を工業的に製造するための装
置であって、２．５未満のＬ／Ｄ比を有する反応器を含
んでなることを特徴とする装置。
を反応させ、引き続いてハロゲン化アルキルとヒドロキ
シアルキル化剤とを反応させてメチルヒドロキシアルキ
ルセルロース（ＭＨＡＣ）を工業的に製造するための装
置であって、２．５未満のＬ／Ｄ比を有する反応器を含
んでなることを特徴とする装置。
【００４６】８．この反応器が両端で取り付けられてい
る少なくとも一つの水平軸を有する混合具付きの機械的
ミキサーを有することを特徴とする上記７に記載の装
置。
る少なくとも一つの水平軸を有する混合具付きの機械的
ミキサーを有することを特徴とする上記７に記載の装
置。
【００４７】９．この軸が両端で駆動されることを特徴
とする上記８に記載の装置。
とする上記８に記載の装置。
【００４８】１０．この反応器が相互に直接対向して位
置し、異なる回転速度、回転方向及び形状で独立に運転
され得る２つの別々な軸を有することを特徴とする上記
７ないし９のいずれかに記載の装置。
置し、異なる回転速度、回転方向及び形状で独立に運転
され得る２つの別々な軸を有することを特徴とする上記
７ないし９のいずれかに記載の装置。
【００４９】１１．・この反応器が円筒形の形状を有
し、そして ・この入口及び出口のバルブは完全な充填と排出が行な
われるように配列され、そして ・この軸の形状がこの反応器の端面でケーキ化した製品
を掻き落とすようなものであり、そして ・このチョッパーの数と配列が軸を備えたミキサーの形
状に合っていることを特徴とする上記７ないし１０のい
ずれかに記載の装置。
し、そして ・この入口及び出口のバルブは完全な充填と排出が行な
われるように配列され、そして ・この軸の形状がこの反応器の端面でケーキ化した製品
を掻き落とすようなものであり、そして ・このチョッパーの数と配列が軸を備えたミキサーの形
状に合っていることを特徴とする上記７ないし１０のい
ずれかに記載の装置。
【００５０】１２．この反応器が０．００７未満の空容
積分率ＶU／ＶTを有することを特徴とする上記７ないし
１１のいずれかに記載の装置。
積分率ＶU／ＶTを有することを特徴とする上記７ないし
１１のいずれかに記載の装置。
【００５１】１３．このメチルヒドロキシアルキルセル
ロースを溶解して、１０ＮＴＵ未満の相対濁度を有する
透明な溶液を得ることができることを特徴とするメチル
ヒドロキシアルキルセルロースの製造への上記７ないし
１１のいずれかに記載の装置の使用。
ロースを溶解して、１０ＮＴＵ未満の相対濁度を有する
透明な溶液を得ることができることを特徴とするメチル
ヒドロキシアルキルセルロースの製造への上記７ないし
１１のいずれかに記載の装置の使用。
【００５２】１４．このメチルヒドロキシアルキルセル
ロースを溶解して、１０ＮＴＵ未満の相対濁度を有する
透明な溶液を得ることができることを特徴とする上記１
ないし６のいずれかに記載の方法により得ることができ
るメチルヒドロキシアルキルセルロース。
ロースを溶解して、１０ＮＴＵ未満の相対濁度を有する
透明な溶液を得ることができることを特徴とする上記１
ないし６のいずれかに記載の方法により得ることができ
るメチルヒドロキシアルキルセルロース。
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(72)発明者 シユテフアン・ミヘル
ドイツ29664ヴアルスロデ・エツシエンリ
ング４
(72)発明者 ゲルト・ゾネンベルク
ドイツ29664ヴアルスロデ・アホルンリン
グ17
Ｆターム(参考） 4C090 AA05 BA28 CA28
4G075 AA14 AA15 BA10 BB02 BB03
BB05 DA18 EB01 EC11 EC12
EE02 FC04
Claims (10)
- 【請求項１】 セルロースとアルカリ金属水酸化物とを
反応させ、引き続いてハロゲン化アルキルとヒドロキシ
アルキル化剤とを反応させてメチルヒドロキシアルキル
セルロース（ＭＨＡＣ）を工業的に製造する方法であっ
て、該反応が２．５未満のＬ／Ｄ比を有する反応器中で
バッチで行なわれ、そしてその中で該非混合領域が最少
化され、そして該バッチ反応器には入口に連続運転のセ
ルロースのミル設備が前置され、出口には該製品をミル
掛け及び乾燥するための連続運転のプラントが後置さ
れ、該製品が重力の作用により輸送されることを特徴と
する方法。 - 【請求項２】 該反応器が両端で取り付けられた少なく
とも一つの水平軸を有する混合具付きの機械的ミキサー
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 該軸が両端で駆動されることを特徴とす
る請求項１あるいは２に記載の方法。 - 【請求項４】 該反応器が相互に直接対向して位置し、
異なる回転速度、回転方向及び形状で独立に運転され得
る２つの別々な軸を有することを特徴とする請求項１な
いし３のいずれかに記載の方法。 - 【請求項５】 ・該反応器が円筒形の形状を有し、そし
て ・該入口及び出口のバルブが完全な充填と排出が起こる
ように配列され、そして ・該軸の形状がケーキ化した製品を該反応器の端面で掻
き落とすようなものであり、そして ・該チョッパーの数と配列が軸を備えたミキサーの形状
に合っていることを特徴とする請求項１ないし４のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項６】 セルロースとアルカリ金属水酸化物とを
反応させ、引き続いてハロゲン化アルキルとヒドロキシ
アルキル化剤とを反応させてメチルヒドロキシアルキル
セルロース（ＭＨＡＣ）を工業的に製造するための装置
であって、２．５未満のＬ／Ｄ比を有する反応器を含ん
でなることを特徴とする装置。 - 【請求項７】 該反応器が両端で取り付けられた少なく
とも一つの水平軸を有する混合具付きの機械的ミキサー
を有することを特徴とする請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 該軸が両端で駆動されることを特徴とす
る請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 該反応器が相互に直接対向して位置し、
異なる回転速度、回転方向及び形状で独立に運転され得
る２つの別々な軸を有することを特徴とする請求項６な
いし８のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１０】 該メチルヒドロキシアルキルセルロー
スを溶解して、１０ＮＴＵ未満の相対濁度を有する透明
な溶液を得ることができることを特徴とする請求項１な
いし５のいずれかに記載の方法により得ることができる
メチルヒドロキシアルキルセルロース。
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