JP2010174261A - Apparatus for the industrial production of methyl hydroxyalkyl cellulose - Google Patents

Apparatus for the industrial production of methyl hydroxyalkyl cellulose Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a large amount of MHAC extremely economically, while certainly and simultaneously performing actions of removing generated heat to avoid local temperature peaks; controlling pressure rise safely; nearly preventing accumulation of products at the product changeover; suppressing side reaction products; and obtaining products with uniform substitution patterns. <P>SOLUTION: The apparatus for industrially producing methyl hydroxyalkyl celluloses (MHACs) by the reaction of cellulose with an alkali metal hydroxide and subsequent reaction with an alkyl halide and a hydroxy alkylating agent includes a reactor which has an L/D ratio of less than 2.5. The reaction is carried out batchwise in a reactor in which the unmixed regions are minimized and the batch reactor is preceded at the inlet by a continuously operated cellulose milling facility and is followed at the outlet by a continuously running plant for milling and drying the products. The product is transported by the action of gravity. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

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(MHEC)及びメチルヒドロキシプロピルセルロース(MHPC)を工業的に製造するための装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for industrial production of methylhydroxyalkylcellulose (hereinafter referred to as MHAC), preferably methylhydroxylethylcellulose (MHEC) and methylhydroxypropylcellulose (MHPC).

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。   It is known that MHAC and these specific mixed ethers can be produced in a multistage process. In the first stage, the cellulose used is gently milled to the desired particle size spectrum. In the second stage, the milled cellulose is intimately mixed and activated in a mixer with a concentrated aqueous solution of alkali metal hydroxide, especially sodium hydroxide, to form a cellulose alkali metal salt. This pretreatment is critical to the nature of the resulting cellulose ether. A known method is spray alkalization in a suitable mixing device, in which milled cellulose is sprayed with an alkaline solution. In the slurry step, the milled cellulose is slurried with a non-solvent and then alkali is added. The more uniform the alkalinization in the slurry, the more uniformly substituted product is obtained. In the grinding and alkalizing step, cellulose is slurried in an aqueous sodium hydroxide solution and then passed through a screw press or a sieve drum press.

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。   In the third stage, a heterogeneous reaction of an alkyl group halide added as an etherifying agent, for example, methyl chloride with a hydroxyalkylating agent such as ethylene oxide and / or propylene oxide occurs. This reaction is exothermic and proceeds under pressure. The reaction sequence in this method can be partially alkalized, then partially etherified, and repeated partially alkalized or etherified.

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。   The difficulty is that this alkalinization and etherification is accompanied by considerable heat generation and simultaneous pressure increase as an exothermic reaction step. Furthermore, there is a risk that uncontrolled temperature peaks lead to a decrease in the molecular weight of cellulose.

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。   Furthermore, in order to achieve good economic efficiency in an industrial production process, this reaction proceeds with a high space-time yield and, for methyl and hydroxyalkyl substitution, respectively, the average degree of substitution DS of methyl There is a need to provide high throughput combined with a uniform substitution pattern characterized by the average molar substitution MS (HAC) of (M) and hydroxyalkyl.

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。   Various properties of this product, such as thermal aggregation point, solubility, viscosity, film-forming ability and adhesive strength, are set by the degree of etherification and the type of substituent.

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。   This further process step comprises the purification, milling and drying of the cellulose ether.

セルロースエーテルの製造、これらの特性及び応用は、非特許文献1、非特許文献2に一般的な形で記述されている。   The production of cellulose ethers, their properties and applications are described in general form in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2.

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特許文献1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。特許文献1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。
Cellulose ethers are produced without the use of a separate reaction vessel for the production of cellulose alkali metal salts or heterogeneous etherification in a single stage process by reacting cellulose to cellulose ether in a mechanical mixer It is known from Patent Document 1 that this can be done. Containing a ladle mixer with chopper in a closed vessel with suitable internal pressure and cooling of the inner wall of the vessel, which can adjust the mixing element moving at high speed, the heat of reaction generated in alkalinization is substantially due to vaporization of the alkyl halide And the evaporated alkyl halide is condensed on the cooling wall of the vessel. The mixing vessel having a total volume of 20 m 3 described in Patent Document 1 is charged with the milled cellulose into the reactor and then to the end point of discharging methylcellulose having DS = 1.3 at 75% conversion. Having a batch time of 4 hours calculated by This document describes, for ethylcellulose, a reactor with a total volume of 25 m 3 that makes it possible to produce ethylcellulose with DS = 2.45 with a conversion of 75% in 4.5 hours. Yes. The maximum capacity that can be reached is 6000 tons per year with a usage time of 8400 hours / year.

特許文献1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。 It is impossible to further increase the capacity and improve the economy using the 20 or 25 m 3 reactor described in Patent Document 1.

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。   Depending on the method described, some of the described methods are exothermic reactions because sufficiently rapid mixing, high mixing efficiency and sufficiently high cooling capacity cannot be obtained industrially for relatively large reactors. The pressure and temperature rise caused by can not be controlled. Thus, the reactor size claimed by the prior art represents the upper limit of safe control for the reaction.

特許文献2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。   U.S. Patent No. 6,057,031 describes a process for producing polysaccharide ethers using a multi-stage agitator and a reactor having baffles. A universal mixer for different ingredients comprises a multistage stirrer and a stirring vessel with a central vertical mixer shaft with baffles. This design is limited to a shaft attached at one end, and as a result, the torque for mixing the starting material and reaction product is limited, which limits the capacity.

特許文献3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。   Patent Document 3 also describes a stirring vessel having an axial flow pump type stirrer and at least one baffle and a method of mixing liquids with the help of this stirring vessel. A vertically mounted central stirrer with baffles configured as a hydrofoil profile allows quick mixing of liquids of different densities in the axial direction. This arrangement is also constrained by the notion of a shaft attached at one end, limiting capacity.

特許文献4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特許文献5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。   U.S. Patent No. 6,057,032 describes an upright container having a central agitator and baffle for rapid and uniform mixing of highly viscous media. The difficulty is the constrained torque that can be introduced from a shaft attached at one end, which limits the volume of the reaction product that undergoes mixing and homogenization. An apparatus as described in US Pat. No. 6,057,056 for mixing a solid / liquid or liquid / liquid substance to produce a suspension, transverse to the flow direction operable at different rotational speeds. This is also true for devices with built-in split tools.

特許文献6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。   Patent Document 6 describes an apparatus that disperses a solid that is sensitive to shearing in a liquid by a horizontally installed shaft or an obliquely mounted shaft. Compared to a vertical mixer, heavier particles are lifted, resulting in better mixing of the suspension. The difficulty with this arrangement is the limited torque and throughput limits that can be introduced from a shaft attached at one end.

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、特許文献1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。   In industrial manufacturing processes, it is known that increased throughput can be achieved by increasing the volume of the reactor. However, as described in Patent Document 1, for example, in the production of MHAC, it is necessary to remove heat from the reactor wall for the exothermic reaction of alkalinization and etherification. As a result, prior art reactors have a length / cross-sectional area ratio of> 2.5.

特許文献7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2000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。
In Patent Document 7, a finely pulverized polysaccharide slurry, an aqueous alkali metal hydroxide solution, and an etherifying agent are introduced almost continuously into a tube reactor (with a serpentine tube) that does not obstruct the flow of the slurry. And describes a continuous process for the production of polysaccharide ether in which the slurry is conveyed in the reactor during the reaction. The length / cross-sectional area ratio (L / D) of the tube reactor is from 5 to 2000, preferably from about 100 to 800. Although it was possible to achieve capacities of over 6000 tonnes per year with this reactor, the large L / D ratio is due to product residues in the reactor when changing products frequently to different substitution patterns. It is disadvantageous for such a tube reactor.

DE−A−2 635 403DE-A-2 635 403 EP−A−023692EP-A-023692 EP−A−0347653EP-A-0347653 EP−A−0470493EP-A-0470493 SE940 1144ASE940 1144A US−A−4 199 266US-A-4 199 266 US−A−4015067US-A-4015067

Ullmann’s Encyclopedia Of Industrial Chemistry,第5版,1986年,A5巻,461−488頁,VCH Verlagsgesellschaft,WeinheimUllmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, 1986, A5, 461-488, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim Encyclopedia Of Polymer Science and Engineering,第2版,1985年,3巻,226−269頁Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, 2nd edition, 1985, 3, pp. 226-269

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、MHAC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。   Therefore, the generated heat of reaction is removed to avoid local temperature peaks, the pressure rise is safely controlled, product build-up during product changes is largely avoided, and by-products are suppressed and uniform. It is an object of the present invention to produce MHAC in a very economically large quantity while simultaneously ensuring that a replacement pattern product is obtained.

驚くべきことには、2.5未満のL/D比を有する本発明の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。   Surprisingly, the desired MHAC product can be produced in high quality and economically by stepwise alkalinization and etherification using a reactor of the present invention having an L / D ratio of less than 2.5. It turns out that you can.

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ための装置として、2.5未満のL/D比を有する反応器を含んでなる装置を提供する。反応はこの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。   Accordingly, the present invention provides an apparatus for industrially producing methyl hydroxyalkyl cellulose (MHAC) by reacting cellulose with an alkali metal hydroxide and subsequently reacting an alkyl halide with a hydroxyalkylating agent. An apparatus comprising a reactor having an L / D ratio of less than 2.5. The reaction is carried out in batches in the reactor, in which the unmixed zone is minimized, and the batch reactor is pre-positioned with a continuous cellulosic mill facility at the inlet and the product at the outlet. A continuous operation plant for milling and drying is followed, and this product is transported by the action of gravity.

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6000トン以上の能力でMHACを製造す
るのに有利である。
Surprisingly, the combination of a continuous cell milling plant, a batch reactor with an L / D ratio of less than 2.5, and a continuous plant for milling and drying the product is the first to empty. It has been found that the volume fraction is minimized, allowing the economical production of large quantities of MHAC. This method is advantageous for producing MHAC with a capacity of over 6000 tons per year.

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。   This reactor preferably comprises a mixing device and a mechanical mixer with a horizontal shaft attached at least one end, and particularly preferably driven at both ends to enable obtaining high torque, thereby starting Mix the materials quickly and vigorously, shorten the diffusion path and homogenize the contact of the anhydroglucose units with etherification and alkylation reactions. Advantageously, the heat of reaction is reliably removed, the empty volume fraction is minimized, and product build-up during product changes is avoided.

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。   The reactor can be equipped with a shaft for mixing drive so that mutual cleaning of the shaft is possible.

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。   In a special embodiment, the shaft can also be split and the product can be backmixed in different directions and rotational speeds.

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。   For rapid ejection, both the rotational speed and direction of rotation can be individually tailored to the product being manufactured. Furthermore, complete discharge is ensured by the addition of a liquid, preferably water. This also achieves the purpose of flushing the reactor in order to ensure that no product residue remains in the apparatus. Selection and arrangement of suitable spray nozzles ensures uniform wetting and cleaning of all areas including the mixing tool.

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。   The reactor preferably delivers the heat of reaction by vigorous cooling of the inner wall and by one or more steam domes distributed symmetrically over the length of the reactor for reflux cooling by condensation of the vapor phase. Configured to remove.

この反応は、通常、150℃までの、好ましくは90から110℃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。   This reaction is usually carried out in the absence of solvents at temperatures up to 150 ° C., preferably at temperatures from 90 to 110 ° C. and pressures up to 40 bar, preferably 20 to 30 bar.

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。 Furthermore, the reactor is preferably configured to minimize the area where mixing does not occur for technical reasons. For the purposes of the present invention, the empty volume fraction is the ratio of the unmixed region volume V U to the total volume V T. The minimum possible empty volume fraction for each desired reactor size can be determined by calculation. This calculation requires the mixing tool to be the appropriate minimum distance from the wall, and in addition, there is a requirement that there is no area in the area of the installed chopper where no mechanical movement occurs and mixing cannot occur. Based on.

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。 Surprisingly, the smallest possible empty volume fraction can be obtained with a length / diameter ratio (L / D) of less than 2.5 in a volume greater than 25 m 3 , and as a result is proportional to this reduction. It was found that the proportion of unmixed finished products was reduced and product quality was improved. It has been found that at L / D less than 2.5, the V U / V T ratio should be less than 0.007, for example in the range of 0.007 to 0.004.

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。   In a particularly preferred embodiment having an L / D of 2.35, the empty volume fraction is minimized, and the reactor comprises a chopper disposed on the inner wall and has a cylindrical shape, the inlet And the outlet valves are arranged for complete filling and discharging, and the shape of the shaft is such that the caked product is scraped off at the end face of the reactor, resulting in a high quality MHAC product. It is done.

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。
As an alternative to the procedure described above, the downstream of the reactor is advantageously characterized in that the vessel is alternately filled and likewise discharged alternately to ensure a continuous product flow. It has been found that two buffer vessels can maintain continuous operation of the milling and drying plant.

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。   Furthermore, in the case of a plant with a capacity of more than 6000 tons per year, the installation of two reactors that are operated alternately enables a continuous product flow to be fed to the milling and drying units. Turned out to be. This eliminates the need for a separate buffer container.

本発明は、更に、上に説明した反応を実施するための装置の使用を提供する。   The present invention further provides the use of an apparatus for carrying out the reaction described above.

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、本発明の装置の使用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(Hach Company,Loveland,Colorado,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(ephelometric urbidity nits))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。 In particular, according to the present invention, a fiber-free product that dissolves to produce a clear solution is obtained in increased yield. Thus, the present invention further provides a MHAC that can be obtained by use of the device of the present invention and that dissolves to give a clear solution having a relative turbidity of less than 10 NTU. Turbidity is measured by a laboratory nephelometer model 2100AN (Hach Company, Loveland, Colorado, USA). The object of the present invention, NTU (nephelometric turbidity units (N ephelometric T urbidity U nits) ) is a relative scattering signal. The greater the value of this relative scattering signal NTU, the higher the turbidity of this solution and the worse the transparency of the product concerned.

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、41.76kg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。
Example 1 (L / D <2.5)
A reaction mixer having a ratio of L / D = 1.5 and equipped with a spatula as mixing element is charged with 67.92 kg of milled cellulose (Ethenier F). The reactor is subsequently evacuated and then returned to atmospheric pressure with nitrogen. Then 150.4 kg of 50% strength aqueous sodium hydroxide solution are added. After this alkalinization, 41.76 kg of propylene oxide are added, followed by the introduction of 218.9 kg of chloromethane / dimethyl ether mixture having a chloromethane content of 52.6%.

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,Colorado,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。   After the reaction is complete and the reaction product is purified, methyl hydroxypropyl cellulose having an average methyl substitution degree of DS methyl = 1.88 and a molar substitution degree of MS = 0.21 is obtained. A value of 6.14 NTU is obtained by turbidity measurement on a 2% strength solution using a laboratory nephelometer model 2100AN (Hach Company, Loveland, Colorado, USA). This value is significantly lower and better than that for methylhydroxypropylcellulose produced in Example 2 using a reactor having an L / D greater than 2.5.

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プロポキシ=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。
Example 2 (L / D> 2.5) Comparative Example L / D = 2.6 A reaction mixer equipped with a spatula as a mixing element was 990 kg of milled cellulose (Ethenier F) Load it. The reactor is subsequently evacuated and then returned to atmospheric pressure with nitrogen. Next, 1505 kg of 50% strength aqueous sodium hydroxide solution is added. After this alkalization, 300 kg of propylene oxide are added, followed by introduction of 1861 kg of chloromethane / dimethyl ether mixture having a chloromethane content of 47%. After the reaction is complete and the reaction product is purified, methyl hydroxypropylcellulose having an average methyl substitution degree of DS methyl = 1.98 and a molar substitution degree of MS propoxy = 0.28 is obtained. A value of 15.3 NTU is obtained by turbidity measurement on a 2% strength solution using a relative turbidity measuring device. This value is significantly worse than in the case of methylhydroxypropylcellulose produced in Example 1 in a reactor having an L / D of 1.5. The product of this example has a higher fiber content than that of Example 1 described in the present invention, and the solution is less transparent.

本発明の特徴と態様は次の通りである。   The features and aspects of the present invention are as follows.

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。   1. A process for industrially producing methyl hydroxyalkyl cellulose (MHAC) by reacting cellulose with an alkali metal hydroxide and subsequently reacting an alkyl halide with a hydroxyalkylating agent, wherein In batches in a reactor having an L / D ratio of less than 5 and in which the unmixed zone is minimized, and the batch reactor is pre-installed with a continuously operating cellulose mill facility at the inlet. And the outlet is followed by a continuous plant for milling and drying the product, and the product is transported by the action of gravity.

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。   2. A process according to claim 1, characterized in that the reactor comprises a mechanical mixer with a mixing tool having at least one horizontal axis attached at both ends.

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。   3. 3. The method according to 1 or 2 above, wherein the shaft is driven at both ends.

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。   4). 4. A process according to any one of the above 1 to 3, characterized in that the reactor is located directly opposite each other and has two separate axes that can be operated independently at different rotational speeds, directions and shapes. .

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。
5). The reactor has a cylindrical shape, and the inlet and outlet valves are arranged for complete filling and discharging,
And the shape of this shaft is like scraping off the caked product at the end face of this reactor, and the number and arrangement of this chopper matches the shape of the mixer with shaft The method according to any one of 1 to 4 above.

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。 6). 6. The method according to any one of 1 to 5 above, wherein the minimum empty volume fraction V U / V T is <0.007.

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。   7). An apparatus for industrially producing methylhydroxyalkylcellulose (MHAC) by reacting cellulose with an alkali metal hydroxide and subsequently reacting an alkyl halide with a hydroxyalkylating agent, comprising 2.5. An apparatus comprising a reactor having an L / D ratio of less than

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。   8). 8. A device according to claim 7, characterized in that the reactor comprises a mechanical mixer with a mixing tool having at least one horizontal axis attached at both ends.

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。   9. 9. A device according to claim 8, wherein the shaft is driven at both ends.

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。   10. 10. An apparatus according to any one of the above 7 to 9, characterized in that the reactor is located directly opposite each other and has two separate axes that can be operated independently at different rotational speeds, directions and shapes. .

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。
11. The reactor has a cylindrical shape, and the inlet and outlet valves are arranged for complete filling and discharging,
And the shape of this shaft is like scraping off the caked product at the end face of this reactor, and the number and arrangement of this chopper matches the shape of the mixer with shaft The apparatus according to any one of 7 to 10 above.

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。 12 12. Apparatus according to any one of the above 7 to 11, characterized in that the reactor has an empty volume fraction V U / V T of less than 0.007.

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。   13. 12. The apparatus according to any one of 7 to 11 above for producing methylhydroxyalkylcellulose, wherein the methylhydroxyalkylcellulose can be dissolved to obtain a transparent solution having a relative turbidity of less than 10 NTU. use.

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。   14 The methyl hydroxyalkyl cellulose obtainable by the method according to any one of 1 to 6 above, wherein the methyl hydroxyalkyl cellulose can be dissolved to obtain a transparent solution having a relative turbidity of less than 10 NTU. .

Claims (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ための装置であって、2.5未満のL/D比及び25m3よりも大きい容積を有する反応器を含んでなることを特徴とする装置。 An apparatus for industrially producing methylhydroxyalkylcellulose (MHAC) by reacting cellulose with an alkali metal hydroxide and subsequently reacting an alkyl halide with a hydroxyalkylating agent, comprising 2.5. An apparatus comprising a reactor having an L / D ratio less than 25 and a volume greater than 25 m 3 .
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