PL184198B1 - Sposób wytwarzania roztworów celulozy oraz urządzenie do wytwarzania roztworów celulozy - Google Patents

Abstract

1 Sposob wytwarzania roztworów celulozy w uwodnionych trzeciorzędowych aminotlenkach, z zawiesiny celulozy w roztworze wodnym trzeciorzędowego aminotlenku, przez doprowadzenie ciepła przy obniżonym ciśnieniem, znamienny tym, że wstępnie ogrzaną zawiesinę celulozy poddaje się wpierw rozdrobnieniu w wyniku ścinającego współdziałania łap mieszających ją mieszadeł, w podwyższonej temperaturze i pod obniżonym ciśnieniem, w celu rozwinięcia powierzchni wewnętrznej celulozy, po czym rozdrobnioną zawiesinę, wypełniająca przestrzeń między powierzchnią grzeiną a wałem mieszadła, ogrzewa się do temperatury wyższej od temperatury, w której prowadzono wstępne ogrzewanie zawiesiny, przy obniżonym ciśnieniu, w wyniku czego następuje odparowanie wody 1 przejście celulozy z zawiesiny do roztworu, który wytłacza się w sposób ciągły, w trakcie mieszania, w podwyższonej temperaturze, do urządzenia formującego włókno, żyłkę lub taśmę 2 Urządzenie do wytwarzania roztworów celulozy w uwodnionych trzeciorzędowych aminotlenkach. z zawiesiny celulozy w roztworze wodnym trzeciorzędowego aminotlenku, który stanowi usytuowany poziomo zbiornik w przeważającej części o kształcie cylindrycznym, którego końcowa częśc ma kształt stożka ściętego przechodzącego następnie w odcinek przewodu rurowego, otoczony płaszczem grzejnymi wyposażony w krociec do doprowadzania zawiesiny krociec do odprowadzania roztworu celulozy 1 króciec do odprowadzania pary wodnej oraz wytwarzania podciśnienia wewnątrz zbiornika, wewnątrz którego jest umieszczony centrycznie wał mieszadła którego łapy tworzą z osią wału kąt o regulowanej wielkości znamienny tym że na wale (3), w części cylindrycznej zbiornika (1) są osadzone tuleje (5,6), do których są przymocowane łapy (7) mieszadła, do ścianek wewnętrznych cylindrycznej części zbiornika (1) są przymocowane rozmieszczone wzdłuż linii śrubowej łapy (9) mieszadła ...

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania roztworów celulozy w uwodnionych trzeciorzędowych aminotlenkach oraz urządzenie do wytwarzania roztworów celulozy w uwodnionych trzeciorzędowych aminotlenkach.

Z polskiego opisu patentowego nr 163715 jest znany sposób wytwarzania roztworów celulozy w uwodnionych trzeciorzędowych aminotlenkach, z zawiesiny celulozy w wodnym roztworze trzeciorzędowego aminotlenku, polegający na tym, że wstępnie ogrzanej zawiesinie celulozy nadaje się postać powłoki lub warstwy o dwóch powierzchniach, z których jedną powierzchnię podgrzewa się przez mechaniczne przemieszczanie jej po powierzchni grzejnej, zaś drugą powierzchnię warstwy lub powłoki poddaje się w tym czasie działaniu obniżonego ciśnienia, przy którym następuje odparowanie wody az do przejścia celulozy z zawiesiny do roztworu. Odparowanie wody przeprowadza się w kierunku przeciwnym do kierunku przemieszczania warstwy lub powłoki zawiesiny. Dający się formować roztwór celulozy odprowadza się w sposób ciągły. Sposób ten realizuje się w urządzeniu, które stanowi usytuowany pionowo, cylindryczny zbiornik, który na dolnym końcu zwęża się w kształcie stożka ściętego z wylotem dla roztworu celulozy, zaopatrzony w płaszcz grzejny. Wewnątrz zbiornika jest umieszczony centrycznie wał mieszadła z łopatami nachylonymi względem osi wału pod kątem o regulowanej wielkości. Na wałku mieszadła, nad łopatami, jest osadzony pierścień dozujący do warstwowego lub powłokowego rozprowadzania zawiesiny na ściance wewnętrznej

184 198 zbiornika. Zbiornik jest nadto zaopatrzony we wlot zawiesiny, oraz w króciec do odprowadzania pary i wytworzenia próżni wewnątrz zbiornika, usytuowany nad pierścieniem dozującym.

Wymieniony sposób oraz urządzenie umożliwiają otrzymanie roztworu o stężeniu celulozy równym co najwyżej 15% wagowych, z zawiesiny celulozy w wodnym roztworze trzeciorzędowego aminotlenku zawierającym co najwyżej 40% wagowych wody. Pierścień dozujący urządzenia oddziela strefę rozpuszczania zawiesiny od strefy, w której zachodzi odparowanie z niej wody, co wpływa hamująco na proces odparowania. Jedynym elementem mieszającym w tym urządzeniu są łopaty mieszadła osadzone na wale, które dość szybko ulegają oblepieniu roztworem celulozy, a to uniemożliwia dalsze mieszanie.

Sposób wytwarzania roztworów celulozy w uwodnionych trzeciorzędowych aminotlenkach, z zawiesiny celulozy w wodnym roztworze trzeciorzędowego aminotlenku, według wynalazku polega na tym, że wstępnie ogrzaną zawiesinę celulozy poddaje się wpierw rozdrobnieniu w wyniku ścinającego współdziałania łap mieszających ją mieszadeł, w podwyższonej temperaturze i pod obniżonym ciśnieniem w celu rozwinięcia jej powierzchni, po czym rozdrobnioną zawiesinę wypełniającą przestrzeń między powierzchnią grzejną a wałem mieszadła, ogrzewa się przy pomocy powierzchni grzejnej do temperatury wyższej od temperatury, w której prowadzono wstępne ogrzewanie zawiesiny, przy obniżonym ciśnieniu, w wyniku czego następuje odparowanie wody i przejście celulozy do roztworu, który wytłacza się w sposób ciągły, w trakcie mieszania w podwyższonej temperaturze, do urządzenia formującego włókno, żyłkę lub taśmę.

Urządzenie do wytwarzania roztworów celulozy w uwodnionych trzeciorzędowych aminotlenkach, z zawiesiny celulozy w wodnym roztworze trzeciorzędowego aminotlenku, według wynalazku, stanowi usytuowany poziomo zbiornik w przeważającej części o kształcie cylindrycznym, który w końcowej swej części ma kształt stożka ściętego przechodzącego następnie w odcinek przewodu rurowego, otoczony płaszczem grzejnym. Wewnątrz zbiornika jest umieszczony centrycznie wał mieszadła, złączony z urządzeniem napędzającym. Na wale mieszadła, w części cylindrycznej zbiornika, są osadzone tuleje, do których są przymocowane łapy mieszadła, które tworzą z osią wału kąt o regulowanej wielkości. W końcowej części zbiornika wał jest zaopatrzony w ślimak. Do ścianek wewnętrznych cylindrycznej części zbiornika są przymocowane, rozmieszczone wzdłuż linii śrubowej, łapy mieszadła kotwicowego, usytuowane między łapami przymocowanymi do tulei. Łapy mieszadła kotwicowego tworzą z osią wału kąt o regulowanej wielkości. Zbiornik jest wyposażony nadto w króciec do doprowadzania zawiesiny celulozy, króciec do odprowadzania roztworu celulozy do urządzenia wytwarzającego włókno, żyłkę lub taśmę oraz w króciec do odprowadzania pary wodnej i wytwarzania podciśnienia wewnątrz zbiornika.

Sposób i urządzenie według wynalazku umożliwiają otrzymanie w sposób ciągły roztworów celulozy o stężeniu równym do 25% wagowych, z zawiesin celulozy w wodnych roztworach trzeciorzędowego aminotlenku zawierających nawet do 60% wagowych wody, w czasie 30-90 minut, uzależnionym od stężenia celulozy w zawiesinie. Zastosowanie w urządzeniu według wynalazku łap mieszadła kotwicowego eliminuje powstawanie „martwych” przestrzeni w części roboczej urządzenia. Łapy mieszadła kotwicowego współpracując z łapami przymocowanymi do tulei osadzonych na wale rozdrabniają zarówno zawiesinę jak i roztwór celulozy zwiększając w ten sposób ich powierzchnię wypamą, co ułatwia i przyśpiesza odparowanie wody. Łapy przymocowane do tulei osadzonych na wale stanowią elementy, które dają się łatwo wymienić w przypadku awarii lub zmiany stężenia celulozy w roztworze.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym urządzenie w przekroju wzdłużnym.

Urządzenie stanowi usytuowany poziomo zbiornik 1, w przeważającej części o kształcie cylindrycznym, zaś w końcowej części w kształcie stożka ściętego przechodzącego w odcinek przewodu rurowego, otoczony płaszczem grzejnym 2. Wewnątrz zbiornika 1 jest umieszczony centrycznie wał 3 złączony z motoreduktorem 4, Na wale 3, w części cylindrycznej zbiornika 1, są osadzone, jedna za drugią tuleje 5 i 6, do których są przymocowane łapy 7 mieszadła, które tworzą z osią wału 3 kąt o regulowanej wielkości.

184 198

W końcowej części zbiornika 1 wał 3 jest wyposażony w ślimak 8. Do ścianki wewnętrznej cylindrycznej części zbiornika 1 są przymocowane, rozmieszczone wzdłuż linii śrubowej, łapy 9 mieszadła kotwicowego, usytuowane między łapami 7. Łapy 9 mieszadła kotwicowego tworzą z osią wału 3 kąt o regulowanej wielkości. Część końcowa zbiornika 1 jest połączona króćcem 10 z urządzeniem formującym włókno, żyłkę lub taśmę. Nadto zbiornik 1 jest zaopatrzony w króciec 11 do doprowadzania zawiesiny celulozy oraz w króciec 12 do odprowadzania pary wodnej i wytwarzania podciśnienia wewnątrz zbiornika 1.

Zawiesinę celulozy świerkowej o stopniu polimeryzacji 600 w wodnym roztworze Ntlenku N-metylomorfoliny, zawierającym 60% wagowych wody, podgrzano wstępnie do temperatury 60°C. Równocześnie przygotowano do pracy urządzenie. W tym celu łapy 7 przymocowane do tulei 5 oraz łapy 9 mieszadła kotwicowego, w początkowej części zbiornika 1 czyli w strefie A, ustawiono pod kątem 15° względem osi wału 3. Łapy 7 przymocowane do tulei 6 oraz łapy 9 mieszadła kotwicowego, w części środkowej zbiornika 1 czyli w strefie B zbiornika 1 ustawiono także pod kątem 15° względem osi wału 3. Uruchomiono motoreduktor 4 napędzający wał 3, przy czym szybkość obrotów mieszadła ustalono na 150 min'¹. Równocześnie uruchomiono ogrzewanie zbiornika 1 za pomocą płaszcza grzejnego 2 zasilanego olejem silikonowym, przy czym temperaturę w sekcji A zbiornika 1 ustalono na 140°C, w sekcji B - na 130°C, zaś ciśnienie wewnątrz zbiornika 1 obniżono do wartości 9 · 10⁴ Pa. Króćcem 11 wprowadzono do strefy A zbiornika 1 przygotowaną uprzednio zawiesinę celulozy, która w tej strefie została poddana rozdrobnieniu w wyniku ścinającego współdziałania łap 7 i łap 9 mieszadła kotwicowego i równocześnie była przemieszczana w kierunku strefy B zbiornika 1, w której następowało odparowanie wody odprowadzanej króćcem 12 i przejście celulozy do roztworu przy równoczesnym rozdrabnianiu roztworu w wyniku współdziałania łap 7 i łap 9 mieszadła kotwicowego oraz przemieszczanie roztworu do strefy końcowej zbiornika 1 czyli do strefy C. W strefie C roztwór celulozy był mieszany i równocześnie transportowany, za pomocą mieszadła ślimakowego 8, w kierunku króćca 10 odprowadzającego roztwór celulozy do urządzenia formującego włókno.

Otrzymano roztwór celulozy świerkowej w N-tlenku N-metylomorfoliny o stężeniu celulozy równym 20% wagowych, w czasie 90 minut. Otrzymany roztwór był przezroczysty, jednorodny, o barwie jasno słomkowej, nie zawierał pęcherzyków powietrza, a jego lepkość dynamiczna była równa 8700 Pa · s.

184 198

184 198

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania roztworów celulozy w uwodnionych trzeciorzędowych aminotlenkach, z zawiesiny celulozy w roztworze wodnym trzeciorzędowego aminotlenku, przez doprowadzenie ciepła przy obniżonym ciśnieniem, znamienny tym, że wstępnie ogrzaną zawiesinę celulozy poddaje się wpierw rozdrobnieniu w wyniku ścinającego współdziałania łap mieszających ją mieszadeł, w podwyższonej temperaturze i pod obniżonym ciśnieniem, w celu rozwinięcia powierzchni wewnętrznej celulozy, po czym rozdrobnioną zawiesinę, wypełniającą przestrzeń między powierzchnią grzejną a wałem mieszadła, ogrzewa się do temperatury wyższej od temperatury, w której prowadzono wstępne ogrzewanie zawiesiny, przy obniżonym ciśnieniu, w wyniku czego następuje odparowanie wody i przejście celulozy z zawiesiny do roztworu, który wytłacza się w sposób ciągły, w trakcie mieszania, w podwyższonej temperaturze, do urządzenia formującego włókno, żyłkę lub taśmę.

2. Urządzenie do wytwarzania roztworów celulozy w uwodnionych trzeciorzędowych aminotlenkach, z zawiesiny celulozy w roztworze wodnym trzeciorzędowego aminotlenku, który stanowi usytuowany poziomo zbiornik w przeważającej części o kształcie cylindrycznym, którego końcowa część ma kształt stożka ściętego przechodzącego następnie w odcinek przewodu rurowego, otoczony płaszczem grzejnym, wyposażony w króciec do doprowadzania zawiesiny, króciec do odprowadzania roztworu celulozy i króciec do odprowadzania pary wodnej oraz wytwarzania podciśnienia wewnątrz zbiornika, wewnątrz którego jest umieszczony centrycznie wal mieszadła, którego łapy tworzą z osią wału kąt o regulowanej wielkości, znamienny tym, że na wale (3), w części cylindrycznej zbiornika (1), są osadzone tuleje (5 i 6), do których są przymocowane łapy (7) mieszadła, do ścianek wewnętrznych cylindrycznej części zbiornika (1) są przymocowane, rozmieszczone wzdłuż linii śrubowej, łapy (9) mieszadła kotwicowego, usytuowane między łapami (7) przymocowanymi do tulei (5 i 6) i tworzące z osią wału (3) kąt o regulowanej wielkości, zaś w końcowej części zbiornika (1) wał (3) jest wyposażony w ślimak (8).