RO114112B1 - Dispozitiv pentru mentinerea si descarcarea unei suspensii omogene de celuloza - Google Patents

Description

Invenția de față se referă la un dispozitiv pentru menținerea și descărcarea unei suspensii omogene de celuloză, mărunțită într-un aminoxid apos, lichid, alcătuit dintr-un vas de amestecare cilindric, dispus orizontal, cu o admisie pentru suspensia omogenă, cu un ax de agitare cu elemente de agitare montate pe acesta, care ax de agitare este montat axial în vasul de amestecare orizontal, și cu o instalație de descărcare pentru suspensia omogenă.

De câteva decenii se caută procedee pentru obținerea de corpuri profilate celulozice, care să înlocuiască procedeul viscoză utilizat azi la scară mare. Ca alternativă, și din cauza compatibilității mai bune cu mediul înconjurător, s-a elaborat aceea în care celuloza se dizolvă, fără derivatizare, într-un solvent organic și din această soluție se obțin prin extrudare corpuri profilate, de exemplu fibre, folii și membrane. Astfel de fibre extrudate au primit de la BISFA (The Internațional Bureau for the Standardization of man made fibers) denumirea de sortiment Lyocell. Sub denumirea de solvent organic se înțelege de către BISFA un amestec alcătuit dintr-un solvent chimic organic și apă.

S-a constatat, că drept solvent organic se pretează mai ales un amestec dintr-un aminoxid terțiar și apă, pentru obținerea de corpuri profilate celulozice. Drept aminoxid se folosește în acest caz, în primul rând, N-metilmorfolinN-oxid (NMMO). Alți aminoxizi sunt descriși în EP-A-0533070. Un procedeu pentru soluții de celuloză care se pot profila este cunoscut din EP-A0356419. Obținerea de corpuri profilate celulozice cu folosirea aminoxizilor terțiari se denumește, în general, procedeu cu aminoxid.

în US>A 4246221 se descrie un procedeu cu aminoxid pentru obținerea soluțiilor de celuloză care se pot fila, care folosește ca material inițial, între altele, un amestec de celuloză în N-metilmorfolin-N-oxid (NMMO) apos, lichid. Acest procedeu este condus în mai multe trepte. într-un dispozitiv de ames tecare care lucrează discontinuu se obține întâi o suspensie de celuloză în soluția apoasă de aminoxid și amestecul se încălzește în același timp sub presiune redusă, eliminându-se apă și se obține o primă soluție. Apoi această primă soluție se menține într-un rezervor, care folosește drept vas tampon, în continuare se alimentează într-un dispozitiv de filtrare și apoi se trece într-un extruder într-o soluție care se poate profila. Soluția care se poate profila se filează în cele din urmă într-un dispozitiv de profilare, de exemplu într-o duză de filare, pentru obținerea de filamente care, în final, trec printr-o baie de precipitare.

Din WO 94/28217 se cunoaște un procedeu pentru obținerea unui preamestec pe bază de celuloză, din care se poate obține o soluție de celuloză care se poate profila. Conform acestui procedeu, se introduce celuloza sfărâmată și o soluție de aminoxid într-o cameră de amestecare cilindrică, dispusă orizontal, care prezintă un rotor cu elemente de amestecare distanțate axial. Amestecul se agită în camera de amestecare, rotorul fiind rotit cu o viteză de 40 până la 80 rotații pe minut. De preferință, amestecul se menține în camera de amestecare la o temperatură de peste 65°C. în WO 94/28217 se mai descrie și un rezervor în formă de pâlnie, care este dispus vertical și în care sunt prevăzute brațe de amestecare. în acest rezervor trebuie menținut preamestecul în stare omogenă. Preamestecul omogen se descarcă cu ajutorul unor pompe cu piston.

Așa cum s-a descris mai sus, procedeul cu aminoxid decurge într-o serie de etape care ajung de la mărunțirea celulozei, obținerea suspensiei de celuloză, eventual încă o treaptă de omogenizare a suspensiei de celuloză, trecerea suspensiei de celuloză în soluția care se poate profila, la procesul de profilare însuși, deci la obținerea de fibre, folii sau alte corpuri profilate. Pentru ca treptele de proces individuale să furnizeze produsele lor respective cu o calitate constantă, este de dorit ca toate treptele de

RO 114112 Bl procedeu să lucreze continuu și pe cât posibil fără întrerupere; dacă totuși într-o treaptă are loc o întrerupere, deoarece, de exemplu, utilajul de profilare trebuie schimbat sau trebuie să se scoată din funcțiune pentru scurt timp acel dispozitiv în care se obține suspensia de celuloză, atunci specialistul în domeniu trebuie să aibă grijă ca această întrerupere scurtă să nu se repercuteze, pe cât posibil, asupra celorlalte trepte de procedeu.

Problema tehnică pe care urmărește să o rezolve prezenta invenție este realizarea procedeului cu aminoxid, astfel încât întreruperile scurte să nu influențeze procedeul în totalitatea lui și o întrerupere pe timp scurt a unei trepte a procedeului să nu ducă la întreruperea celorlaltor trepte.

Dispozitivul pentru menținerea, respectiv descărcarea, unei suspensii omogene de celuloză mărunțită într-un aminoxid apos lichid, alcătuit dintr-un vas de amestecare cilindric, montat orizontal, cu o gură de admisie pentru suspensia omogenă, un ax de agitare cu elemente de agitare montate pe el, care ax de agitare este dispus axial în vasul de amestecare cilindric și menține prin rotire suspensia introdusă prin gura de admisie într-o stare omogenă, și dintr-o instalație de descărcare pentru suspensia omogenă, rezolvă problema tehnică propusă, prin aceea că instalația de descărcare are forma unui melc de transport, fixat la partea inferioară a vasului de amestecare, melcul de transport fiind în legătură cu spațiul interior al vasului de amestecare și fiind dispus diametrul opus față de gura de admisie.

Dispozitivul conform invenției prezintă următoarele avantaje:

- permite conducerea continuă a procedeului cu aminoxid de obținere a corpurilor celulozice, fără a fi necesară întreruperea obținerii fibrelor;

- permite menținerea suspensiei de celuloză în soluție apoasă, ceea ce împiedică depunerea celulozei din faza lichidă;

- evită sedimentarea celulozei la descărcarea din instalație;

- evită lipirea particulelor de celuloză impregnată cu aminoxid de peretele recipientului, precum și separarea substanțelor auxiliare din amestec.

Invenția este prezentată în continuare detaliat în legătură și cu figura, care prezintă o vedere în secțiune longitudinală a dispozitivului.

Invenția se bazează pe principiul că problema tehnică care trebuie rezolvată se poate soluționa cel mai bine cu un recipient, care să poată folosi drept tampon pentru suspensia omogenă de celuloză și conține mereu o cantitate anumită de suspensie omogenă, care folosește drept rezervă la o întrerupere pe timp scurt a obținerii de suspensie și cu care se obține, în timpul întreruperii, soluție de celuloză cu care se alimentează utilajul de profilare, astfel încât, de exemplu, obținerea de fibre să nu trebuiască întreruptă. Pe de altă parte, recipientul conform invenției trebuie să prezinte un anumit volum liber, pentru a putea prelua suspensia omogenă suplimentară, astfel încât obținerea de suspensie la o oprire pe timp scurt a funcționării instalației de filare, de exemplu la o schimbare a duzei de filare, să nu trebuiască să fie întreruptă.

O problemă deosebit de importantă la menținerea suspensiilor de celuloză în soluția apoasă de aminoxid constă în aceea că trebuie să se evite ca partea solidă să se separe de partea lichidă, adică celuloza nu trebuie să se depună din faza lichidă. Acest pericol există și în timpul trecerii suspensiei omogene la treapta următoare de proces. Ambele probleme se soluționează cu dispozitivul conform invenției. S-a constatat că se poate împiedica sedimentarea celulozei la descărcare, dacă la gura de descărcare se prevede un melc de transport, care este în legătură cu spațiul interior al vasului de amestecare. Zona de introducere a melcului de transport trebuie să se găsească astfel direct în spațiul interior al vasului de amestecare.

în dispozitivul conform invenției nu se ajunge nici la o lipire a particulelor de

RO 114112 Bl celuloză impregnate cu aminoxid la peretele recipientului sau la formarea de aglomerări. Este hotărâtor ca suspensia să fie menținută tot timpul în mișcare.

S-a mai dovedit că în dispozitivul conform invenției nu se ajunge nici la separarea din amestec a substanțelor auxiliare, cum ar fi stabilizatori, agenți de dispersie, agenți de filare, agenți pentru îmbunătățirea reactivității, medii de încorporare de natură organică (barită, cărbune activ, Si0₂, CMC, modificatori (polietilenglicoli) și alți polimeri, ca de exemplu, Nylon, coloranți, care sunt conținuți în suspensie. Acest lucru este hotărâtor pentru o eficacitate completă a acțiunii acestor substanțe auxiliare. 0 formă de realizare preferată a dispozitivului conform invenției constă în aceea că se prevăd elemente de agitare care sunt astfel dispuse, încât acționează și deasupra gurii de descărcare.

□ altă formă de rezolvare adecvată a dispozitivului conform invenției constă în aceea că melcul de transport se prevede diametral opus față de admisie.

S-a dovedit că este avantajos, când dispozitivul conform invenției este astfel conceput încât raportul dintre capacitatea de preluare a instalației de descărcare față de capacitatea de preluare a vasului de amestecare cilindric este de cel puțin 1:100.

Figura prezintă în mod schematic o secțiune longitudinală a unui amestecător dispus orizontal, care constă, în principal, dintr-un recipient cilindric 1 cu o manta dublă pentru o încălzire indirectă (nereprezentată] și dintr-un rotor 2 montat concentric cu palete de agitare 3 montate pe el. Rotorul 2 este acționat cu ajutorul unui motor 4.

Suspensia omogenă de celuloză se introduce în recipientul cilindric 1 prin orificiul de admisie 5, este prinsă de plăcile de transport 3 și se amestecă continuu, prin paletele de amestecare 3 menținându-se în mișcare.

Suspensia omogenă se scoate cu ajutorul melcului de transport 7 acționat de motorul 9 din recipientul 1 și se alimentează cu o pompă 8 într-un dispozitiv (nereprezentat), în care suspensia este trecută continuu într-o soluție ce se poate profila. în mod adecvat se folosește pentru aceasta un aparat de tratare subțire. Un astfel de procedeu este cunoscut din EP-A-0357419.

Zona de intrare a melcului de transport 7 este în legătură directă cu spațiul interior al recipientului 1. Melcul de transport 7 este prins cu o flanșă la partea inferioară a recipientului 1, iar orificiul de descărcare 6, adică legătura dintre zona de intrare în melcul de transport 7 și spațiul interior al recipientului 1 poate să aibă o formă de dreptunghi sau pătrat.

în funcționarea normală, recipientul 1 este umplut cam până la jumătate cu suspensie omogenă.

Un dispozitiv care este executat ca amestecător și este format, în principal, dintr-un recipient 1, din rotorul 2 cu elemente de amestecare 3 montate pe acesta, cu motorul 4 și cu orificiul de admisie 5, este comercializat de firma Draiswerke BmbH, Mannheim, Germania, sub denumirea de amestecător turbulent tip KT 1000 FM I. Totuși, la acest amestecător turbulent, orificiul de descărcare este montat ca un fel de supapă la capătul de jos al curburii recipientului, în mijlocul acestuia. Acest fel de descărcare a materialului amestecat nu este potrivit pentru suspensii omogene de celuloză, căci suspensia s-ar separa la descărcare. Față de aceasta, separarea este complet împiedicată cu melcul de transport dispus conform invenției.

Claims (3)

1. Revendicări

   1. Dispozitiv pentru menținerea, respectiv descărcarea, unei suspensii omogene de celuloză mărunțită într-un aminoxid apos, lichid, alcătuit dintr-un vas de amestecare cilindric, montat orizontal, cu o gură de admisie pentru susRO 114112 Bl

   7 8 pensia omogenă, un ax de agitare cu elemente de agitare montate pe el, care este dispus axial în vasul de amestecare cilindric și menține prin rotire suspensia introdusă prin gura de admisie în stare 5 omogenă, și dintr-o instalație de descărcare pentru suspensia omogenă, caracterizat prin aceea că instalația de descărcare are forma unui melc de transport (7), fixat la partea inferioară a va- io sului de amestecare, melcul de transport aflându-se în legătură cu spațiul interior al vasului de amestecare și este dispus diametral opus față de gura de admisie.
2. 2. Dispozitiv conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că elementele de agitare sunt astfel dispuse încât se află deasupra unei guri de descărcare (6].
3. 3. Dispozitiv conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că raportul dintre capacitatea de preluare a instalației de descărcare și capacitatea de preluare a vasului de amestecare cilindric este de cel puțin 1:100.