RU2331652C1 - Method of obtaining cellulose nitrates - Google Patents

Method of obtaining cellulose nitrates Download PDF

Info

Publication number
RU2331652C1
RU2331652C1 RU2007113774/04A RU2007113774A RU2331652C1 RU 2331652 C1 RU2331652 C1 RU 2331652C1 RU 2007113774/04 A RU2007113774/04 A RU 2007113774/04A RU 2007113774 A RU2007113774 A RU 2007113774A RU 2331652 C1 RU2331652 C1 RU 2331652C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acid
cellulose
nitration
squeezed
final
Prior art date
Application number
RU2007113774/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Наместников (RU)
Владимир Васильевич Наместников
Владимир Федорович Сопин (RU)
Владимир Федорович Сопин
Виктор Юрьевич Смирнов (RU)
Виктор Юрьевич Смирнов
Марсель Файзрахманович Хакимов (RU)
Марсель Файзрахманович Хакимов
Ирина Владимировна Кривенко (RU)
Ирина Владимировна Кривенко
Алексей Ильич Хацринов (RU)
Алексей Ильич Хацринов
Анна Павловна Замотина (RU)
Анна Павловна Замотина
Original Assignee
ФГУП "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФГУП "ГосНИИХП")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФГУП "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФГУП "ГосНИИХП") filed Critical ФГУП "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФГУП "ГосНИИХП")
Priority to RU2007113774/04A priority Critical patent/RU2331652C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2331652C1 publication Critical patent/RU2331652C1/en

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention pertains to the technology of production of cellulose nitrates and can be used when producing them using continuous and combined technologies. The method involves preliminary and final nitration of cellulose with subsequent recovery of acid. Final nitration of squeezed out and partially nitrated cellulose is done in a centrifuge through short-time flowing-irrigative treatment with a nitrating mixture in the field of centrifugal forces. As the nitrating mixture a fresh nitrating acidic mixture or concentrated nitric acid used is. After final nitration, the nitro-mass is squeezed from the acid to moisture of 45-60 mass % and is taken for desaturation in a "НУОК" apparatus directly in form of squeezed nitro-mass or in form of acid with 5-12% suspension. For dilution of the nitro-mass and its transportation, the more concentrated fraction of acid, desaturated in the "НУОК" apparatus, is used. Desaturation of acid in the "НУОК" apparatus is done with extra use of flowing etherification zones of the apparatus.
EFFECT: design of a highly productive method of obtaining cellulose nitrates.
4 cl, 1 tbl, 15 ex

Description

Данное изобретение относится к области технологии изготовления нитратов целлюлозы (пироксилинов и коллоксилинов), в частности стадий нитрации целлюлозы и рекуперации отработанных кислот, и может быть использовано при их получении по непрерывной и комбинированной технологиям.This invention relates to the field of manufacturing technology of cellulose nitrates (pyroxylins and colloxylins), in particular stages of cellulose nitration and recovery of waste acids, and can be used in their preparation by continuous and combined technologies.

В научно-технической литературе известен и широко используется в промышленной практике периодический способ получения нитратов целлюлозы (см. книгу: Гиндич В.И., Забелин Л.В., Марченко Г.Н. Производство нитратов целлюлоз. Технология и оборудование. ЦНИИНТИ, 1984, стр.55-59). По этому способу получают в основном высокоазотные нитраты целлюлозы (пироксилины), а саму нитрацию целлюлозы из марок ЦА, ХЦ и РБ осуществляют в нитраторах периодического действия рабочей кислотной смесью (РКС) и после ее окончания нитромассу отжимает от отработанных кислотных смесей (ОКС) в центрифугах. Далее выгруженные оттуда нитраты целлюлозы (НЦ) транспортирует через мутильник в вытеснитель. В вытеснителе происходит периодическое вытеснение (рекуперация) сорбированных нитратами целлюлозы кислотных смесей в две ступени: сначала слабой орошающей кислотой, затем орошающей водой. Вытесненные кислотные смеси по мере их укрепления до 50 мас.% отводятся на регенерацию. Из вытеснителя НЦ поступает для дальнейшей обработки на стадии предварительной стабилизации. Выгрузку НЦ производят через смывной аппарат центрифуги в мутильник.In the scientific and technical literature, a periodic method for the production of cellulose nitrates is known and widely used in industrial practice (see the book: Gindich V.I., Zabelin L.V., Marchenko G.N. Production of cellulose nitrates. Technology and equipment. TsNIINTI, 1984 pg. 55-59). This method produces mainly high-nitrogen cellulose nitrates (pyroxylins), and the nitration of cellulose from CA, XC and RB grades is carried out in batch nitrators with a working acid mixture (SCS) and, after its completion, the nitromass is squeezed from spent acid mixtures (ACS) in centrifuges . Further, cellulose nitrates (SC), unloaded from there, are transported through a mutilator to a displacer. In the displacer, the acid mixtures sorbed by cellulose nitrate are periodically displaced (recuperated) in two stages: first with weak irrigating acid, then with irrigating water. Displaced acid mixtures as they strengthen up to 50 wt.% Are allocated for regeneration. From the displacer, the SC comes for further processing at the stage of preliminary stabilization. SC unloading is carried out through a centrifuge flushing apparatus into a rotary kiln.

Основными недостатками данного способа изготовления НЦ являются следующие.The main disadvantages of this method of manufacturing SC are the following.

1. Малая производительность способа изготовления НЦ (0,13÷0,25 т/час).1. Low productivity of the method of manufacturing SC (0.13 ÷ 0.25 t / h).

2. Неоднородность нитрации волокон целлюлозы, что вызывает неоднородность физико-химических свойств получаемых НЦ.2. The heterogeneity of nitration of cellulose fibers, which causes the heterogeneity of the physicochemical properties of the resulting SC.

3. Высокая вероятность разложения массы НЦ в центрифуге.3. High probability of decomposition of the mass of the SC in a centrifuge.

4. Образование большого количества малоконцентрированных вытесненных кислотных смесей.4. The formation of a large number of low concentrated displaced acid mixtures.

Известен также скоростной метод периодической рекуперации (вытеснения) кислотных смесей в кислотоотжимочных центрифугах (см. книгу: Гиндич В.И., Забелин Л.В., Марченко Г.Н. Производство нитратов целлюлоз. Технология и оборудование. ЦНИИНТИ, 1984, стр.117-119), согласно которому рекуперацию кислот из НЦ, изготовленных периодическим способом, осуществляют в центрифуге в две ступени: сначала более слабым рекуператом (концентрацией 40÷45 мас.%), затем водой. Время двухступенчатой рекуперации в центрифуге не превышает 2 мин. Основным недостатком этого метода является то, что он снижает производительность центрифуги.Also known is the high-speed method of periodic recovery (displacement) of acid mixtures in acid-squeezing centrifuges (see the book: Gindich V.I., Zabelin L.V., Marchenko G.N. Cellulose nitrate production. Technology and equipment. TsNIINTI, 1984, p. 117-119), according to which the recovery of acids from SCs made by a batch process is carried out in a centrifuge in two stages: first, with a weaker recovery (concentration of 40 ÷ 45 wt.%), Then with water. The time of a two-stage recovery in a centrifuge does not exceed 2 minutes. The main disadvantage of this method is that it reduces the performance of the centrifuge.

Из других способов необходимо подчеркнуть известный способ получения смесевых пироксилинов по непрерывнодействующей технологической схеме (см. книгу: Гиндич В.И., Забелин Л.В., Марченко Г.Н. Производство нитратов целлюлоз. Технология и оборудование. ЦНИИНТИ, 1984, стр.59-62), который нашел широкое применение в промышленности. Согласно этому способу нитрацию целлюлозы проводят в две ступени: в нитраторе-дозаторе и в зоне проточной оросительной этерификации аппарата непрерывного удаления отработанных кислот (НУОК).Among other methods, it is necessary to emphasize the known method for producing mixed pyroxylins according to a continuous technological scheme (see the book: Gindich V.I., Zabelin L.V., Marchenko G.N. Cellulose nitrate production. Technology and equipment. TsNIINTI, 1984, p. 59-62), which is widely used in industry. According to this method, the nitration of cellulose is carried out in two stages: in the nitrator-dispenser and in the zone of flow irrigation esterification of the apparatus for the continuous removal of waste acids (NUOK).

Прототипом данного изобретения авторами выбран вышеописанный способ получения пироксилинов по непрерывнодействующей технологической схеме (см. книгу: Гиндич В.И., Забелин Л.В., Марченко Г.Н. Производство нитратов целлюлоз. Технология и оборудование. ЦНИИНТИ, 1984, стр.59-62). По прототипу способ получения НЦ осуществляется следующим образом.The prototype of this invention, the authors chose the above method for producing pyroxylins in a continuous process flow (see book: Gindich V.I., Zabelin L.V., Marchenko G.N. Cellulose nitrate production. Technology and equipment. TsNIINTI, 1984, p. 59 -62). According to the prototype, the method of obtaining SC is as follows.

Соответственно подготовленная целлюлоза марок ХЦ, ЦА, РБ с остаточной влажностью до 5 мас.% через бункер-дозатор подается в четыре нитратора-дозатора, установленных непосредственно над аппаратом НУОК. Туда же поступает соответствующее количество РКС и осуществляется предварительная нитрация целлюлозы. После ее завершения реакционная смесь из работающих циклично нитраторов-дозаторов сливается в зону проточной оросительной этерификации аппарата НУОК, где производится окончательная нитрация целлюлозы. В последующих секциях этого аппарата проводится также удаление из массы НЦ отработанных кислотных смесей в четыре ступени кислотными смесями понижающейся концентрации и водой. По данной технологии получают пироксилины №1 и №2.Accordingly, prepared cellulose of grades ХЦ, ЦА, RB with residual moisture up to 5 wt.% Is fed through four hopper-batchers installed directly above the NUOK through the hopper-dispenser. An appropriate amount of CSW is fed there and the cellulose is pre-nitrated. After its completion, the reaction mixture from cyclically operating metering nitrators is poured into the zone of flow irrigation esterification of the NUOK apparatus, where the final nitration of cellulose is performed. In the subsequent sections of this apparatus, the spent acid mixtures are removed from the mass of the SC in four stages with acid mixtures of decreasing concentration and water. By this technology, pyroxylins No. 1 and No. 2 are obtained.

Вышеописанный способ изготовления НЦ (прототип) однако имеет ряд существенных недостатков.The above method of manufacturing SC (prototype) however has a number of significant drawbacks.

1. Способ не является универсальным, применяется только для изготовления НЦ из традиционных видов целлюлозного сырья (хлопковая и древесная целлюлоза марок ХЦ, ЦА и РБ) и не предусматривает использования других видов сырья - хлопкового линта и древесной плотной целлюлозы в форме «папка».1. The method is not universal, it is used only for the manufacture of SC from traditional types of cellulose raw materials (cotton and wood pulp of the grades ХЦ, ЦА and RB) and does not provide for the use of other types of raw materials - cotton lint and dense wood pulp in the form of a “folder”.

2. Нитраты целлюлозы, изготавливаемые по данному способу, получаются неравномерно пронитрованными и имеют из-за этого неоднородные физико-химические свойства (по содержанию азота, химической стойкости, вязкости и др.), вследствие неравномерной обработки целлюлозы нитрующей смесью в зоне проточной оросительной этерификации аппарата НУОК.2. Cellulose nitrates produced by this method are unevenly penetrated and therefore have inhomogeneous physicochemical properties (in terms of nitrogen content, chemical resistance, viscosity, etc.), due to the uneven treatment of cellulose with a nitrating mixture in the area of flow irrigation esterification of the apparatus WELL, OK.

3. Высокая денитрация получаемых НЦ при рекуперации кислот (до 1,5÷5,0 мл NO/г).3. High denitration of the obtained SC during the recovery of acids (up to 1.5–5.0 ml of NO / g).

4. Длительность осуществления процесса нитрации (28÷50 мин).4. The duration of the nitration process (28 ÷ 50 min).

5. Невозможность получения по данному способу отдельных марок НЦ (например, низкоэтерифицированных спирторастворимых коллоксилинов).5. The impossibility of obtaining, according to this method, individual grades of SC (for example, low esterified alcohol-soluble colloxylins).

6. Образование в процессе рекуперации в аппарате НУОК большого количества разбавленных кислотных смесей (от 3 до 6 т на 1 т продукции), т.е. изготовление НЦ сопровождается большим количеством кислот в кислоте-обороте.6. The formation in the process of recovery in the NUOK apparatus of a large number of dilute acid mixtures (from 3 to 6 tons per 1 ton of production), i.e. the manufacture of NC is accompanied by a large number of acids in the acid-turnover.

7. Дополнительные производственные затраты на регенерацию значительного количества разбавленных кислотных смесей из НУОК, что данный способ получения НЦ делает дорогим и неэкономичным.7. Additional production costs for the regeneration of a significant amount of dilute acid mixtures from NUOK, which this method of obtaining SC makes expensive and uneconomical.

8. Процесс регенерации большого количества кислот, в свою очередь, влечет за собой загрязнение окружающей среды, в том числе и воздушного бассейна вокруг предприятия.8. The process of regeneration of a large amount of acids, in turn, entails environmental pollution, including the air basin around the enterprise.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание универсальной, высокопроизводительной и экономичной технологии получения низко- и высокоазотных нитратов целлюлозы, обеспечивающей также высокое качество продукции и экологическую безопасность производства.The technical result of the present invention is the creation of a universal, high-performance and economical technology for the production of low and high nitrogen cellulose nitrates, which also provides high quality products and environmental safety of production.

Технический результат достигается тем, что при получении НЦ стадию окончательной нитрации частично отнитрованной целлюлозы осуществляют в центрифуге путем последовательного проведения операций отжима ее от избытка кислот, проточно-оросительной обработки слоя отжатой нитромассы нитрующей смесью в поле центробежных сил и окончательного отжима нитратов целлюлозы от кислот до 45÷60 мас.%. При окончательной нитрации в качестве нитрующей смеси используют кислотную смесь повышенной концентрации - свежую нитрующую кислотную смесь или концентрированную (до 97÷98 мас.%) азотную кислоту, т.е. производят реализацию противоточного принципа обработки (нитрации) целлюлозы нитрующими кислотными смесями повышающейся концентрации.The technical result is achieved by the fact that upon receipt of the SC, the stage of the final nitration of partially nitrated cellulose is carried out in a centrifuge by successive operations of squeezing it from excess acid, flow-irrigation processing of the pressed nitromass layer with a nitrating mixture in the field of centrifugal forces and final squeezing of cellulose nitrates from acids up to 45 ÷ 60 wt.%. In the final nitration, an acidic mixture of increased concentration is used as the nitrating mixture — fresh nitrating acidic mixture or concentrated (up to 97–98 wt.%) Nitric acid, i.e. realize the countercurrent principle of processing (nitration) of cellulose with nitrating acid mixtures of increasing concentration.

Передачу отжатых нитратов целлюлозы в зону загрузки аппарата НУОК для вытеснения сорбированных кислот производят или непосредственно в виде массы с содержанием кислот 45÷60 мас.% или в виде суспензии, получаемой разбавлением отжатых нитратов целлюлозы вытесненной в процессе рекуперации в аппарате НУОК наиболее концентрированной фракцией кислотных смесей.The squeezed cellulose nitrates are transferred to the loading zone of the NUOK apparatus for displacing sorbed acids either directly in the form of a mass with an acid content of 45–60 wt% or as a suspension obtained by diluting the squeezed out nitrate cellulose displaced during recovery in the NUOK unit with the most concentrated fraction of acid mixtures .

Применение для окончательной нитрации частично отнитрованной целлюлозы более активной, повышенной концентрации нитрующей смеси (свежей нитрующей смеси или концентрированной азотной кислоты) объясняется необходимостью очень быстрого (за десятки секунд) проведения стадии окончательной нитрации целлюлозы в поле центробежных сил. Причем последнюю проводят в работающей центрифуге путем последовательного проведения операций отжима поступившей в центрифугу нитромассы до кислотной влажности 45÷60 мас.%, проточного орошения и пропитки ее нитрующей кислотной смесью в соотношении сорбированной к орошаемой кислотной смеси как 1:0,5÷1,5 и окончательного отжима нитромассы до кислотной влажности 45÷60 мас.%. При этом такое сочетание операций позволяет быстро вытеснить из НЦ старую ОКС, заменить ее на свежую нитрующую кислотную смесь и завершить окончательную нитрацию за 12÷18 сек. Проведение этой стадии при воздействии поля центробежных сил (в центрифуге) обеспечивает высокую однородность физико-химических свойств получаемых НЦ, существенное сокращение продолжительности процесса нитрации, значительное повышение производительности фазы нитрации, минимальный расход нитрующих кислотных смесей и улучшение санитарного состояния рабочей зоны благодаря проведению нитрации в закрытой центрифуге.The use for the final nitration of partially nitrated cellulose of a more active, increased concentration of the nitrating mixture (fresh nitrating mixture or concentrated nitric acid) is explained by the need for a very quick (in tens of seconds) stage of the final nitration of cellulose in the field of centrifugal forces. Moreover, the latter is carried out in a working centrifuge by sequentially spinning the nitromass received in the centrifuge to an acid moisture of 45 ÷ 60 wt.%, Flow irrigation and impregnating it with a nitrating acid mixture in the ratio of sorbed to the irrigated acid mixture as 1: 0.5 ÷ 1.5 and the final extraction of nitromass to an acid humidity of 45 ÷ 60 wt.%. Moreover, this combination of operations allows you to quickly displace the old ACS from the SC, replace it with a fresh nitrating acid mixture and complete the final nitration in 12-18 seconds. Carrying out this stage under the influence of the field of centrifugal forces (in a centrifuge) ensures high uniformity of the physicochemical properties of the obtained SCs, a significant reduction in the duration of the nitration process, a significant increase in the productivity of the nitration phase, minimal consumption of nitrating acid mixtures, and improvement of the sanitary condition of the working zone due to nitration in a closed centrifuge.

Другим преимуществом проведения окончательной нитрации целлюлозы в поле центробежных сил является то, что используемая в качестве сырья длинноволокнистая целлюлоза, в особенности плотная древесная целлюлоза в форме «папка», хорошо пронитровывается и имеет при этом однородные физико-химические свойства (по содержанию азота, вязкости, химической стойкости и др.). При нитрации такой целлюлозы по способу-прототипу имеет место неравномерная нитрация.Another advantage of the final nitration of cellulose in the field of centrifugal forces is that the long-fiber cellulose used as raw material, in particular dense wood pulp in the form of a “folder”, is well penetrated and has homogeneous physicochemical properties (nitrogen content, viscosity, chemical resistance, etc.). When nitrating such cellulose according to the prototype method, uneven nitration occurs.

С другой стороны, использование в качестве целлюлозного сырья длинноволокнистой и плотной целлюлозы, из-за наличия комков и агломератов, затрудняет последующую переработку НЦ: окончательно изготовленная и отжатая от кислот нитромасса имеет плохую текучесть и возможны при этом саморазложение и денитрация НЦ. Для исключения этого в процессе транспортировки НЦ в аппарат НУОК отжатую после завершения этерификации нитромассу разбавляют до концентрации 5÷12 мас.% соответствующей кислотой и самотеком или через промежуточную емкость передают в зону загрузки НУОК для вытеснения.On the other hand, the use of long-fiber and dense cellulose as cellulose raw materials, due to the presence of lumps and agglomerates, complicates the subsequent processing of nanocrystals: nitromasses that are finally made and squeezed from acids have poor fluidity and self-decomposition and denitration of nanocrystals are possible. To avoid this, during the transportation of the SC to the NUOK apparatus, the nitromass extracted after completion of the esterification is diluted to a concentration of 5-12 wt% with the appropriate acid and gravity or transferred to the NUOK loading zone through an intermediate tank for displacement.

При отсутствии в отжатой нитромассе комков и агломератов волокон и лучшей ее транспортабельности (например, использование в качестве сырья коротковолокнистой целлюлозы - хлопкового линта с длиной волокон 0,5÷3,5 мм), передачу ее на вытеснение в НУОК осуществляют без разбавления, в виде отжатой до 45÷60 мас.% нитромассы. При этом резко уменьшается количество кислот, используемых в общем кислотообороте производства.In the absence of clumps and agglomerates of fibers in the squeezed nitromass and its better transportability (for example, using short-fiber cellulose — cotton lint with a fiber length of 0.5–3.5 mm as a raw material), it is transferred to the displacement unit in the NUOK without dilution, in the form pressed to 45 ÷ 60 wt.% nitromass. At the same time, the amount of acids used in the total acid turnover of production decreases sharply.

Вследствие резкого сокращения количества кислот, используемых при получении НЦ по предлагаемому способу, уменьшается также и количество рекуперируемых в аппарате НУОК кислот. В то же время введение в аппарат НУОК за счет свободной зоны проточной оросительной этерификации (нитрации) дополнительной ступени вытеснения, выполненной с рециклом орошающих кислотных смесей (т.е. подача вытесненной с этой же ступени кислотной смеси через напорный бак на повторное орошение нитромассы), позволяет фактически осуществить вместо четырех ступеней (по прототипу) шесть ступеней вытеснения. Это, в свою очередь, способствует значительному увеличению концентрации вытесненной кислотной смеси на выходе из аппарата, уменьшению количества отводимых на регенерацию кислотных смесей и резкому повышению полноты вытеснения кислот из НЦ: остаточная кислотность НЦ снижается до 1,5÷3,0 мас.% вместо 6÷8 мас.% по прототипу.Due to the sharp reduction in the amount of acids used in the preparation of SC by the proposed method, the amount of acids recovered in the NUOK apparatus is also reduced. At the same time, the introduction into the NIOC apparatus due to the free zone of flowing irrigation esterification (nitration) of an additional displacement stage performed with a recycle of irrigating acid mixtures (i.e., feeding the acid mixture displaced from the same stage through a pressure tank for re-irrigation of nitromass), instead of four steps (according to the prototype), it allows to actually carry out six stages of displacement. This, in turn, contributes to a significant increase in the concentration of the displaced acid mixture at the outlet of the apparatus, to a decrease in the amount of acid mixtures allocated for regeneration, and to a sharp increase in the completeness of acid displacement from the NC: the residual acidity of the NC decreases to 1.5–3.0 wt.% Instead 6 ÷ 8 wt.% According to the prototype.

Способ непрерывного получения нитратов целлюлозы по предлагаемому изобретению осуществляется следующим образом.The method of continuous production of cellulose nitrates according to the invention is as follows.

Подготовленная соответствующим способом целлюлоза с влажностью не более 5 мас.% поступает в бункер-дозатор, откуда она передается в нитратор-дозатор.Cellulose prepared in an appropriate way with a moisture content of not more than 5 wt.% Enters the metering hopper, from where it is transferred to the nitrator-metering device.

Туда же заранее из расходных баков через теплообменники перекачивается отмеренное количество подогретой нитрующей кислотной смеси, в соответствии с принятым модулем нитрации. Для обеспечения непрерывнодействующей схемы в технологии используют по четыре нитратора-дозатора, которые, работая циклично (по графику) обеспечивают непрерывную работу системы, состоящей из центрифуги и аппарата НУОК.There, in advance, a measured amount of a heated nitrating acid mixture is pumped from the supply tanks through heat exchangers, in accordance with the adopted nitration module. To ensure a continuous circuit, the technology uses four nitrator-dispensers, which, working cyclically (on a schedule) ensure the continuous operation of a system consisting of a centrifuge and an NUOK apparatus.

По истечении времени предварительной нитрации реакционная смесь автоматически сливается в центрифугу и после произведенного отжима (вытеснения) нитромассы до кислотной влажности 45÷60 мас.% производят проточное орошение (при соотношении сорбированных к орошаемым кислотам преимущественно в пределах 1:1÷1,5) на отжатый слой НЦ свежей нитрующей кислотной смесью или концентрированной (97÷98 мас.%) азотной кислотой в течение примерно 6÷10 сек, затем осуществляют отжим нитромассы в течение 7÷9 сек до кислотной влажности 45÷60 мас.%. Полное (суммарное) завершение окончательной нитрации целлюлозы происходит за 12÷25 сек.After the pre-nitration time has elapsed, the reaction mixture is automatically poured into a centrifuge and, after the nitromass is pressed (squeezed) to an acid moisture of 45 ÷ 60 wt.%, Flow irrigation is performed (with a ratio of sorbed to irrigated acids mainly within 1: 1 ÷ 1.5) the pressed SC layer with a fresh nitrating acid mixture or concentrated (97 ÷ 98 wt.%) nitric acid for about 6 ÷ 10 sec, then nitromass is pressed for 7 ÷ 9 sec to an acid moisture content of 45 ÷ 60 wt.%. Full (total) completion of the final nitration of cellulose occurs in 12 ÷ 25 sec.

Отжатую после окончательной нитрации нитромассу передают для вытеснения в аппарат НУОК по двум вариантам: по первому варианту отжатую нитромассу на выходе из центрифуги разбавляют кислотой до концентрации кислотной суспензии 5÷12 мас.% и передают напрямую или через промежуточную емкость в зону загрузки аппарата НУОК для проведения стадии вытеснения сорбированных кислот. При нижних значениях концентрации суспензии (менее 5 мас.%) обеспечивается хорошая транспортировка, но большой перерасход кислот, при концентрациях суспензии более 12 мас.% ухудшается текучесть и транспортабельность продукта в НУОК. По второму варианту транспортировку нитромассы в аппарат НУОК осуществляют в отжатом до 45÷60 мас.% виде.Squeezed out after the final nitration, the nitromass is transferred for displacement to the NIOC apparatus according to two options: according to the first variant, the squeezed nitromass at the outlet of the centrifuge is diluted with acid to an acid suspension concentration of 5-12 wt% and transferred directly or via an intermediate container to the loading zone of the NUOC for stage displacement of sorbed acids. At lower values of the concentration of the suspension (less than 5 wt.%), Good transportation is ensured, but a large overspending of acids, with concentrations of the suspension of more than 12 wt.%, The fluidity and transportability of the product in the NUOK are reduced. According to the second option, the transportation of nitromass to the NUOK apparatus is carried out in the form pressed to 45 ÷ 60 wt.%.

При этом первый вариант передачи применяют обычно для исключения образования комков и агломератов при получении НЦ из длинноволокнистого и плотного целлюлозного сырья (ЦА, ХЦ, РБ и древесная в форме плотной «папки»), а второй вариант - при использовании более технологичного целлюлозного сырья (хлопкового линта с короткой длиной волокон).In this case, the first transmission option is usually used to exclude the formation of lumps and agglomerates when receiving SCs from long-fiber and dense cellulose raw materials (CA, HC, RB and wood in the form of a dense “folder”), and the second option - when using more technological cellulose raw materials (cotton short fiber lint).

Кроме того, для разбавления отжатой нитромассы и транспортировки ее в виде 5÷12 мас.%-ной кислотной суспензии используют вытесненную в аппарате НУОК наиболее концентрированную фракцию кислотных смесей (в пределах 75÷80 мас.%),что позволяет уменьшить количество кислот в общем кислотообороте и исключить получение на выходе из НУОК низкоконцентрированной фракции кислот.In addition, to dilute the squeezed nitromass and transport it in the form of a 5–12 wt.% Acid suspension, the most concentrated fraction of acid mixtures displaced in the NUOK apparatus is used (within 75–80 wt.%), Which allows to reduce the amount of acids in total acid circulation and exclude the receipt at the outlet of the NUOK of a low-concentrated fraction of acids.

Далее процесс многоступенчатого вытеснения из НЦ сорбированных кислот осуществляют в аппарате НУОК путем последовательного их орошения кислотными смесями понижающейся концентрации и водой, причем в свободной зоне проточной оросительной нитрации аппарата устроено дополнительное рециркуляционное орошение нитромассы ранее вытесненной на этой же ступени кислотной смесью, что позволяет получить эффект двухступенчатого вытеснения и обеспечить высокую эффективность работы аппарата НУОК: кислотность НЦ на выходе из аппарата снижается до 1,5÷3,0 мас.%, а концентрация отводимой из НУОК конечной вытесненной фракции кислотных смесей достигает 75÷80 мас.%, которая в дальнейшем используется как для разбавления и транспортировки отжатой массы НЦ в аппарат НУОК, так и для приготовления свежей нитрующей кислотной смеси.Next, the process of multi-stage displacement of sorbed acids from the SC is carried out in the NUOK apparatus by successive irrigation with acid mixtures of decreasing concentration and water, and in the free zone of the flow irrigation nitration of the apparatus, an additional recirculation irrigation of nitromass previously displaced at the same stage with an acid mixture is arranged, which allows to obtain the effect of a two-stage crowding out and ensure high efficiency of the NUOK apparatus: the acidity of the SC at the outlet of the apparatus decreases about 1.5 ÷ 3.0 wt.%, and the concentration of the final displaced fraction of acid mixtures discharged from the NUOK reaches 75 ÷ 80 wt.%, which is then used both for diluting and transporting the squeezed mass of SC to the NUOK unit, and for preparing fresh nitrating acid mixture.

После стадии вытеснения нитраты целлюлозы с кислотностью не более 3 мас.% направляют в мутильник и далее - на предварительную стабилизацию.After the displacement stage, cellulose nitrates with an acidity of not more than 3 wt.% Are sent to the mutilator and then to preliminary stabilization.

В процессе получения НЦ предлагаемым способом отвод отработанных кислотных смесей производят в виде фугатов от центрифуги (после отжимов нитромассы до и после окончательной нитрации), которые используют при составлении свежих кислотных смесей или отправляют на регенерацию.In the process of obtaining SC by the proposed method, the disposal of spent acid mixtures is carried out in the form of centrifuges (after extraction of the nitromass before and after the final nitration), which are used in the preparation of fresh acid mixtures or sent for regeneration.

Основными отличительными признаками нового способа получения НЦ от прототипа являются следующие.The main distinguishing features of the new method of obtaining SC from the prototype are the following.

1. Проведение окончательной нитрации целлюлозы в центрифуге путем проточно-оросительной обработки ее нитрующей смесью в поле центробежных сил.1. The final nitration of cellulose in a centrifuge by flow-irrigation treatment with a nitrating mixture in a field of centrifugal forces.

2. Использование для окончательной нитрации предварительно отжатой частично отнитрованной целлюлозы.2. Use for the final nitration of pre-squeezed partially nitrated cellulose.

3. Передача предварительно отжатой до 45÷60 мас.% нитромассы на вытеснение в виде отжатого продукта или в виде разбавленной кислотной суспензии с концентрацией 5÷12 мас.%.3. Transfer pre-squeezed up to 45 ÷ 60 wt.% Nitromass for displacement in the form of a squeezed product or in the form of a dilute acid suspension with a concentration of 5 ÷ 12 wt.%.

4. Применение для разбавления отжатой нитромассы и транспортировки ее вытесненной при рекуперации в НУОК наиболее концентрированной фракции кислотных смесей.4. The use for dilution of squeezed nitromass and transportation of its displaced during recovery in NUOK the most concentrated fraction of acid mixtures.

5. Использование на стадии окончательной нитрации целлюлозы нитрующей кислотной смеси повышенной концентрации (свежей нитрующей кислотной смеси или концентрированной азотной кислоты).5. Use at the stage of final nitration of cellulose nitrating acid mixture of high concentration (fresh nitrating acid mixture or concentrated nitric acid).

6. Проведение стадии окончательной нитрации целлюлозы при низких значениях модуля орошения: 1:1÷1,5 по предлагаемому изобретению и 1:10÷20 по прототипу.6. The stage of the final nitration of cellulose at low values of the irrigation module: 1: 1 ÷ 1,5 according to the invention and 1: 10 ÷ 20 according to the prototype.

7. Использование для дополнительного вытеснения сорбированных кислот в аппарате НУОК зоны проточно-оросительной нитрации с рециркуляционным орошением нитромассы.7. The use of a zone of flow-irrigation nitration with recirculating irrigation of nitromass for additional displacement of sorbed acids in the NUOK apparatus.

Примеры, подтверждающие возможность получения нитратов целлюлозы по предлагаемому способу, приведены в таблице.Examples confirming the possibility of obtaining cellulose nitrates by the proposed method are shown in the table.

В зависимости от типа получаемых нитратов целлюлозы нитрацию осуществляли при следующих составах рабочей кислотной смеси:Depending on the type of cellulose nitrates obtained, nitration was carried out with the following compositions of the working acid mixture:

КомпонентыComponents Пироксилин №1Pyroxylin No. 1 Пироксилин №2Pyroxylin No. 2 КоллоксилинColloxylin Пироксилин №1Pyroxylin No. 1 Примеры 1-6Examples 1-6 Примеры 7-9Examples 7-9 Примеры 10-12Examples 10-12 Примеры 13-15 (прототип)Examples 13-15 (prototype) Азотная кислотаNitric acid 27,0÷27,427.0 ÷ 27.4 23,0÷23,523.0 ÷ 23.5 23,3÷23,723.3 ÷ 23.7 27,1÷27,427.1 ÷ 27.4 Серная кислотаSulphuric acid 63,3÷63,663.3 ÷ 63.6 60,5÷60,760.5 ÷ 60.7 61,0÷61,261.0 ÷ 61.2 63,5÷63,663.5 ÷ 63.6 ВодаWater 9,3÷9,49.3 ÷ 9.4 16,0÷16,316.0 ÷ 16.3 15,3÷15,515.3 ÷ 15.5 9,1÷9,39.1 ÷ 9.3

Из приведенных примеров следует, что образцы нитратов целлюлозы получаются с однородными физико-химическими свойствами (по содержанию азота, химической стойкости и вязкости).From the above examples it follows that cellulose nitrate samples are obtained with homogeneous physicochemical properties (in terms of nitrogen content, chemical resistance and viscosity).

Из этих же примеров также видно, что по предлагаемому способу можно получать нитраты целлюлозы с любым содержанием азота и из любого вида и форм целлюлозного сырья, в т.ч. и из коротковолокнистого хлопкового линта и древесной плотной целлюлозы в форме «папка».From the same examples it is also seen that according to the proposed method, it is possible to obtain cellulose nitrates with any nitrogen content and from any type and form of cellulosic raw materials, including and short-fiber cotton lint and wood pulp in the form of a “folder”.

Использование предлагаемого способа при получении нитратов целлюлозы, по сравнению с прототипом, имеет следующие преимущества.Using the proposed method for the production of cellulose nitrates, compared with the prototype, has the following advantages.

1. Универсальность способа получения, т.е. он позволяет изготовить любые марки нитратов целлюлозы из любого вида и форм целлюлозного сырья, в т.ч. из древесной и хлопковой целлюлозы (ХЦ, ЦА, РБ), плотной целлюлозной «папки» и хлопкового линта.1. The universality of the production method, ie it allows you to make any brand of cellulose nitrate from any type and form of cellulose raw materials, including from wood and cotton cellulose (HC, CA, RB), dense cellulose “folder” and cotton lint.

2. Изготовление нитратов целлюлозы с хорошей однородностью физико-химических свойств (содержание азота, химическая стойкость, вязкость и др.).2. The manufacture of cellulose nitrates with good uniformity of physico-chemical properties (nitrogen content, chemical resistance, viscosity, etc.).

3. Пониженная остаточная кислотность у получаемых после НУОК НЦ (не более 3 мас.% вместо 6÷8 мас.% у прототипа).3. Reduced residual acidity obtained after NUOK SC (no more than 3 wt.% Instead of 6 ÷ 8 wt.% Of the prototype).

4. Низкая величина денитрации получаемых НЦ (в среднем 0,25 мл NO/г вместо 2,1 мл NO/г по прототипу).4. The low value of denitration of the obtained NC (an average of 0.25 ml NO / g instead of 2.1 ml NO / g of the prototype).

5. Меньший, чем у прототипа, расход кислот при нитрации и соответственно меньший, чем у прототипа, кислотооборот в производстве.5. Less than the prototype, the acid consumption during nitration and, accordingly, less than the prototype, acid turnover in production.

6. Высокая концентрация отводимых из НУОК вытесненных кислот (75÷80 мас.% вместо 60÷70 мас.% по прототипу).6. A high concentration of displaced acids discharged from the NUOK (75 ÷ 80 wt.% Instead of 60 ÷ 70 wt.% According to the prototype).

7. Высокая производительность технологической установки, превышающая производительность прототипа в 1,5÷1,7 раза, что обуславливается, в первую очередь, значительно меньшей продолжительностью проведения процесса нитрации.7. High productivity of the technological installation, exceeding the productivity of the prototype by 1.5 ÷ 1.7 times, which is caused, first of all, by a significantly shorter duration of the nitration process.

8. Высокая экономичность производства и меньшее загрязнение окружающей среды кислотными и газовыми выбросами обусловлены сокращенным кислотооборотом производства и небольшим количеством отводимых из НУОК на регенерацию кислотных смесей.8. High production efficiency and less environmental pollution by acid and gas emissions are due to reduced production acidity and a small amount of acid mixtures allocated from NPAs for the regeneration of acid mixtures.

На основе предлагаемого способа возможно создание современных универсальных, экономичных и экологически безопасных промышленных технологий изготовления нитратов целлюлозы широкого ассортимента марок.Based on the proposed method, it is possible to create modern universal, economical and environmentally friendly industrial technologies for the production of cellulose nitrates of a wide range of grades.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (4)

1. Способ получения нитратов целлюлозы, включающий предварительную и окончательную нитрацию целлюлозы и рекуперацию кислот, отличающийся тем, что окончательную нитрацию частично отнитрованной целлюлозы осуществляют в центрифуге путем проточно-оросительной обработки, предварительно отжатой до 45-60 мас.% нитромассы нитрующей кислотной смесью в поле центробежных сил и окончательного отжима нитратов целлюлозы от кислот до влажности 45-60 мас.% с последующей передачей их в аппарат НУОК для вытеснения сорбированных кислот.1. The method of producing cellulose nitrates, including preliminary and final cellulose nitration and acid recovery, characterized in that the final nitration of partially nitrated cellulose is carried out in a centrifuge by flow-irrigation treatment, pre-squeezed to 45-60 wt.% Nitromass nitrating acid mixture in the field centrifugal forces and the final extraction of cellulose nitrates from acids to humidity 45-60 wt.% with their subsequent transfer to the NUOK apparatus for the displacement of sorbed acids. 2. Способ получения нитратов целлюлозы по п.1, отличающийся тем, что для окончательной нитрации используют нитрующую кислотную смесь повышенной концентрации, в качестве которой применяют свежую нитрующую кислотную смесь или концентрированную азотную кислоту.2. The method of producing cellulose nitrates according to claim 1, characterized in that for the final nitration use nitrating acid mixture of high concentration, which is used as a fresh nitrating acid mixture or concentrated nitric acid. 3. Способ получения нитратов целлюлозы по п.1,отличающийся тем, что передачу отжатых нитратов целлюлозы в аппарат НУОК для вытеснения сорбированных кислот производят в виде массы, отжатой до кислотной влажности 45-60 мас.% или в виде суспензии с концентрацией 5-12 мас.%, получаемой разбавлением отжатых нитратов целлюлозы вытесненной в процессе рекуперации на НУОК наиболее концентрированной кислотной смесью.3. The method of producing cellulose nitrate according to claim 1, characterized in that the transfer of the squeezed cellulose nitrate to the NUOK apparatus for displacing the sorbed acids is carried out in the form of a mass pressed to an acid moisture content of 45-60 wt.% Or in the form of a suspension with a concentration of 5-12 wt.% obtained by diluting the squeezed cellulose nitrates displaced in the recovery process at the NUOK the most concentrated acid mixture. 4. Способ получения нитратов целлюлозы по п.1, отличающийся тем, что в зоне проточной оросительной нитрации аппарата НУОК организуют дополнительное вытеснение путем рециркуляционного орошения нитратов целлюлозы вытесненными ранее на этой же ступени кислотными смесями.4. The method of producing cellulose nitrate according to claim 1, characterized in that in the zone of flowing irrigation nitration of the NIOC apparatus, an additional displacement is organized by recirculating irrigation of cellulose nitrates displaced by acid mixtures previously displaced at the same stage.
RU2007113774/04A 2007-04-13 2007-04-13 Method of obtaining cellulose nitrates RU2331652C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007113774/04A RU2331652C1 (en) 2007-04-13 2007-04-13 Method of obtaining cellulose nitrates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007113774/04A RU2331652C1 (en) 2007-04-13 2007-04-13 Method of obtaining cellulose nitrates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2331652C1 true RU2331652C1 (en) 2008-08-20

Family

ID=39748025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007113774/04A RU2331652C1 (en) 2007-04-13 2007-04-13 Method of obtaining cellulose nitrates

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2331652C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2572532C1 (en) * 2014-10-06 2016-01-20 Открытое Акционерное Общество "Научно-исследовательский институт по нефтепромысловой химии" (ОАО "НИИнефтепромхим") Method for obtaining cellulose nitrates
CN111647090A (en) * 2020-07-14 2020-09-11 北京理工大学 Method for nitrifying bamboo cellulose by using waste acid

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГИНДИЧ В.И. Технология пироксилиновых порохов. Т.1 Производство нитроцеллюлозы и регенерация кислот. - Казань, 1995, с.77-89. *
ГИНДИЧ В.И., ЗАБЕЛИН Л.В., МАРЧЕНКО Г.Н. Производство нитратов целлюлоз. Технология и оборудование. ЦНИИНТИ и ТЭИ, 1984, с.57-62. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2572532C1 (en) * 2014-10-06 2016-01-20 Открытое Акционерное Общество "Научно-исследовательский институт по нефтепромысловой химии" (ОАО "НИИнефтепромхим") Method for obtaining cellulose nitrates
CN111647090A (en) * 2020-07-14 2020-09-11 北京理工大学 Method for nitrifying bamboo cellulose by using waste acid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1025545C (en) Tobacco processing
CN106906262B (en) Method for continuously extracting xylose by bamboo steam explosion method
RU2331652C1 (en) Method of obtaining cellulose nitrates
CN101952322A (en) Method and device for the production of molded bodies
CN105110301A (en) Method for improving transparency of acid prepared from secondary baking flue gas of cyanidation tailings
FI61987C (en) METHODS FOR SEPARATION OF WATER CHARGES
CN102241398B (en) Method and extraction machine for purifying carbon disulfide
RU2350624C1 (en) Method for production of cellulose nitrates
CN102677213A (en) Convenient method for recycling waste spandex filament to spin
CN102744246B (en) Separating agent recovery horizontal-type continuous separation system of aluminum-plastic compound package material
CN106757461A (en) A kind of half wet pulp prepares the preparation method of alkali cellulose and rayon spinning glue
CN101830987B (en) Continuous dehydrating production process and device for nitro-cotton
CN105329958B (en) The recovery method of flocking is nitrified in a kind of nitrocotton dehydration waste water
DE10013777C2 (en) Method and device for the continuous production of a suspension of cellulose in an aqueous amine oxide
CN103191627A (en) Treatment method of industrial tail gas containing hydrogen sulfide
CN105601381A (en) Slow-release nutritional fertilizer using black liquid as raw material and preparation method of slow-release nutritional fertilizer
CN114197028A (en) Continuous preparation method of calcium sulfate whiskers
CN104725402B (en) A kind of method of 6 aminopenicillanic acid continuous crystallization
US3063981A (en) Manufacture of nitrocellulose
CN103696014B (en) By the method for producing nitroguanidine, the waste of Dyhard RU 100 produces calcium sulfate crystal whiskers and calcium sulfate
CN114350018B (en) Production system for removing spandex in waste polyester textile through cyclic premixing
RU2325414C2 (en) Method of carbon black granules production
RU2572532C1 (en) Method for obtaining cellulose nitrates
CN110372644A (en) The nitration mixture method of deoxidation and equipment of biomass material in a kind of furfural production
CN205035696U (en) Clean bleaching system of broad leaf wood dissolving pulp

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130414