RU2350624C1 - Method for production of cellulose nitrates - Google Patents
Method for production of cellulose nitrates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2350624C1 RU2350624C1 RU2007144272/04A RU2007144272A RU2350624C1 RU 2350624 C1 RU2350624 C1 RU 2350624C1 RU 2007144272/04 A RU2007144272/04 A RU 2007144272/04A RU 2007144272 A RU2007144272 A RU 2007144272A RU 2350624 C1 RU2350624 C1 RU 2350624C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cellulose
- production
- nitration
- processing
- rotor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологии изготовления нитратов целлюлозы (пироксилинов и коллоксилинов), в частности стадии нитрации (этерификации) целлюлозы, и может быть использовано при получении нитратов целлюлозы (НЦ) по периодической, непрерывной и комбинированной технологиям.The invention relates to the field of manufacturing technology of cellulose nitrates (pyroxylins and colloxylins), in particular the stage of nitration (esterification) of cellulose, and can be used to produce cellulose nitrates (SC) by periodic, continuous and combined technologies.
В научно-технической литературе известна технология получения НЦ периодическим способом (Гиндич В.И., Забелин Л.В., Марченко Г.Н. Производство нитратов целлюлозы. Технология и оборудование. - ЦНИИНТИ, 1984, с.55-59). Согласно этому способу нитрацию целлюлозы осуществляют в нитраторе, откуда после завершения процесса нитрации суспензию самотеком направляют в кислотоотжимочную центрифугу. Описанный периодический способ обеспечивает получение в основном высокоэтерифицированных НЦ (пироксилина №1) из традиционных видов целлюлозного сырья: древесной длинноволокнистой целлюлозы марки ЦА (в форме жгутиков) и рулонной бумаги марки РБ (в виде сечки). Однако по данному способу невозможна переработка древесной целлюлозы в форме папки, поскольку технологическое оборудование не приспособлено для этерификации (нитрации) данной формы целлюлозы.In the scientific and technical literature, the technology for obtaining SCs is known in a periodic manner (Gindich V.I., Zabelin L.V., Marchenko G.N. Production of cellulose nitrates. Technology and equipment. - TsNIINTI, 1984, p. 55-59). According to this method, the nitration of cellulose is carried out in a nitrator, from where, after the completion of the nitration process, the suspension is directed by gravity to an acid extraction centrifuge. The described periodic method provides for the production of mainly highly esterified SCs (pyroxylin No. 1) from traditional types of cellulosic raw materials: long-fiber wood pulp of the CA brand (in the form of flagella) and roll paper of the RB brand (in the form of cross-section). However, in this method, it is not possible to process wood pulp in the form of a folder, since the technological equipment is not suitable for the esterification (nitration) of this form of cellulose.
Известен способ непрерывного получения НЦ двухстадийным методом (там же, с.59-62). При изготовлении НЦ данным способом первую стадию нитрации осуществляют в нитраторе-дозаторе, вторую - в зоне проточной этерификации аппарата непрерывного удаления отработанных кислот (НУОК). В последнем также производят удаление и рекуперацию отработанных кислотных смесей. По этому способу можно изготавливать только низко- и среднеэтерифицированные НЦ (коллоксилины и пироксилин №2) из целлюлозного сырья - очищенного хлопкового линта.A known method for the continuous production of NC by the two-stage method (ibid., Pp. 59-62). In the manufacture of SC by this method, the first stage of nitration is carried out in a nitrator-dispenser, the second in the zone of flowing esterification of the apparatus for the continuous removal of spent acids (NUOK). The latter also removes and recuperates spent acid mixtures. By this method, it is possible to produce only low- and medium-esterified SCs (colloxylins and pyroxylin No. 2) from cellulose raw materials — purified cotton lint.
Известен также способ непрерывного получения НЦ (Гиндич В.И. Технология пироксилиновых порохов: T.1. Производство нитратов целлюлозы и регенерация кислот. - Казань: изд. ГосНИИХП, 1995, с.155-160), согласно которому нитрацию целлюлозы осуществляют предварительно в реакторе-смесителе (смачивателе), затем технологическую суспензию обрабатывают в поле упругих колебаний в роторно-пульсационном аппарате и окончательно донитровывают на аппарате НУОК.There is also a method for the continuous production of SC (Gindich V.I. Pyroxylin gunpowder technology: T.1. Cellulose nitrate production and acid recovery. - Kazan: ed. GosNIIKhP, 1995, p.155-160), according to which cellulose nitration is carried out previously in a reactor-mixer (wetting agent), then the technological suspension is treated in a field of elastic vibrations in a rotary-pulsation apparatus and finally donated on a NUOK apparatus.
Главным недостатком вышеперечисленных способов является получение недостаточно пронитрованных продуктов - НЦ, обладающих неоднородностью физико-химических свойств (по содержанию азота, вязкости, химической стойкости и др.).The main disadvantage of the above methods is the production of insufficiently penetrated products - SCs with heterogeneous physical and chemical properties (in terms of nitrogen content, viscosity, chemical resistance, etc.).
Из других известных способов наиболее близким к разработанному является способ непрерывного получения НЦ на нитрационном агрегате (Гиндич В.И. Технология пироксилиновых порохов: T.1. Производство нитратов целлюлозы и регенерация кислот. - Казань: изд. ГосНИИХП, 1995, с.152-155), согласно которому нитрацию целлюлозы производят в нитраторе и промежуточной емкости (в две стадии) с последующим кислотоотжимом на непрерывнодействующей центрифуге. Вышеуказанный способ непрерывного получения НЦ на нитрационном агрегате выбран в качестве прототипа.Of the other known methods, the closest to the developed one is the method of continuous production of SC on a nitration unit (V. Gindich. Pyroxylin gunpowder technology: T.1. Cellulose nitrate production and acid recovery. - Kazan: ed. GosNIIKhP, 1995, p. 152- 155), according to which the nitration of cellulose is carried out in a nitrator and an intermediate tank (in two stages), followed by acid extraction in a continuous centrifuge. The above method for the continuous production of SC on a nitration unit is selected as a prototype.
Согласно прототипу способ непрерывного получения НЦ осуществляется следующим образом. Подготовленная целлюлоза с остаточной влажностью не более 5% через бункер-дозатор подается в нитраторы. Туда же поступает соответствующее количество нитрационной кислотной смеси. После предварительной этерификации суспензия целлюлозы в нитрационной кислотной смеси из нитраторов циклично (в соответствии с графиком) сливается в промежуточную емкость для донитровывания. Из промежуточной емкости суспензия насосом-дозатором подается для отжима избытка отработанной кислотной смеси (ОКС) в центрифугу непрерывного действия, откуда НЦ поступает на фазу рекуперации кислот и далее - на стабилизацию.According to the prototype, the method of continuous production of SC is as follows. Prepared cellulose with a residual moisture content of not more than 5% is fed through a hopper to a nitrator. The corresponding amount of nitration acid mixture is supplied there. After pre-esterification, the suspension of cellulose in the nitration acid mixture from nitrators is cyclically (according to the schedule) poured into an intermediate vessel for donitration. From the intermediate tank, the suspension is pumped by a metering pump to squeeze the excess spent acid mixture (ACS) into a continuous centrifuge, from where the SC goes to the phase of acid recovery and then to stabilization.
Однако вышеописанный способ получения НЦ (прототип) обладает рядом существенных недостатков, а именно:However, the above method of obtaining SC (prototype) has a number of significant disadvantages, namely:
1. В процессе нитрации из-за высокой полидисперсности целлюлозы (0,5÷14 мм) образуются неравномерно пронитрованные частицы НЦ, обладающие неоднородными физико-химическими свойствами (содержанием азота, химической стойкостью, вязкостью и др.).1. In the nitration process, due to the high polydispersity of cellulose (0.5 ÷ 14 mm), non-uniformly penetrated NC particles are formed that have inhomogeneous physicochemical properties (nitrogen content, chemical resistance, viscosity, etc.).
2. Данный способ получения НЦ рассчитан на применение только традиционных марок и физических форм целлюлозного сырья:2. This method of obtaining SC is designed to use only traditional grades and physical forms of cellulose raw materials:
- длинноволокнистой неизмельченной хлопковой целлюлозы марки ХЦ (в форме жгутиков);- long fiber non-crushed cotton pulp of the grade HC (in the form of flagella);
- длинноволокнистой древесной целлюлозы марки ЦА (в форме жгутиков);- CA fiber long-fiber wood pulp (in the form of flagella);
- рулонной бумаги марки РБ (в виде сечки).- roll paper grade RB (in the form of a cut).
Использование же при изготовлении НЦ других марок и форм целлюлозы (например, хлопкового линта с твердыми примесями семян хлопчатника, древесной целлюлозы в форме папки и т.д.) способствует получению продукта с резко ухудшенными физико-химическими показателями (высокой зольностью, неоднородностью по азоту, низкой химической стойкостью и др.).The use of other grades and forms of cellulose in the manufacture of SCs (for example, cotton lint with solid admixtures of cotton seeds, wood pulp in the form of a folder, etc.) contributes to a product with sharply worsened physicochemical parameters (high ash content, nitrogen heterogeneity, low chemical resistance, etc.).
3. Поскольку в дисперсном составе целлюлозного сырья преобладают крупные фракции (4÷14 мм), то пронитрованная масса по своему физическому составу является неоднородной, соответственно, нетехнологичной, обладающей низкой текучестью, способной образовывать крупные комки и агломераты из длинноволокнистого хлопкового и древесного целлюлозного сырья. Поэтому дальнейшая переработка нитромассы сопровождается частыми забивками транспортирующих трубопроводов, а также возникновением трудностей при выгрузке массы из технологических емкостей и центрифуги непрерывного действия. В результате для устранения вышеуказанных недостатков нитромассу иногда разбавляют отработанной кислотой или выгружают массу вручную, например из центрифуги.3. Since large fractions (4 ÷ 14 mm) predominate in the dispersed composition of cellulosic raw materials, the penetrated mass is heterogeneous, respectively, non-technological, has low fluidity, and is capable of forming large lumps and agglomerates of long-fiber cotton and wood pulp raw materials. Therefore, further processing of nitromass is accompanied by frequent blockages of transporting pipelines, as well as difficulties in unloading the mass from process tanks and continuous centrifuges. As a result, to eliminate the above disadvantages, the nitromass is sometimes diluted with spent acid or the mass is unloaded manually, for example, from a centrifuge.
4. Физическая неоднородность и низкая текучесть перерабатываемой нитромассы является одной из главных причин часто происходящего при нитрации и кислотоотжиме термохимического разложения массы НЦ с залповыми выбросами в атмосферу значительного количества образующихся при этом ядовитых оксидов азота.4. The physical heterogeneity and low fluidity of the processed nitromass is one of the main causes of the thermochemical decomposition of the mass of SCs that often occur during nitration and acid extraction with volley emissions of a significant amount of toxic nitrogen oxides formed in this process.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание универсального способа получения НЦ любых марок из всего разнообразия целлюлозного сырья с обеспечением надежной и безотказной работы технологической линии, экономичности и экологической безопасности производства НЦ.The technical result of the present invention is the creation of a universal method for producing SC of any grades from the whole variety of cellulosic raw materials, ensuring reliable and trouble-free operation of the production line, cost-effectiveness and environmental safety of SC manufacturing.
Технический результат достигается тем, что поступающую со стадии предварительной нитрации суспензию целлюлозного сырья в нитрующей кислотной смеси подвергают механоструктурной обработке путем ее пропускания через измельчающий аппарат роторно-статорного типа, причем степень обработки регулируют величиной зазора между ножами ротора и статора аппарата.The technical result is achieved by the fact that the suspension of cellulosic feedstock in the nitrating acid mixture coming from the preliminary nitration stage is subjected to mechanostructural treatment by passing it through a rotor-stator type grinding apparatus, the degree of processing being regulated by the gap between the rotor and stator blades of the apparatus.
Положительный эффект предлагаемого способа получения НЦ заключается в том, что в процессе механоструктурной обработки в данном аппарате в среде нитрующей кислотной смеси длинноволокнистые жгутики хлопковой и древесной целлюлозы (марок ХЦ и ЦА) и хлопкового линта, а также мелкие конгломераты из древесной целлюлозы в форме папки и сечка рулонной бумаги РБ частично измельчаются (подизмельчаются) и распускаются с разделением на элементарные волокна, претерпевая при этом частичное укорочение волокон по длине в 4-6 раз и фибрилляцию (продольное расщепление толстого волокна на отдельные тончайшие фибриллы). Частичное измельчение и изменение структуры целлюлозного сырья сопровождаются увеличением его удельной поверхности, гомогенизацией волокнистой суспензии, интенсивными процессами раскрытия пор и капилляров в целлюлозе, проникновением нитрующей кислотной смеси вглубь структуры целлюлозы, быстрой и равномерной ее пропиткой и, соответственно, осуществлением однородной и ускоренной ее нитрации (этерификации).The positive effect of the proposed method for obtaining SC consists in the fact that in the process of mechanostructural processing in this apparatus in the environment of a nitrating acid mixture, long-fiber flagella of cotton and wood pulp (brands ХЦ and ЦА) and cotton lint, as well as small conglomerates of wood pulp in the form of a folder and the cross-section of the roll paper of the Republic of Belarus is partially crushed (grinded) and dissolved with separation into elementary fibers, undergoing a partial shortening of the fibers by a length of 4-6 times and fibrillation (longitudinal the splitting of thick fibers into individual finest fibrils). Partial grinding and changing the structure of cellulose raw materials are accompanied by an increase in its specific surface, homogenization of the fiber suspension, intensive opening of pores and capillaries in the cellulose, penetration of the nitrating acid mixture into the cellulose structure, its quick and uniform impregnation, and, accordingly, the implementation of its uniform and accelerated nitration ( esterification).
В процессе механо-структурной обработки целлюлозы в среде нитрующей кислотной смеси происходит также изменение ее дисперсного состава: укорачивание волокон по длине обеспечивает относительную однородность (70-75%) преимущественно в интервале узкой фракции (1,0-3,5 мм), что увеличивает удельную поверхность волокон и ускоряет процесс нитрации. Так, по сравнению с прототипом, общая продолжительность нитрации сокращается с 35-45 до 20-30 мин.In the process of mechano-structural processing of cellulose in a nitrating acid mixture, its dispersed composition also changes: shortening the fibers in length provides relative uniformity (70-75%) mainly in the narrow fraction range (1.0-3.5 mm), which increases specific surface of the fibers and accelerates the nitration process. So, compared with the prototype, the total duration of nitration is reduced from 35-45 to 20-30 minutes
Благодаря достигаемой однородности волокон перерабатываемая нитромасса приобретает хорошую текучесть и технологичность. В результате исключаются аварийные ситуации, связанные как с плохой транспортабельностью суспензии (из-за комков и агломератов) через трубопроводные коммуникации и технологические емкости, так и с ее термическим разложением и выделением в атмосферу в виде залповых выбросов большого количества ядовитых оксидов азота, которые являются источником экологической опасности и загрязнения окружающей природы.Due to the achieved uniformity of the fibers, the processed nitromass acquires good fluidity and manufacturability. As a result, emergencies associated with both the poor transportability of the suspension (due to lumps and agglomerates) through pipelines and technological tanks, and its thermal decomposition and release into the atmosphere in the form of volley emissions of a large amount of toxic nitrogen oxides, which are the source, are eliminated. environmental hazard and environmental pollution.
Процесс подизмельчения хлопкового линта сопровождается диспергированием содержащихся в нем твердых примесей (например, семян хлопчатника), которые в ходе дальнейшей обработки при стабилизации выводятся из состава основной продукции.The process of grinding the cotton lint is accompanied by dispersion of the solid impurities contained in it (for example, cotton seeds), which are removed from the composition of the main products during further processing during stabilization.
Степень механоструктурной обработки целлюлозы в нитрующей кислотной смеси регулируют величиной зазора между ножами ротора и статора с учетом типа измельчающего аппарата, марки целлюлозы и фактической ее концентрации в обрабатываемой суспензии.The degree of mechanostructural treatment of cellulose in a nitrating acid mixture is regulated by the gap between the rotor and stator knives, taking into account the type of grinding apparatus, brand of cellulose and its actual concentration in the treated suspension.
Данный способ позволяет получать любые марки НЦ из всего разнообразия целлюлозного сырья, в том числе из хлопкового линта с твердыми примесями, а также древесной целлюлозы в форме папки, т.е. предлагаемый способ является универсальным.This method allows you to get any grade of NC from the whole variety of cellulosic raw materials, including cotton lint with solid impurities, as well as wood pulp in the form of a folder, i.e. the proposed method is universal.
С другой стороны, универсальность данного способа заключается в том, что он может применяться в комплексе со всеми известными периодическими и непрерывными технологиями получения НЦ. Например, при периодической технологии стадию механоструктурной обработки суспензии целлюлозы можно осуществить перед окончанием нитрации, завершая ее в измельчающем аппарате и передавая полученную суспензию НЦ для кислотоотжима в центрифугу.On the other hand, the universality of this method lies in the fact that it can be used in combination with all known periodic and continuous technologies for obtaining SC. For example, with batch technology, the stage of mechanostructural processing of a suspension of cellulose can be carried out before the end of nitration, completing it in a grinding apparatus and transferring the resulting suspension of SC for acid extraction to a centrifuge.
При осуществлении, например, непрерывного способа получения НЦ, механоструктурную обработку проводят после смачивания целлюлозы кислотной смесью в смачивателе, исключив из-за отсутствия необходимости обработку суспензии в роторно-пульсационном аппарате в поле упругих колебаний. Далее донитровывание производят на аппарате НУОК с одновременным непрерывным удалением отработанных кислотных смесей (т.е. рекуперацией ОКС).In the implementation, for example, of a continuous method for the preparation of SC, mechanostructural processing is carried out after wetting the cellulose with an acid mixture in a wetting agent, eliminating the suspension processing in a rotary-pulsation apparatus in the field of elastic vibrations due to the lack of need. Further, the donitration is carried out on a NUOK apparatus with simultaneous continuous removal of spent acid mixtures (i.e., recovery of ACS).
Во всех вышеописанных случаях из-за высокой интенсивности механоструктурной обработки наблюдается ускорение общих массообменных процессов, в результате общая продолжительность этерификации снижается в среднем на 30-45%.In all the above cases, due to the high intensity of mechanostructural processing, the acceleration of the general mass transfer processes is observed, as a result, the total duration of the esterification is reduced by an average of 30-45%.
Способ непрерывного получения НЦ по предлагаемому изобретению осуществляется следующим образом. Подготовка целлюлозного сырья производится в обычном порядке по серийной технологии, за исключением древесной целлюлозы в форме папки, которая в процессе подготовки разрывается на разрывных аппаратах на отдельные кусочки - конгломераты с примерными размерами 10×8×3 мм. Подготовленная соответствующим способом целлюлоза из пневмосушильного агрегата поступает в бункер-дозатор, откуда ее подают в нитраторы, работающие циклично по графику.The method of continuous production of SC according to the invention is as follows. The preparation of cellulose raw materials is carried out in the usual manner using serial technology, with the exception of wood pulp in the form of a folder, which in the process of preparation is torn into separate pieces on explosive devices - conglomerates with approximate dimensions of 10 × 8 × 3 mm. Cellulose prepared in an appropriate way from a pneumatic drying unit enters a metering hopper, from where it is fed to nitrators operating in a cyclic manner.
В нитраторах, куда также дозируют рабочую кислотную смесь, при принятых модуле ванны и технологических режимах осуществляют предварительную нитрацию целлюлозы. Через определенное время обработки производят опорожнение одного из нитраторов путем слива нитромассы для последующего пропускания частично этерифицированной суспензии целлюлозы через измельчающий аппарат роторно-статорного типа.In nitrators, where the working acid mixture is also dosed, with the adopted bath module and technological conditions, cellulose is pre-nitrated. After a certain processing time, one of the nitrators is emptied by draining the nitromass for the subsequent passage of a partially esterified cellulose suspension through a rotor-stator type grinding apparatus.
В качестве измельчающего аппарата непрерывного действия для осуществления механоструктурной обработки могут применяться любые мельницы, предназначенные для измельчения целлюлозосодержащего сырья, имеющие в своей конструкции ротор и статор (с ножами) с соответствующими зонами обработки (роспуском, подизмельчением и измельчением). Например, могут использоваться мельницы, применяющиеся в производстве НЦ и имеющие 3-4 зоны обработки: дисковые мельницы типа ДМК и МД, конические мельницы типа РК-01, ЛКМ, виброкавитационные мельницы типа ВВК-3 и др. В этих мельницах возможно осуществление в непрерывном режиме в среде нитрующей кислотной смеси механической обработки суспензии целлюлозного сырья путем частичного измельчения волокон с укорачиванием, роспуска целлюлозы до элементарных волокон и фибрилл. При этом используются любые виды и формы целлюлозного сырья: ХЦ, ЦА, папка, хлопковый линт с твердыми примесями, РБ в виде сечки с размерами элементов 3×3×0,6 мм и/или 3×6×0,6 мм. Степень обработки сырья регулируют величиной зазора между ножами ротора и статора мельницы, который зависит от вида обработки, типа и формы целлюлозного сырья, концентрации суспензии. Величина зазора носит эвентуальный характер и подбирается из условия обеспечения безотказной работы технологической линии, экономичности и экологической безопасности получения НЦ. Далее обработанную в мельнице нитромассу в среде нитрующей кислотной смеси подают в реактор (промежуточную емкость), где проводят окончательную нитрацию.As a continuous grinding apparatus for mechanostructural processing, any mills designed for grinding cellulose-containing raw materials having a rotor and a stator (with knives) with the corresponding processing zones (dissolution, grinding and grinding) can be used. For example, mills used in the production of SCs and having 3-4 processing zones can be used: disk mills of the DMK and MD type, conical mills of the RK-01, LKM type, vibrocavitation mills of the VVK-3 type, etc. In these mills, it is possible to carry out continuous mode in a nitrating acid mixture environment of mechanical treatment of a suspension of cellulose raw materials by partial grinding of fibers with shortening, dissolution of cellulose to elementary fibers and fibrils. In this case, any types and forms of cellulose raw materials are used: HC, CA, folder, cotton lint with solid impurities, RB in the form of a cross-section with element sizes 3 × 3 × 0.6 mm and / or 3 × 6 × 0.6 mm. The degree of processing of raw materials is regulated by the size of the gap between the blades of the rotor and stator of the mill, which depends on the type of processing, type and form of cellulosic raw materials, and concentration of the suspension. The size of the gap is eventual in nature and is selected from the conditions of ensuring trouble-free operation of the technological line, profitability and environmental safety of obtaining SC. Then, the nitromass processed in the mill in a nitrating acid mixture is fed into the reactor (intermediate tank), where the final nitration is carried out.
После нитрации нитромассу насосом подают на непрерывнодействующую центрифугу для проведения операции удаления избытка отработанных кислот, а отжатые НЦ спускают в мутильник и далее направляют на рекуперацию кислот в вытеснитель.After nitration, the nitromass is pumped to a continuous centrifuge to carry out the operation to remove excess spent acids, and the squeezed SCs are lowered into the mutilator and then sent to the recovery of acids in the displacer.
При дальнейшей стабилизации НЦ, за исключением некоторых марок, подвергают окончательному измельчению (доизмельчению) для получения преимущественного диапазона дисперсности 0,25-0,45 мм по серийной технологии.With further stabilization of the SC, with the exception of some grades, they are subjected to final grinding (regrinding) to obtain a preferred dispersion range of 0.25-0.45 mm using serial technology.
Таким образом, на практике механоструктурная обработка в измельчающем аппарате роторно-статорного типа может быть осуществлена в составе всех технологических линий получения НЦ: как по периодической, так и по непрерывной технологиям.Thus, in practice, mechanostructural processing in a grinding apparatus of the rotor-stator type can be carried out as a part of all technological lines for obtaining SCs: both by periodic and continuous technologies.
Основными отличиями предлагаемого способа получения НЦ от прототипа являются:The main differences of the proposed method of obtaining SC from the prototype are:
1) осуществление на фазе нитрации дополнительной механоструктурной обработки целлюлозы;1) the implementation at the nitration phase of additional mechanostructural treatment of cellulose;
2) проведение механоструктурной обработки целлюлозы в виде ее суспензии в нитрующей кислотной смеси путем пропускания через измельчающий аппарат роторно-статорного типа;2) carrying out mechanostructural treatment of cellulose in the form of its suspension in a nitrating acid mixture by passing a rotor-stator type through a grinding apparatus;
3) организация механоструктурной обработки целлюлозы после ее полного смачивания нитрующей кислотной смесью или после предварительной нитрации;3) organization of mechanostructural treatment of cellulose after it is completely wetted with nitrating acid mixture or after preliminary nitration;
4) регулирование степени механоструктурной обработки целлюлозы в измельчающем аппарате путем установления определенной величины зазора между ножами ротора и статора.4) regulation of the degree of mechanostructural treatment of cellulose in the grinding apparatus by establishing a certain amount of clearance between the rotor and stator knives.
Возможность реализации предлагаемого способа получения НЦ подтверждается конкретными примерами, представленными в таблице. В данных примерах в зависимости от марки получаемых НЦ нитрацию осуществляли при следующих составах рабочих кислотных смесей и модулях ванны:The possibility of implementing the proposed method for obtaining SC is confirmed by specific examples presented in the table. In these examples, depending on the grade of the obtained SC, nitration was carried out with the following compositions of working acid mixtures and bath modules:
В примерах для прототипа (№1, 5, 13, 17) целлюлозное сырье (марок ЦА, ХЦ, линт и РБ) согласно штатной технологии перед нитрацией не измельчалось, а древесная целлюлоза в форме папки (пример №9 - прототип) перед нитрацией предварительно измельчалась (с роспуском) сухим способом на молотковой мельнице. В примерах №10-12 древесная целлюлозная папка перед нитрацией только разрывалась (раздроблялась) на колковых разрывных аппаратах сухим методом на конгломераты размерами примерно 10×8×3 мм.In the examples for the prototype (No. 1, 5, 13, 17), cellulosic raw materials (grades CA, HC, Lint and RB) according to the standard technology were not crushed before nitration, and wood pulp in the form of a folder (example No. 9 is a prototype) before nitration crushed (with dissolution) by a dry method in a hammer mill. In examples No. 10-12, the wood pulp folder before nitration was only torn (crushed) on pecking explosive devices by a dry method into conglomerates with dimensions of about 10 × 8 × 3 mm.
Из приведенных примеров следует, что в результате механоструктурной обработки целлюлозного сырья, осуществленной после его предварительной нитрации, независимо от исходного вида и формы, происходит преимущественное образование однородных по длине волокон целлюлозы с относительно узким интервалом дисперсности (1,0-3,5 мм), обладающих средней длиной порядка 2,5-3,0 мм. В процессе такой обработки, кроме относительного укорочения волокон, происходят интенсивные процессы фибрилляции и роспуска, что, в конечном итоге, приводит к ускоренной и равномерной по объему нитрации (этерификации) целлюлозного сырья: так, во всех примерах НЦ получаются однородными по содержанию азота.From the above examples it follows that as a result of mechanostructural processing of cellulose raw materials, carried out after its preliminary nitration, regardless of the initial type and form, the predominant formation of cellulose fibers uniform in length with a relatively narrow dispersion interval (1.0-3.5 mm) occurs having an average length of the order of 2.5-3.0 mm In the process of this treatment, in addition to the relative shortening of the fibers, intense processes of fibrillation and dissolution take place, which ultimately leads to accelerated and uniform nitration (esterification) of cellulose raw materials in volume: for example, in all examples, the NCs are uniform in nitrogen content.
Предлагаемым способом можно получать как низкоэтерифицированные НЦ (различные коллоксилины), так и высокоэтерифицированные НЦ (пироксилины).The proposed method can be obtained as low esterified SC (various colloxylins), and highly esterified SC (pyroxylins).
Следует отметить, что в примере №9 получение НЦ из предварительно измельченной древесной целлюлозы в форме папки по технологии, принятой за прототип, сопровождается значительными потерями целлюлозного сырья в виде пыли (около 40% от первоначального ее количества). При изготовлении НЦ по предлагаемому способу потери целлюлозы не превышают установленных норм (2-4%).It should be noted that in example No. 9, the preparation of SC from pre-ground wood pulp in the form of a folder according to the technology adopted for the prototype is accompanied by significant losses of cellulosic raw materials in the form of dust (about 40% of its initial amount). In the manufacture of SC according to the proposed method, the loss of cellulose does not exceed the established norms (2-4%).
Предлагаемый способ получения НЦ, по сравнению с прототипом, имеет следующие преимущества:The proposed method of obtaining SC, in comparison with the prototype, has the following advantages:
универсальность применения в комплексе со всеми известными периодическими и непрерывными технологиями производства НЦ любых марок;universality of application in combination with all known periodic and continuous production technologies of SCs of any brands;
использование для получения НЦ всего разнообразия целлюлозного сырья, в том числе льняного, конопляного, плотных видов древесной целлюлозы в форме папки, волокнистого хлопкового линта с твердыми примесями;the use for SC of the whole variety of cellulose raw materials, including flaxseed, hemp, dense types of wood pulp in the form of a folder, a fibrous cotton lint with solid impurities;
достижение в процессе механоструктурной обработки физической однородности суспензии НЦ, обуславливающей хорошие реологические свойства и высокую технологичность переработки нитромассы, что позволяет:the achievement in the process of mechanostructural processing of the physical uniformity of the suspension of the NTs, which determines good rheological properties and high manufacturability of nitromass processing, which allows:
- исключить забивку насосов и трубопроводов;- exclude clogging of pumps and pipelines;
- организовать легкую выгрузку из технологических емкостей и центрифуг;- organize easy unloading from technological tanks and centrifuges;
- устранить аварийные ситуации;- eliminate emergency situations;
- повысить в целом надежность и безопасность производства;- improve overall reliability and safety of production;
сокращение в 10-20 раз потерь сырья в виде пыли при получении НЦ из древесной целлюлозы в форме папки;reduction of 10-20 times the loss of raw materials in the form of dust when receiving SC from wood pulp in the form of a folder;
повышение качества продукции за счет получения однородных как по содержанию азота, так и по дисперсности, волокон НЦ. При этом основная концентрация (до 70-75%) однородных по длине волокон находится в относительно узком интервале дисперсности (1,0-3,5 мм);improving product quality by obtaining homogeneous both in terms of nitrogen content and dispersion, SC fibers. In this case, the main concentration (up to 70-75%) of fibers uniform in length is in a relatively narrow range of dispersion (1.0-3.5 mm);
улучшение экологической обстановки на предприятии и вокруг него за счет исключения возможности термохимического разложения НЦ с залповыми выбросами значительного количества ядовитых окислов азота;improving the environmental situation at and around the enterprise by eliminating the possibility of thermochemical decomposition of SC with volley emissions of a significant amount of toxic nitrogen oxides;
сокращение за счет ускорения массообменных процессов общей продолжительности получения НЦ на 30-45% и повышение экономичности производства.a reduction due to the acceleration of mass transfer processes of the total duration of obtaining SC by 30-45% and increased production efficiency.
На основе предлагаемого способа возможно создание современных универсальных, экономичных и экологически безопасных промышленных технологий изготовления широкого ассортимента НЦ из всего разнообразия целлюлозного сырья.Based on the proposed method, it is possible to create modern universal, economical and environmentally friendly industrial technologies for the manufacture of a wide range of SC from the whole variety of cellulosic raw materials.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007144272/04A RU2350624C1 (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Method for production of cellulose nitrates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007144272/04A RU2350624C1 (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Method for production of cellulose nitrates |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2350624C1 true RU2350624C1 (en) | 2009-03-27 |
Family
ID=40542817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007144272/04A RU2350624C1 (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Method for production of cellulose nitrates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2350624C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2462441C1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method of producing cellulose nitrates from air suspension of particles of wood wastes and apparatus for realising said method |
| RU2556940C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения РАН (ИПХЭТ СО РАН) | Method of obtaining cellulose nitrates |
| RU2572532C1 (en) * | 2014-10-06 | 2016-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-исследовательский институт по нефтепромысловой химии" (ОАО "НИИнефтепромхим") | Method for obtaining cellulose nitrates |
| RU2685662C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-04-22 | Федеральное казенное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФКП "ГосНИИХП") | Method for cellulose nitrate grinding |
| CN111072785A (en) * | 2019-12-03 | 2020-04-28 | 北京理工大学 | Preparation method of high-nitrogen-content nitrified bamboo cellulose |
-
2007
- 2007-11-28 RU RU2007144272/04A patent/RU2350624C1/en active IP Right Revival
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГИНДИЧ В.И., ЗАБЕЛИН Л.В., МАРЧЕНКО Г.Н. Технология пироксилиновых порохов. - Казань: Изд. Гос. НИИХП, 1995, т.1. Производство нитратов целлюлозы и регенерация кислот, стр.152-160. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2462441C1 (en) * | 2011-04-29 | 2012-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method of producing cellulose nitrates from air suspension of particles of wood wastes and apparatus for realising said method |
| RU2556940C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения РАН (ИПХЭТ СО РАН) | Method of obtaining cellulose nitrates |
| RU2572532C1 (en) * | 2014-10-06 | 2016-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-исследовательский институт по нефтепромысловой химии" (ОАО "НИИнефтепромхим") | Method for obtaining cellulose nitrates |
| RU2685662C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-04-22 | Федеральное казенное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФКП "ГосНИИХП") | Method for cellulose nitrate grinding |
| CN111072785A (en) * | 2019-12-03 | 2020-04-28 | 北京理工大学 | Preparation method of high-nitrogen-content nitrified bamboo cellulose |
| CN111072785B (en) * | 2019-12-03 | 2020-12-01 | 北京理工大学 | Preparation method of high-nitrogen-content nitrified bamboo cellulose |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2350624C1 (en) | Method for production of cellulose nitrates | |
| JPS63203889A (en) | Method and apparatus for mixing chemical agent with fiber pulp | |
| EP2580161B1 (en) | Method and apparatus for in-line production of milk of lime into an in-line production process of pcc arranged in connection with a fibrous web machine | |
| US2114220A (en) | Manufacture of artificial sausage skins or casings | |
| US3238088A (en) | Continuous digesting of cellulosic fibrous material at decreasing pressure with mechanical defibering therebetween | |
| KR890000069B1 (en) | Process for preparation of waste paper | |
| DE10013777C2 (en) | Method and device for the continuous production of a suspension of cellulose in an aqueous amine oxide | |
| JPS6328597B2 (en) | ||
| RU2331652C1 (en) | Method of obtaining cellulose nitrates | |
| CN116145449A (en) | Lyocell fiber pulp fluffing liquid and preparation method thereof | |
| US1367895A (en) | Process for the manufacturing of fibrous material from wood or the like | |
| US2443897A (en) | Process for the production of sweet-potato starch | |
| US430516A (en) | Hermann endemann | |
| RU2572532C1 (en) | Method for obtaining cellulose nitrates | |
| DE1251729C2 (en) | Process and device for the production of hydroxyethyl cellulose | |
| CN111926599A (en) | Method for making paper by using straw fibers | |
| US3688345A (en) | Method for processing fibrous stalks | |
| RU2609803C1 (en) | Ways to enhance quality and reactivity of cellulose | |
| US2218836A (en) | Manufacture of alkali cellulose | |
| JPS5986640A (en) | Chitin suspension and production thereof | |
| US997064A (en) | Process for the production of mechanical wood-pulp. | |
| US1509034A (en) | Manufacture of cellulose | |
| RU2677063C1 (en) | Method of producing cellulose | |
| US1402201A (en) | Treatment of cellulose or materials containing cellulose | |
| WO2021124874A1 (en) | Production method for modified fly ash |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131129 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20151010 |