SE429553B - Sett att kontinuerligt nitrera cellulosa samt anordning for genomforande av forfarande - Google Patents

Description

15 20 25 35 40 i 7803543-5 2 De kända processerna. för nitrering av cellulosa. innefattar diskontinuerliga och kontinuerliga processer. Enligt de diskon- tinuerliga processerna anbringas cellulosan och nitreringsbadet satsvis i blandare och hålles under omrörning under den tid som erfordras för reaktionen. Teoretiskt är det möjligt att behärska. samtliga av de ovan angivna parametrarna med undantag för tem- peraturen, eftersom värmeväxlarytan hos sådana blandare är rela- tivt liten. I praktiken arbetar de diskontinuerliga anordning- arna vid atmosfärtryck, med måttlig omblandning och praktiskt taget i fria. luften, vilket medför avsevärda förluster av syra- ångor. .Endast uppehållstiden, vilken helt kan fastställas, ut- gör ett gynnsamt element.

Defkontinuerliga processerna. genomföres antingen i reak- torer med skruvtransportör, i kaskadreaktorer, eller i tub- reaktorer.

I reaktorer med skruvtransportör frammatas blandningen av cellulosa. och nitreringsba.d av en skruv, vars rota.tionsha.stig- het bestämmer reaktionstiden. På samma sätt som i diskontinuer- liga. reaktorer är i dessa reaktorer uppehållstiden väl fast- ställd. Däremot är det svårt att åstadkomma. en verksam ombland- ning, och det är praktiskt taget omöjligt att arbeta. under tryck.

Förlusterna i ångor och temperaturen är besvärliga. att behärska..

I kaskadreaktorer omblandas filtreringsblandningen under filtre- ringsförloppet i blandningsapparater och cirkulerar från den ena. till den andra genom överströmning. Variationen i uppehålls- tid minskar vid ökande antal reaktorer. Teoretiskt kan man tänka. sig en anordning av denna typ som motsvarar de betingelser som angivits i det föregående. I praktiken är detta. icke möjligt, och dessa anordningar är icke bättre reaktorer med skruv.

Vidare medför temperaturregleringen alltid problem på grund av den ringa. värmeväxlande ytan. I tubreaktorer cirkulerar materi- a.let under nitreringsförloppet i ett serpentinböjt rör från den ena. till den andra änden av detta.. En sådan reaktor ger dock endast en enda. möjlighet till tillförd mängd och uppehàllstid.

Föreliggande uppfirming möjliggör att de olägenheter hos de tidigare kända processerna för nitrering av cellulosa. som angivits i det föregående kan undanröjas, på. grund av en ny, kontinuerlig nitreringsprocess, benämnd "i slingor", av cellu- losan medelst ett nitreringsbad, ixmehállande en blandning av salpetersyra, svavelsyra och vatten. lO 15 20 25 30 35 40 7803543-3 3 Enligt föreliggande nya process inledes kontinuerligt under tryck, lämpligen medelst en inledningspump, en blandning, bestående av bestämda mängder av cellulosa och nitreringsbad, i en nitreringsreaktor, bestående av en sluten rörslinga.

Nitreringsblandningen bringas att cirkulera i slutet krets- lopp i denna rörslinga.under uteslutande av luft medelst en i slingan anbringad cirkulationspump, vilken har en cirkulations- kapaoitet som avsevärt överstiger inledningskapaciteten av nitreringsblandningen i rörslingan, så att en intensiv ombland- ning av nitreringsblandningen säkerställes i rörslingan. Even- tuellt överföres blandningen från denna rörslinga.till minst en sekundär nitreringsreaktor, vilken likaledes utgöres av en slu- ten rörslinga, och med en överföringskapacitet som är lika med inledningskapaciteten, och den överförda blandningen bringas att oirkulera i slutet kretslopp i denna sekundära rörslinga med hJälp av en cirkulationspump, vilken är anbringad i den sekundära rörslingan, och som har en cirkulationskapacitet som avsevärt överstiger inledningskapaoiteten, så att en intensiv omblandning av nitreringsblandningen säkerställas. Nitrerings- blandningen avdrages kontinuerligt från den sekundära rör- slingan med en kapacitet som är lika med inledningskapaciteten, och det på detta sätt erhållna cellulosanitratet tillvaratages.

Enligt en variant av denna.process inledes kontinuerligt under tryck, lämpligen med hjälp av en insprutningspump, nitre- ringsblandningen i en primär nitreringsreaktor, bestående av en sluten rörslinga. Denna.blandning bringas i slutet kretslopp och under uteslutande av luft att cirkulera i rörslingan medelst en i slingan anbringad cirkulationspump, vilken har en cirkula- tionskapacitet som är avsevärt högre än den insprutade mängden av nitreringsblandning i rörslingan, så att en kraftig ombland- ning av nitreringsblandningen säkerställas i rörslingan. Nitre- ringsblandningen överföres kontinuerligt från den första rör- slingan successivt till ett flertal sekundära nitreringsreak- torer, var och en bestående av en sluten rörslinga och för- bundna inbördes och med primärreaktorn, två och två i kaskad eller i serie, med en överföringsmängd som är lika med den in- sprutade mängden. Nitreringsblandningen bringas i slutet krets- lopp och under uteslutande av luft att cirkulera i var och en av dessa sekundära rörslingor med hjälp av en i var och en av rörslingorna.anbringad cirkulationspump, vilken har en cirku- 10 l5 20 25 30 35 40 i 7803545-5 4 lationskapacitet som avsevärt överstiger den insprutade mängden, så att en kraftig omblandning säkerställes av nitreringsbland- ningen i varje rörslinga- Nitreringsblandningen avdrages från den sista rörslingan i en mängd som är lika med den insprutade mängden, och det sålunda erhållna.cellulosanitratet tillvara- tages.

På detta sätt säkerställer insprutningspumpen tillförseln under tryck av nitreringsblandningen i den primära.nitrerings- slingan och likaledes överföringen av denna.nitreringsblandning från den primära rörslingan successivt till de följande sekun- dära rörslingorna för nitrering från slinga till slinga, på grund av det övertryck som åstadkommas av insprutningspumpen, och bestämmer på detta sätt uppehållstiden för nitreringsbland- ningen i nitreringsanläggningen.

Denna insprutningspump måste dels övervinna.tryckfallen 1 insprutningsledningarna och i överföringsledningarna.mellan nitreringsslingorna, dels övervinna summan av de manometriska uppfordringshöjder som åstadkommas av cirkulationspumparna.

Arbetspunkten för insprutningspumpen föreligger vid skär- ningen mellan kurvan för karaktäristiken hos denna.pump och den kurva som representerar den totala manometriska.uppfordrings- höjd som skall åstadkommas av insprutningspumpen som funktion av den insprutade mängden. Man bör därför välja en pump som ger en låg tillförsel under högsta möj1iga.manometriska uppford- ringshöjd, och likaledes finna ett medel för att variera den tillförda mängden för att kunna modifiera nitreringsblandning- ens uppehàllstid i anordningen.

De volymetriska.pumparna, vilka.avgiver en reglerbar mängd vid en praktiskt taget obegränsad manometrisk uppford- ringshöjd, motsvarar dessa valda kriterier. Vid denna typ av pump svarar dock små variationer i den tillförda.mängden mot starka variationer i insprutningstrycket, vilket kan medföra allvarliga explosionsrisker vid framställning av cellulosa- nitrat, om apparaturen tillfälligtvis skulle igensättas.

Av säkerhetsskäl väljas centrifugalpumpar, eftersom vid denna typ av pump den avgivna mängden starkt varierar vid en liten variation av den manometriska.uppfordringshöjden, och detta undanröjer explosionsriskerna vid en eventuell igensätt- ning. För att den insprutade mängden skall kunna varieras för modifiering av uppehållstiden i anordningen kan en hastighets- 10 15 20 25 35 40 7803543-5 5 variator vara.anordnad för centrifugalpumpens drivning.

I varje nitreringsslinga cirkulerar vidare nitreringsbland- ningen med en hastighet som är avsevärt högre än insprutnings- hastigheten, varvid accelerationen åstadkommes av cirkulations- pumpen, vilken medför en stark omblandning. Cirkulationspumparna möjliggör sålunda att Reynolds tal 1 nitreringsslingorna upp- rätthålles vid ett tillräckligt värde, även vid mindre inspru- tade mängder.

Cirkulationspumparna bör sålunda dels ge nitreringsbland- ningen i slingorna högsta möjliga.cirkulationshastighet 1 för- hållande till insprutningshastigheten, och dels övervinna tryck- fallen 1 slingornaw Man bör därför välja en cirkulationspump med en stor avgiven mängd vid en låg manometrisk uppfordrings- höjd. Centrifugalpumpar kan användas för detta ändamål. Genom att cirkulationspumparna förses med en hastighetsvariator undan- röjes riskerna för igensättning av anordningen 1 de fall då den insprutade mängden blir alltför liten.

Alltefter uppbyggnaden kan för varje nitreringsslinga väljas olika möjliga.utföranden, varvid slingorna kan under- stödja eller motverka insprutningspumpen, eller ock vara "transparenta", varvid ledningarna för insprutning och för av- dragning av nitreringsblandning omgiver cirkulationspumpen 1 varje nitreringsslinga, eller ock är belägna mycket nära varand- ra och icke omgiver cirkulationspumpen. Det ena.eller andra.ut- förandet väljes beroende på om man önskar montera anläggningen i höjdled (i de fall då den tillgängliga markytan är begränsad) eller om man önskar montera anläggningen vid marknivå (1 de fall då en obegränsad markyta står till förfogande).

Vad beträffar funktionsparametrarna, speciellt då tiden för nitreringsreaktionen, uppnås den nominella kvävehalten hos cellulosanitrat efter 7 minuters uppehållstid för nitrerings- blandningen i anläggningen för ett cellulosanitrat med medel- hög kvävehalt, och 8 minuter för ett cellulosanitrat med hög kvävehalt.

Reaktionstemperaturen har en ringa inverkan på den slut- liga kvävehalten, men den har däremot en avsevärd inverkan på nitreringshastigheten. En reaktionstemperatur under eller lika med 4300 ger goda resultat.

Vad beträffar halten, så är det icke möjligt att transpor- tera.nitreringsblandningen vid vilken halt som helst, eftersom lO 15 20 25 30 35 Iso 7803545-3 6 en ökning av halten leder till igensättning av anläggningen.

Enligt uppfinningen väljes en halt av 30 gram per liter, vilket motsvarar ett nitreringsförhållande av 50 till 60.

Nitrering i slinga medför ett flertal fördelar. Processen är kontinuerlig, och därför snabbare än de konventionella nitre- ringsprocesserna. Ingen gränsyta föreligger mellan atmosfären och nitreringsbadet, varför en avgång av nitrösa gaser undvikes, så att en mera verksam nitrering och en mindre åtgång av bad erhålles. Cirkulationen av blandningen med hög hastighet i slin- gorna.möjliggör åstadkommande av en god omblandning, och använd- ningen av slingor möjliggör en minskning av anläggningens längd.

De införda avvikelserna i uppehállstiden blir mycket små med utgående från 4-6 slingor.

Processen enligt uppfinningen kan leda till en anläggning som ger en ökad säkerhet. Anläggningen är relativt enkel, och dess driftskostnader är lägre än hos föreliggande anläggningar.

De försök som beskrives i det följande har visat att man utan svårighet kan framställa cellulosanitrat av konventionella.typer med medelhög eller hög kvävehalt.

Processen kan dock utsträckas till varje typ av cellulosa- nitrat, och den enda begränsningen i utnyttjandet av processen utgöres av koncentrationen av de transporterade nitreringsbland- ningarna. I allmänhet bör en sådan koncentration icke överstiga 50 gram per liter. Vidare föreligger likaledes undre gränser ifråga om diametern hos rörsystemet och strömningshastigheten för nitreringsblandningen. Det är knappast möjligt att gå lägre än 0,7 meter per sekund för insprutningshastigheten och ström- ningshastigheten, och lägre än 80 mm för diametern. Följaktli- gen blir den insprutade mängden av storleksordningen minst 30 m3' per timme, medan cirkulationsmängden är så hög som möjligt (exempelvis 120 m3 per timme) för att förbättra omblandnïngen.

I praktiken är det icke möjligt att uppnå en skrovligt turbulent drift.

Nitreringen i rörslingor möjliggör ett verksamt uppnående av mera noggrant bestämda och högre kvävehalter, och det mest framstående draget utgöres av minskningen i åtgång av salpeter- syra, varvid åtgången kan delas med 1,2 vid framställning av cellulosanitrat med medelhög kvävehalt. Vidare är nitrerings- tiden avsevärt mycket kortare än för en nitrering vid atmosfär- tryck, och minskar till hälften (10 minuter gentemot 20 minuter i konventionella system). lO 15 20 25 35 40 7803543-3 7 Föreliggande uppfinning hänför sig likaledes till en anord- ning för genomförande av det kontinuerliga förfarandet för nitre- ring "i slingor" av cellulosa medelst ett nitreringsbad, inne- hållande en blandning av salpetersyra, svavelsyra och vatten.

En sådan anordning innefattar enligt uppfinningen: (a) en impregneringsanordning, försedd med en omrörare, en tillförselledning för nitreringsbad och en tillförselanordning för cellulosa, för åstadkommande av en blandning av cellulosan med nitreringsbadet i bestämda mängder för bildande av en nitre- ringsblandning, och (b) en nitreringsanordning, innefattande en primär nitre- ringsreaktor, bestående av en sluten rörslinga, en insprutnings- pump för att under tryck inleda nitreringsblandningen från impreg- neringsanordningen i rörslingan, och en i denna rörslinga anbrin- gad cirkulationspump med en kapacitet som avsevärt överstiger den hos insprutningspumpen, för att säkerställa en cirkulation och intensiv omblandning av nitreringsblandningen i rörslingan. An- ordningen kan eventuellt innefatta.en eller flera sekundära ni- treringsreaktorer, var och en bestående av en sluten rörslinga och förbundna inbördes och med primärreaktorn två och två i kaskad eller 1 serie medelst övergångsledningar, och en cirkula- tionspump med en kapacitet som avsevärt överstiger den hos in- sprutningspumpen och som är anbringad i var och en av de sekun- dära rörslingorna för att säkerställa en cirkulation och kraftig omblandning av nitreringsblandningen i denna rörslinga, varvid överföringen av nitreringsblandningen från slinga.till slinga säkerställes genom det övertryck som àstadkommes av insprutnings- pumpen.

Vidare kan även föreligga en anordning för mottagande av den nitrerade produkten, anbringad vid utträdet för den avdrags- ledning för nitreringsblandning som är anordnad vid den sista nitreringsslingan.

Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till med- följande ritning. I ritningen visar fig. l en schematisk vy av en anordning för nitrering i slinga enligt uppfinningen och inne- fattande en enda nitreringsslinga. Fig. 2 visar en variant av fig. 1, med en anläggning som innefattar ett flertal nitrerings- slingor.

Den i fig. l visade anordningen för kontinuerlig nitrering av cellulosa enligt uppfinningen innefattar en impregnerings- 10 15 20 25 30 35 40 7805545-5 8 anordning l, försedd med omrörare 2, och till vilken ledes nitre- ringsba.d genom ett dykrör 3 och cellulosa. genom en bandtranspor- tör 4, och i vilken cellulosan och nitreringsbadet, tillförda i uppmätta mängder, blandas för erhållande a.v en nitreringsbland- ning. En matarpump 5,vilken lämpligen utgöres av en oentrifugal- pump, försedd med varvtalsregulator, åstadkommer överföringen a.v den sålunda. erhållna. nitreringsblandningen genom ledninga.rna. 6 och 7 till en nitreringsreaktor, vilken har formen a.v en sluten rörslinga. 8. I denna rörslinga och något nedströms från förbin- delsepunkten med ledningen 7 är anbringad en cirkulationspump 9, vilken lämpligen utgöres a.v en oentrifuga.lpump, vilken lika.1edes är försedd med varvtalsregulator. Nitreringsblandningen avdra- ges från rörslingan 8 efter fullborda.d nitrering genom a.vdra.gs- ledningen 10 vid en punkt som är belägen uppströms från anslut- ningspunkten för ledningen 7, och den avdragna blandningen ledes till ett uppsamlingskar ll.

Denna. uppställning, i vilken insprutningen och avdragningen a.v nitreringsblandningen föreligger på. samma. sida. om cirkula- tionspurnpen, benämnas "med transparent rörslinga, med låg pump- effekt". Denna. typ a.v rörslinga. möjliggör att anläggningen kan anbringas i marknivå, och att uppnå besparingar i insprutnings- effekten.

Vid funktion blandas cellulosan och nitreringsbadet i im- pregneririgsanordningen l, och den sålunda framställda. nitrerings- blandningen insprutas under tryck i nitreringsslingan 8 medelst ma.ta.rpumpen 5. I denna. rörslinga cirkulerar blandningen i rikt- ningen av pilen f med en hastighet som är avsevärt högre än ma.t- ningshastigheten (från pumpen 5) på grund a.v inverkan från cir- kulationspumpen 9, vars kapacitet är vald avsevärt högre än den hos ma.ta.rpumpen 5, så att cirkulationspumpen åstadkommer en in- tensiv omblandning a.v nitreringsblandningen.

Avdragningen a.v den nitrerade cellulosan från denna. rör- slinga. (eller överföringen a.v nitreringsblandningen från slinga. till slinga. vid fallet med en anläggning med ett flertal nitre- ringsslingor) säkerställes genom matar-pumpen 5 på. grund av det övertryck som den åstadkommer, med en a.vdra.gen mängd (eller överförd mängd) som är lika. med den inspruta.de mängden a.v nitre- ringsblandning :L slingan genom samma. pump. Kapaciteten hos denna. matar-pump bestämmer sålunda nitreringsblandningens uppehållstid i nitrerirxgsslingan. 10 15 20 25 30 35 40 7803543-3 9 Den avdragna, nitrerade cellulosan utledes i ett uppsamlings- i kar ll och kan tillvaratagas i en kontinuerlig avvattningsanord- ning (ej visad).

Enligt den variant som visas i fig. 2 innefattar anläggning- en 4 nitreringsslingor Ba, 8b, 8c och 8d, vilka är anordnade ovan- för varandra och förbundna två och två medelst förbfindelseledning- ar lOa, l0b och lOc, varvid ledningen lOd är avsedd för avdragning av den nitrerade cellulosan från den sista slingan.

Varje nitreringsslinga är:ßrsedd med en cirkulationspump 9a, 9b, 90 och 9d, vilken utgöres av en centrifugalpump, försedd med hastighetsregulator och med en kapacitet som avsevärt överstiger den hos matarpumpen 5. Som angivits i ritningen förbinder insprut- ningsledningen 7 matarpumpen 5 med den första nitreringsslingan 8a vid en punkt i denna slinga som är belägen något nedströms från cirkulationspumpen 9a, medan förbindelseledningen lOa för- enar den första slingan 8a (vid en punkt belägen uppströms från cirkulationspumpen 9a, så att ledningarna.7 och lOa på detta sätt omgiver pumpen 9a) med den andra slingan 8b (vid en punkt som är belägen något nedströms från cirkulationspumpen 9c) och vidare på samma sätt. Avdragningsledningen lOd avlägsnar den nitrerade cellulosan från den sista nitreringsslingan 8d till en kontinuer- lig avvattningsanordning 12.

Den sålunda visade uppställningen, i vilken insprutningen och avdragningen av nitreringsblandningen omgiver cirkulations- pumpen är av typen "slingor med bromsande verkan". Denna typ av slingor möjliggör att anläggningen kan monteras i höjdled, i de fall då det tillgängliga markutrymmet är begränsat.

Vid funktion insprutas en blandning av cellulosa och nitre- ringsbad som framställts i impregneringsanordningen 1 under tryck genom matarpumpen 5 i den första nitreringsslingan 8a. I denna slinga transporteras nitreringsblandningen i pilriktningen med en hög hastighet i förhållande till matningshastigheten under inver- kan av cirkulationspumpen 9a, vilken åstadkommer en kraftig om- blandning av nitreringsblandningen.

På grund av det övertryck som åstadkommas av matarpumpen 5 säkerställas överföringen av nitreringsblandningen från den första slingan 8a till den andra slingan Bb genom förbindelseledningen 10a.och i en mängd som är lika med den insprutade mängden, och på samma sätt i de följande slingorna, varvid cirkulationspumpen 1 varje slinga åstadkommer en kraftig omblandning av nitrerings- 10 15 20 25 ÄO 7803543-5 10 blandningen, medan matarpumpen säkerställer överföringen av nitre- ringsblandningen från slinga till slinga.

Slutligen avledes den nitrerade cellulosan från den sista slingan 8d och uppsamlas i den kontinuerliga avvattnaren 12.

De valda betingelserna för nitrering av cellulosa i de an- läggningar som beskrivits ovan är följande: diameter hos ledningarna.(bildande nitreringsslingorna och förbindelseledningarna.mellan slingornaj; större än eller lika med 80 mm; Reynolds tal: cirka 50 000; Antal slingor: minst en slinga, och företrädesvis 4 - 5 slingor. Variationen i uppehållstid minskas vid en ökning av an- talet slingor, varvid avvikelserna i uppehållstid blir mycket små från 4 - 5 slingor. Över detta.antal erhålles ingen resultat- förbättring.

Kapacitet hos matarpumpen: 18 - 35 m per timme.

Kapacitet hos cirkulationspumpen: så stor som möjligt, exempelvis cirka 120 m3 per timme.

Förhållande mellan cirkulationskapacitet och insprutnings- kapacitet: 3,4 till 6,7; Cirkulationshastighet för nitreringsblandningen: cirka 4,2 meter per sekund; 4 Överföringshastighet för nitreringsblandningen: 0,63 - 1,23 meter per sekund; Övertryck, åstadkommet av insprutningspumpen: 150-300 kPa; Uppehållstid för nitreringsblandningen i anordningen: 3 6-12 minuter; Nitreringstemperatur: lägre än eller lika med 4300; Nitreringsblandningens koncentration: upp till 30 gram cellulosa per liter nitreringsbad, svarande mot ett nitrerings-5 förhållande av 50-60.

EXEMPEL l. En nitreringsanläggning av typ som visas i fig. 2 och avsedd för framställning av 25 ton cellulosanitrat per dygn har fölpnde egenskaper: 4 nitreringsslingor, bestående av rörledningar med dia- metern l00 mm och totala längden 80 meter, samt förbundna med ledningar med diametern lOO mm och totala längden 30 meter; Reynolds tal: 50 000; 4 cirkulationspumpar med kapaciteten 120 m3 per timme; De 4 rörslingorna är anbringade i 4 våningar, så. att den 10 15 20 25 7803543-5 ll totala manometriska uppfordringshöjden av 35 meter för cirkula- tionspumparna kompenseras av 10 meter geometrisk höjd; matarpump, anbringad på fjärde våningen: insprutningskapa- citet 20 m3 per timme (för 25 meter uppfordringshöjd, med beaktan- de a.v det föregående och a.v tryckförlusterna. i förbindelseled- ningarna); övertryck, åstadkommet av matarpumpen: 180 kPa (mellan tillförseln och uppfordriizgen a.v vardera. cirkulationspumpenfl förhållande mellan cirkulerad mängd och insprutad mängd: 6; cirkulationshastighet för nitreringsblandningen i slingor- na.: 4,2 meter per sekund,- överföringshastighet för nitreringsblandningen från slinga. till slinga: 0,7 meter per sekund.

Nitreringsblandningen framställes med utgående från cellu- losa och ett konventionellt nitreringsbad med följande samman- sättning: Viktdelar H2so4 60,64 HN03 22,24 H20 16,05 N02 1,07 med en halt av 30 gram cellulosa.per liter nitreringsbad.

Nitreringstemperaturen är 30°C. En kvävehalt av l2,5% uppnås efter en uppehàllstid för nitreringsblandningen i nitreringsanläggningen av endast 7 minuter. Under dessa beting- elser erhàlles ett cellulosanitrat med följande egenskaper: kvävehalt : 12,5 % stabilitet vid 13u,5°c = 30 minuter viskositet : 83 mPas (2-procentig lösning i etylacetat) Taliani : 103 minuter löslighet i eter vid 56 % : 99 % löslighet 1 alkohol vid 95 % : 2,14 % oiösiigt i aceton = 0,36 % alkalitet : 0,14 % 100 cm3 (volym, upptagen av 10 gram cellulosa- finhet : nitrat efter 2 timmars sedimentering i 250 ml vatten) EXEMPEL 2. Med användning av en nitreringsanläggning som be- skrivits i exempel l och under samma arbetsbetingelser, men med 10 15 20 25 30 35 7803543-3 12 en nitreringsblandning med en halt av 30 gram cellulosa per liter av ett konventionellt nitreringsbad med följande sammansättning: Viktdelar H2S°4 66,13 mos 22,83 H20 ' 1o, 38 N02 o ,_ 656 erhålles en kvävehalt av 13,5 % efter en uppehållstid av nitre- ringsblandningen i anläggningen av endast 8 minuter. Ett cellu- losanitrat erhålles med följande egenskaper: kvävehalt : 13,5 % stabilitet vid 134,5°c = 30 minuter viskositet: 195 mPas (4-prooentig lösning i etylacetat) Taliani : 77,5 minuter löslighet ieter vid 56 % : 9 75 löslighet i alkohol vid 95 % : 3,6 % olösligt i aceton : 0,3 % alkalitet (som CaCO3) <1 0,2 % finhet: 100 cm3 Vid jämförelse med en konventionell tubreaktor för nitre- ring gäller, att om man i en sådan reaktor önskar upprätthålla samma.hydrauliska betingelser som i nitreringsslingorna enligt uppfinningen, dvs. samma omblandningsintensitet för nitrerings- blandningen, eller samma Reynolds tal, vid en kapacitet av 120 m3 per timme (lika med cirkulationskapaciteten i slingorna enligt uppfinningen), är det nödvändigt att använda en tubreak- tor med en prohibitiv tublängd av 2100 meter vid en tubdiameter av 100 mm.

Om man däremot önskar att i en konventionell tubreaktor bibehålla en kapacitet av 20 m3 per timme (lika med den inspru- tade mängden eller den överförda mängden av nitreringsblandning- en från slinga till slinga enligt uppfinningen), är det ändå nödvändigt att använda 380 meter tublängd med diametern 100 mm för uppnående av ett Reynolds tal av endast 8000, vilket värde ligger mycket lägre än det Reynolds tal av 50 000 som uppnås i nitreringsslingorna enligt uppfinningen. Eftersom i detta fall omblandningen är alltför svag, blir cellulosafibrerna dåligt nitrerade, och variationen i uppehållstid blir avsevärd. 10 15 20 25 35 7805543-5 13 EXEMPEL 3. har följande egenskaper: en nitreringsslinga, bestàende av en ledning med diametern 80 mm, total längd 60 meter och uppströms och nedströms förbun- den med ledningar av diametern 80 mm och totala.längden 10 meter; Reynolds tal : 50 000; en cirkulationspump med kapaciteten 120 m3 per timme; en insprutningspump med kapaciteten 20 meter per timme; övertryck, åstadkommet av insprutningspumpen : 150-200 kPa¿ förhållande mellan cirkulationskapacitet och insprutnings- kapacitet : 6; cirkulationshastighet för nitreringsblandningen i slingan: 6 meter per sekund; insprutningshastighet för nitreringsblandningen : l meter per sekund.

Nitreringsblandningen framställes med utgående från cellu- losa och ett nitreringsbad med följande sammansättning: En nitreringsanläggning av typ som visas i fig. l viktdeiar H2so4 60, 30 mo 3 22, 78 Hgo 16, 01+ N02 0,88 med en halt av 20 gram cellulosa per liter nitreringsbad.

Nitreringstemperaturen är 32°C. En kvävehalt av 12,49 % uppnås efter en uppehállstid för nitreringsblandningen av 6 minuter i anläggningen. Under dessa betingelser erhålles ett cellulosanitrat med följande egenskaper: kvävehalt l2,Ä9 % stabilitet vid 134,5°c > 30 minuter viskositet : 83 mPas (2-procentig lösning i etyl- aßetat) Taliani 104 minuter iösiigt 1 eter- via 56 ø > 99 % lösligt i alkohol vid 95 % 2 % alkalitet (som CaC03) 0,2 % olösligt i aceton 0,36 % finhet 100 cm3

Claims (9)

1. 7803543-23 14 Patentkzawr l. Sätt a.tt kontinuerligt nitrera. cellulosa medelst ett nitreringsbad, innehållande en blandning a.v salpetersyra., svavel- syra. och vatten, k ä n n e t e c k n a. t därav, att (a) en nitrerrlngsblandning, bestående a.v en blandning a.v uppmätta. mängder av cellulosa. och nitreringsbad under tryck in- sprutas, företrädesvis medelst en insprutningspump, i en nitre- ringsreaktor, bestående av en sluten rörslinga., (b) nitreringsblandningen i slutet kretslopp och under ute- slutande av luft bringas a.tt cirkulera i rörslingan medelst en i rörslingan anbringad cirkulationspump, vilken har en cirkula- tionskapacitet som avsevärt överstiger den insprutade mängden a.v nitreringsblandning i rörslingan, så. att en kraftig ombland- ning a.v nitreringsblandningen säkerställes i rörslingan, (c) lnitreringsblandningen, eventuellt i en överförd mängd som är lika. med den insprutade mängden, överföres från denna rör- slinga till minst en sekundär nitreringsreaktor, vilken lika.ledes utgöres av en »sluten rörslinga, (d) den överförda. nitreringsblandningen i slutet kretslopp bringas att cirkulera. i den sekundära. rörslingan medelst en cir- kulationspump, vilken har en cirkulationskapacitet som avsevärt överstiger den insprutade mängden, så att en kraftig omblandning a.v nitreringsblandningen säkerställes, samt att (e) nitreringsblandningen kontinuerligt avdrages från den sekundära. rörslingan i en mängd som är lika med den insprutade mängden, och det sålunda. erhållna cellulosanitratet tillvaratages.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a. t därav, att nitreringsblandningen kontinuerligt under tryck, företrädes- vis medelst enzlnsprutningspump, inspruta.s i en primär nitrerings- reaktor, bestående av en sluten rörslinga, och 7805543-3 15 (a) nitreringsblandningen i slutet kretslopp och under ute- slutande av luft bringas att cirkulera i rörslingan medelst en 1 rörslingan anbragt cirkulationspump, i en cirkulerad mängd som avsevärt överstiger den insprutade mängden, så att en kraftig om- blandning av nitreringsblandningen i rörslingan säkerställes, (b) nitreringsblandningen från denna rörslinga.kontinuerligt överföres i en överföringsmängd som är lika med den insprutade mängden successivt till ett flertal sekundära nitreringsreaktorer, vilka var och en består av en sluten rörslinga.och som är för- bundna.inbördes och med primärreaktorn, två och två, i kaskad eller i serie, (c) nitreringsblandningen i var och en av de sekundära.rör- slingorna i slutet kretslopp och under uteslutande av luft bringas att cirkulera medelst en i var och en av rörslingorna anbragt cir- kulationspump, vilken har en cirkulationskapacitet som avsevärt överstiger den insprutade mängden, så att en kraftig omblandning säkerställas av nitreringsblandningen i var och en av rörslingor- na, samt att (d) nitreringsblandningen kontinuerligt avdrages från den sista rörslingan i en mängd som är lika med den insprutade mäng- den, och det sàlunda erhållna cellulosanitratet tillvaratages.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att för varje nitreringsslinga punkten för insprutning eller överföring och punkten för avdragning av nitreringsbland- ningen är belägna på vardera sidan om cirkulationspumpen.

4. Sätt enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att för var och en av nitreringsslingorna punkten för in- sprutning eller överföring och punkten för avdragning av nitre- ringsblandningen är belägna intill varandra och icke omgiver cirkulationspumpen.

5. , Sätt enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att för ett Reynolds tal av cirka 50 000, innerdiametern i rörslingan är minst 80 mm, den cirkulerade mängden av nitre- ringsblandningen i rörslingan är cirka 120 m3 per timme, för- hållandet mellan den cirkulerade mängden och den insprutade mängden av nitreringsblandningen är från 3,4 till 6,7, och det övertryck som àstadkommes av insprutningspumpen mellan till- förseln och uppfordringen hos var och en av cirkulationspumparna är 150 till 300 kPa.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a.t därav, att den totala.uppehållstiden för nitreringsblandningen i nitrerings- slingorna är 6-12 minuter. '7 8 0 3 5 4 5 - 5 16

7. Sätt enligt krav l, 2 eller 5, känn e t e ckna.t därav, att nitreringstemperaturen är högst 43%.

8. Sätt enligt krav l, 2 eller 5, k ä non e t e c k n a. t dära.v, a.tt nitreringsblandningens koncentration är högst 50 gram cellulosa. per liter nitreringsbad.

9. Anordning för kontinuerlig nitrering "i slingor" a.v cellulosa enligt något av lcrav 1-8, medelst ett nitreringsbad, innehållande en blandning a.v salpetersyra., svavelsyra. och va.t- ten, k ä n n e t e c k n a. d därav, att den innefattar (a) en impregneringsanordning, försedd med omrörare, en tillförselledning för nitreringsbad, och en tillförselanordning för cellulosa., för blandning av cellulosan med nitreringsbadet i bestämda. mängder till en nitreringsblandnizlg, (b) en nitreringsanordning, innefattande en primär nitre- ringsrieaktor, bestående av en sluten rörslinga, en insprutnings- pump för att under tryck inleda. nitreringsblandningen från im- pregneringsanordningen i rörslingan, och en i rörslingan an- bragt cirkulationspump, vilken har en kapacitet som avsevärt överstiger den hos insprutningspumpen, för åstadkommande av en cirkulation och en lcraftig omblandning av nitreringsblandningen i rörslingan, samt eventuellt en eller flera. sekundära. nitre- ringsreaktorer, var och en bestående av en sluten rörslinga och förbundna inbördes och med primär-reaktorn, två och två., i kaskad eller serie, medelst överföringslednmgar, och en cir- kulationspump med en kapacitet som avsevärt överstiger den hos insprutningspumpen och som är anbragt i var och en av de sekun- dära. rörslingorna. för att åstadkomma en cirkulation och en kraftig omblandning av nitreringsblandningen i rörslingan, var- vid överföringen av nitreringsblandningen från slinga. till slinga. säkerställes genom det övertryck som åstadkommes av in- sprutningspumpen, och (c) en anordning för mottagande av den nitrera.de produk- ten, anbringad vid utträdet från en avdragsledning för nitre- ringsblandningen som är anordnad vid den sista nitrerirlgsslingan. lO. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k no a. d därav, att insprutningspumpen och cirkulationspumpen eller -pumparna utgöres av centrifugalpumpar, företrädesvis försedda med anordningar för variation av hastigheten. ll. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e o k n a. d där- av, att antalet nitreringsslingor är högst 5.