SU1087526A1

SU1087526A1 - Способ получени карбоксиметилцеллюлозы

Info

Publication number: SU1087526A1
Application number: SU813350845A
Authority: SU
Inventors: Виталий Алексеевич Петренко; Мира Владимировна Прокофьева; Валентина Ивановна Давыдова; Дария Васильевна Сальникова; Василий Дмитриевич Городнов; Виктор Иосифович Иссерлис; Самюэль Гершонович Корох; Юрий Сергеевич Орлов; Юрий Александрович Фанов
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Синтетических Смол
Priority date: 1981-11-10
Filing date: 1981-11-10
Publication date: 1984-04-23

Abstract

I. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ мерсеризацией целлюлозы раствором едкого натра с последующим отжимом и измельчением, алкилированием щелочной целлюлозы монохлорацетатом натри и выделением целевого продукта, отличающийс тем, что, с целью сокращени расхода монохлорацетата натри , увеличени выхода целевого продукта и утилизации отходов производства, алкилирование провод т смесью монохлорацетата натри с кубовым остатком стадии очистки карбоксиметилцеллюлозы при соотношении 1:0,05-2,0. 2. Способ по п. 1, отличающийс тем, что мерсеризацию провод т раствором кубового остатка (Я стадии очистки карбоксиметилцеллюлозы ,содержащим 100-250 г/л солей остатка и 200-300 г/л едкого натра. о X) :л ю

Description

. Изобретение относитс к получению карбоксиметилцеллюлоэы (КМЦ) пу тем 0-алкилировани щелочной целлюлозы монохлорацетатом натри , монохлоруксусной кислотой или их смес ми , КМЦ содержаща примеси, находит применение в нефтедобУвающей , газовой и геологоразведочной промьишенности при бурении нефт ных и газовых скважин, в промышленности синтетических моюиих средств, горно химической, горнообогатительной, текстильной и других отрасл х промьииленности . Известен способ получени КМЦ 0алкилированием шелочной целлюлозы монохлорацетатом натри l . Недостатками известного способа вл ютс низка эффективность карбо симетилйровани ,т.е.низкий коэффици ент полезного использовани О-алкили рующего реагента (34%-44%),и исполь зование в качестве о-алкилирующего р агента дефицитного и дорогосто щего сырь - монохлорацетата натри или монохлоруксусной кислоты.Низка эффективность карбоксиметилировани Объ сн етс тем,что нар ду с основн реакцией карбоксиметилировани проте кает побочна реакци гидролиза мон хлорацетата натри , Использование указанных О-алкили руюших реагентов объ сн етс тем, что в насто щее врем не известны другие реагенты, карбоксиметилирующ щелочную целлюлозу. Известен также способ повьш1ени эффективности карбоксиметилировани удалением влаги в процессе завершени реакции карбоксиметилировани Однако, удаление влаги в процессе завершени реакции карбоксиметилировани приводит к нестабильности процесса, т.е. невозможности получе ни качественного продукта из-за трудности контрол температуры и вр мени подачи массы на сушку в услови х экзотермического процесса. Отклонение температуры или момента подачи массы на сушку на весьма низкую труд но регулируемую величину приводит к снижению качества КМЦ и понижению эффективности реакции карбоксиметилировани . Кроме того, КМЦ, получаема при этом, имеет ватообразный вид и соответственно низкую насыпную мас су (на 20-25% меньше, чем по f ) , что затрудн ет ее гранул цию и вызывает повышенный расход тары. Наиболее близким к предлаг.аемому по технической суи-ности и достигаемо му результату вл етс способ получени КМЦ, заключающийс в том, что .щелочную целлюлозу, полученную мерсеризацией в пресс-вййнах, отжатую от избытка шелочи и измельченную в , аппаратах Вернера-Пфлейдерера, обрабатывают в этих же аппаратах монохлорацетатом натри , после чего в реакционной смеси завершаетс реакци карбоксиметилировани , она сушитс и измельчаетс з . Недостатками известного способа вл ютс низка эффективность О-алкилировани (от 43,5% при мол рном соотношении целлюлоза:монохлорацетат натри 1:2,0 до 50,4% при мол рном соотношении 1:0,25) и соответственно высокий расход монохлорацетата натри . Целью изобретени вл етс сокращение расхода моноклорацетата натри , увеличение выхода целевого продукта и утилизаци отходов производства. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу получени КМЦ мерсеризацией целлюлозы раствором едкого натра с последующим отжимом и измельчением, алкилированием щелочной целлюлозы монохлорацетатом .натри с последующим выделением целевого продукта, алкилирование провод т сме.сью монохлорацетата натри с кубовым остатком стадии очистки КМЦ при соотношении 1:0,05-2,0. Мерсеризацию можно проводить раствором кубового остатка стадии очистки КМЦ, содержащим 100-250 г/л солей остатка и 200-300 г/л едкого натра . Кубовые остатки образуютс при очистке технической КМЦ путем ее экстракции водными растворами этанола с вымыванием примесей. Така КМЦ находит применение в парфюмерной и других отрасл х промышленности. Образующийс кубовый остаток содержит, %г Хлорид натри 45-60 Гликол т натри 35-50 Ацетат, карбонат и другие соли натри 10-20 Этот остаток, вл юшийс обременительным отходом производства очищенной КМЦ, удал етс в канализацию вместе со сточными водами, что засол ет и загр зн ет водоемы и вл етс крайне отрицательным влением с точки зрени экологии. Способ осушествл етс следующим образом. Щелочную целлюлозу, полученную любым методом, обрабатывают в аппарате типа Вернера-Пфлейдерера смерью монохлорацетата натри и отходов, бразующихс в процессе очистки КМЦ, содержащих 45-60% хлорида натри , 35-50% гликол та натри и 10-20% ацетата , карбонатов и других солей нати при соотнолении монохлорацетат натри и кубовые остатки 1:0,1-2,0. После перемешивани и завершени еакции карбоксиметилировани КМЦ суитс и упаковываетс . При таких усови х обработки гидролиз О-алкилиующего реагента протекает в значительно меньшей степени эффективность реакции карбоксиметилировани повышаетс до 55-58%.

Использование щелочного раствора кубовой жидкости с содержанием солей 200-250 г/л позвол ет снизить вымывание гемицеллюлоз из целлюлозы с 3-4 до 1% за счет снижени набухани целлюлозы в полученном растворе и повысить выход целевого продукта, а также снизить коэффициент использовани алкилирующего реагента с 1,8 до 1,4-1,6 моль на элементарное звено целлюлозы за счет уменьшени содержани воды в сделочной целлюлозе

Снижение содержани солей в щелочном растворе кубовой жидкости ниже 100 г/л не приводит к получению желаемых результатов, так как не снижает набухани целлюлозы и вымывани гемицеллюлоз из целлюлозы. Уменьшение содержани воды в реакционной массе недостаточно дл повышени коэффициента использовани алкилирующего реагента. Повышение содержани , солей более 250 г/л ухудшает качество готового продукта.

Концентраци едкого натра ниже 200 г/л не позвол ет получить требуемую степень замещени готового продукта и затрудн ет работу оборудовани - . Повышение концентрации едкого натра более 300 г/л приводит к увеличению содержани едкого натра в реакционной массе и снижению коэффициента использовани алкилирующего реагента.

Щелочной раствор кубовой жидкости приготавливаетс либо путем растворени едкого натра в кубовой жидкости указанного состава, либо путем смешени кубовой жидкости с концентрированным раствором щелочи до содержани солей 100-250 г/л.

Древесную целлюлозу обрабатывают щелочным раствором кубовой жидкости, содержащим 100-250 г/л солей состава: 40-130 г/л хлористого натри , 2590 г/л гликол та натри и 5-30 г/л ацетатов, карбонатов и других солей и 200-300 г/л едкого натра, в течение 30 мин , отжимают до 2,6-3,0 кратного веса, смешивают с алкилирую|Щим реагентом при соотношении целлю1лоза:монохлорацетат натри равном |1:1,4-1,8 моль. Полученную реакционную смесь выдерживают при 80°С в те чение 2 ч и в продукте определ ют степень замещени , содержание основного вещества, выход КМЦ и эффективность использовани алкилирующего реагента,

Пример 1.844г щелочной целлюлозы, полученной известным способом , имеющей в составе, %: об -иеллюлоза 32,96; NaOH 16,25, обрабатывают 322 г монохлорацетата натри и

32 г кубового остатка (соотношение 1:0,1), имеющего следующий состав,%: Хлорид натри 51,4 Гликол т натри 36,7 Ацетат натри 5,0 Едкий натр1,8

Карбонат натри 5,1 После завершени реакции КМЦ имеет степень замещени 88, степень полимеризации 518, содержание основного вещества 56,1%. Эффективность реакции карбоксиметилировани 55%.

Пример 2 . Опыт провод т так же, как в примере 1, но щелочную целлюлозу обрабатывают 220 г монохлорацетата натри и 137,6 г кубового остатка (соотношение 1:0,63) состава по примеру 1. После завершени реакции КМЦ имеет степень замещени 65, степень полимеризации 534, содер .жание основного вещества 54,3%. Эффективность реакции карбоксиметилировани 59%.

Пример 3. Опыт осуществл ют .как в примере 1, но щелочную целлюлоэу обрабатывают 240 г монохлорацета:Та натри и 480 г кубового остатка состава, как в примере 1 (соотношение 1:2). После завершени реакции КМЦ имеет степень замещени 65, степень полимеризации 526, содержание основного вещества 51,4%. Эффективность реакции карбоксиметилировани

.58,7%.

Пример 4. Опыт осуществл ют как в примере 1, но щелочную целлюлозу обрабатывают 329 г, монохлорацетата натри и 25 г кубового остатка состава ,как в примере 1 (соотношение 1:0,08). После завершени реакции КМЦ имеет степень замещени 82 степень полимеризации 446, содержание основного вещества 51,4%. Эффективность реакции карбоксиметилирова .ни 48,75%.

Пример 5 (известный). Опыт осуществл ют, как в примере 1, но щелочную целлюлозу обрабатывают 322 г монохлорацетата натри . После завершени реакции КМЦ имеет степень замещени 77, степень полимеризации 421, содержание основного вещества 51,9%. Эффективность реакции карбосиметилировани 48,1%.

Пример 6. 500 г древесной целлюлозы обрабатывают 9 л щелочного раствора кубовой жидкости, содержащего 250 г/л солей (130 г/л натрий хлористый , 90 г/л гликол та натри и 30 г/л других солей) и 300 г/л едкого натра при 20с в течение 30 мин. По окончании обработки целлюлозу отжимают до степени отжима 2,8 и измелчают в течение 60 мин. Измельченную щелочную целлюлозу, имеющую состав, %: целлюлоза 33, едкий натр 16, соли 7,0, вода 44, смешивают с монохлорацетатом натри при мольном соотношении целлюлоза: МХУК ,8 в течение 60 мин., выдерживают при в течение 2-х часов и сушат. Полученный продукт имеет степень замещени 88,4 содержание основног вещества 53%. Выход КМЦ 1593 г. Эффективность реакции 49,7%. Пример 7. 500 г древесной целлюлозы обрабатывают 9 л щелочного раствора кубовой жидкости, содер жащего 100 г/л солей (40 г/л хлорис того натри , 25 г/л гликол та натри и 5 г/л ацетатов, карбонатов и других солей) и 200 г/л едкого натра при в течение 30 мин. По окончании обработки целлюлозу отжимают до степени отжима 2,7, измельчают в течение 90 мин и обрабатывают монохлорацетатом натри в соотношении 1,6 моль на элементарное звено целлюлозы по примеру 1. Полученный про дукт имеет степень замещени 82,5, содержание основного вещества 54%. Выход КМЦ 1444 г. Эффективность реакции 51,6%. Пример 8. 500 г древесной целлюлозы обрабатывают 9 л щелочног раствора кубовой жидкости следующег состава, г/л: едкий натр 250; смесь солей 150 (хлористый натрий 100, Гликол т натри 50, другие соли 20) при 20°С, далее процесс ведут по примеру 2. Полученный продукт, имеет степень замещени 86,3, содержание основного вещества 53,5%, выход КМЦ 1522 г. Эффективность реакции 52%. Пример 9 . 500 г древесной целлюлозы обрабатывают 9 л щелочного раствора кубовой жидкости следующего состава г едкий натр 200 г/л, смесь солей 150 г/л, по примеру 3 при 20с в течение 30 мин и шелочную целлюлозу обрабатывают монохлорацетатом натри при соотношении целлюлозы: Na: МХУК 1:1,4. Далее процесс ведут по примеру 2. Продукт имеет степень замещени 76, содержание основного вещества 60%. Эффективность реакции 54,3%. Пример 10 (известный). 500 г древесной целлюлозы обрабатывают 9 л раствора едкого натра с концентрацией 300 г/л и процесс ведут по примеру 1. Полученный продукт имеет степень замещени 83,0. Содержание основного вещества 52,0. Выход КМЦ 1469 г. Эффективность реакции 46,9%. В таблице приведены показатели КМЦ получаемой известным и предлагаемым способами. Использование изобретени позвол ет использовать отходы производства очищенной ЫаКМЦ, снизить расход монохлорацетата натри на реакцию карбоксиметилировани , увеличить выход КМЦ и таким образом повысить производительность процесса.

Извест83 ,0 ный 1:1,8

46,9

1460

52,0

Claims

I. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ мерсеризацией целлюлозы раствором едкого натра с последующим отжимом и измельчением, алкилированием щелочной целлюлозы монохлорацетатом натрия и выделением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода монохлорацетата натрия, увеличения выхода целевого продукта и утилизации отходов производства, алкилирование проводят смесью монохлорацетата натрия с кубовым остатком стадии очистки карбоксиметилнеллюлоэы при соотношении 1:0,05-2,0.
2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что мерсеризацию про- § водят раствором кубового остатка стадии очистки карбоксиметилцеллюлозы,содержащим 100-250 г/л солей остатка и 200-300 г/л едкого натра.

SU,„. 1087526

I