СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЦЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ Советский патент 1971 года по МПК C08B3/06 

Изобретение относится к способам получения эфиров целлюлозы, в частности к способу получения ацетатов целлюлозы.

Ацетаты целлюлозы получают по гомогенному н гетерогенному методам. Полученный продукт при ацетилировании в гетерогенной среде имеет более высокое качество. Способ получения ацетилцеллюлозы в гетерогенной среде заключается в ацетилировании активированной целлюлозы уксусным ангидридом в присутствии катализатора и разбавителя, не растворяющего триацетат целлюлозы. Благодаря применению последнего сохраняется волокнистая структура получаемого продукта. Вещества, применяемые в качестве разбавителей, должны удовлетворять целому ряду Требований. Они должны быть .по возможности нетоксичны, пожаро- и взрывобезопасны, дешевы и доступны, а также не должны вызывать значительной коррозии оборудования.

Разбавители должны хорошо растворяться в. смеси уксусного ангидрида и уксусной кислоты, быть термически стойкими лри отгонке с водяным паром при ректификации. Кроме того, они не должны вступать в химическое взаимодействие с уксусным ангидридом, уксусной и хлорной кислотами и водой, препятствовать реакции ацетилирования, растворять диацетат и триацетат целлюлозы, растворяться в воде, давать азеотропа с уксусной кислотой или уксусным ангидридом.

В промышленном масштабе в качестве разбавителя применяют бензол и четыреххлористый углерод.

Бензол является коммулятивным ядом. Предельно допустимая концентрация паров бензола в воздухе равна 0,02 мг/л.

Бензол образует азеотропную смесь с уксусной кислотой с т. кип. 80,05° С. Азеотропная смесь содержит 2 вес. % уксусной кислоты и

98 вес. % бензола.

Остальным требованиям, предъявляемым к

разбавителям, бензол вполне удовлетворяет.

Четыреххлористый углерод является весьма

токсичным соединением; предельно допустимая концентрация его паров в воздухе составляет 0,2 мг/л.

Смесь четыреххлористого углерода, уксусной кислоты и уксусного ангидрида вызывает очень сильную коррозию аппаратуры. Четыреххлористый углерод менее бензола пожарои взрывоопасен при той же вредности производства. Ацетилирующая смесь с четыреххлористым углеродом является более агрессивной в коррозионном отношении, чем ацетилирующая смесь с бензолом. При промышленном их использовании создаются тяжелые условия труда и возникают значительные производственные затруднения: пожароопасность и взрывоопасность (бензол), сильная коррозия обоширокому развитию гетерогенного метода ацетилнрования.

С целью усовершенствования процесса в качестве разбавителя нспользуют диизонропиловый эфир.

Диацетат и триацетат не растворяются даже при кинячении в диизопрониловом эфире. Т. кии. эфира 68,47° С; он хорошо смешивается с уксусной кислотой и уксусным ангидридом, растворяется в воде в количестве всего 0,63 вес. % при 20° С, образует азеотроп с водой (95,53 вес. °/о )а) с т. кии. 62,2° С и по физиологическому .ействию аналогичен диэтиловому эфиру. Предельно допустимая концентрация паров диизонропилового эфира во много раз выше, чем паров бепзола и четыреххлористого углерода. Температура восиламенения диизоиропилового эфира 7,8° С.

В литературе нет сведений о наличии или отсутствии азеотропа в системе дпизоиропиловый эфир - уксусный ангидрид - уксусная кислота.

. Проведенное на лабораторной ректификационной колонке разделение указанной смеси доказывает отсутствие азеотрона.

Коэффициенты относительной летучести диизоиропилового эфира и уксусной кислоты и дпизопронилового эфира и уксусного ангидрида во всей области концентраций знач тельцо превосходят соответствующие коэффициенты относительной летучести с бензолом.

Таким образом, применение диизопронилового эфира обеспечивает улучшение условий разделения отработанных смесей при регенерации и уменьшает токсичность производства. Отсутствие азеотропа в системе при регенерации отработанных смесей позволяет получать разбавитель, не содержашпй уксусной кислоты, что нриводит к снижению потерь уксусной кислоты на стадии промывок ацетилцеллюлозы от ацетилирующей смеси, ускорению процесса нро.мывки, увеличенню производительности аппаратуры и уменьшению загрязнения сточных вод.

Получение ацетилцеллюлозы с использовакием диизонропилового эфира в качестве разбавителя показано па нримерах.

Пример 1. 5 г активированной хлопковой целлюлозы помещают в колбу с обратным холодильником н обрабатывают смесью еледующего состава в (г):

Уксусный ангидрид120

Диизонропиловый эфир30

Хлорная кислота0,4

Температура ацетилирования 45°С, время ацетилирования 4 час 30 мин.

Ацетилцеллюлозу нолучают в виде рыхлой волокнистой массы белого цвета, содержащей 62,5% связанной уксусной кислоты.

Удельная вязкость 0,40; раствор прозрачен и бесцветен.

Пример 2. 10 г активированной хлопковой целлюлозы помещают в колбу с обратпы.м холедильником и обрабатывают смесью следующего состава (в г);

Уксусп1лй ангидрид196

Уксусная кислота39

Диизопропиловый эфир65

Хлорная кислота0,8

Темиература ацетилирования 50° С, время ацетилирования 4 час. Получают ацетилцеллюлозу в виде рыхлой волокнистой массы белого цвета, содержащей 62,0-62,2% связанной уксусной кислоты.

Удельная вязкость 0,42-0,44; раствор прозрачен и бесцветен.

Пример 3. 5 2 активированной хлопковой целлюлозы помещают в колбу с обратным холодильником и обрабатывают смесью следующего состава (в г):

Уксусный ангидрид120

Диизопропиловый эфир30

Хлорная кислота0,35

Температура ацетилирования 48°С, время ацетилироваиия 5 час.

Получают ацетилцеллюлозу в виде рыхлой полокнистой массы белого цвета, содержащей 61,82-62,0% связанной уксусной кислоты.

Удельная вязкость 0,43-0,47; раствор прозрачен и бесцветен.

При применении диизопропилового эфира в качестве разбавителя увеличение содержаП1Ш уксусного ангидрида в ацетилирующей смеси не влечет за собой увеличения его расхода, так как уксусный ангидрид во всех случаях расходуется на одну и ту же реакцию независимо от вида разбавителя и после реге1 ерации отработапной ацетилирующей смеси полностью возвращается в процесс.

Увеличение расхода хлорной кислоты практически не сказывается на экономике процесса, так как ее расход .мал и стоимость невелика. К тому же незначительное повыщепие затрат в связи с увеличением расхода хлорной кислоты во много раз нерекрывается преимущества.мн способа. Применение диизопропилового эфира в качестве разбавителя выгодно вследствие более высокой относительной летучести диизонропилового эфира по сравнению с другими комнонентами отработанной ацетилирующей смеси. Для выделения эфира из этой смеси можно использовать более компактные п дешевые ректификациоиные колонны и установки, требующие меньших затрат энергии.

Диизонропиловый эфир не образует азеотронную смесь ни с одним из компонентов отработапной ацетилирующей смеси и поэтому .может быть выделен при ректификации практически в чистом виде.

Это обстоятельство должно привести к предотвращению потерь значительного количества уксусной кислоты и к исключению загрязнения сточных вод.

Предмет изобретения в присутствии катализатора и разбавителя, отличающийся тем, что, с целью усовершенствования процесса, в качестве разбавителя применяют диизопропиловыи эфир.