СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА АЦИЛИРОВАНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Советский патент 1972 года по МПК C08B3/06 

Изобретение относится к способам контроля завершенности химических процессов, мерой которой является гомогенность реакционной массы, в частности к способу контроля процесса ацилирования при получении сложных эфиров целлюлозы, например ацетатов целлюлозы.

При ацилировании целлюлоза превращается в триацетат целлюлозы и переходит из твердой фазы в раствор, образуя так называемый сироп. Наличие в сиропе даже очень небольпюго количества недоацетилированных волокон целлюлозы отрицательно сказывается на одном из основных показателей качества готовой продукции - фильтруемости. Определение фильтруемости является длительным процессом и может быть завершено лишь через 1-2 суток после получения продукта, что ограничивает возможности оперативного управления стадией ацетилирования, продолжительность которой в непрерывных методах составляет 10-20 мин.

Анализ осадка, полученного фильтрованием продукта, соответствующего требованиям технических условий по фильтруемости, показывает, что на 95-99% он состоит из целлюлозы и недоацетилированной целлюлозы, которая дальнейшим ацилированием может быть переведена в раствор. Остальная часть осадка представляет собой принципиально нерастворимые органические и неорганические примеси, не удаленные в процессе облагораживания целлюлозы. Контроль процесса ацилирования целлюлозы в настоящее время осуществляют по «чистоте поля путем визуального определения наличия непрореагировавших волокон целлюлозы в капле сиропа, помещенной между двумя предметными стеклами. Показатель

этот является качественным и чисто субъективным. Кроме того, результат может оказаться случайным.

Из-за отсутствия своевременной информации процесс ацилирования ведут в более мягких, чем это возможно, условиях, для того чтобы случайные колебания не привели к получению брака.

С целью улучшения контроля ацилирования целлюлозы и непрерывного осуществления его, предлагается контроль ацилирования целлюлозы в процессе получения ее сложных эфиров проводить путем определения наличия непрореагировавших волокон целлюлозы в реакционном растворе. Для этого часть сиропа на выходе из ацетилятора отбирают насосом с постоянным расходом, термостатируют и продавливают через фильтр, материал которого инертен по отношению к реакционной среде. Остальную часть сиропа подают

рования и т. д. По изменению давления перед фильтрующим устройством судят о наличии неирореагировавших волокон.

Ьсли сироп не содержит нерастворимых примесей, давление перед фильтром остается постоянным (см. чертеж, кривая 1}. Если сироп содержит только принципиально нерастворимые примеси, то давление перед фильтром вследствие его забивки начинает возрастать. Однако поскольку количество примесей невелико (доли процента от веса целлюлозы), процесс этот оказывается весьма длительным и полная забивка фильтра наступает через несколько суток непрерывной эксплуатации (см. чертеж, кривая 2).

Если ацилирование протекает при строго постоянных условиях, то недоацетилированная целлюлоза задерживается на фильтре, постепенно увеличивая давление перед ним. Однако так как сироп еще содержит ангидрид и катализатор ацилирования, часть целлюлозы постепенно ацилируется, растворяется 11 прйходит через фильтр. Наконец, насту4aeTj,jaKQ,состояние, при котором скорость фдвод. 7 недоацетилированпой целлюлозы о йзывг сяфавнюй скорости ее ацилирования -р-аетворения; (см. чертеж, кривая 3), при этом кривые- и 3 расположены почти эквидистантно. Чем больше поток недоацетилировапной целлюлозы, тем выше равновесное давление и положение кривой 3. Кривая 4 показывает изменение давления при получении продукта, качество которого находится на пределе требований по фильтруемости.

При проведении процесса, параметры которого имеют естественные колебания, качество продукта (фильтруемость) будет гарантировано в том случае, если величина давления (см. чертеж) находится в области, расположенной ниже кривой 4.

Направление кривой 2, а следовательно и кривой 4, определяется сортом целлюлозы и может быть найдено по результатам эксплуатации фильтрующей установки непосредственно на рабочем месте.

Таким образом, при эксплуатации фильтрующей установки в течение 120-15U час (400-800 циклов ацилирования) можно оперативно управлять процессом в максимально жестких условиях, поддерживая значение наиболее важных параметров, например расход уксусного ангидрида, на нижнем допустимом уровне. Величину этого параметра можно определять вручную или с помощью автоматической системы, в которой датчиком является манометрическое устройство.

При этом чем больше поверхность фильтра, тем дольше возможна работа без генерации и тем меньше чувствительность метода и наоборот.

Изменяя состав и температуру сиропа непосредственно перед фильтром, можно избрать наиболее рациональный способ воздействия на лроцесс ацилирования. Таким образом, фильтрующее устройство может служить моделью промышленного аппарата по ацилированию последних фракций целлюлозы и (или) являться датчиком для автоматической системы управления.

Пример 1. В действующий непрерывно ацетилятор подают 1 ч. активированной целлюлозы, 2,18 ч. уксусного ангидрида (избыток 15% относительно теоретического), 0,04 ч. серной кислоты и 6,78 ч. ледяной уксусной

кислоты. При начальной температуре 25°С и конечной ацилирование заканчивается за 25 мин. Расход сиропа составляет 150 кг/час. На выходе из ацетилятора сироп разделяют на два потока. Один из них направляют на остановку ацилирования и дальнейшую обработку, другой шестеренчатым насосом перекачивают через трубу, снабженную термостатирующей оболочкой, и подают на фильтр. Дисковый полиэтиленовый фильтр

имеет рабочую площадь 0,03 м, размеры пор 50-70 ж/с и общую пористость около 70%. Каждую минуту на фильтр поступает 250 мл сиропа. В течение 5 час работы давление перед фильтром возрастает с 1,5 до 10 атм и

сироп не фильтруется.

Качество триацетата целлюлозы, отобранного перед фильтром, характеризуется следующими показателями: фильтруемость (при Г оо) 400 мл; рабочая вязкость 10%-ного

раствора 7,3 пз; удельная вязкость 0,2%-ного

раствора в смеси метиленхлорид-метанол

0,38; прозрачность 180 мм; ацетильное число

61,3%.

Пример 2. Все параметры технологического процесса сохраняют такими же, как в примере 1, но расход уксусного ангидрида увеличивают до 25%-ного избытка относительно теоретически необходимого (2,36 ч.). Давление перед фильтром остается почти

неизменным (1,5-3 атм) в течение 80 час, после чего начинает возрастать. Через 115 час работы давление на фильтре 9 атм. Качество триацетата целлюлозы характеризуется следующими показателями: фильтруемость (при Г оо) 1500 мл; рабочая вязкость 10%-пого раствора 4,6 пз; удельная вязкость 0,2%-ного раствора в смеси метиленхлорид-метанол 0,39; прозрачность 500 мм; ацетильное число 61,5%.

Пример 3. Все параметры технологического режима сохраняют такими же, как в примере 1. Через 3 час работы давление на фильтре 6 атм. В этот момент расход уксусного ангидрида увеличивают до 2,27 ч. или

температуру в средней зоне ацетилятора увеличивают с 38 до 41°С, а в последней зоне уменьшают с 55 до 53°С, или температуру в средней зоне ацетилятора повышают с 38 до 4ГС, расход катализатора уменьшают до

Давление на фильтре остается около 6 атм в течение 1,5 час, в дальнейшем начинает снижаться. Еще через 2,5 час давление на фильтре 2 атм. Качество триацетата целлюлозы, отобранного в этот момент перед фильтром, характеризуется следующими показателями: фильтруемость (при ) 1200 мл; рабочая вязкость 10%-ного раствора 4,9 лз; удельная вязкость 0,2%-ного раствора в смеси метиленхлорид-метанол 0,39; прозрачность 500 мм; ацетильное число 61,5%.

Предлагаемый способ позволяет получать непрерывную информацию о качестве продукта, что дает возможность не только сократить выход бракованной продукции, но и в

каждом конкретном случае принять наиболее экономически выгодное решение.

Предмет изобретения

Способ контроля процесса ацилирования целлюлозы при получении ее сложных эфнров путем определения наличия непрореагировавщих волокон в реакционном растворе,

отличающийся тем, что, € целью улучшения контроля, часть реакционного раствора подают на фильтрующее устройство и по изменению давления перед фильтрующим устройством судят о наличии непрореагировавших

волокон.

Продолжительность срильтроиии

г