ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение ацетилцеллюлозы в гомогенной среде из "Технология производства химических волокон" Активация целлюлозы производится в активаторе, представляющем собой футерованный внутри стальной горизонтально расположенный аппарат, снабженный лопастной мешалкой и рубашкой для темперирования. [c.355] Ацетилирование. Ацетилирующая смесь состоит из этерифицирующего агента — уксусного ангидрида, растворителя и катализатора. [c.355] В качестве растворителя можно использовать уксусную кислоту или метиленхлорид. При применении уксусной кислоты ограничивается возможность увеличения емкости аппарата периодического действия (загрузка целлюлозы не более 200 кг), так как при больших объемах невозможно обеспечить отвод тепла, выделяющегося при реакции этерификации, взаимодействии уксусного ангидрида с водой и в результате превращения механической энергии в тепловую при перемешивании. Местные перегревы реакционной массы приводят к деструкции целлюлозы и ацетилцеллюлозы и к неравномерной скорости ацетилирования в разных участках. Так как при использовании уксусной кислоты в качестве растворителя невозможно получение крупных партий ацетилцеллюлозы, в настоящее время при ацетилировании периодическим способом она не употребляется. Поэтому ниже мы более подробно остановимся на ацетилировании с применением метиленхлорида. [c.356] В качестве катализатора процесса ацетилирования наиболее широко применяется серная кислота. При ацетилировании в среде уксусной кислоты периодическим способом расходуется 8—12% серной кислоты от веса целлюлозы, в присутствии метиленхлорида— только 1—2%. Недостаток серной кислоты — образование в процессе этерификации наряду с уксуснокислыми небольшого количества сернокислых эфиров целлюлозы. Эти эфиры мало стабильны, и при омылении выделяется серная кислота, вызывающая разложение ацетилцеллюлозы, особенно при повышенных температурах (понижение термостабильности). Поэтому при применении большого количества серной кислоты обязательной операцией является стабилизация ацетилцеллюлозы— разложение сернокислых эфиров и удаление выделяю щейся при этом серной кислоты. Стабилизация проводится путем обработки ацетилцеллюлозы 0,1—0,2%-ным раствором серной кислоты при 80—90 °С в течение 1—2 ч и последующей отмывки от Н2504. [c.357] При применении в качестве растворителя метиленхлорида катализатором может служить хлорная кислота (0,2—0,5% от веса целлюлозы), не образующая нестабильных эфиров целлюлозы). При использовании в качестве растворителя уксусной кислоты хлорная кислота не употребляется, так как вызывает желатинизацию раствора. [c.357] Температура при ацетилировании в гомогенной среде составляет 40—50°С, продолжительность — 9—10 ч, модуль ванны— 8—10. Ведутся работы по сокращению времени ацетилирования до 6—7 ч путем одновременной передачи ацетилирую-щей смеси вместо трехступенчатой. [c.357] Ацетиляторы — горизонтальные цилиндрические аппараты — снабжены мощной мешалкой и имеют рубашку для охлаждения. Ввиду сильной агрессивности ацетилпрующей смеси эти аппараты изготовляются из специальных сортов кислотоупорной стали ли фосфористой бронзы. [c.357] Частичное омыление. Для получения ацетонорастворимой ацетилцеллюлозы триацетатцеллюлозы подвергают частичному омылению. Омыление ведется в присутствии катализатора — серной кислоты и небольшого количества воды, которую вводят в реакционную смесь по окончании процесса ацетилирования. Чем больше воды содержится в омыляющей смеси, тем быстрее, но менее равномерно протекает омыление. Поэтому содержание воды в омыляющей смеси не должно превышать 10%. [c.358] Серная кислота употребляется в количестве 15% от веса исходной целлюлозы. В таком большом количестве кислота не вызывает образования сернокислых эфиров, а наоборот, служит катализатором их омыления, так как присутствует омыляющий агент — вода. [c.358] Продолжительность омыления зависит от требуемого содержания связанной уксусной кислоты в ацетилцеллюлозе и температуры. При 40—45 °С процесс длится 8—10 ч. Обычно омыление проводят при непрерывном перемешивании и подогреве в двух аппаратах. Первая стадия омыления — так называемый гидролиз под давлением — осуществляется в ацетиляторе, вторая стадия омыления — открытый гидролиз — в высадителе (бак с якорной мешалкой и рубашкой), в котором затем происходит высаживание ацетилцеллюлозы. Продолжительность первой стадии составляет 3—5 ч, второй — 5—7 ч. [c.358] По окончании омыления находящуюся в растворе серную кислоту нейтрализуют уксуснокислым натрием и отгоняют метиленхлорид путем обогрева горячей водой (через рубашку) высадителя. Пары метиленхлорида конденсируются в холодильнике, и конденсат возвращается в производство. [c.358] Высаживание. Высадить ацетилцеллюлозу можно водой. Однако для этой цели лучше использовать слабую кислоту, так как при этом создаются более мягкие условия для равномерного высаживания эфира целлюлозы, чем при применении воды. Поэтому высаживание вторичного ацетата целлюлозы производят путем постепенного добавления 10%-ного раствора уксусной кислоты. После высаждения концентрация уксусной кислоты составляет 35%. Уменьшение концентрации СНзСООН хотя и приводит к большему выходу продукта, но при этом в нем увеличивается количество низкомолекулярных фракций п затрудняется регенерация уксусной кислоты. Общий цикл работы высадителя составляет 13—15 ч. Иногда после высаживания ацетилцеллюлоза измельчается. [c.358] Промывные воды первой промывки соединяются со слабой уксусной кислотой, остающейся после высаживания ацетилцеллюлозы, и подаются в цех регенерации. Концентрация СН3СООН при этом составляет 20—25%. Уксусная кислота регенерируется экстракцией уксусноэтиловым эфиром (этилаце-татом). Этот процесс осуществляется в экстракционных колоннах, Полученный экстракт подвергается дистилляции (перегонке). Легколетучий компонент — этилацетат — конденсируется и используется для следующего цикла экстракции. Кубовым остатком является ледяная уксусная кислота, которая после вакуумной перегонки вновь возвращается в производство. Поскольку уксусной кислоты получается больше, чем это необходимо для производства ацетилцеллюлозы, значительное количество СН3СООН выпускается в виде товарной продукции или путем каталитической дегидратации превращается в уксусный ангидрид, который используется для ацетилирования. [c.359] При ацетилировании целлюлозы в среде метиленхлорида (катализатор 1—2%-ная Н2804) стабилизация ацетилцеллюлозы не требуется. [c.359] После промывки ацетилцеллюлоза поступает на центрифуги непрерывного действия для удаления большей части воды. Затем ацетилцеллюлоза, содержащая 60—80% влаги, поступает в сушилку. Для более интенсивной сушки и предотвращения разложения ацетилцеллюлозы применяют вакуумную сушилку, представляющую собой горизонтальный цилиндрический аппарат с паровой рубашкой и гребковой мешалкой (на гребках укреплены паровые змеевики). При разрежении 650 мм рт. ст. температура сушки составляет 60—65°С, продолжительность— 7—8 ч, загрузка сушилки— 1500 кг (в пересчете на сухую ацетилцеллюлозу). [c.359] На некоторых заводах применяется полунепрерывный процесс получения ацетилцеллюлозы, т. е. непрерывно осуществляются некоторые операции (например, активация целлюлозы, промывка ацетилцеллюлозы на движущихся сетках, непрерывное высаживание, сушка и т. д.). В последнее время внедрен в производство также и непрерывный процесс получения ацетилцеллюлозы. Этот высокопроизводительный и экономический процесс является наиболее перспективным. [c.359] Вернуться к основной статье