Способ получения карбоксиметилцеллюлозы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцналюстнческикРеспублик и 952853(22) Заявлено 1 Ы 080 (2 ) 2992999/23-05с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 230832,Бюллетень Йо 31 51) М. Кл.з С 08 В 11/12 Государствеиинй комитет СССР по делам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 23. 08. 82 Ъ 72) Авторы изобретеии однов М.В.П ский, В.И.Иссер.М.Мог офьева Московский институт нефтехимической и газпромышленности им. И.М.Губкина и Всесоюзнынаучно-исследовательский институт синтетических с(54) СПОСОБ П Я КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ Изобретение относится к получению карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) путем алкилирования щелочной целлюлозы, полученной мерсериэацией целлюлозы с последующим отжимом в отсутствие органических раэбавителей. КМЦ находит применение в нефтедобывающей, газовой и геологоразведочной промышленности при бурении нефтяных и газовых скважин, в промышленности синтетических моющих средств, горнохимическбй, горнообогатительной текстильной, и других отраслях промышленности.Известны способы получения карбо ксиметилцеллюлозы 0-алкилированием щелочной целлюлозы монохлорацетатом натрия 113. Недостатком известного способа .является низкая эффективность карбоксиметилирования, т.е. низкий коэффициент полезного использования О-алкилирующего реагента. Это объяс няется тем, что наряду с основной реакцией карбоксиметилирования протекает побочная. реакция гидролиза монохлорацетата натрия. Степень замещения КМЦ регулируется в основном путем изменения количественного соотношения целлюлозы и монохлорацетата натрия. Степень замещениятакже в значительной степени зависит от содержания воды и щелочи в исходной щелочной целлюлозе, которыевлияют на соотношение скоростей реакции карбоксиметилирования целлюлозы и гидролиэа О-алкилирующего реагента. Реакционная смесь должнасодержать определенное количествоводы для обеспечения диффузии реагента в целлюлозные волокна. Однаковысокое содержание воды усиливаетпроцесс гидролиэа щелочной целлюлозыи монохлорацетата натрия, что при водит к уменьшению эффективности использования 0-алкилирующего реагентастепени замещения КМЦ и ухудшениюее растворимости. Наиболее близким к предлагаемому, способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения КМЦ, заключающийся в том, что целлюлоза в виде папки обрабатывается раствС 1 ром едкого натра концентрации 210-240 г/л в мерсеризационных пресс-ваннах в .течение 1,0 ч при 20-22 оС прй непрерывной циркуляции раствора, отжимают от избытка раствора щелочи до 2,5-2,8 кратной массы по отношению к массежимают до массы 1296 г и снова эамачивают в водном растворе едкого натра концентрации 120 г/л и отжимают до массы 840 г, Щелочная целлюлоза имеет следующий состав: с 1,-целлюлоза 34,6, едкий натр.12,4, вода 53 . Щелочную целлюлозу в течение 1,5 ч при 15 200 С обрабатывают 256 г монохлорацетата натрия, что составляет 1,1 моль монохлорацетата натрия на 1 моль А-целлюлозы. После дозревания и сушки КМЦ имеет следующие показатели: степень замещения - 74, степень полимеризации - 512, содержание основного вещества - 61,6, Эффективность реакции карбоксиметилирования 67,2,П р и м е р 2. Мерсеризацию проводят так же, как в примере 1, но обрабатывают 233 г монохлорацетата натрия,.что составляет 1,0 моль монохлорацетата натрия на 1 моль с-целлюлозы, После дозревания.и сушки КМЦ имеет следующие характеристики:степень замещения - 69,степень полимеризации - 490, содержание основного вещества - 65,1.Эффективность реакции карбоксиметилирования 69.П р и м е р 3. 324 г целлюлозы в пересчете на абсолютно сухую замачивают в 6,5 л водного раствора едкого натра концентрации 180 г/л, отжимают до массы 810 г, повторно мерсеризуют в водном растворе едкого натра концентрации 90 г/л, отжимают до массыЪ 810 г. Состав щелочной целлюлозы: с -целлюлоза 25,1, йаОН 9,2, вода 65,7, Щелочную целлюлозу обрабатывают 187 г монохлорацетата натрия, что соответствует 0,8 моль монохлорацетата натрия на 1 моль сЬ-целлюлозы, После дозревания и сушки КМЦ имеет следующие характеристики: степень замещения - 55, степень полимеризации - 526, содержание основного вещества - 64,5. Эффективность реакции карбоксиметилирования 68,7. П р и м е р 4. 324 г целлюлозы в пересчете на абсолютно сухую замачивают в 6,5 л водного раствора концентрации 350 г/л и отжимают до массы 810, повторно мерсеризуют в водном растворе едкого натра концентрации 130 г/л и отжимают до массы 810 г,Состав щелочной целлюлозы: о-целлюлоза 36, йаОН 1.4,5,овода 49,5.Щелочную целлюлозу обрабатывают 315 г монохлорацетата натрия, что составляет 1,35 моль монохлорацетатй натрия на 1 моль сС -целлюлозы. После дозревания и сушки КМЦ имеет следующие характеристики: степень замещения -. 88, степень полимеризации 541, содержание основного вещества 65,9. Эффективность реакции карбоксиметилирования 65,9.. П р и м е .р 5, Щелочную целлюлозу получают таким образом, что содервоздушно-сухой целлюлозы, измельчают полученную щелочную .целлюлозу, имеющую следующий состав: К-целлюлоза 30-35, едкий натр 15-18, вода- остальное, в аппаратах Вернера-Пфлейдера в течение 2,0-,2,5 ч и перемеши вают с монохлорацетатом натрия в тех же аппаратах в течение 2-2,5 ч при 20-40 С. Реакционную смесь выгружают в бункерные тележки, где процесс карбоксиметилирования завер шается в течение 1,0-1,5 ч при самопроизвольном повышении температуры смеси до 90-1000 С эа счет экзотермичности процесса. Влажную КМЦ подвергают сушке, измельчению и упаковке Г 22.Основным недостатком данного способа является низкий коэфФициент использования алкилирующего реагента монохлорацетата натрия и соответственно низкая эффективность реакции карбоксиметилирования (от 43,5 при молярном соотношении целлюлозы: монохлорацетат натрия 1:2,0 до. 50,4 при молярном соотношении 1:0,25),Целью изобретения является повышение эФФективности процесса эа счет использования монохлорацетата натрия.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения карбоксиметилцеллюлозы, включающему мерсеризацию целлюлозы, отжим и обработку полученной щелочной целлюлозы монохлорацетатом натрия, для обработки используют щелочную целлюлозу, содержащую 25-36 с -целлюлозы, 9 - 35 14,5щелочи и воду.Несмотря на увеличение содержания воды в щелочной целлюлозе применение алкалицеллюлозы такого состава, в котором оптимально сочетается содер жание едкого натра и воды, дает неожиданный эффект, при котором повышается эФфективность реакции карбоксиметилирования.Сущность способа заключается в 45 следующем.целлюлозу мерсеризуют в водном растворе едкого натра с концентрацией едкого натра 180-350 г/л в течение 0,25-1,5 ч при 25-60 С, отжимают до 2,5-4,5 кратной массы по отношению к массе исходной целлюлозы и затем отжатую целлюлозу повторно мерсеризуют водным раствором едкого натра концентрацией 80-150 г/л в течение 0,25-1,5 ч при 25-600 С и отжимают до тех же степеней отжима. Далее щелочную, целлюлозу измельчают любым, способом и обрабатывают монохлорацетатой натрия. После завершения реакции карбоксиметилирования КМЦ измель чают, сушат и упаковывают.П р и м е р 1. 324 г целлюлозыв пересчете на абсолютно сухую замачивают в 6,5 л водного раствора едкого натра концентрации 240 г/л, от952853 формула изобретения 10 15 20 25 Составитель Т.МартинскаяРедактор Н.Джуган Техред М.Коштура Корректор О.Билак Заказ 6202/37 Тираж 514 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филнал ППП фПатент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 жание йаОН составило 8,9, а воды 66,2 и обрабатывают монохлорацетатом натрия, аналогично примеру 3. Степень замещения КМЦ составила 42, степень полимериэации - 512, содержание основного вещества - 57,2. Эффективность карбоксиметилирования - 42.П р и м е р 6. (По известному способу). 324 г целлюлозы в пересчете на абсолютно сухую замачивают в 6,5 л едкого натра концентрации 240 г/л и отжимают до массы 840 г.Состав, щелочной целлюлозы, а -целлюлоза 33,1, МаОН 16,5, во. да 51,4,Щелочную целлюлозу обрабатывают 315 г монохлорацетата натрия, что соответствует 1,35 моль монохлорацетата натрия на 1 моль целлюлозы. После дозревания и сушки КМЦ имеет следующие характеристики: степень замещения - 60, содержание основного вещества - 52,8, степень полимеризации - 459. Эффективность реакции карбоксиметилирования составляет 44,4 . Получение КМЦ по предлагаемомуспособу имеет следующие основныепреимущества по сравнению с известным: увеличивается эффективность карбоксиметилирования на 10-251сокращается расход монохлорацетата натрия при получении КМЦ на 10-25;сокращается расход едкого натра на 15-20. Способ получения карбоксиметилцеллюлоэы, включающий мерсериэацию целлюлозы, отжим и обработку полученной щелочной целлюлозы монохлорацетатом натрия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияэффективности процесса для обработки используют щелочную целлюлозу,содержащую 25-36, а-целлюлозы,9-14,5 щелочи и воду.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Драхия Ч.Д. Производство карбоксиметилцеллюлоэы.-ЖПХ, 1962, т. 35,М 2, с. 429.2. Городнев В.Д. Химические реагенты термо-солеустойчивые буровыерастворы. Ташкент, Изд-воФАН, 1.977