Способ получения карбоксиметилцеллюлозы

ZIP архив

Текст

СООЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН а 9) СВ З(51) С 08 В 11 12ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ордена Трудового Красного Знамени всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических смол И Московский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И.М.Губкина(56) 1.Тимохин И,М., Финкельштейн М.3. Производство карбоксиметиловых эфиров целлюлозы.-ЖПХ, 1962, т.35, Р 2, с.429.2. Тимохин И,М. и др. Карбоксиметилирование щелочной целлюлозы в токе горячих газов.- Химическая про" мышленность, 1967, 9 7, с.10,3. Городнов В.Д, и др. Химические реагенты и термосолеустойчивые буровые растворы. Ташкент, ФАН, 1977, с. 25)(прототип)(54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗН мерсеризацией целлюлозы раствором едкого натра с последующим отжимом и измельчением, алкилированием щелочной целлюлозы монохлорацетатом натрия и выделением целевого продукта, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения расхода монохлорацетата натрия, увеличения выхода целевого продукта и утилизации отходов производства, алкилирование проводят смесью монохлорацетата натрия с кубовым остат" ком стадии очистки карбоксиметилцеллюлозы при соотношении 1:0,05-2,0.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что мерсеризацию проС водят раствором кубового остатка стадии очистки карбоксиметилцеллюлозы,содержащим 100-250 г/л солей остатка и 200-300 г/л едкого натра., Изобретение относится к получению карбоксиметилцеллюлоэы (КМЦ) путем О-алкилирования щелочной целлюлозы монохлорацетатом натрия, монохлоруксусной кислотой или их смесями, КМЦ содержащая примеси, 5находит применение в нефтедобывающей, газовой и геологоразведочнойпромышленности при бурении нефтяныхи газовых скважин, в промышленностисинтетических моющих средств, горнохимической, горнообогатительной,текстильной и других отраслях промышленности,Известен способ получения КМЦ Оалкилированием щелочной целлюлозымонохлорацетатом натрия 1) .Недостатками известного способаявляются низкая эффективность карбоксиметилирования,т,е.низкий коэффициент полезного использования О-алкилирующего реагента (34-44),и использование в качестве О-алкилирующего ре.агента дефицитного и дорогостоящегосырья - монохлорацетата натрия илимонохлоруксусной кислоты. Низкая эфФекти вност ь карбоксиметилировани яобъясняется тем,что наряду с основнойреакцией карбоксиметилирования протекает побочная реакция гидролиза монохлорацетата натрия,Использование указанных О-алкилирующих реагентов объясняется тем,что в настоящее время не известныдругие реагенты, карбоксиметилирующиещелочную целлюлозу.Известен также способ повышения 35эффективности карбоксиметилированияудалением влаги в процессе завершения реакции карбоксиметилирования 2) .Однако, удаление влаги в процессе завершения реакции карбоксиметилирования приводит к нестабильностипроцесса, т.е, невозможности получения качественного продукта из-затрудности контроля температуры и вре-,мени подачи массы на сушку в условяях экзотермического процесса. Отклонение температуры или момента подачимассы на сушку на весьма низкую трудно регулируемую величину приводит кснижению качества КМЦ и понижениюэффективности реакции карбоксиметилирования. Кроме того, КМЦ, получаемая при этом, имеет ватообразный види соответственно низкую насыпную массу (на 20-25 меньше, чем по 111 ),что затрудняет ее грануляцию и вызывает повышенный расход тары.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ получения КМЦ, заключающийся в том, что бО.щелочную целлюлозу, полученную мерсериэацией в пресс-вййнах, отжатуюот избытка щелочи и измельченную ваппаратах Вернера-ПФлейдерера, обрабатывают в этих же аппаратах монохлорацетатом натрия, после чего вреакционной смеси завершается реакция карбоксиметилирования, она сушится и измельчается 3,Недостатками известного способаявляются низкая эффективность О"алкилирования (от 43,5 при молярномсоотношении целлюлоза:монохлорацетат натрия 1;2,0 до 50,4 при молярном соотношении 1:0,25) и соответ"ственно высокий расход монохлорацетата натрия.Целью изобретения является сокращение расхода монохлорацетата натрия,увеличение выхода целевого продуктаи утилизация отходов производства.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу получения КМЦмерсеризацией целлюлозы растворомедкого натра с последующим отжимоми измельчением, алкилированием щелочной целлюлозы монохлорацетатом.натрия с последующим выделением целевого продукта, алкилирование проводят смесью монохлорацетата натрияс кубовым остатком стадии очисткиКМЦ 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 нат.ра.Кубовые остатки образуются приочистке технической КМЦ путем ее эк -стракции водными растворами этанолас вымыванием примесей, Такая КМЦнаходит применение в парфюмерной идругих отраслях промышленности. Обра"зующийся кубовый остаток содержит,Хлорид натрия 45-60Гликолят натрия 35-50Ацетат, карбонат идругие соли натрия 10-20Этот остаток, являюинйся обременительным отходом производства очищеннойКМЦ, удаляется в канализацию вместесо сточными водами, что засоляет изагрязняет водоемы и является крайне отрицательным явлением с точкизрения экологии.Способ осуществляется следующимобразом.Щелочную целлюлозу, полученнуюпюбым методом, обрабатывают в аппара"ге типа Вернера-Пфлейдерера сме;ью монохлорацетата натрия и отходов,образующихся в процессе очистки КМ 4содержащих 45-60 хлорида натрия,35-50 гликолята натрия и 10-20 ацетата, карбонатов и других солей натрия при соотношении монохлорацетатнатрия и кубовые остатки 1:0,1-2,0,После перемешивания и завершенияреакции карбоксиметилирования КМЦ сушится и упаковывается. При таких условиях обработки гидролиз О-алкилирующего реагента протекает в значи 1087526тельно меньшей степени, эффективность реакции карбоксиметилированияповышается до 55-58.Использование щелочного растворакубовой жидкости с содержанием солей200-250 г/л позволяет снизить вымыванне гемицеллюлоз из целлюлозы с3-4 до 1 эа счет снижения набухания целлюлозы в полученном раствореи повысить выход целевого продукта,а также снизить коэффициент использования алкилирующего реагента с1,8 до 1,4-1,6 моль на элементарноезвено целлюлозы за счет уменьшениясодержания воды в щелочной целлюлозе.Снижение содержания солей в щелсч ном растворе кубовой жидкости ниже100 г/л не приводит к получению желаемых результатов, так как не сни"жает набухания целлюлозы и вымываниягемицеллюлоэ из целлюлозы, Уменьшение содержания воды в реакционноймассе недостаточно для повышениякоэффициента использования алкилирующего реагента. Повышение содержания солей более 250 г/л ухудшает качество готового продукта.Концентрация едкого натра ниже200 г/л не позволяет получить требуемую степень замещения готового продукта и затрудняет работу оборудования. Повышение концентрации едкогонатра более 300 г/л приводит к уве-личению содержания едкого натра вреакционной массе и снижению коэффициента использования алкилирующегореагента,35Целочной раствор кубовой жидкости приготавливается либо путем растворения едкого натра в кубовой жидкости указанного состава, либо путем смешения кубовой жидкости с кон- "Оцентрированным раствором щелочи досодержания солей 100-250 г/л.Древесную целлюлозу обрабатываютщелочным раствором кубовой жидкостиУсодержащим 100-250 г/л солей состава:40-130 г/л хлористого натрия, 2590 г/л гликолята натрия и 5-30 г/лацетатов, карбонатов и других солейи 200-300 г/л едкого натра, в течение 30 мин , отжимают до 2,6-3,0кратного веса, смешивают с алкилирую,щим реагентом при соотношении целлюлоза:монохлорацетат натрия равном1:1,4-1,8 моль. Полученную реакционную смесь выдерживают при 80"С в течение 2 ч и в продукте определяютстепень замещения, содержание основного вещества, выход КМЦ и эффективность использования алкилирующегореагента.60П р и м е р 1 . 844 г щелочной целлюлозы, полученной известным способом, имеющей в составе, : с(, -целлюлоза 32,96; ИаОН 16,25, обрабатывают 322 г монохлорацетата натрия и 32 г кубового остатка (соотношение1:0,1), имеющего следующий состав,%;Хлорид натрия 51,4Гликолят натрия 36,7Ацетат натрия 5,0Едкий натр 1,8Карбонат натрия 5,1После завершения реакции КМЦ имеетстепень замещения 88, степень полимеризации 518, содержание основноговещества 56, 1. Эффективность реакции карбоксиметилирования 55.П р и и е р 2 . Опыт проводяттак же, как в примере 1, но щелочнуюцеллюлозу обрабатывают 220 г монохлорацетата натрия и 137,6 г кубового остатка (соотношение 1:0,63) состава по примеру 1, После завершенияреакции КМЦ имеет степень замещения65, степень полимеризации 534, содержание основного вещества 54,3, ЭФ"Фективность реакции карбоксиметилирования 59,П р и м е р 3. Опыт осуществляюткак в примере 1, но щелочную целлюлс"эу обрабатывают 240 г мэнохлорацета=та натрия и 480 г кубового остаткасостава, как в примере 1 (соотношение 1:2), После завершения реакцииКМЦ имеет степень замещения 65, степень полимеризации 526, содержаниеосновного вещества 51,4, Эффективность реакции карбоксиметилирования.58,7.П р и м е р 4. Опыт осуществля"ют как в примере 1, но щелочнуюцеллюлозу обрабатывают 329 г монохлорацетата натрия и 25 г кубовогоостатка состава,как в примере 1(соотношение 1:0,08). После завершения реакции КМЦ имеет степень замещения 82,степень полимеризации 446, содержание основного вещества 51,4. Эффек"тивность реакции карбоксиметилирования 48,75.П р и м е р 5 (известный). Опытосуществляют, как в примере 1, нощелочную целлюлозу обрабатывают322 г монохлорацетата натрия. Послезавершения реакции КМЦ имеет степеньзамещения 77, степень полимеризации421, содержание основного вещества51,9. Эффективность реакции карбосиметилирования 48,1.П р и м е р б. 500 г древеснойцеллюлозы обрабатывают 9 л щелочногораствора кубовой жидкости, содержащего 250 г/л солей (130 г/л натрий хлористый, 90 г/л гликолята натрия и30 г/л других солей) и 300 г/л едкого натра при 20 С в течение 30 мин.По окончании обработки целлюлозу отжимают до степени отжима 2,8 н измельчают в течение 60 мин. Измельченнующелочную целлюлозу, имеющую состав,: целлюлоза 33, едкий натр 16, соли 7,0, вода 44, смешивают с монохлорацетатом натрия прн мольном соВыходКМЦ,г Содержаниеосновноговещества,Способ Известный 1:1,8 52,0 1460 46,9 83,0 Предлагаемый по примерамб 1593 49,7 1470 51,6 1522 52,0 53,0 88,4 1;1,8 54,0 53,5 60,0 82,5 86,3 7 1:1,6 8 1:1,6 9 1:1,4 54,3 76,0 Составитель Т.МартинскаяТехред М. Гергель Коррек тор М . Де мчи к Редактор Н.Рогулич Заказ 2582/22 Тираж 469 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППППатент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 отношении целлюлоза: МХУК 1:1,8 в течение 60 мин., выдерживают при 80 С в течение 2-х часов и сушат.Полученный продукт имеет степень замещения 88,4 содержание основного вещества 53. Выход КМЦ 1593 г. Эффективность реакции 49,7.П р и м е р 7. 500 г древесной целлюлозы обрабатывают 9 л щелочного раствора кубовой жидкости, содер" жащего 100 г/л солей (40 г/л хлористого натрия, 25 г/л гликолята натрия и 5 г/л ацетатов, карбонатов и других солей) и 200 г/л едкого натра при 20 фС в течение 30 мин. По окончании обработки целлюлозу отжимают до степени отжима 2,7, измельчают в течение 90 мин и обрабатывают монохлорацетатом натрия в соотношении 1,6 моль на элементарное звено целлюлозы по примеру 1. Полученный продукт имеет степень замещения 82,5, содержание основного вещества 54. Выход КМЦ 1444 г, Эффективность реакции 51,6.П р и м е р 8, 500 г древесной целлюлозы обрабатывают 9 л щелочного раствора кубовой жидкости следующего состава, г/л: едкий натр 250; смесь солей 150 (хлористый натрий 100, гликолят натрия 50, другие соли 20) при 20 С, далее процесс ведут по примеру 2. Полученный продукт. имеет степень замещения 86,3, содержание основного вещества 53,5, выход КМЦ1522 г, Эффективность реакции 52.П р и м е р 9 , 500 г древеснойцеллюлозы обрабатывают 9 л щелочногораствора кубовой жидкости следующегосостава: едкий натр 200 г/л, смесьсолей 150 г/л, по примеру 3 при 20 Св течение 30 мин и шелочную целлюлозу обрабатывают монохлорацетатом натрия при соотношении целлюлозы: Иа;1 О МХУК 1:1,4. Далее процесс ведут попримеру 2. Продукт имеет степень замещения 76, содержание основного вещества 60. Эффективность реакции54,3,15 , П р и м е р 10 (иэвестный). 500 гдревесной целлюлозы обрабатывают 9 лраствора едкого натра с концентрацией 300 г/л и процесс ведут по примеру 1. Полученный продукт имеетстепень замещения 83,0. Содержаниеосновного вещества 52,0. Выход КМЦ1469 г. Эффективность реакции 46,9.В таблице приведены показателиКМЦ,получаемой известным и предлагаемым способами. Использование изобретения позволяет использовать отходы производства очищенной ИаКМЦ, снизить расход монохлорацетата натрия на реакцию карбоксиметилирования, увеличить выход КМЦ и таким образом повысить производительность процесса,

Смотреть

Заявка

3350845, 10.11.1981

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СИНТЕТИЧЕСКИХ СМОЛ, МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ИМ. И. М. ГУБКИНА

ПЕТРЕНКО ВИТАЛИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ, ПРОКОФЬЕВА МИРА ВЛАДИМИРОВНА, ДАВЫДОВА ВАЛЕНТИНА ИВАНОВНА, САЛЬНИКОВА ДАРИЯ ВАСИЛЬЕВНА, ГОРОДНОВ ВАСИЛИЙ ДМИТРИЕВИЧ, ИССЕРЛИС ВИКТОР ИОСИФОВИЧ, КОРОХ САМЮЭЛЬ ГЕРШОНОВИЧ, ОРЛОВ ЮРИЙ СЕРГЕЕВИЧ, ФАНОВ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: C08B 11/12

Метки: карбоксиметилцеллюлозы

Опубликовано: 23.04.1984

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1087526-sposob-polucheniya-karboksimetilcellyulozy.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ получения карбоксиметилцеллюлозы</a>

Похожие патенты