DD253826A1 - METHOD FOR THE CONTINUOUS CLEANING OF HYDROXYETHYL CELLULOSE - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung wasserloeslicher Hydroxyethylcellulose (HEC), deren Herstellung vorzugsweise ohne oder mit einem niedrigen Flottenverhaeltnis Diffusionshilfsmittel zu Cellulose erfolgte, bzw. einen niedrigen Diffusionshilfsmittelanteil besitzt, mit einem Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisch, im Gegenstrom bei Normaltemperatur in einem Ruehrwerkskolonnenextraktor (4), in dem im unteren Bereich in geeigneter Weise eine Fluessigkeit (20) zur sprunghaften Aenderung der Extraktionsmittelzusammensetzung des Extraktionsmittels (14) eingeleitet wird, dem eine besondere Eintragsmischstrecke (2), in der in die wasserfeuchte Roh-HEC (1) ein Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisch (13) eingeduest wird, vorgeschaltet und dem ein mechanischer Feststoffaustrag (9) mit gleichzeitiger Foerderung in eine mechanische Fluessigkeitsabtrennung mit Nachwascheinrichtung (10) bei gleichzeitiger Rueckfuehrung des von der gereinigten HEC abgetrennten Extraktionsmittels (19) in den Ruehrwerkskolonnenextraktor (4) nachgeschaltet sind.The invention relates to a process for the continuous purification of water-soluble hydroxyethylcellulose (HEC) whose preparation was preferably carried out without or with a low liquor ratio diffusion aid to cellulose, or has a low diffusion assistant, with an alcohol-water-acetone mixture, in countercurrent at normal temperature in a stirred column extractor (4), in which a liquid (20) is introduced in the lower region for the abrupt change of the extractant composition of the extractant (14), to which a special feed mixing line (2), in which in the water-moist crude HEC (1 ) an alcohol-water-acetone mixture (13) is injected, upstream and a mechanical solids discharge (9) with simultaneous promotion in a mechanical liquid separation with Nachwascheinrichtung (10) with simultaneous return of the separated from the purified HEC extractant (19) inthe agitator column extractor (4) are connected downstream.

Description

Anwendungsgebiet-der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung wasserlöslicher Hydroxyethylcellulose (HEC). Die nach dem Verfahren herstellbaren Produkte haben insbesondere als Verdickungs-, Dispergier-, Binde-, Klebe- und Wasserbindemittel in Verfahren und Technologien ein breites Anwendungsgebiet in Industrie und Technik. Dort wirken sich die enthaltenden Nebenprodukte störend aus.The invention describes a process for the continuous purification of water-soluble hydroxyethyl cellulose (HEC). The products which can be prepared by the process have a broad field of application in industry and technology, in particular as thickeners, dispersants, binders, adhesives and water binders in processes and technologies. There, the by-products containing interfering.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

HEC wird in bekannter Weise hergestellt, indem Cellulose ohne oder mit Anwendung des Diffusionshilfsmittels wie Aceton oder Mischungen dieses mit anderen organischen Substanzen mit Natronlauge behandelt und anschließend mit Verbindungen wie Ethylenoxid bei erhöhter Temperatur zu HEC umgesetzt wird. Dabei fallen Nebenprodukte an, die aus anwendungstechnischen Gründen aus dem Celluloseether entfernt werden müssen.HEC is prepared in a known manner by cellulose without or with the use of the diffusion aid such as acetone or mixtures thereof with other organic substances with sodium hydroxide solution and then reacted with compounds such as ethylene oxide at elevated temperature to HEC. By-products arise, which must be removed from the cellulose ether for performance reasons.

Die Reinigung der HEC erfolgt durch ein Stoffgemisch, wie es in der DE-OS 141880 als Aufschlämmungsmittel angegeben ist, das auch als Extraktionsmittel zur Entfernung von Salzverunreinigungen der HEC gleichermaßen verwendet werden kann und aus Wasser, Aceton und einer mit Wasser mischbaren organischen Substanz, vorzugsweise niedere Alkohole wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol besteht. Die Konzentration des Extraktionsmittels wird dabei so eingestellt, daß die maximale Salzlöslichkeit gewährleistet ist und dabei die HEC nicht gelöst wird. Bekannte Verfahren der Reinigung von HEC gehen meist von dem feuchten Rohprodukt aus der Herstellungsphase aus, das in einem diskontinuierlichen Prozeß mit einem geeigneten Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisch angemaischt und nach unterschiedlicher Verweilzeit mit Zentrifugen, Dekantern, Trommel-, Teller-oder Bandfiltern abgetrennt wird (DOS 1.801.533, DOS 2.457.187).The cleaning of the HEC is carried out by a mixture of substances, as indicated in DE-OS 141880 as a slurry, which can also be used as an extractant for the removal of salt impurities of the HEC and from water, acetone and a water-miscible organic substance, preferably lower alcohols such as methanol, ethanol or isopropanol. The concentration of the extractant is adjusted so that the maximum solubility in salt is ensured and while the HEC is not solved. Known methods of purification of HEC are usually based on the wet crude product from the production phase, which mashed in a batch process with a suitable alcohol-water-acetone mixture and separated after different residence time with centrifuges, decanters, drum, plate or belt filters becomes (DOS 1.801.533, DOS 2.457.187).

Bei diesen diskontinuierlichen Verfahren stören die langen Extraktionszeiten und der hohe Extraktionsmittelbedarf. Nach DE 2.017.454 ist vor der Reinigung der Roh-HECzu trockner. Anschließend werden die getrockneten und salzhaltigen Produkte in einem Gegenstromextraktor besonderer Bauart gereinigt. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß eine energieaufwendige Zwischentrocknung vorgesehen ist, durch die zusätzlich die Extrahierbarkeit infolge Oberflächenverhornung der HEC und Überführung der Salze in den gelösten Zustand erschwert wird. Alternativ dazu werden nach DE 30.43.621 A1 ein kontinuierliches Verfahren zur Reinigung auf Vollmaterialsiebzentrifugen und nach DE 30.44.696 A1 ein kontinuierliches Verfahren zur Reinigung auf Bandfilteranlagen beschrieben. Für die Anwendung dieser kontinuierlichen Reinigungsverfahren ist Voraussetzung, daß bei der Herstellung der HEC das Flottenverhältnis von Diffusionshilfsmittel zu Cellulose so hoch gewählt wird, daß die nach der chemischen Reaktion anfallende HEC als Suspension mit niedrigem Feststoffgehalt vorliegt, was zu erhöhten Aufwendungen für die Aufarbeitung des Diffusionshilfsmittels sowie für die Vermeidung von Diffusionshilfsmittelverlusten führt.These discontinuous processes interfere with the long extraction times and the high extraction agent requirement. According to DE 2,017,454, the crude HEC is to be dried before cleaning. Subsequently, the dried and salt-containing products are purified in a countercurrent extractor of special design. This method has the disadvantage that an energy-intensive intermediate drying is provided by the addition of the extractability is hampered by Oberflächenverhornung the HEC and transfer of the salts in the dissolved state. Alternatively, DE 30.43.621 A1 describes a continuous process for cleaning on full-material centrifuge centrifuges and, according to DE 30.44.696 A1, a continuous process for cleaning on belt filter plants. For the application of this continuous purification process is a prerequisite that in the production of HEC, the liquor ratio of diffusion aid to cellulose is chosen so high that the incurred after the chemical reaction HEC is present as a suspension with low solids, resulting in increased expenses for the processing of the diffusion aid and for avoiding diffusion aid losses.

Weiterhin sind diese Verfahren nicht anwendbar für die Reinigung von HEC aus Herstellungsverfahren, die mit einem Flottenverhältnis von Diffusionshilfsmittel zu Cellulose kleiner 7:1 arbeiten.Furthermore, these methods are not applicable for the purification of HEC from manufacturing processes that work with a liquor ratio of diffusion aid to cellulose less than 7: 1.

Mit der DD PS 98449 ist eine Vorrichtung zur Fest-Flüssig-Extraktion in stufenlos kontinuierlicher Gegenstromweise bekanntgemacht, bei der die Dichte des Feststoffes größer ist als die des Extraktionsmittels. Die Zugabevorrichtung für den zu extrahierenden Feststoff sowie das Abnahmeproblerri des Feststoffes aus der Kolonne sind dabei technologisch ungelöst. Sie hat weiterhin den Nachteil, daß keine technische Lösung vorgesehen ist, innerhalb der Vorrichtung sprunghafte Änderungen der Extraktionsmittelkonzentration zu realisieren.With the DD PS 98449 a device for solid-liquid extraction in a continuously continuous countercurrent mode is made known in which the density of the solid is greater than that of the extractant. The adding device for the solid to be extracted as well as the Abnahmeproblerri of the solid from the column are technologically unsolved. It also has the disadvantage that no technical solution is provided to realize sudden changes in the extractant concentration within the device.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Erfindungsziel ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung wasserlöslicher HEC, welches ökonomisch vorteilhaft Produkte gewünschter Reinheit liefert.Aim of the invention is a process for the continuous purification of water-soluble HEC, which economically advantageously provides products of desired purity.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

— Aufgabenstellung- Task

Aufgabe der Erfindung ist es, ein ökonomisch günstiges Verfahren für die Reinigung technischer HEC zu entwickeln, um zu einer HEC gewünschter Reinheit zu gelangen.The object of the invention is to develop an economically favorable process for the purification of technical HEC in order to achieve a HEC of the desired purity.

— Me.kmale der Erfindung- Me.kmale the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Reinigung der HEC, die ohne Diffusionshilfsmittel oder nach einem Diffusionsmittelverfahren mit beliebigem Flottenverhältnis, vorzugsweise mit einem niedrigen Flottenverhältnis Diffusionshilfsmittel zu Cellulose kleiner 7:1, Hergestellt wurde, bei einer Temperatur zwischen 15°C und 60 °C, vorzugsweise bei Normaltemperatur, mit einem Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisch bekannter Zusammensetzung im Gegenstromprinzip in einem Rührwerkskolonnenextraktor4 (Figur), mit Extraktionsmitteleinlaufstutzen 5 am Extraktorsumpf und Extraktüberlaufleitung 6 am Extraktorkopf erfolgt, der im Inneren mit einer Drehscheibenwelle 7, die beliebig in ihrer Drehzahl einstellbar ist, und mit feststehenden, am zylindrischen Teil befestigten Statorringen ausgerüstet ist, wobei dem Extraktor eine besondere Eintragsmischstrecke 2, bestehend aus einem Förderaggregat wie z. B. eine Rohr-, Paddel- oder Trogschnecke, vorzugsweise eine Rohrschnecke, mit einem Produkteintrag 1, einer Flüssigkeitsverdüsung 3 in das Förderaggregat in unmittelbarer Nähe des Produkteintrages und einem Produktaustrag, der in den Feststoffeintragsbereich im Kolonnenkopf des Extraktors 4 mündet, vorgeschaltet ist und ein besonderer mechanischer Feststoffaustrag 8/9, der gleichzeitig als Förderaggregat dient, wie z. B. eine Membran-, Schraubenspindel- oder Zahnradpumpe, vorzugsweise Schraubenspindelpumpe, sowie eine mechanische Extraktionsmittelabtrennung 10 mit oder ohne Nachwascheinrichtung, wie z. B. Zentrifuge, Dekanter oder Filter, vorzugsweise Zentrifuge, nachgeschaltet sind.According to the invention the object is achieved in that the cleaning of the HEC, without diffusion aid or by a Diffusionsmittelverfahren with any liquor ratio, preferably with a low liquor ratio diffusion aid to cellulose was less than 7: 1, at a temperature between 15 ° C and 60 ° C, preferably at normal temperature, with an alcohol-water-acetone mixture of known composition in countercurrent principle in a Rührwerkskolonnenextraktor4 (Figure), with extractant inlet nozzle 5 at the extractor sump and extract overflow line 6 at the extractor head, the inside with a turntable shaft 7, the arbitrary in their Speed is adjustable, and is equipped with fixed, attached to the cylindrical part stator rings, wherein the extractor a special entry mixing line 2, consisting of a delivery unit such. B. a pipe, paddle or trough screw, preferably a pipe screw, with a product entry 1, a Flüssigkeitsverdüsung 3 in the delivery unit in the immediate vicinity of the product entry and a product discharge, which opens into the Feststoffeintragsbereich in the top of the extractor 4, is connected upstream and a special mechanical solids discharge 8/9, which also serves as a delivery unit, such. As a membrane, screw or gear pump, preferably screw pump, and a mechanical extractant separation 10 with or without Nachwascheinrichtung such. As centrifuge, decanter or filter, preferably centrifuge, are connected downstream.

Die Rückführung des durch die Extraktionsmittelabtrennung und Nachwaschung anfallenden Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisches 19 erfolgt in dem unteren Teil des Extraktors oberhalb des Extraktionsmitteleinlaufstutzens 11. Der Rührwerkskolonnenextraktor ist zusätzlich im unteren Bereich, oberhalb des Extraktionsmitteleinlaufstutzens 5, der sich wiederum oberhalb des Feststoffaustrages 8 befindet, mit einer geeigneten Vorrichtung z. B. einem Düsenring, für eine Flüssigkeitseindüsung 20 ausgerüstet.The return of the obtained by the extraction agent removal and washing Nachwaschung alcohol-water-acetone mixture 19 is carried out in the lower part of the extractor above the extractant inlet nozzle 11. The agitator column extractor is in addition in the lower region, above the extractant inlet nozzle 5, which in turn is above the Feststoffaustrages 8 , with a suitable device z. B. a nozzle ring, equipped for a Flüssigkeitsseindüsung 20.

Die salzhaltige Roh-HEC 12 mit einer beliebigen Diffusionshilfsmittelfeuchte wird in den Produkteintrag 1 der Eintragsmischstrecke 2 eindosiert. Gleichzeitig wird über die Flüssigkeitsverdüsung 3 der Eintragsmischstrecke 2 ein Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisch 13, das die HEC bei beliebig wählbaren Mengenverhältnissen des Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisches zur HEC, vorzugsweise ein Mengenverhältnis des Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisches zu HEC von 0,5:1 bis 1:3, gerade noch nicht anlöst, eingedüst. Dadurch ist eine gute Förderfähigkeit sowie durch die intensive Mischung der Roh-HEC mit dem Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisch bei gleichzeitiger mechanischer Belastung ein für die Salzextraktion.günstiger Aufschluß der HEC gewährleistet. Durch den Produktaustrag der Eintragsmischstrecke gelangt die vorbehandelte HEC in den Eintragsteil im Kopf des Rührwerkskolonnenextraktors 4, und sinkt infolge der größeren Dichte gegenüber dem Extraktionsmittel nach unten. Im Gegenstrom zu der sich nach unten bewegenden HEC wird das Extraktionsmittel 14, ein Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisch durch den Extraktionsmitteleinlaufstutzen 5 in den Extraktor dosiert. Die Zusammensetzung des Extraktionsmittels 14 wird entweder so eingestellt, daß unter Berücksichtigung der Wasserfeuchte der in den Extraktor 4 eingespeisten HEC sowie des Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnisses, welches beliebig entsprechend der geforderten Reinheit der HEC, vorzugsweise im Bereich von 1:2 bis 1:5, gewählt wird, sich im Kopf des Extraktors 4 ein Extraktionsmittelverhältnis einstellt, bei der die HEC noch nicht gelöst, jedoch eine maximale Salzlöslichkeit erreicht wird öderes wird eine demgegenüber höhere Acetonkonzentration gewählt und in geeigneterWeise oberhalb des Extraktionsmitteleinlaufstutzens 5 eine definierte Menge eines so zusammengesetzten Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisches 20, vorzugsweise Alkohol-Wasser-Gemisches 20, eingeleitet, daß wiederum im Kopf maximale Salzlöslichkeit ohne Anlösung der HEC erreicht wird.The saline crude HEC 12 with an arbitrary diffusion aid moisture is metered into the product entry 1 of the entry mixing section 2. At the same time, via the liquid atomization 3 of the feed mixture section 2, an alcohol-water-acetone mixture 13 containing the HEC at arbitrary proportions of the alcohol-water-acetone mixture to the HEC, preferably a quantitative ratio of the alcohol-water-acetone mixture to HEC from 0.5: 1 to 1: 3, just not yet dissolved, injected. As a result, a good eligibility and by the intensive mixing of the crude HEC with the alcohol-water-acetone mixture with simultaneous mechanical stress for the extraction of salts. Favorable digestion of the HEC guaranteed. As a result of the product discharge from the feed mixing section, the pretreated HEC enters the feed part in the head of the stirred column extractor 4 and, due to the greater density, drops towards the extraction medium. In countercurrent to the downwardly moving HEC, the extractant 14, an alcohol-water-acetone mixture, is metered through the extractant inlet port 5 into the extractor. The composition of the extractant 14 is adjusted either so that taking into account the water moisture of the fed into the extractor 4 HEC and the solid-liquid ratio, which arbitrarily according to the required purity of HEC, preferably in the range of 1: 2 to 1: 5 in the head of the extractor 4, an extractant ratio at which the HEC is not yet dissolved but a maximum solubility in salt is reached or a higher acetone concentration is chosen and a suitable amount of a so composed alcohol is suitably added above the extractant inlet nozzle 5. Water-acetone mixture 20, preferably alcohol-water mixture 20, introduced that in turn maximum salinity is achieved without dissolving the HEC.

Die für die Extraktion erforderliche Verweilzeit der HEC im Extraktor von 2 min. bis 60 min., vorzugsweise 4min. bis 15min., wird durch die Wahl des Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnisses in Verbindung mit der Wahl der Drehzahl der Drehscheibenwelle 7 des Extraktors 4, die je nach Extraktorlängen- und Durchmesserverhältnis zu ermitteln ist, eingestellt.The residence time of the HEC in the extractor required for the extraction of 2 min. up to 60 minutes, preferably 4 minutes. to 15min., Is set by the choice of the solid-liquid ratio in connection with the choice of the rotational speed of the rotary shaft 7 of the extractor 4, which is determined depending on the extractor length and diameter ratio.

Das mit Salz beladene Extraktionsmittel 15 verläßt den Extraktor 4 am Kopf über einen Auslaufstutzen 6 und wird üblicherweise destillativ aufgearbeitet.The salt-laden extractant 15 leaves the extractor 4 at the head via an outlet nozzle 6 and is usually worked up by distillation.

Die gereinigte HEC wird am tiefsten Punkt des Extraktors 8 durch einen mechanischen Feststoffaustrag 9 als Suspension abgezogen und der mechanischen Extraktionsmittelabtrennung 10 zugeführt. Hier erfolgt die Abtrennungdes Extraktionsmittels von der gereinigten HEC sowie ein Nachwaschen der HEC mit einem Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisch 17 bzw. Aceton 17, vorzugsweise mit dem unbeladenen Extraktionsmittel 17 und einer an sich beliebigen Menge, vorzugsweise jedoch 0,3-bis Ifachen Menge, bezogen auf die die Extraktionsmittelabtrennung 10 verlassende HEC 18.The purified HEC is drawn off at the lowest point of the extractor 8 by a mechanical solids discharge 9 as a suspension and fed to the mechanical extraction agent separation 10. Here, the separation of the extractant from the purified HEC and a post-washing of the HEC with an alcohol-water-acetone mixture 17 or acetone 17, preferably with the unloaded extractant 17 and a per se any amount, but preferably 0.3 to Ifachen Amount based on the HEC 18 leaving the extractant separation 10.

Wird bei der Durchführung der Extraktion die Verfahrensführung so gewählt, daß im unteren Bereich des Extraktors 4 Aceton als Extraktionsmittel 14 eingesetzt und die erforderliche Alkohol-Wasser-Menge 20 für das Erreichen der maximalen Salzlöslichkeit in geeigneter Weise oberhalb des Extraktionsmitteleinlaufstutzens 5 dem Extraktor zugeführt wird, kann die Flüssigkeitsmenge zum Nachwaschen der HEC 17 reduziert werden bzw. ein Nachwaschen vollkommen entfallen.When carrying out the extraction, the process control is selected so that in the lower part of the extractor 4 acetone is used as extraction agent 14 and the required amount of alcohol water 20 for reaching the maximum solubility in a suitable manner above the extractant inlet nozzle 5 is fed to the extractor, the amount of liquid for washing the HEC 17 can be reduced or a subsequent washing completely eliminated.

Das abgetrennte Extraktionsmittel wird gemeinsam mit dem für das Nachwaschen verwendeten Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisch oder dem Aceton 19 in den unteren Teil des Extraktors 11 oberhalb des Extraktionsmitteleinlaufstutzens 5 eingespeist. Die gereinigte HEC 18 verläßt die Extraktionsmittelabtrennung 10 und wird nach bekannten Verfahren weiterbehandelt.The separated extractant is fed together with the used for the Nachwaschen alcohol-water-acetone mixture or the acetone 19 in the lower part of the extractor 11 above the extractant inlet nozzle 5. The purified HEC 18 leaves the extractant separation 10 and is further treated by known methods.

Claims (2)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung wasserlöslicher Hydroxyethylcellulose ohne oder mit vorzugsweise niedrigem Diffusionshilfsmittelanteil, gekennzeichnet dadurch, daß die Reinigung mit einem Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisch im Gegenstrom in einem Rührwerkskolonnenextraktor (4) in einem Temperaturbereich von 15°C bis 60⁰C erfolgt und die mittlere Verweilzeit der Hydroxyethylcellulose von 2 min. bis 60 min. durch die Wahl des Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnisses und/oder der Drehzahl der Drehscheibenwelle (7) eingestellt wird, wobei vor dem Eintrag in den Rührwerkskolonnenextraktor (4) die Hydroxyethylcellulose in einer Mischstrecke (2) mit wäßrigem Extraktionsalkohol gemischt und nach der Reinigung die Hydroxyethylcellulose aus dem Rührwerkskolonnenextraktor (4) durch eine mechanische Vorrichtung (5) ausgetraL, /"> und das Extraktionsmittel kontinuierlich durch eine mechanische Vorrichtung (10) abgetrennt sowie aib Hydroxyethylcellulose in dieser mechanischen Vorrichtung mit einem unbeladenen Alkohol-Wasser-Aceton-Gemisch bzw. mit Aceton nachgewaschen wird.1. A process for the continuous purification of water-soluble hydroxyethyl cellulose without or preferably low diffusion aid content, characterized in that the cleaning with an alcohol-water-acetone mixture in countercurrent in a stirred column extractor (4) in a temperature range of 15 ° C to 60 ⁰ C. and the mean residence time of the hydroxyethylcellulose of 2 min. up to 60 min. is adjusted by the choice of the solid-liquid ratio and / or the rotational speed of the turntable shaft (7), wherein prior to entry into the agitator column extractor (4) the hydroxyethyl cellulose in a mixing section (2) mixed with aqueous extraction alcohol and after the purification of the hydroxyethyl cellulose from the agitator column extractor (4) through a mechanical device (5), and the extractant continuously separated by a mechanical device (10) and aib hydroxyethylcellulose in this mechanical device with an unloaded alcohol-water-acetone mixture or with Acetone is washed. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb des Rührwerkskolonnenextraktors eine sprunghafte Änderung der Zusammensetzung des Extraktionsmittels vorgenommen wird.2. The method according to item 1, characterized in that within the agitator column extractor, a sudden change in the composition of the extractant is made. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing