DE172499C

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Publication number: DE172499C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVIl72499 KLASSE 78 c. GRUPPE

Verfahren zur Herstellung von Nitrocellulose. Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. März 1904 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Apparat zur Herstellung von Nitrocellulose. Zweck der Erfindung ist, die für die Nitrierung verwendeten Säuren von dem nitrierten Material nach Vollendung der Einwirkung zu entfernen, und zwar ohne Anwendung von bewegten Maschinen, Pressen, Walzen, Zentrifugen und dergleichen.
. Die Erfindung besteht darin, daß die Entfernung der Säuren und die vorläufigen Waschprozesse bei der Herstellung von· Nitrocellulose miteinander vereint werden, indem die Säuren von der nitrierten Cellulose direkt durch Verdrängung entfernt werden, ohne

15. die Anwendung von Druck oder eines Vakuums oder maschineller Vorrichtungen irgendwelcher Art. Die Anordnung ist derartig getroffen, daß eine möglichst geringe Verdünnung der Säuren eintritt.

Die Erfinder haben gefunden, daß Wasser, wenn es sorgfältig auf die Oberflächen der Säuren gelassen wird, in denen die Nitrocellulose eingetaucht liegt, und die Säuren dann langsam am Boden des Nitriergefäßes abgezogen werden, die Säuren aus den Zwischenräumen der Nitrocellulose verdrängt werden, ohne die Temperatur in unzulässiger Weise zu steigern und mit sehr geringer Verdünnung der Säuren. Durch dieses Verfahren wird beinahe die ganze Säure in einem für die Konzentrierung geeigneten Zustand wiedergewonnen , und der Betrag des zum vorläufigen Waschen erforderlichen Wassers wird beträchtlich vermindert.

Bei einer ausgeführten, im Großbetriebe arbeitenden Anlage beträgt der Verlust an Säure für 100 kg Nitrocellulose nur 5 bis 10 kg, während er bei den gebräuchlichen Verfahren der Behandlung in Zentrifugen 150 kg betrug. Für jedes Kilogramm Nitrocellulose waren nur 4,300 1 Wasser erforderlich, während bei bisherigen Verfahren der Behandlung in Zentrifugen 21,500 1 Wasser erforderlich waren.

Bei Herstellung von Nitrocellulose ist es sehr wesentlich, daß die Masse bei Beginn ■ der Verdrängung in Säure eingetaucht ist und daß keine Luft mit der Nitrocellulose in Berührung kommt. Vor allen Dingen muß sich die Masse in losem Zustande befinden, und es dürfen keine Knoten in ihr gebildet werden, damit nicht ein unregelmäßig nitriertes Produkt entsteht und örtliche Zersetzungen auftreten.

Alle diese Bedingungen werden nach vorliegender Erfindung in einfacher Weise erfüllt.

Es wird hier ein Verfahren als bekannt vorausgesetzt, bei welchem der größte Teil der Säure von der Nitrocellulose zuerst in einem Gefäß mit durchlochtem Kolben durch Druck entfernt und der Rest dann dadurch ausgewaschen wird, daß Druckwasser durch die zusammengepreßte Cellulose gelassen wird. Bei diesem Verfahren ist es unmöglich, in der ganzen Masse denselben Druck aufrecht zu erhalten. Die Säure wird beim Zusammenpressen nicht gleichmäßig ablaufen; sie wird

an vielen Stellen größeren Widerstand finden, ■ wodurch in der Masse Kanäle gebildet werden, durch welche die Säure hauptsächlich abfließt. Bei diesem Verfahren kommt ferner die Nitrocellulose bereits beim Einbringen in den Preßzylinder mit der Luft in Berührung. Beim darauffolgenden Zusammenpressen der Nitrocellulose durch Aufwärtsbewegen des Kolbens, welcher durch Öffnungen mit dem

ίο unteren Teil des Zylinders in Verbindung steht, ist es dann vollkommen unmöglich, den Zutritt der Luft zur Nitrocellulose zu verhindern. Ferner wird die im oberen Teil des Zylinders befindliche Luft beim Zusammenpressen der Nitrocellulose durch die ganze Masse hindurchgehen und zu Zersetzungen und Selbstentzündungen Veranlassung geben.

Ein zur Ausführung des neuen Verfahrens

geeigneter Apparat besteht aus einem zylindrischen oder rechteckigen Gefäß, welches mit einem doppelten Boden versehen ist und am unteren Ende einen Ablaßhahn zum Ablassen der Flüssigkeit besitzt. Es sind Mittel vorgesehen, um das zur Verdrängung erforderliche Wasser ruhig auf die Oberfläche der zum Nitrieren ■ verwendeten Säurebäder - aufzulassen.

Auf der beiliegenden Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform eines zur Nitrierung verwendeten Apparates in einer Längsschnittansicht und Fig. 2 im Grundriß; Fig. 3 zeigt eine Einzelheit zum ruhigen Aufleiten des Wassers auf die Säuren.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird als Kessel für die Nitrierung ein rechteckiger, mit Blei ausgefütterter oder aus Tonware bestehender Trog α verwendet, welcher einen durchlochten doppelten Boden t besitzt. Dieser Boden wird von Rippen c¹ über dem Boden c getragen, welch letzterer nach unten in ein Auslaßrohr d ausläuft und mit einem durchlochten Gitter e versehen ist, um ein Verstopfen' des Auslasses zu verhindern. Am oberen Ende des Gefäßes α sind zwei Tröge f vorgesehen, welche nach abwärts gerichtete Platten g besitzen, wie in Fig. 3 besonders gezeigt ist. Zu den Trögen f, welche Löcher 0 besitzen, führen die Zweigrohre h^l eines Rohres h, welches entweder mit dem Auslaßrohr k^l eines Schwefelsäurebehälters k oder mit einem Wasserzuflußrohr / verbunden werden kann. Die zur Nitrierung verwendeten Säuren werden durch das Rohr m zugeführt. Zur Ausführung des Verfahrens wird zur Nitrierung geeignete Mischsäure in den Behälter α etwa bis zur Höhe η eingelassen und dann trockene Cellulose in kleinen Mengen in der üblichen Zeit und in der gebräuchlichen Weise unter die Oberfläche der Säure gebracht. Darauf wird aus dem Gefäß k eine dünne, etwa 10 mm hohe Schicht Schwefelsäure, deren spezifisches Gewicht das der gebrauchten Säure nicht übersteigt, durch die Tröge auf die Säure gelassen, derart, daß dieselbe an den Wänden g abwärts fließt und auf den zur Nitrierung verwendeten Säuren schwimmt. Man läßt das Ganze dann stehen, bis die Nitrierung vollendet ist. Darauf wird Wasser durch die Röhren /, h und b} zu den Trögen f gelassen, so daß dasselbe langsam und ruhig auf die'Oberfläche der Schwefelsäureschicht läuft. Ist genügend Wasser zugelassen, dann wird der Hahn ρ am Boden des Apparates geöffnet und die Säure langsam abgezogen, während Wasser zugelassen wird, um den Spiegel des Bades in konstanter Höhe zu halten. Es hat sich herausgestellt, daß die Geschwindigkeit der Verdrängung der Säuren einen wesentlichen Einfluß auf die Eigenschaften der herzustellenden Nitrocellulosen ausübt und ein Mittel liefert, die Temperatur während der Verdrängung zu regeln. Die Geschwindigkeit der Verdrängung muß etwa derartig sein, daß etwa eine 50 mm hohe Schicht des Säurebades in der Stunde abgelassen wird, wenn es sich um hoch nitrierte Cellulose handelt. Dieses Maß kann jedoch in manchen Fällen beträchtlich erhöht werden. Das Auflassen des Wassers am oberen Ende des Apparates wird so geregelt, daß der Spiegel der Flüssigkeit konstant gehalten wird. Nach dem beschriebenen Verfahren verdrängt das Wasser allmählich vollkommen die Säure aus den Zwischenräumen der Cellulose, und die Trennungslinie zwisehen Säure und Wasser wird während des ganzen Verfahrens scharf aufrecht erhalten. Die Zufuhr des Wassers wird so lange fortgesetzt, bis das am Boden abfließende Wasser frei von jeder Säurespur gefunden wird. Die Reinigung der Nitrocellulose wird dann in gebräuchlicher Weise entweder in demselben oder in einem anderen Gefäß ausgeführt.

Der Zweck der Einführung einer dünnen Schicht Schwefelsäure ist in erster Linie der, eine Verdünnung des Säurebades sowie das Rauchen zu verhindern, welches sonst eintreten würde. Diaee Schicht ist jedoch nicht unbedingt erforderlich und kann auch weggelassen werden.

Um die zur Nitrierung verwendeten gemischten Säuren in der vorteilhaftesten Weise zu benutzen, kann die gebrauchte Säure von dem vorhergehenden Arbeitsvorgang für eine Vornitrierung der Cellulose benutzt werden. Diese Säure wird dann nachher durch frische Säure verdrängt, welche die Nitrierung bis zu dem gewünschten Grade durchführt, bevor man sie wieder durch Wasser verdrängt.

Der beschriebene Apparat kann auch allein für die Entfernung der Säure benutzt werden; in diesem Falle findet die Nitrierung

in anderen Gefäßen in der gebräuchlichen Weise statt, und die Nitrocellulose wird dann zusammen mit einer hinreichenden Menge von gebrauchter Säure in den Verdrängerapparat gebracht, wo die Verdrängung der Säure in der beschriebenen Weise durchgeführt wird.

In manchen Fällen kann das neue Verfahren auch in einer gewöhnlichen, zur Nitrierung benutzten Zentrifuge ausgeführt werden, wobei dann die Zentrifuge nach der Entfernung der Säure zum vorläufigen Trocknen benutzt wird. Es gewährt dies einen großen Vorteil gegenüber dem gebräuchlichen Verfahren der Nitrierung in Zentrifugen, da die Säuren entfernt werden, bevor die Zentrifuge in Gang gesetzt wird, so daß praktisch jede Gefahr einer Entzündung verschwindet und ein größerer Teil der gebrauchten Säuren

2ύ wiedergewonnen wird.

In manchen Fällen können die Säuren und das Wasser auch durch durchlochte Röhren oder dergleichen zugeführt werden, welche an den Kanten des Nitriergefäßes angeordnet sind.

Diese Kanten werden vorteilhaft geneigt ausgebildet wie die Seitenwände der Tröge /. Wird die Nitrierung in der angegebenen Weise in Zentrifugen bewirkt, dann kann die zur Verdrängung benutzte Schwefelsäureschicht und das Wasser rund um die Wände der Maschinen zugeführt werden, jedoch können zu diesem Zweck auch entfernbare Tröge/ benutzt werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Nitrocellulose, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Nitrierung verwendeten Säuren von der nitrierten Cellulose ohne Anwendung von Druck oder dergleichen und ohne vorherige Entfernung von Säure unmittelbar durch Wasser verdrängt werden, indem letzteres ruhig auf das Säurebad aufgelassen und die Säure dann nach unten abgelassen wird.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zur Nitrierung verwendeten Säuren nach Beendigung der Nitrierung zuerst eine Schwefelsäureschicht, deren spezifisches Gewicht nicht größer als das der Mischsäure ist, und dann Wasser aufgelassen wird, worauf nach dem Ablassen der Säuren die nitrierte Cellulose gewaschen wird.

3. . Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anwendung einer Nitrierzentrifuge bekannter Art.

4. Apparat zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, bestehend aus einem Gefäß mit durchlochtem, doppeltem Boden, das .mit Einrichtungen versehen ist, . die das Wasser bezw. die Schwefelsäure derart ruhig zuführen, daß eine Vermischung mit den zur Nitrierung verwendeten Säuren nicht eintreten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.