SU1730297A1 - Способ получени порошковой целлюлозы - Google Patents

Abstract

Использование: целлюлозно-бумажна  промышленность. Сущность изобретени : исходный материал режут на кусочки заданного размера. Измельчают кусочки сдвиговым деформированием. Перед измельчением кусочки с влажностью 2-50% гранулируют при Р 2,0-50,0 МПа и Т 25-125°С до плотности гранул 0,2-0,8 г/см3. Измельчение осуществл ют при скорости сдвига, мен ющейс  от 20-30 до 300-400 , с частотой изменени  от 0,25 до 8,0 Гц. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к целлюлозно- бумажной промышленности, в частности к способам производства порошковой целлюлозы .

Известен способ обработки волокнистой массы путем одновременного ее сжати  и сдвига, при котором волокнистую массу смешивают с химикатами и сыпучим материалом, а затем полученную смесь концентрацией 30-98% подвергают сжатию и сдвигу.

Недостатком способа  вл етс  сложность технологического процесса, кроме того, способ не исключает загр знени  окружающей среды.

Наиболее близким к предлагаемому способу  вл етс  способ получени  порошковой целлюлозы, включающий резку исходного материала на кусочки заданного размера и измельчение путем сдвигового деформировани .

При этом в качестве исходного материала используют рулонную бумагу или картон из сульфитной целлюлозы, а измельчение осуществл ют при давлении 0.2-50 МПа, напр жении сдвига 0,03-3 Н/мм2 и температуре , не превышающей температуры деструкции исходного материала.

Недостатком известного способа  вл етс  низка  производительность, а также высокие энергозатраты и интенсивно протекающа  в процессе измельчени  деструкци  целлюлозы. Кроме того, процесс измельчени  целлюлозы в шнековых аппаратах по известному способу сопровождаетс  локальными ударами измельчающих элементов о корпус аппарата и общей вибрацией установки, что приводит к нестационарности процесса измельчени  и преждевременному износу оборудовани .

Указанные недостатки  вл ютс  следствием заложенного в способе воздействи  на целлюлозу давлени  в процессе сдвигового

Ё

VI со о го ю VI

деформировани . Данное воздействие приводит к комкованию целлюлозы и резкому уменьшению ее пластических свойств. При этом процесс комковани  сопровождаетс  уменьшением степени заполнени  аппара- та и приводит к тому, что сдвиговому деформированию подвергаетс  не весь объем деформируемого материала, а отдельные его конгломераты.

Кроме того, образование конгломера- тов увеличивает сопротивление течению материала, что приводит к увеличению энергозатрат и к большим локальным разо- гревам материала, вызывающим деструкцию измельчаемой целлюлозы, и биени м шнековых элементов машины. Биение шне- ковых элементов сопровождаетс  износом установки, нестационарностью процесса и вследствие этого уменьшением производительности .

Цель изобретени  -улучшение качества порошковой целлюлозы за счет уменьшени  деструкции при одновременном увеличении производительности процесса.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе получени  порошковой целлюлозы , включающем резку исходного материала на кусочки заданного размера и измельчение путем сдвигового деформировани , перед измельчением кусочки исход- ного материала с влажностью 2-50% гранулируют при давлении 0,2-50,0 МПа и температуре 25-125°С до плотности гранул 0,2-0,8 г/см3, а измельчение осуществл ют при скорости сдвига, мен ющейс  от 20-30 до 300-400 с частотой изменени  0,25-8,0 Гц.

В качестве исходного материала используют рулонную бумагу или картон.

Установлено, что на качество порошке- вой целлюлозы вли ют такие технологические параметры процесса измельчени , как скорость вращени  шнеков, зазор между корпусом и элементами, осуществл ющими сдвиговое деформирование. Вли ние этих параметров учитывает скорость сдвига, а частота изменени  скорости сдвига учитывает форму многогранных симметричных элементов и их взаимное расположение. Перечисленные диапазоны вышеуказанных величин обеспечивают достижение поставленной цели в предлагаемой совокупности признаков.

Изменение скорости сдвига от 20-30 с до 300-400 с частотой изменени  ско- рости сдвига от 0,25 до 8,0 Гц также приводит к улучшению реологических характеристик целлюлозной массы и способствует интенсивному теплообмену в обьеме деформиру- мого материала, что приводит к уменьшению

-1

5

10 15 20

25 30 35 40 45 50

55

степени деструкции целлюлозы при измельчении и увеличению производительности.

Предлагаемый способ осуществл ют следующим образом.

Исходный материал режут на кусочки заданного размера, увлажн ют водой до необходимой степени влажности и гранулируют на валковом гранул торе. Давление, необходимое дл  гранулировани , определ етс  типом целлюлозы и ее влажностью и составл ет 2,0-50,0 МПа. После гранулировани  при температуре 25-125 С плотность полученных частиц составл ет 0,2-0,8 г/см3. Полученные частицы подают через загрузочное устройство в двухшнеко- вую установку экструзионного типа, где провод т измельчение при температуре от 25 до 130°С и скорости сдвига, мен ющейс  от 20-30 до 300-400 с частотой изменени  скорости сдвига 0,25-8,0 Гц.

Необходима  температура создаетс  и поддерживаетс  с помощью имеющихс  в шнековой установке систем нагрева - охлаждени . Постепенным увеличением температуры обеспечивают сохранение реологических свойств материала посто нными в процессе измельчени  за счет постепенного удалени  излишней влаги, что св зано с особенност ми реологического поведени  целлюлозы в зависимости от ее дисперсности. Проведение процесса измельчени  при последовательных нагреве и охлаждении целлюлозы до температуры от 40 до 60°С снижает веро тность термоокислительной деструкции ее кислородом воздуха после окончани  сдвигового деформировани .

Сдвиговое деформирование осуществл ют многогранными симметричными элементами , расположенными на шнеках установки.

П р и м е р 1. Исходный материал режут , затем кусочки материала со степенью полимеризации 800 и влажностью 5% гранулируют на валковом гранул торе при давлении 5 МПа и температуре 100°С, получа  гранулированный материал с плотностью частиц 0,2 г/см3. Полученный гранулированный материал подают через загрузочное устройство в измельчающую установку экструзионного типа с двум  шнеками (диаметр шнеков 130 мм), вращающимис  в одном направлении. В установке провод т измельчение при температуре 110°С со скоростью сдвига, мен ющейс  от 30 до 350 с частотой изменени  0,25 Гц. Необходима  температура создаетс  и поддерживаетс  с помощью имеющихс  в экструзионной установке систем нагрева - охлаждени . Сдвиговое деформирование осуществл етс 

многогранными симметричными элементами , расположенными на шнеках установки. После измельчени  получают порошковую целлюлозу. Качество полученной целлюлозы приведено в таблице.

Примеры 2-17 осуществл ют аналогично примеру 1. Услови  проведени  процесса и результаты приведены в таблице. Параметры проведени  процесса, выход щие за за вленные границы значений, выделены звездочкой.

Примеры 18-20 осуществл ют по способу прототипа.

Анализ таблицы показывает, что повышение температуры измельчени  выше 130°С, увеличение частоты изменени  скорости сдвига выше 8 Гц и увеличение скорости сдвига выше 400 приводит к процессам деструкции целлюлозы, что про вл етс  в снижении степени полимеризации порошковой целлюлозы.

Снижение величины скорости сдвига менее 20 с и частоты изменени  скорости сдвига менее 0,25 Гц приводит к существенному понижению производительности процесса .

Уменьшение содержани  влажности менее 2% или уменьшение давлени  гранулировани  менее 2,0 МПа приводит к снижению плотности получаемых частиц, что приводит к снижению производительности процесса.

Увеличение содержани  влажности выше 50% приводит к некоторому уменьшению плотности частиц получаемого гранулированного материала и также снижает производительность процесса измельчени .

0

5

0

5

0

5

Увеличение давлени  гранулировани  не приводит к заметному увеличению плотности получаемых частиц, однако усложн ет услови  проведени  процесса.

Увеличение температуры выше 125°С при гранулировании приводит к деструкции целлюлозного материала, а уменьшение ее ниже 25°С усложн ет процесс, так как требуетс  дополнительное охлаждение материала.

Анализ предлагаемого способа получени  порошковой целлюлозы и способа-прототипа показывает, что предлагаемый способ позвол ет повысить производительность процесса измельчени  целлюлозы и степень полимеризации целлюлозы.

Claims (2)

1.Способ получени  порошковой целлюлозы , включающий резку исходного материала на кусочки заданного размера и измельчение путем сдвигового деформировани , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества целевого продукта за счет уменьшени  степени деструкции при одновременном увеличении производительности процесса, перед измельчением кусочки исходного материала с влажностью 2-50% гранулируют при Р 2,0-50,0 МПа и Т 25 - 125°С до плотности гранул 0,2 - 0,8 г/см3, а измельчение осуществл ют при скорости сдвига, мен ющейс  от 20-30 до 300-400 , с частотой изменени  0,25- 8,0 Гц.

2.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что измельчение осуществл ют при температуре от 25 до 130°С.

Продолжение таблицы