SE461099B - Cykliskt foerfarande foer framstaellning av en alkaliloesning av cellulosakarbamat, foer utfaellning av karbamatet och foer aatervinning av kemikalierna - Google Patents

Description

461 099 ut skall vara tillräcklig så att produkten som bildas tål de mekaniska påfrestningar som bildas vid behandlingen. T.ex. töjningen av fibern är väsentlig vid fiberframställning för att i spinningsskedet åstadkoma iv de önskade hållfasthetsegenskaperna.

Uppfinningen avser ett cykliskt förfarande för upplösning av cellulosa- karbamat, för utfällning av cellulosakarbamatet ur âlkalilösningen och för återvinning av kemikalierna. Förfarandet enligt uppfinningen är kännetecknat av följande skeden: (a) man framställer en alkalilösning av cellulosakarbamat genom att lösa upp cellulosakarbamat i en vattenlösning av natriumhydroxid, (b) den i skede (a) erhållna lösningen bringas i kontakt med en utfällningslösning, som innehåller natriumkarbonat, varvid cellulosa- karbamatet fälls ut och kan separeras ur lösningen, (c) man kristalliserar ut natriumkarbonat ur den i skede (b) erhållna lösningen, som återförs till utfällningslösningen av skede (b), och (då återför den natriumhydroxidhaltiga stamlösningen ur skede (c) till skede (a) för upplösning av cellulosakarbamat.

Med hjälp av uppfinningen åstadkommer man ett helt cykliskt förfarande, som sammanför framställningen av cellulosakarbamatlösningen genom att använda den vid förfarandet återvunna natriumhydroxiden, för att fälla ut cellulosakarbamatlösningen i en utfällningslösning, som inte inne- håller någon mineralsyra och regenereringen och återanvändningen av utfällningslösningen samt den ekonomiska återvinningen av natrium- hydroxiden och returneringen av denna till upplösningsskedet till en enda helhet. Vid det cykliska förfarandet enligt uppfinningen behöver man i princip inte tillsätta eller avlägsna kemikalier, vilket innebär något alldeles nytt jämfört med tidigare känd teknik.

Framställningen av alkalilösningen av cellulosakarbamat utgört första skedet vid den cykliska processen enligt uppfinningen. Man framställer en spinningslösning för spinningen av karbamatfibrerna genom att lösa 461 099 upp cellulosakarbamat i en vattenlösning av natriumhydroxid.

Spinningslösningen innehåller typiskt 4-15 v-Z cellulosakarbamat upplöst i 5-12 v~Z natriumhydroxid. För upplösningen används fördelaktigt en natriumhydroxidlösning, som har återvunnits på det senare beskrivna sättet vid regenereringen av utfällningsbadet.

Den i spinningskedet på ovanbeskrivna sätt framställda natriumhydroxid- lösningen av cellulosakarbamat spinns på konventionellt sätt genom ett spinningsmunstycke till ett utfällningsbad, varvid karbamatet fälls ut som en produkt i fiberform. Som utfällningslösning använder man vid förfarandet enligt uppfinningen en natriumkarbonatlösning, lämpligast en vattenlösning av denna. Konscentrationen av karbonat i utfällningsbadet är 10-30 v-Z, hellre över 20 v-Z, lämpligast cirka 25 v-Z.

Väsentligt är att utfällningslösningen vid förfarandet enligt uppfin- ningen inte innehåller svavelsyra eller någon annan mineralsyra såsom vid tidigare kända processer.

Den spunna fibern avskiljs från utfällningslösningen och tvättas och torkas på i och för sig känt sätt.

Tillsammans med den spunna lösningen kommer det också natriumhydroksid till utfällningslösningen. Vid ett kontinuerligt förfarande måste man på ett eller annat sätt avlägsna en mängd motsvarande natriumhydroxiden ur utfällningslösningen för att hålla konscentrationen på samma nivå.

Normalt kan utfällningslösningen innehålla högst 5 v-Z natriumhydroxid utan att utfällningsegenskaperna försämras väsentligt. På motsvarande sätt måste man se till att utfällningslösningens karbonathalt hålls inom önskade gränser.

Regenereringen av utfällningslösningen vid det cykliska förfarandet enligt uppfinningen innefattar en grupp reaktionsskeden, som i och för sig inte är nya men som tidigare inte har upptäckts eller kunnat utnyttjas vid framställning av cellulosaderivatfibrer. Enligt uppfinningen har man observerat att man kan återvinna natriumhydroxiden i utfällningslösningen på ett enkelt sätt så att natriumkarbonatet separeras från lösningen genom kristallisering. Stamlösningen som 461 099 1 blir kvar innehåller huvudsakligen vattenlösning av natriumhydroxid och kan användas som sådan för att lösa upp cellulosakarbamatet.

Kristalliseringen av karbonatet ur utfällningslösningen sker bäst genom att kyla av lösningen. Kristalliseringen kan utföras i ett eller flera skeden genom att använda sig av en kristalliseringstemperatur som sänks gradvis. Sistnämnda sätt är mera fördelaktigt eftersom återvinningen av stamlösningen härvid sker enklare. Vid en kristallisation som sker i ett enda skede måste en mycket fast kristalmassa behandlas, vilken kan förorsaka behandliugssvårigheter.

Om man använder en kristallisation i flera skeden räcker det med en avkylning till temperaturen ca 10-20°C i det första skedet. De separerade kristallerna leds till ett utfällningsbad och stamlösningen avkyls ännu för vidarekristallisering. En lämplig slutavkylnings- temperatur är ca -5°C , eftersom lösligheten av natriumkarbonatet härvid är endast ca 1,6 Z och stamlösningen kan användas som sådan för upplösningen. Dessutom är en lösning av denna temperatur mycket lämplig, eftersom upplösningen av karbamatet sker lämpligast just vid denna temperatur.

Naturligtvis kan man vid kristalliseringen använda alla konventionella hjälpmedel, såsom tillsats, avlägsnande och cirkulering av ympkristaller. Pâ motsvarande sätt kan man vid kristalliseringen också vid behov tillämpa en kristallisering som fungerar kontinuerligt eller med satsvisprincipen.

Uppfinningen beskrivs i det följande med hjälp av förfarandeschemat enligt bifogade figur. I figuren leds den med referanssiffran 1 markerade cellu- 3Û losakarbamatet till lösningsskede 2. Cellulosakarbamatet löses upp i en vattenlösning av natriumhydroxid, som leds till upplösningsskedet via ledning 3. Koncentrationen av den i skede 2 framställda karbamatlös- ningen kan varieras beroende på önskade spinningsförhållanden genom att variera på mängden natriumhydroxidlösning som leds till upplösningen genom att späda ut med vatten eller evaporera vatten. I allmänheten är koncentra- tionen av karbamatlösningen mellan 4 och 15 v-Z och natriumhydroxidhalten mellan 5-12 v-Z, typiskt ca 10 v-Z. Vid upplösningen kan man vid behov 461 099 använda löslighetsbefrämjande medel, men användningen av dessa hör inte till denna uppfinning.

Alkalilösningen av cellulosakarbamat som fås från skede 2 leds genom en ledning markerad med referanssiffran 4 till spinnings- och utfällnings- skede 5, där lösningen komprimeras på i och för sig känt sätt genom icke presenterade spinningsmunstycken till en utfällningslösning, som åstad- kommer cellulosakarbamatets utfällning från lösningen i fiberform.

Alternativt kan man använda hålmunstycken vid framställning av filmer.

En vattenlösning av natriumkarbonat utgör utfällningsmediet i skede 5.

Lösningen i spinnings- och utfällningsskede S innehåller också natrium- hydroxid som kommer med den spunna lösningen. Mängden natriumhydroxid får inte bli för hög så att den inverkar på utfällningen av cellulosa- karbamat. I praktiken har man observerat att högst 5-6 v-Z natriumhydroxid kan tillåtas i spinningsskede 5, men helst hålls mängden lägre, högst på en nivå av ca 3 v-Z.

Cellulosakarbamatfibrerna som bildats i spinningsskede 5 kan avskiljas, förbehandlas, tvättas och torkas på i och för sig kända sätt. Dessa med referanssíffran 6-8 markerade skeden är inte väsentliga ur uppfinningens synpunkt och de beskrivs därför inte närmare här.

Lösning avlägsnas ur spinnings- och utfällningsskede 5 genom ledning 9, som utom natriumkarbonat dessutom innehåller natriumhydroxid, såsom ovan har beskrivits. I skede 10 sker separeringen av natriumhydroxid i lös- ningen genom att kristallisera bort natriumkarbonatet ur lösningen.

Kristalliseringen sker genom utnyttjande av icke presenterade avkylnings- organ. Det kristalliserade natriumkarbonatet avlägsnas ur lösningen och tvättas vid behov med vatten. Efter det kan kristallerna ledas via ledning ll tillbaka till utfällningsskede 5. Stamlösningen som innehåller natrium- hydroxid leds genom ledning 3 till karbamatets upplösningsskede 2.

Det är naturligt att man i förfarandet enligt uppfinningen kan göra olika- slags förändringar utan att ändå avvika från uppfinningsiden. Sålunda kan natriumkarbonatets kristalliseringsskede 10 fördelas i flera olika ske- den, där man man kan använda olika temperaturer och olika hjälpmedel för kristalliseringen, som i sig inte hör till denna uppfinningsidë. 461 099 I bifogade exempel belyses det cykliska förfarandet enligt uppfinningen närmare.

Exempel En lösning som innehöll 6,9 v-Z cellulosakarbamat och 9 v-Z natriumhyd- roxid framställdes. Lösningen spanns vid temperaturen 25°C i ett utfäll- ningsbad som innehöll 25 v-Z natriumkarbonat och 3 v-Z natriumhydroxid.

Vid spinningen bildades karbamatfibrer med helt tillfredställande egen- skaper. Fibrerna separerades ur utfällningslösningen, tvättades och tor- kades på konventionellt sätt.

Ur utfällningslösningen togs 100 viktdelar lösning, som avkyldes under bland- ning under 5 timmar till temperaturen 21,500. För att underlätta kristal- lisationen tillsattes lösningen 0,02 viktdelar Na2C03.10H20-ympkrista1- ler. Den bildade kristalgröten separerades med vacuumfiltrering och stam- lösningen (5l,6 viktdelar) analyserades. Den innehöll 5,3 Z NaOH och 13,3 Z Na2C02.

Stamlösningen avkyldes till temperaturen -SOC och blandades under 5 h.

De bildade kristallerna separerades genom filtrering. Stamlösningen inne- höll 1,5 Z Na2C03 och 9,7 Z Na0H, varvid den som sådan är lämplig för att lösa upp cellulosakarbamat. å!

Claims (3)

10 15 20 25 30 35 461 099 Patentkrav

1. Cykliskt förfarande för framställning av en alkalilösning av cellulosakarbamat, för utfällning av cellulosakarbamatet ur alkalilösningen och för återvinning och cirkulering av kemikalierna, kännetecknat av följande skeden: (a) man framställer en alkalilösning av cellulosakarbamat genom att lösa upp cellulosakarbamatet i en vattenlösning av natriumhydroxid, (b) den i skede (a) erhållna lösningen briggas i kontakt med en utfällningslösning som innehåller natriumkarbonat, varvid cellulosa- karbamatet fälls ut och kan avlägsnas, (c) man kristalliserar ut natriumkarbonat ur den i skede (b) erhållna lösningen, vilket natriumkarbonat återföres till utfällningslösningen i skede (b), och (d) den natriumhydroxidhaltig stamlösning från skede (c) återföra till skede (a) för upplösning av cellulosakarbamatet. f

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att kristalli- seringen i skede (c) utförs i två eller flera steg.

3. Förfarandet enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat därav, att krístalliseringen i skede (c) utförs genom avkylning.