АППАРАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОКСИМЕТИЛИРОВАННЫХ ПОЛИСАХАРИДОВ

Заявляемая полезная модель относится к устройствам для получения высокомолекулярных веществ, а именно, карбоксиметилированиых полисахаридов - натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (далее КМЦ) и карбок-симетилкрахмала (далее КМК) и может найти применение при создании и реконструкции современных химических производств.
Аппаратурное оформление процессов получения карбоксиметилированных полисахаридов, включающих обработку водным раствором гидроксида натрия на полисахариды - целлюлозу и крахмал в процессе перемешивания, во многом определяет свойства получаемых КМЦ и КМК. Особенностью устройств данного назначения является обеспечение оптимального режима активации полисахаридов для дальнейшего карбоксиметилирования без ухудшения ее свойств вследствие практически неизбежной механической деструкции, приводящей к ухудшению потребительских свойств, в частности, степени полимеризации.
В целом известные установки разработаны для получения щелочной целлюлозы и представляют собой измельчители, предусматривающие смешение целлюлозы и водного раствора щелочи и одновременное измельчение получаемой щелочной целлюлозы, для чего в конструкцию перемешивающих элементов введены плоские накладки с фрезерованными зубьями (С.А.Таиров, А.Б.Чачхиани «Оборудование заводов искусственных волокон» М., «Машиностроение, 1955 г. с.58-62).
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является аппарат для получения щелочной целлюлозы, описанный В.Я.Бытенским, Е.ПКузнецовой в монографии «Производство эфиров целлюлозы».(Изд. «Химия», Л., 1974 г. с.98). Аппарат по прототипу представляет собой металлический
корпус, днище которого представляет собой два параллельно расположенных полуцилиндра, разделенные гребнем, на котором расположены ножи. Аппарат также снабжен двумя Z-образными мешалками, представляющими собой изогнутые валы, на лопастях которых также укреплены ножи. Аппарат снабжен патрубком для подачи щелочного раствора; работает аппарат в периодическом режиме. В процессе работы аппарата происходит существенная механическая деструкция используемого полисахарида (в данном случае - целлюлозы). Наряду с этим резко снижается исходная степень полимеризации полисахарида. Причиной этого недостатка устройства по прототипу является наличие в конструкции измельчающих ножей, приводящих к снижению степени полимеризации и некоторых других показателей получаемой на основе щелочных продуктов КМЦ и КМК. Кроме того, налипание получаемого щелочного продукта на ножах приводит к его высоким технологическим потерям, внеплановым остановам для очистки аппарата.
Суть полезной модели заключается в следующем.
Технической задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является разработка высокопроизводительного аппарата для получения карбоксиметилированных полисахаридов - КМЦ и КМК.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является снижение металлоемкости аппарата, снижение технологических потерь получаемых карбоксиметилированных полисахаридов, а также снижение механической деструкции щелочных продуктов при их получении и улучшение их качества, приводящих к повышению степени полимеризации и некоторых других показателей карбоксиметилированных полисахаридов - КМЦ и КМК.
Аппарат для получения карбоксиметилированных полисахаридов включает: металлический корпус 1 с крышкой 2, днище которого выполнено в форме двух параллельно расположенных полуцилиндров, разделенных гладким гребнем 3, и снабженный двумя Z-образными гладкими валами 4,
загрузочный люк для подачи полисахарида (целлюлозы или крахмала) 5, патрубок 6, предназначенный для подачи водного раствора гидроксида натрия и для последующей подачи карбоксиметилирующего агента.
Исследования особенностей получении щелочных целлюлозы и крахмала, проведенные заявителем, показали, что наличие измельчающих ножей в конструкции приводит к сильной механической деструкции полисахаридов, что приемлимо для получения некоторых производных целлюлозы (например, вискозы), но неприемлимо для получения карбоксиметилированных полисахаридов - КМЦ и КМК с высокими потребительскими свойствами. Исходя из этого, было установлено, что применение для получения щелочных продуктов смесителей "легкого типа" (A.Г.Касаткин "Основные процессы и аппараты химической технологии" М., 1960, с.277), предусматривающих наличие в устройстве двух гладких Z-образных валов, вращающихся навстречу с заданной скоростью, в сочетании с отработанным технологическим режимом процесса обеспечивают получение качественных щелочных продуктов, которые в свою очередь позволяет получить высококачественные карбоксиметилированные полисахариды - КМЦ и КМК. Последующее совмещение конструкционных узлов получения щелочных продуктов и кароокси-метилирования в одном аппарате, снабженного эффективным перемешивающим устройством, приводит к созданию высокоэффективного аппарата для получения КМЦ и КМК, обеспечивающего минимальные технологические потери целевого продукта и сокращение производственного цикла.
Аппарат для получения карбоксиметилированных полисахаридов работает следующим образом. Полисахариды: целлюлоза (измельченная листовая, в виде волокнистой массы или в порошкообразном виде) или крахмала загружаются в аппарат через загрузочный люк 5; водный раствор гидроксида натрия загружается через патрубок 6, после чего происходит интенсивное перемешивание за счет встречного вращения двух Z-образных гладких валов 4 в течение 1,5-2,5 часов. Таким образом происходит получение щелочных
целлюлозы и крахмала. Особенности конструкции днища, разделенного гладким гребнем 3, и выполнение Z-образных валов 4 гладкими обеспечивают получение щелочных целлюлозы и крахмала в условиях практического отсутствия механической деструкции, при этом обеспечивая их высокое качество. Затем через патрубок 6 подается карбоксиметилирующий агент и осуществляется карбоксиметилирование в условиях постоянного вращения двух Z-образных гладких валов 4. Полученные карбоксиметилированные полисахариды - КМЦ и КМК выгружаются при открытии крышки 2 и при необходимости подвергаются сушке.
Преимущество заявляемой полезной модели состоит в том, что возможность реализации заявляемой установки существенно повышает технологические возможности получения карбоксиметилированных полисахаридов - КМЦ и КМК, а именно: существенно снижает металлоемкость аппарата, увеличивает его производительность, снижает технологические потери, улучшая потребительские показатели целевого продукта.
Библиографические данные
1. С.А.Таиров, А.Б.Чачхиани «Оборудование заводов искусственных волокон» М., «Машиностроение, 1955 г. с.58-62.
2. В.Я.Бытенский, Е.П.Кузнецова. Производство эфиров целлюлозы. Изд. «Химия», 1974 г. с.161.
3. А.Г.Касаткин. «Основные процессы и аппарата химической технологии» М., 1960, с.277.