BE521098A

BE521098A -

Info

Publication number: BE521098A
Authority: BE

Description

PROCEDE CONTINU POUR L'HYDROLYSE EN PHASE HOMOGENE DU TRIACETATE DE CELULOSE ET APPAREILLAGE POUR CETTE REACTION ET REACTIONS ANALOGUES.

L'invention concerne un procédé continu pour l'hydrolyse en phase homogène, du triacétate de cellulose, ainsi qu'un appareillage pour la mise en oeuvre de cette réaction et de réactions analogues.

Les procédés de fabrication techniques d'acétate de cellulose secondaire soluble dans l'acétone comportent., ainsi qu'il est connu, une première phase dans laquelle la cellulose est complètement acétylée jusqu'au stade triacétate et une seconde phase consistant à hydrolyser le triacétate insoluble dans l'acétone, pour éliminer une partie des groupes acétyles Il est connu que l'acétylation peut être faite en phase homogène, c'est-à dire en milieu solvant du triacétate formée ou en phase hétérogène, c'est- à-dire en milieu tel que la structure fibreuse de la cellulose est conservée pendant la réaction. L'hydrolyse peut également être conduite en phase homogène ou hétérogène,que le triacétate ait été lui-même obtenu en phase homogène ou hétérogène.

Lorsque l'hydrolyse en phase homogène est faite de façon discon- tinue, l'ppération ne présente pas de difficultés particulières,mais il n', en est plus de même lorsqu'on veut effectuer l'hydrolyse en phase homogène d'une façon continue. L'acétate que l'on obtient ainsi présente des caractéristiques analytiques, en particulier en ce qui concerne le titre, la viscosité et la filtrabilité., beaucoup plus irrégulières que celles des acétates obtenus par hydrolyse en discontinu.

Le procédé qui fait l'objet de la présente invention permet d', obtenir, par hydrolyse en phase homogène, et en procédant de façon continue, un acétate de cellulose soluble dans l'acétone dont les caractéristiques : titre, viscosité., filtrabilité., etc., sont extrêmement homogènes,, c'est-àdire que toutes les parties de cet acétate ont sensiblement les mêmes caractéristiques Il consiste essentiellement à faire passer la masse réactionnelle de façon continue au travers d'un appareil d'un type particulier, en

réglant la durée moyenne de séjour du mélange en cours d'hydrolyse dans cet appareil entre 3 et 10 heures et la température de réaction entre 40 et 80 .

Ce procédé est applicable quels que soient les réactifs d'hydrolyse et le catalyseur employés.

De préférence, les réactifs d'hydrolyse sont ajoutés à la solution de triacétate et le mélange obtenu est ensuite introduit dans l'appareillage selon l'invention? mais il est également possible d'amener séparément dans cet appareillage les réactifs d'hydrolyse et la solution de triacétate.

La demanderesse a trouvé qu'on obtient des résultats particulièrement favorables lorsque la viscosité de la solution à hydrolyser est comprise entre 20 et 30 unités GGS et particulièrement entre 30 et 70 unités GGS. On peut utiliser tout moyen connu pour amener la viscosité entre ces limites, par exemple modifier la température de la solution sa dilution ou la nature du solvant employé. Un mode préférentiel pour la mise en oeuvre de l'invention consiste à ajouter en deux stades les réactifs d'hydrolyse à la solution de triacétate. Dans un premier stade on ajoute à cette solution une partie, par exemple 70 à 90% des réactifs d'hydrolyse amenés à la température ordinaire ou à température inférieure.

Dans un deuxième stade on injecte dans la solution ainsi obtenue le com- plément des réactifs, préalablement chauffés et même éventuellement amenés à l'état de vapeur.

- L'appareil selon l'invention? représenté sur la fig 1, se compose essentiellement d'une colonne cylindrique verticale 1, qui comporte un moyen permettant le réglage de la tempe raturepar exemple une chemise 2 La colonne 1 est traversée par un arbre 3 qui est mis en rotation par tout moyen approprié. Sur cet arbre 3., sont fixés, perpaneiculairement à son axe,des plateaux 4, qu'il entra!ne dans son mouvement. Ces plateaux 4 ont un diamètre sensiblement égal au diamètre intérieur de la colonne 1. La colonne comporte au voisinage de chacune de ses extrénités des tubulures 5 et 6 potr l'arrivée et la sortie de la masse réactionnelle et., éventuellement, des réactifs.

Suivant le diamètre de la colonne, l'arrivée de la masse réactionnelle peut se faire par une ou plusieurs tubulures disposées, par exemple, sur le fond inférieur de la colonne, comme représenté sur la fig. 1. La tubulure d'arrivée peut également être placée à l'intérieur de l'arbre 3 portant les plateaux:., arbre qui dans ce cas est creux, comme indiqué sur les fig. 2 et 3.

Le diamètre des plateaux 4 étant sensiblement égal au diamètre intérieur de la colonne 1, la masse réactionnelle ne peut pratiquement pas s'écouler entre le bord des plateaux et la paroi de la colonne. Pour permettre sa circulation à l'intérieur de ladite colonne., chacun des plateaux 4 porte une ou plusieurs ouvertures 7, de toute forme désirée, par exemple en forme de secteur circulaire., dont l'emplacement est décalé d'un plateau à l'autre. La surface de la ou des ouvertures des plateaux est telle qu'elle régularise la durée de passage de la masse réactionnelle à travers la colonne tout en évitant des pertes de charge importantes qui auraient tendance à produire des fuites entre le bord des plateaux et la paroi intérieure de la colonne.

En outre,, des racloirs 8 sont prévus pour ramener vers le centre de la colonne les parties de la masse réactionnelle qui pourraient avoir tendance à demeurer près de la paroi.

Le rapport de la hauteur de la colonne à son diamètre et l'écartement des plateaux peuvent varier sans sortir du cadre de l'invention? mais de préférence ce rapport est compris entre 1,5 et 5 et les plateaux sont équidistants et disposés à raison de 6 à 14 par mètre.

Le rapport de la surface de la ou des ouvertures du plateau à

la surface de ce plateau peut varier suivant la nature de la masse réaction-
EMI3.1
nelle et la vitesse de rotation de lJI9rbre sur lequel sont fixés les plateaux On peut toutefois signaler que de très bons résultats ont été obtenus, dans le cas de 19.ydrolyse du triacétate de celluloses avec un rapport compris entre 1/4P et 1/80.

La circulation de la masse réactionnelle à 1?fintérieur de la colonne peut se faire?soit de bas en haut, soit de haut en bas, sans sortir du cadre de Invention.
EMI3.2
Il est possible, dans certains cas, d'Zti.3.ser une seule co- lonne, mais le plus souvent, on aura intérêt à employer une série de colonnes dans lesquelles la masse réactionnelle passera successivement et où se produiront les diverses phases de la réaction.

On 1, en particulier.. obtenu de bons résultats en utilisant des séries composées de 3 à 10 colonnes.
EMI3.3
L-Ipacemple ci-après est donné â. titre non limitatif., afin de permettre de mieux comprendre l'invention @
Une solution acétique de triacétate de cellulose est amenée de façon continue à raison de 120 litres par heure dans un mélangeur où on introduit en continu à raison de 42 litres par heures un mélange à la
EMI3.4
température de 15 ? composé de 1
EMI3.5
acide acétique e o e e a e a e s 60 parties en poids eau. <to c<to<ta9<teee<a 40 parties en poids
EMI3.6

<tb>
<tb> acétate <SEP> de <SEP> souder......

<SEP> 1 <SEP> partie <SEP> en <SEP> poids
<tb>
On injecte alors en continu dans la solution obtenue, 6 à 7 litres du même mélange, mais sans acétate de soude.9 amené à l'état de vapeur. La tempé- rature de la solution est ainsi portée à 75 et sa viscosité est alors comprise entre 30 et 70 unités CGS. La solution est ensuite conduite à travers une série de trois colonnes dans lesquelles elle circule de bas en haut.

Chaque 'colonne dont la hauteur est de 1,10 m et le diamètre de 0,45 m est munis le plateaux espacés les uns des autres de 0,10 m. Chaque plateau comporte une ouverture en forme de secteur circulaire dont l'angle au centre est de 6 . Ces ouvertures sont décalées de 90 d'pn plateau à l'autre.

La vitesse de rotation de 1?arbre portant les plateaux est réglée à 15 tours par heure
La température de la solution en cours d'hydrolyse est maintenue à 75 par circulation d'eau chaude dans les chemises des colonnes. A sa sortie de la dernière colonnela solution hydrolysée est précipitée par les moyens connus et on obtient ainsi un acétate de cellulose dont le titre en acide acétique est compris entre 54 et 55% et dont les propriétés sont très homogènes.
EMI3.7

L.9,appareillage qui fait l'objet de la présente invention permet dgpbtenir des résultats particulièrement favorables pour l'hydrolyse en con- tinu du triacétate de cellulose.. mais il peut également 4tre employé pour l'hydrolyse d'autres esters ou esters mixtes carboxyliques de la cellulose tels par exemple que le butyrate et le propionate de cellulose.,l'acéto-
EMI3.8
butyrate et 1-9acéto-propionate de cellulose.9 etc...

Il peut également être utilisé pour toute autre réaction analogue qu'on désire effectuer en marche continue? par exemple la saponification de l'acétate
EMI3.9
de vinyle, l.9/lcétalisation de 1-goool polyvinyliques, le traitement par un acide fort de l'acide acétique résiduaire provenant de la fabrication de l'acétate de cellulose pour dégrader et solubiliser dans l'eau les produits cellulosiques dissous dans cet acide résiduaire etc.

Claims

RESUME. EMI3.10

L$invention concerne g 1 Q Un procédé d'ydrolyse en phase homogène de triacétate <Desc/Clms Page number 4> de cellulose caractérisé par le fait qupn fait passer, de façon continue la solution à hydrolyser au travers d'un appareil y constitué par des colonnes cylindriques divisées dans le sens de leur hauteur par des plateaux tournants circulaires ayant sensiblement le marne diamètre que les colonnes et comportant chacun une ou plusieurs ouvertures dont 1'emplacement est décalé d'un plateau à l'autre, en réglant entre 3 et 10 heures la durée moyenne du passage de la solution dans l'appareil et en maintenant la tempéra- ture de la solution entre 40 et 80 .

2 - Un procédé selon 1 - dans lequel la viscosité de la solution à !hydrolyser est comprise,entre 20 et 80 unités GGS.

3 - Un procédé selon 1 - dans'lequel l'addition des réactifs d'hydrolyse à la solution de triàcétate est effectuée en 2 stades : un premier stade dans lequel on ajoute une partie seulement des réactifs amenés à une température au plus égale à la température ordinaire., et un deuxième stade suivant lequel on introduit dans la solution à hydrolyser la partie complémentaire des réactifs après les avoir portés à une tempéra- ture plus élevée et éventuellement à 1',état de vapeur.

4 - Un appareil permettant d'obtenir le développement régulier d'une réaction dans les diverses fractions d'pne masse réactionnelle qui le traverse en continu, caractérisé par le fait qu'il comprend essentiellement une colonne cylindrique divisée dans le sens de sa hauteur par des plateaux tournants circulaires ayant sensiblement le marna diamètre que la colonne qui comportent chacun une ou plusieurs ouvertures dont l'emplacement est décalé d'un plateau à Vautre.

5 - Un appareil selon 4 - caractérisé par le fait que le rapport de la hauteur au diamètre de la colonne est compris entre l 5 et 5 les plateaux tournants circulaires étant disposés à égale distance les uns des autres à raison de 6 à 14 par mètre et canportant chacun une ouverture en forme de secteur circulaire dont la surface est comprise entre 1/40 et 1/80 de celle du plateau.