生产纤维素氨基甲酸酯的方法技术

本发明专利技术涉及一种控制纤维素氨基甲酸酯(CCA)生产中的氮化合物排放的方法。在浆厂生产溶解浆(DP)或牛皮浆，并将所述DP或牛皮浆活化。使活化的浆料与尿素反应以产生纤维素氨基甲酸酯，由此释放出氨。将所述纤维素氨基甲酸酯生产整合至具有烟气系统的浆厂中，使得来自烟气的二氧化碳与释放的氨反应以产生尿素，将尿素用于氨基甲酸酯生产。尿素用于氨基甲酸酯生产。尿素用于氨基甲酸酯生产。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产纤维素氨基甲酸酯的方法


[0001]本专利技术涉及一种生产纤维素氨基甲酸酯(CCA)的方法，所述纤维素氨基甲酸酯可以进一步加工成再生纤维素产品，诸如纤维、膜或海绵等。更具体来说，本专利技术涉及一种由溶解浆(DP)和/或牛皮浆生产CCA的总体方法，所述总体方法是以利用化学浆厂系统、蒸汽、水、电、烟气、废水处理和CCA生产的测流来提高整个方法的整体效率并控制CCA生产中的氮化合物排放的方式进行。

技术介绍

[0002]纤维素氨基甲酸酯(CCA)是80多年前专利技术的一种碱溶性纤维素衍生物。由于碱溶性性质，它是用于再生纤维素产品的一种良好原料。
[0003]CCA通过使纤维素与尿素或尿素自由基在高温下反应而制造。通常使用尿素，而且它根据反应方程式(1)和(2)与纤维素反应。在氨基甲酸酯化反应中，尿素在温度超过133℃时开始分解，并且形成了中间产物异氰酸和氨，反应方程式(1)。异氰酸进一步与纤维素的OH基团反应，形成位于纤维素主链的氨基甲酸酯基团(2)。
[0004][0005]需要去除纤维素氨基甲酸酯化过程中形成的氨气，以防止所述反应方程式的产物侧饱和以及防止氨基甲酸酯化停止。
[0006]由于高温，水被蒸发，而且由此形成的CCA在物理上呈固体形式。它是一种可以储存和运输的稳定材料。这些特性使它成为了一种工业上可用的产品。
[0007]CCA可以由所有类型的化学浆料制造，诸如牛皮浆、预水解牛皮浆、苏打
‑
AQ浆、亚硫酸盐浆、中性亚硫酸盐浆、酸性亚硫酸盐浆或有机溶剂浆。现有氨基甲酸酯技术的共同特征是从溶解浆料和预处理所述浆料开始，以便将它活化，从而降低DP
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(聚合度)。通常通过丝光处理、通过用酸性或碱性剂水解、通过酶、通过辐射、通过催化剂和/或通过机械手段(诸如研磨)来降低DP
o
。
[0008]US 2,134,825公开了一种方法，其中纤维素和尿素在高温下反应以形成碱溶性产物。US4404369(FI 62318)公开了一种方法，其中使用了溶解有尿素的氨溶液并且使纤维素和尿素在高温下反应形成碱溶性产物。WO03099872公开了一种方法，其中首先用尿素和碱的混合物活化纤维素，然后对液体施压并且在高温下通过利用反应性挤出设备进行氨基甲酸酯化反应以形成碱溶性产物。WO2003064476公开了一种CCA生产方法，其中利用高工艺一致性和加工性设备，在将纤维素与尿素和少量过氧化物混合之前对其进行预研磨，并使混合物在高温下反应形成碱溶性产物。DE4443547公开了一种制备纤维素氨基甲酸酯的方法，所述方法通过首先用盐酸水解纤维素以在氨基甲酸酯化反应之前将它活化，然后在高温下
与尿素反应形成碱溶性产物来进行。
[0009]溶解浆不同于预期用于造纸的浆料。溶解浆的生产力求生产出纤维素浓度尽可能高而半纤维素(诸如木聚糖)浓度尽可能低的浆料，同时力求在蒸煮和漂白过程中以使纤维素和半纤维素尽可能多地保留在纸浆中的方式从漂白过的纸浆中去除木质素。除了主要组分以外，纤维素(描述为α
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纤维素)纸浆可能含有高达25％的半纤维素，而溶解浆通常含有超过90％的α
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纤维素，并且半纤维素的量必须约低于5％。
[0010]通常通过在强碱性和酸性条件下处理木片和/或浆料来谋求溶解浆的低半纤维素浓度。通常用亚硫酸盐法或用配备酸预水解的硫酸盐法来制造溶解浆。如果使用硫酸盐法生产溶解浆，则在碱蒸煮之前，通常对木片进行预水解，其中在碱蒸煮之前，在酸性条件下去除大量的半纤维素。在纤维生产线末端，在与纸浆类似的漂白阶段处理浆料，其中最重要的区别是碱性漂白阶段，该阶段在比最大产量保持漂白更高的温度下进行。此外，为了生产粘胶浆，硫酸盐蒸煮和亚硫酸盐蒸煮通常都已蒸煮至比纸浆生产更低的κ。
[0011]还已知在溶解浆生产中，可以在酸蒸煮过程之后进行碱提取，或者在碱蒸煮之前在高温和高压下对木片进行酸预水解阶段。WO公开2019170962中描述了一种生产溶解浆的优选方法。
[0012]化学浆厂是一个封闭的工艺系统，其中存在着某些元素、钠和硫的平衡。一些无机元素，诸如氯和钾，与木材原料一起进入工艺循环。它们在飞灰从工艺平衡中被带走时被去除。由于循环封闭之故，重要的是防止或尽量减少浆厂工艺循环中非工艺元素或全新元素的存在。生产CCA时需要尿素，因此氮是工艺平衡的新输入，从而需要尽量减少氮的量。
[0013]全球纤维市场的9900万吨(62％)的主要份额基于不可再生并且不可生物降解的原料，即合成纺织纤维；24.3％基于非生态棉；6.6％基于使用危险化学品CS2(二硫化碳)生产的粘胶纤维。
[0014]粘胶纤维是生产纤维素基再生纤维的最常用方法，并且使用CS2的粘胶纤维工艺占再生纤维总体量的90％以上。还有其他方法可用于产品，诸如用离子液体生产的莱赛尔，它们更环保，但由于它们的成本和化学回收挑战，仍然是利基产品。
[0015]从当前粘胶纤维生产商的角度来看，CCA是一种令人感兴趣的替代品，因为在转用氨基甲酸酯工艺时，对粘胶纤维厂的改动微乎其微。最大的优点是不再使用有害又有毒的CS2化学品，因此职业健康问题变得不那么重要了。纺纱系统可以完全开放，因为没有有害和有毒的CS2气体排放。另一大优势是与粘胶凝固速度相比，由于沉淀速度快，现有纺纱设备的纺纱产能更高。
[0016]鉴于已知的工艺，需要开发一种整体工艺概念，包括化学浆厂和用于生产用作再生纤维素产品原料的CCA的CCA制造工艺。特别需要提供一种环保装置来控制有害排放物和化学浆厂环境的工艺平衡中的一种新元素，即氮。

技术实现思路

[0017]已经惊喜地发现，从技术和经济的角度来看，与任何已知的解决方案相比，通过将纤维素氨基甲酸酯生产整合至生产溶解浆和/或牛皮浆的化学浆厂中益处更大。本专利技术的解决方案如权利要求书所定义。
[0018]在本申请中，将CCA生产整合至生产溶解浆和/或牛皮浆的化学浆厂中，从而通过
所述浆厂的整合化学回收工艺来生产纤维素活化所用的化学品的至少一部分，并控制CCA生产中的氮化合物排放。
[0019]在高温下由溶解浆(DP)和/或牛皮浆与尿素生产CCA的CCA设备可以是化学浆厂的一个工艺部门。在所述化学浆厂生产DP和/或牛皮浆以用于CCA设备。可以用本领域已知的方法生产溶解浆和牛皮浆。所述方法通常包括对诸如木片等纤维素材料的预处理、蒸煮和漂白。
[0020]化学浆厂生产漂白过的纤维质纤维素材料。所述纤维质纤维素材料可以来源于木材植物材料，诸如软木或硬木。还有可能使用从诸如棉花、草、甘蔗渣、粮食作物的秸秆、亚麻、大麻、剑麻、蕉麻或竹子等非木材木质纤维素植物材料获得的纤维质纤维素材料。
[0021]通过DP或牛皮浆与尿素在高温下反应来生产CCA的CCA设备可以用任何已知的生产纤维素氨基甲酸酯的方法工作，但利用不使用有机溶剂或化学浆厂环境外的其他化学物质的方法是有利的。仅使用尿素或尿素和氢氧化钠和/或过氧化物的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制纤维素氨基甲酸酯(CCA)生产中的氮化合物排放的方法，在所述方法中，在化学浆厂由纤维素纤维质材料生产溶解浆(DP)和/或牛皮浆，并将所述DP和/或所述牛皮浆活化以便降低浆料的解聚度，并且使活化的DP或活化的牛皮浆与尿素反应以产生纤维素氨基甲酸酯，由此释放出氨，并且其中将所述纤维素氨基甲酸酯生产整合至具有烟气系统的浆厂中，使得来自烟气的二氧化碳与释放的氨反应以产生尿素，将所述尿素用于氨基甲酸酯生产。2.根据权利要求1所述的方法，其中二氧化碳从石灰窑的烟气获得。3.根据权利要求1所述的方法，其中将来自所述氨基甲酸酯生产的释放的氨或含氨废水用于中和来自DP生产的预水解产物和/或来自所述浆厂的酸性废水。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉努，
申请(专利权)人：安德里兹公司，
类型：发明
国别省市：