用于按照直接溶解法将转移混合物处理成模制溶液的混合捏合机制造技术

本发明专利技术涉及一种用于按照直接溶解法在捏合混合机中将转移混合物处理成模制溶液的捏合混合机，该捏合混合机包括进料部、外壳和排料部，其中：进料部将基本上由纤维素、水和功能性液体组成的产品引入到外壳中；以旋转方式设置在外壳中的捏合机轴混合和捏合产品，并在该捏合混合机的被加热的内表面上扫动该产品；产品中未溶解颗粒的比例和颗粒的尺寸减小，并且一些水蒸发，从而形成模制溶液；捏合混合机的处理容积仅由模制溶液过流容量的要求来确定。处理容积仅由模制溶液过流容量的要求来确定。处理容积仅由模制溶液过流容量的要求来确定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于按照直接溶解法将转移混合物处理成模制溶液的混合捏合机


[0001]本专利技术涉及根据权利要求1、2和11的前序部分的用于通过直接溶解法将转移混合物处理成模制溶液的混合捏合机。

技术介绍

[0002]例如，在WO 1994/006530 A1中描述了一种通过从纤维素
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水
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功能性液体混合物(下文中也称为产品，纤维素、功能性液体和水称为产品组分)蒸发水而在工业规模上通过直接溶解法从纸浆生产模制溶液的方法，其中使用N
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甲基吗啉
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N
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氧化物(下文中也称为NMMO或者也称为胺氧化物)作为功能性液体，当使用NMMO作为功能性液体时，该方法也被称为胺氧化物法。纤维素
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水
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功能性液体混合物或产品是指从悬浮液存在下的高水含量到模制溶液存在下的低水含量的所有水含量或物质混合物状态，因此包括起始材料和转移混合物，如下文更详细地描述的。例如，DE 10 2012 103 296 A1中更详细地描述了模制溶液。
[0003]各种各样的纸浆在工业中用于通过直接溶解法从纸浆生产模制溶液。例如，它们的来源和预处理的性质不同。下文中，纤维素的预处理包括进入直接溶解过程之前的所有工艺步骤，从挥发性混合物组分(在该情况下为水)的蒸发开始。这些步骤通常用于调节溶解性质或缩短后续工艺步骤中的溶解时间。预处理包括技术人员已知的工艺步骤，例如酶预处理、纤维素研磨或溶胀过程。
[0004]WO 1994/006530 A1描述了使用薄膜蒸发器从纤维素NMMO
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水混合物中蒸发水，其目前广泛用于直接溶解法，并且现在已知和以各种形式和设计普遍使用，所有这些形式和设计的特征都是薄膜蒸发器的外壳中的蒸发器轴将产品分布在用作加热表面的外壳内表面上，从而形成薄膜，该薄膜在必要时还可以随着转速增加和粘度降低而产生湍流，使产品快速被加热并且一些水蒸发。在上下文中，加热表面是指旨在通过加热表面与产品之间的温差来热交换能量的任何被加热的表面。
[0005]虽然薄膜蒸发器大多被设计成具有竖直方向的蒸发器轴，例如，如WO 1994/006530A1所述，但它们也可以被设计成具有水平方向的蒸发器轴，例如，如WO2020/249705A1所述。
[0006]技术人员还熟悉通过直接溶解法从纤维素生产模制溶液的方法，其中使用离子液体(下文中称为IL)代替NMMO作为功能性液体，但是也通过从纤维素
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IL
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水混合物中蒸发水来通过直接溶解法生产模制溶液。
[0007]IL或离子液体在这里是指这样的一组有机化合物：尽管这些有机化合物具有离子结构，但它们具有低熔点(<100℃)，因此也被称为熔融盐。因此，使用IL作为功能性液体经常意味着适合于直接溶解法的离子液体组中的实施方案。
[0008]技术人员已知，一些IL倾向于在升高的温度下热分解，因此涉及被加热的IL的工艺必须使IL的温度保持低于其分解温度。作为示例，可以提及的是IL[DBNH][OAc]在约100℃的温度以上分解。本领域技术人员还已知，随着NMMO
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水混合物的水含量在升高的温度下
降低，NMMO开始分解。在通常140℃以上的温度时，随着水含量的减少，爆炸的风险增加，例如通过爆炸性自催化分解所致的爆炸的风险增加，由此温度进一步升高，随之而来的是严重的爆炸风险。取决于混合物的组成，从125℃以上的温度也可以观察到分解，因为分解温度可能由于例如还原剂(比如纤维素等)和重金属离子(比如铁离子等)的存在而降低。在描述的直接溶解法的情况下，尽管通常会添加稳定剂，但由于按照该工艺会存在纤维素以及使用铁材料进行机器制造，因此可以预期分解温度会降低。
[0009]技术人员还意识到在本专利技术的上下文中被称为实质上过热的问题的事实：为避免功能性液体分解，必须非常注意控制产品的温度(以下也称为产品温度)。因此，选择这样的工艺：其中，产品所需的温度及其平衡温度低于分解温度。
[0010]在多组分混合物的情况下，如在纤维素
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功能性液体
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水混合物的情况下存在的多组分混合物的情况下，在混合物开始沸腾的主要工艺条件(压力)下，为每一种组成的混合物指定平衡温度。如果向系统供应能量，则一些挥发性成分(在这种情况下为水)蒸发。同时，混合物的组成发生变化，因此平衡温度也发生变化。因此，当供应能量时，混合物受热，同时其组成由于挥发性组分的蒸发而沿着其平衡曲线发生变化。随着水含量降低，粘度增加，并且功能性液体或功能性液体
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水混合物的溶解能力增加。随着粘度增加，产品中的蒸发水越来越冒有运输限制的风险，使得蒸发冷却不再能够进行到足够的程度，因此水
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功能性液体混合物的温度和产品的温度升高到平衡温度以上的值。混合物的平衡温度随其组成并随过程压力而变化。因此，即使不具有运输限制效应，混合物的温度也会在整个过程中升高，因此，如果适当选择工艺参数，则即使在平衡温度时也可能发生分解。因此，技术人员选择这样的工艺参数：其中，平衡温度总是出现在分解温度以下。对于NMMO作为功能性液体，例如，在整个过程中，平衡温度通常在50℃至110℃范围内。
[0011]在NMMO作为功能性液体的情况下，如果运输受到限制，则放热分解过程也会导致局部材料过热(热点)，从而使反应热无法被充分耗散。随后，这会引发进一步的放热分解过程。
[0012]显著过热导致功能性液体、纤维素或纤维素
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功能性液体
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水混合物受热至发生分解的高温。导致产品或产品组分的温度高于该产品或产品组分特定的分解温度的过热在下文中将被称为具有实质上过热。因此，过热是由于运输限制导致蒸发冷却不足导致的还是由平衡下产品的过度干燥引起的是不重要的。
[0013]功能性液体的分解如上所述。一方面，它导致需要更换流失的(通常非常昂贵的)功能性液体，另一方面，当使用NMMO作为功能性液体时，它也严重增加了爆炸风险。
[0014]然而，实质上过热还可能涉及纤维素或纤维素
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功能性液体
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水混合物(或者，根据定义，产品)的分解，这是因为导致纤维素在过高温度时的聚合度(技术人员称之为DP)降低，可能伴有剪切增加——这通常在粘度增加时发生。因此，产品的实质上过热可能会因分解部分产品或产品本身而产生产品损坏或安全危害的作用。
[0015]当然，由于非热诱导的分解过程(例如自由基反应)，分解温度以下的温度时的过程控制也可能会对产品产生损坏或危及安全的作用。然而，在实践中，常见的稳定剂可以抵消这一点。
[0016]此外，目的在于高于分解温度的平衡温度的温度控制也会导致产品损坏和安全隐患。在实践中，技术人员并不以这种操作模式为目标。
[0017]然而，当使用薄膜蒸发器进行直接溶解法时，由于其设备特定的性质，必须特别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于按照直接溶解法将转移混合物处理成模制溶液的混合捏合机，所述混合捏合机包括进料部、外壳和排料部，其中所述进料部将基本上由纤维素、水和功能液体组成的产品引入到所述外壳中，其中位于所述外壳中的捏合机轴旋转地混合和捏合所述产品，并在所述混合捏合机的被加热的内表面上扫动所述产品，在所述混合捏合机中，所述产品中未溶解颗粒的量和所述颗粒的尺寸减小，并且一些水蒸发，以形成模制溶液，其中，所述混合捏合机的处理容积仅由模制溶液过流容量的要求来确定。2.一种用于按照直接溶解法将转移混合物处理成模制溶液的混合捏合机，所述混合捏合机包括进料部、外壳和排料部，其中所述进料部将基本上由纤维素、水和功能性液体组成的产品引入到所述外壳中，其中位于所述外壳中的捏合机轴旋转地混合和捏合所述产品，并在所述混合捏合机的被加热的内表面上扫动所述产品，在所述混合捏合机中，所述产品中未溶解颗粒的量和所述颗粒的尺寸减小，并且一些水蒸发，以形成模制溶液，其中，所述产品在所述混合捏合机中的驻留时间至多为15分钟。3.根据权利要求2所述的混合捏合机，其中，所述产品在所述混合捏合机中驻留至少两分钟。4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合捏合机，其中，所述转移混合物的组成为：最大x
H2O
＝
‑
0.235x
Cell
+0.235，最小x
H2O
＝
‑
0.59x
Cell
+0.2047。5.根据权利要求4所述的混合捏合机，其中，所述转移混合物具有以下优选组成：最大x
H2O
＝0.2864x
2Cell
‑
0.6786x
Cell
+0.2288，最小x
H2O
＝0.2864x
2Cell
‑
0.6786x
Cell
+0.2188。6.根据前述权利要求中任一项所述的混合捏合机，其中，所述转移混合物穿过至少一个前面的转移机构。7.根据前述权利要求中任一项所述的混合捏合机，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔，
申请(专利权)人：利斯特技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：