專利名稱：氧化叔胺水溶液的處理或純化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1總概念的方法。
近幾十年來(lái)由于制造纖維素纖維的已知粘膠法的環(huán)境問(wèn)題，人們付出了很大的努力尋找另一種與環(huán)境相洽的方法。近處來(lái)提出一種特別令人感興趣的方案，即纖維素在不形成衍生物的條件下溶解在一種有機(jī)溶劑中，并從這種溶液擠壓出型體。從這種溶液中噴紡出的纖維從BISFA(The International Bureau for the Standardization ofman made fibers(人造纖維標(biāo)準(zhǔn)化國(guó)際局))得到Lyocell的屬名，而且有機(jī)溶劑系指一種有機(jī)試劑和水的混合物。下面這種纖維亦以術(shù)語(yǔ)“溶劑噴紡纖維”稱之。
曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一種氧化叔胺和水的混合物特別適宜作制造Lyocell-纖維或其它型體的有機(jī)溶劑，而且主要采用N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)作氧化胺。另外一些適宜的氧化胺在EP-A0553070已有報(bào)導(dǎo)。例如US-PS4,246,221或PCT-WO93/19230公開了由在NMMC和水混合物中的纖維素溶液制造纖維素型體的方法。在該方法中纖維素溶液從一噴絲嘴擠壓出來(lái)，在空氣隙中拉伸并在含水凝固浴中從溶液中沉淀出來(lái)。這種方法在下面將稱為“氧分胺方法”或“Lyocell方法”，而且將能溶解纖維素的所有氧化叔胺均縮寫為“NMMO”。按照氧化胺方法制造的纖維具有在調(diào)整狀態(tài)以及濕狀態(tài)下強(qiáng)度高、濕模數(shù)高和繞纏強(qiáng)度高等特點(diǎn)。
纖維素在含水抽絲浴中從溶液中沉淀出來(lái)。在這種情況下抽絲浴蓄有NMMO。在從抽絲浴以及氧化胺流程的其它地方產(chǎn)生的工藝水(例如洗滌水)中的NMMO的含量可達(dá)30％(重量)。幾乎完全回收和重復(fù)利用NMMO對(duì)氧化胺方法的經(jīng)濟(jì)性具有決定性的作用。
但與NMMO同時(shí)，在抽絲浴中濃集有無(wú)色的到強(qiáng)著色的氧化胺過(guò)程的分解產(chǎn)物，一方面制造出的型體的質(zhì)量可能受到影響，另一方面可能危及安全，因?yàn)镹MMO在一定條件下具有強(qiáng)放熱分解反應(yīng)的傾向。這些物質(zhì)應(yīng)在濃集之前從氧化胺的水溶液中去除。
這樣得到的氧化胺溶液大都含有無(wú)機(jī)陽(yáng)離子和陰離子，諸如鈉、鈣和鎂的陽(yáng)離子以及氯離子、硫酸根離子等等，這些離子部分從纖維素型體制造過(guò)程中所用的漿料帶入，另一方面由過(guò)程采用的或產(chǎn)生的其它物質(zhì)帶來(lái)。這些離子在溶液蒸發(fā)和濃縮時(shí)富集，重新進(jìn)入過(guò)程采用的氧化胺濃水溶液中，其后果導(dǎo)至在蒸發(fā)設(shè)備中出現(xiàn)沉淀和集垢。
在溶液中還濃集金屬離子和金屬顆粒，它們同樣來(lái)自所采用的漿料以及由過(guò)程所用的金屬設(shè)備部件的磨損產(chǎn)生的。曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些金屬顆粒在含水氧化胺的纖維素溶液中多次引起氧化胺及纖維素的強(qiáng)烈分解反應(yīng)。
從胺氧化物方法采用的用于穩(wěn)定纖維素溶液的化合物的分解產(chǎn)生的有色物質(zhì)，由所用漿料夾帶的物質(zhì)，以及特別由所采用的氧化胺的分解反應(yīng)產(chǎn)生的有色物質(zhì)同樣影響氧化胺工藝過(guò)程的進(jìn)行，特別影響按此方法制造的纖維素型體的質(zhì)量。
在溶液中還存在有機(jī)陰離子，例如由氧化叔胺和纖維的分解反應(yīng)產(chǎn)生的陰離子。
另外，曾經(jīng)確定，在氧化胺過(guò)程的工藝水中還可能形成生物干擾物質(zhì)，諸如細(xì)菌、酵母和霉菌，這些物質(zhì)可能形成壁垢，從而引起管道堵塞。
雜質(zhì)類可能涉及本纖維素如戊聚糖，它們經(jīng)抽絲浴進(jìn)入NMMO-循環(huán)。同時(shí)色素或其它來(lái)自洗滌水和抽絲浴的雜質(zhì)亦可存在于要純化的溶液中。
所列舉的干擾物質(zhì)部分以溶解態(tài)存在，部分亦以固體雜質(zhì)以及膠體狀態(tài)，作為所謂溶液中的致濁物質(zhì)。
為了保證氧化胺方法的經(jīng)濟(jì)性及安全性，特別需要盡可能完全地從要純化溶液中除去固體物質(zhì)和致濁物質(zhì)。下面將對(duì)膠體致濁物質(zhì)以及其它固體雜質(zhì)采用術(shù)語(yǔ)“致濁物質(zhì)”表示。
在這方面，PCT-WO93/11287建議，在溶液通過(guò)離子交換劑之前將溶液中的懸浮固體物質(zhì)去除。這可藉助過(guò)濾進(jìn)行，而且根據(jù)PCT-WO93/11287只需要藉助粗濾。
PCT-WO97/07268表明，除去固體致濁物質(zhì)的粗濾是不夠的。因此PCT-WO97/07268建議對(duì)致濁物質(zhì)進(jìn)行結(jié)聚，特別是藉助一種絮凝劑，然后藉助過(guò)濾去除致濁物質(zhì)。在這種條件下得到的水溶液再與離子交換劑進(jìn)行接觸。
NMMO-水溶液的純化和制備方法的經(jīng)濟(jì)效率特別與為除去致濁物質(zhì)的過(guò)濾設(shè)備可達(dá)到的耐用性有關(guān)。但是，串接的離子交換器的耐用性亦是重要的。如以前所述還需要提高設(shè)備的耐用性，或者在最好的情況下完全放棄用過(guò)渡設(shè)備以去除固體雜技和致濁物質(zhì)。
這個(gè)目的通過(guò)本發(fā)明的方法解決，該方法的特征在于，溶液中的致濁物質(zhì)和雜質(zhì)至少部分藉助浮選法去除。
曾經(jīng)意外發(fā)現(xiàn)，用一種浮選方法能很好地將上面提到的各種不同來(lái)源的致濁物質(zhì)從氧化胺水溶液中分離出來(lái)。
眾所周知，浮選的原理是基于顆粒和集聚體粘附到液體中的氣泡上，而且粘附在氣泡上的顆粒上升到表面，在表面形成泡沫層。這層泡沫層可從溶液表面取走。在采用浮選法從氧化胺流程的要純化的NMMO溶液中除去致濁物質(zhì)的情況下，曾經(jīng)表明，它對(duì)致濁物質(zhì)從溶液中去除很有效，從而使串接在后的設(shè)備，例如過(guò)濾設(shè)備以及離子交換器的耐用性能明顯提高。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案在于，致濁物質(zhì)和雜質(zhì)藉助減壓浮選作用分離。但亦可能采用專業(yè)技術(shù)人員熟知的其它浮選方法，例如攪拌器槽(有或無(wú)壓縮空氣引入)浮選，壓縮空氣槽浮選(其間空氣通過(guò)多孔壁引入)，電浮選或微浮選。
本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實(shí)施方案的特征在于，致濁物質(zhì)和雜質(zhì)在浮選之前進(jìn)行結(jié)聚，這可通過(guò)在浮選前向水溶液添加一種絮凝劑達(dá)到。
例如，PCT-WO97/07268所報(bào)導(dǎo)的物質(zhì)或者膨潤(rùn)土或其物質(zhì)混合物皆適宜作絮凝劑。這些絮凝劑在浮選過(guò)程中亦可起促集劑，即浮選助劑的作用。通常不需補(bǔ)加浮選助劑如起沫劑和調(diào)節(jié)劑。
為了完全分離致濁物質(zhì)和固體雜質(zhì)，水溶液可在浮選之后進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)此適宜的方法和設(shè)備已在PCT-WO97/07268中報(bào)導(dǎo)。
浮選物(含結(jié)聚的致濁物質(zhì)的溶液的被取走的泡沫狀部分)可能含有相當(dāng)量的水性氧化胺，它們?cè)诒景l(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中與浮選泡沫分離，并重新送入水溶液。
為了進(jìn)一步純化分離掉致濁物質(zhì)的雜質(zhì)后的水溶液，溶液宜通過(guò)吸附和/或離子交換等措施繼續(xù)純化。有關(guān)方法在EP0488988以及PCT-WO95/23827中已有報(bào)導(dǎo)。
本發(fā)明的方法特別適于處理氧化胺流程的工藝水。如上所述，這里很重要的是，用過(guò)的NMMO-溶液要先去除其中溶解的和不溶解的雜質(zhì)，以重新應(yīng)用于氧化胺過(guò)程。采用浮選法分離致濁物質(zhì)可能是當(dāng)前更佳的方式。
因此，用本發(fā)明的方法純化的溶液最好重新送入纖維素型體的制造過(guò)程。
減壓浮選的一般條件NMMO-濃度 15-25％絮凝劑的添加強(qiáng)陽(yáng)離子型(例如，Praestol BC853，生產(chǎn)廠家Stockhausen公司；A7112，生產(chǎn)廠家Stockhausen公司；Alzofix P9，生產(chǎn)廠家Trostbeg公司)結(jié)聚時(shí)間15-30分鐘空氣量 20-30l/m3液體壓力4-5bar曾經(jīng)表明，本發(fā)明的方法可不采用輔助浮選助劑。
所得結(jié)果列于下表
可明顯看出，本發(fā)明建議的浮選方法能將所含的大部分致濁物質(zhì)從溶液中去除。
如果在按照氧化胺方法制造纖維素型體的連續(xù)操作的中間試驗(yàn)工廠中采用浮選工序預(yù)純化用過(guò)的NMMO-溶液，則可能將串接其后的過(guò)濾設(shè)備的耐用性提高5倍左右，從而特別可能采用較小的、因而是費(fèi)用適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾設(shè)備。
權(quán)利要求
1．一種用于氧化叔胺水溶液的處理或純化的方法，特別是用于由纖維型體制造過(guò)程形成的工藝水，例如用過(guò)的凝固浴的處理和純化，該方法包括致濁物質(zhì)和固體雜質(zhì)與該溶液的分離，其特征在于，致濁物質(zhì)和雜質(zhì)至少部分藉助浮選方法分離。
2．權(quán)利要求1的方法，其特征在于，致濁物質(zhì)和雜質(zhì)藉助減壓浮選分離。
3．權(quán)利要求1或2方法，其特征在于，致濁物質(zhì)和雜質(zhì)在浮選前經(jīng)結(jié)聚處理。
4．權(quán)利要求3的方法，其特征在于，在浮選前向該水溶液添加絮凝劑。
5．前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，水溶液在浮選過(guò)程之后進(jìn)行過(guò)濾。
6．前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，存在于浮選物中的水性胺氧化物與浮選物分離，并重新送入水溶液。
7．前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該水溶液在致濁物質(zhì)和雜質(zhì)分離之后再通過(guò)吸附和/或離子交換的措施進(jìn)一步純化。
8．前述權(quán)利要求之一的用于處理或純化纖維素型體制造過(guò)程中生成的工藝水如用過(guò)的凝固浴的方法，其特征在于，純化的溶液再返回到纖維素型體的制造過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理或純化氧化叔胺水溶液的方法，特別是纖維素型體制造過(guò)程中生成的工藝水，例如用過(guò)的凝固浴的處理和純化，該方法包括致濁物質(zhì)與固體雜質(zhì)與該溶液的分離。本發(fā)明方法的特征在于，致濁物質(zhì)和雜質(zhì)至少部分藉助浮選方法分離。
文檔編號(hào)D01F2/00GK1318115SQ99810948
公開日2001年10月17日 申請(qǐng)日期1999年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月15日
發(fā)明者J·曼納, R·埃梅德爾, C·哈格爾, F·努斯鮑默, T·恩德爾, J·克內(nèi)斯?fàn)?申請(qǐng)人:連津格股份公司