[发明专利]乙酸纤维素的制造方法、高温水蒸气反应槽及过热水蒸气生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙酸纤维素的制造方法。特别涉及使用玉米棒粗粉等含有屑片的木质类材料制造作为生物降解性塑料的原料来说是有用的乙酸纤维素的方法。更具体来说，涉及如下的乙酸纤维素的制造方法，在经过如下的程序，即，对玉米棒粗粉等木质类材料的屑片集合体进行蒸煮处理，在将利用该蒸煮处理分离了的纤维素成分提纯后进行酰化处理，来制造乙酸纤维素的情况下，可以在低压下进行蒸煮处理，而且在酰化处理中不需要进行借助硫酸的脱水处理。

另外，本发明涉及所述的乙酸纤维素制造方法中所用的高温水蒸气反应槽。特别涉及适于在所述蒸煮处理中所执行的水解反应的高温水蒸气反应槽。

另外，本发明涉及在所述的乙酸纤维素制造方法中生成所述水解反应中所用的加热水蒸气的装置。特别涉及如下的过热水蒸气生成装置，即，是能够使配置于加热区域的热交换管路的水蒸气导入口和水蒸气导出口中的水蒸气压力均衡的装置，并且是找出了可以使作为水蒸气的水过热至超高温区域的对策的装置。

背景技术

根据特开2004-27056号公报的记载，以往施行如下的乙酸纤维素的制造方法，即，对通过将玉米棒干燥破碎而粉末化得到的玉米棒粗粉依照水解反应进行蒸煮处理，其后，利用过滤装置将固形物分离而得到纤维素成分，通过对该纤维素成分进行酰化处理，得到乙酸纤维素。

该乙酸纤维素的制造方法中，蒸煮处理是在保持为水达到亚临界状态(即将达到超临界的状态)的150～250℃的温度及20～29MPa的压力下的压力容器内进行的。即，该蒸煮处理中，进行使用如下的膨胀式反应装置的工序，即，在旋转收容于密闭型圆筒中的螺杆而压缩材料的同时将其挤出。此外，将该工序中的蒸煮处理条件保持为150～250℃的温度及20～29MPa的压力下。另外，该蒸煮处理中，还进行如下的操作，即，将亚硫酸钠或亚硫酸钾等亚硫酸化合物添加到玉米棒粗粉中来缩短蒸煮处理时间。另外，该乙酸纤维素的制造方法中，作为在蒸煮处理后被分离的纤维素成分的酰化处理，进行向该纤维素成分中添加无水乙酸及硫酸而使之反应的工序。

另外，所述蒸煮处理方法中所用的膨胀式反应装置具备：作为压力容器的筒状的所述密闭型圆筒、具有进给螺距越靠近头端侧则越短的螺旋状的阶梯的所述螺杆、加热所述密闭型圆筒的加热器等。这样，将与原料一起向密闭型圆筒供给的水利用所述加热器的作用加热到150～250℃而生成过热水蒸气，使该过热水蒸气与在利用所述螺杆压缩的同时挤出的材料作用而获得。

根据由所述公报记载的乙酸纤维素的制造方法，能够将因属于农业生产者的负担而作为废弃物处理的玉米棒粗粉作为乙酸纤维素的原料有效利用。另外，通过将利用该制造方法制造的乙酸纤维素用于生物降解性塑料的原料中，就可以比较廉价地制造生物降解性塑料。

但是，该乙酸纤维素的制造方法由于要求将蒸煮处理条件保持为150～250℃的温度、20～29MPa的高压下，因此作为蒸煮处理中所用的压力容器，需要使用具备了具备如上所述的材料的压缩功能和挤出功能的螺杆内置型的高耐压性的密闭型圆筒。由此，就会有压力容器的设备成本升高的问题。另外，由于在酰化处理中需要处置硫酸，因此还有危险负担大的问题。

发明内容

本发明是鉴于以上的问题而完成的，其目的在于，提供一种进行蒸煮处理和酰化处理的乙酸纤维素的制造方法，是通过寻求可以比以往大幅度地降低蒸煮处理中的压力的方法，而可以将蒸煮处理中所用的压力容器的耐压性能控制得较低的乙酸纤维素的制造方法。

另外，本发明的目的在于，提供一种乙酸纤维素的制造方法，在蒸煮处理后被分离的纤维素成分的酰化处理时，不需要使用危险负担大的硫酸。

另外，本发明的目的在于，提供一种高温水蒸气反应槽，其在所述的乙酸纤维素的制造工序中适于作为进行蒸煮处理的水解反应槽使用，而且，可以采用简单的构成而廉价地制作。特别是，其目的在于，提供适于将因水解而生成的废水或废气中所含的有效成分回收而再利用的高温水蒸气反应槽。

另外，本发明的目的在于，提供一种过热水蒸气生成装置，其作为超高温的过热水蒸气的生成源，可以适用于所述的乙酸纤维素的制造工序中的蒸煮处理中，可以采用简单的构成而廉价地制作。特别是，其目的在于，提供通过找出可以在比较低的压力下生成超高温的过热水蒸气而取出的对策，而可以使得耐压性能比较低的过热水蒸气生成装置。