[发明专利]生产纤维素氨基甲酸酯的方法

说明书

本发明涉及一种控制在纤维素氨基甲酸酯(CCA)生产中氮化合物的排出的方法。微晶纤维素生产自浆厂处生产的化学浆，由此所述化学浆经过在高温下的酸水解形成微晶纤维素(MCC)和水解物，且将所述MCC与脲反应生产纤维素氨基甲酸酯，从而释放氨。将所述微晶纤维素生产和所述纤维素氨基甲酸酯生产整合至具有烟道气系统的浆厂，由此将来自烟道气的二氧化碳与释放的氨反应以产脲，所述脲用于所述纤维素氨基甲酸酯的生产。

技术领域

本发明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被加工成再生的纤维素产物，例如纤维、膜或海绵等。更具体地，本发明涉及一种从微晶纤维素(MCC)生产CCA的整体工艺，以利用CCA生产和MCC生产两者的化学浆厂系统、蒸汽、水、电、烟道气、废水处理和旁流来提升每个工艺的整体效率和控制CCA生产中氮化合物的排出的方式。

背景技术

纤维素氨基甲酸酯(CCA)是80多年前发明的一种碱溶性纤维素衍生物。由于碱溶性的特性，它是再生纤维素产物的良好原料。氨基甲酸酯化纤维素在文献中以缩写“CC”以及名称“纤维素的脲衍生物”和“纤维素氨基甲烷酯”被提及。

通过在高温下将纤维素与脲或脲自由基反应制造CCA。通常，使用脲，且它与纤维素根据反应方程式(1)和(2)反应。在氨基甲酸酯化反应中，脲在温度超过133℃时开始分解，并形成中间产物异氰酸和氨，反应方程式(1)。异氰酸进一步通过在纤维素骨架上形成氨基甲酸酯基团与纤维素的OH基团反应(2)。

需要移除在纤维素氨基甲酸酯化中形成的氨气，以防止反应方程式产物侧的饱和并防止氨基甲酸酯化的停止。

由于高温，水被蒸发且因此形成的CCA物理上是固体形式的。它是可以被储存和运输的稳定材料。这些特性使它成为工业上可用的产物。

CCA可以制造自所有类型的化学纤维素浆，例如硫酸盐浆、预水解硫酸盐浆、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。现存的氨基甲酸酯化技术的常见特征是开始于溶解级的浆和预处理所述浆以通过减少DP(聚合化程度)将其活化。通常DP的降低通过丝光处理、通过酶、通过辐射、通过催化剂和/或通过机械手段(例如研磨)来完成。完成活化是为了增强纤维素宏观纤维结构内部的化学接触和强化其他加工步骤。

US2134825公开了一种工艺，其中使纤维素和脲在高温下反应以形成碱溶性产物。US4404369(FI 62318)公开了一种方法，其中利用了其中溶解有脲的氨溶液并使纤维素和脲在高温下反应以形成碱溶性产物。WO03099872公开了一种工艺，其中首先用脲和碱的混合物活化纤维素，其后挤压溶液并通过利用反应性挤出设备在高温下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，其中利用了高工艺粘稠度和加工设备，在将纤维素与脲和小量过氧化物混合前预先研磨纤维素，并使所述混合物在高温下反应以形成碱溶性产物。DE4443547公开了一种制备纤维素氨基甲酸酯的工艺，所述工艺通过在氨基甲酸酯化反应之前首先用盐酸水解纤维素，其后在高温下将其和脲反应以形成碱溶性产物。

微晶纤维素(MCC)是一种多功能产物，有许多工业应用，包括制药和食品。它也被用于例如油漆、石油钻探和化妆产物。联合国粮食及农业组织和世界卫生组织食品添加剂专家委员会(JECFA)已经发布了MCC的官方定义[http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/jecfa_additives/docs/monograph7/additive-280-m7.pdf]。