[发明专利]在含水氧化叔胺中形成纤维素溶液

说明书

本发明涉及形成溶液的方法，特别是在含水的氧化叔胺中，特别是含水N-氧化N-甲基吗啉(NMMO)中形成纤维素溶液的方法。

众所周知，纤维素可以溶解在NMMO的水溶液中。还了解可使纤维素、NMMO和过量的水(对纤维素是非溶剂)的混合物(以后称作“预混合物”)在加热和减压的条件下，通过除去过量水，使预混合物转变为在含水NMMO中的纤维素溶液，而方便地制备这样的溶液。在美国专利4,196,282中，Franks和Varga概括地描述了这样的方法。

可以间歇式或连续式的方法在减压条件下，加热预混合物。在McCorsley的美国专利4,246,221中描述了间歇式和连续式的方法。在如McCorsley的美国专利4,246,221，EP356,221和国际公开申请WO94/06530中描述了这种连续式方法，这种方法通过使预混合物在减压并同时搅拌下，与加热的表面接触，从而加热预混合物。

这些方法都能生产在含水NMMO中的纤维素溶液。

然而，考虑在薄膜蒸发器，如Filmtruder(注册商标)薄膜蒸发器(Buss AG ofPatteln，Switzerland的产品)中减压下加热预混合物的方法，一般薄膜蒸发器，在外部加热的圆筒内提供了一个旋转的叶轮，可搅拌预混合物，随后，并搅拌通过Filmtruder的过程中形成的溶液。在EP-B-356,419中以示意图方式描述了形成纤维素溶液的方法，但没有揭示在工业化操作所需的高生产速度下进行该方法的条件。根据EP356,419中的说明书和权利要求书，对过程的连续控制中最重要的是以相对于产物输送的逆流方向排出水蒸汽。

WO 94/06530所述的方法，描述了怎样以工业化的大规模操作溶液形成的过程，其中Filmtruder也是以逆流模式操作的，当在大规格的生产量日益增大的Filmtruder操作这一方法，以增加其产率时，发现由以高速度制得的纤维素溶液制备的loycell纤维偶尔会褪色。

现在的方法和设备已克服了这些问题，本发明需要直接与EP-B-356,419所指出的方法和设备矛盾的操作。

本发明提供了使纤维素、氧化叔胺和过量的如水的非溶剂的混合物转化成含有已减少量的非溶剂的氧化叔胺中的纤维素溶液的方法，其中的改进包括这些步骤的组合：在预定的低于一个大气压的压力下将混合物加热到超过非溶剂的沸点的温度；在预定的低于一个大气压的压力下，向混合室的进料区连续输入已加热的温度；在预定的低于一个大气压的压力下，向混合室的进料区连续输入已加热的混合物，以闪蒸部分过量的非溶剂，使至少部分纤维素溶入紧邻混合室的进料区的氧化叔胺的溶液中；在混合室装有一个用以搅拌形成的溶液和剩余的纤维素、氧化叔胺和过量非溶剂的混合物的叶轮；在使溶液和剩余的混合物通过混合室的同时，继续蒸发过量的非溶剂以形成进一步的溶液；连续从混合室提取溶液，以并流模式，从与溶液相同的混合室的一端排出蒸发的非溶剂。

混合室的形式最好是垂直的圆柱形构件，其内有一个有许多横向伸出的桨叶的中心叶轮，桨叶的末端与圆筒内壁接触或靠近内壁，叶轮的下端伸到混合室的放料区，放料区有一个排放溶液的出口和一个或多个排放蒸发的非溶剂的出口。

溶液正向流向排放溶液的出口。放料区可以是一个截头圆锥形构件，在其下面的顶点有排放溶液的出口，在其上端有用于排放蒸发的非溶剂的侧向出口。圆柱部分的下部最好有一个延伸到放料区的圆柱套筒，套筒被放料区内的一个环形空间包围，用于排放蒸发的非溶剂的出口就设置于环形空间的侧面。

最好要控制混合室的壁温。

控制壁温使得始终从混合室的壁上除去热量，而不会有热量进入混合物，以保持热稳定性。可通过叶轮的旋转向混合物和形成的溶液提供能量。在另一种方法中，通过混合室的壁引入热能，以补充由叶轮旋转所提供的能量。

混合室最好是一个垂直安装的圆柱体，其内包括有多个侧向伸出的用于混合和运送的桨叶的叶轮。

加入前，可使混合物预膨胀。

减压下，在超过非溶剂如水的沸点5℃或10℃或15℃或20℃或25℃或30℃或35℃或40℃或45℃或50℃或60℃或70℃或80℃，在混合室加入混合物。混合物的温度在85-160℃或90-150℃的范围。混合室可以是薄膜蒸发器。较好的薄膜蒸发器是Buss AG，Switzerland的Filmtruder(注册商标)。

混合物中水含量在10-40重量％范围，纤维素含量在3-20重量％范围，剩余的是氧化叔胺，选择的组分比应是，通过除去过量水可形成纤维素在含水氧化叔胺中的溶液。