[发明专利]溶剂法生产纤维素过程中N-甲基吗啉氧化物的回收方法

说明书

本发明公开了一种溶剂法生产纤维素过程中N‑甲基吗啉氧化物的回收方法，该方法通过设计以N‑甲基吗啉氧化物水溶液为凝固浴制备初生纤维素，所述的初生纤维素经水洗单元清洗；往凝固浴和水洗单元中加入N‑甲基吗啉氧化物水溶液，排出N‑甲基吗啉氧化物水溶液至接收槽中，然后向最后一道水洗单元加入脱盐水，在接收槽得到N‑甲基吗啉氧化物的回收液；此外凝固浴回收NMMO水溶液的蒸发过程中减少了水蒸汽的用量、蒸发器的传热面积，从而大大降低了蒸发工段的设备成本和运行成本，回收液经粗滤、精滤后进入预热系统，预热至30～45℃后进入阴离子交换柱和阳离子交换柱得到纯化溶液，提高了离子交换柱的工作效率。

技术领域

本发明属于纺织技术领域，具体地说，涉及一种溶剂法生产纤维素过程中N-甲基吗啉氧化物的回收方法。

背景技术

N-甲基吗啉氧化物(NMMO)是一种无毒溶剂，国际人造纤维标准化局(简称BISFA)把用NMMO法制得的再生纤维素纤维定名为“Lyocell”，Lyocell纤维是通过把纤维素浆粕直接溶解在N-甲基吗啉氧化物和水的混合溶剂中，不经过化学反应，进行干喷、湿纺而制得的一种新型纤维素纤维，Lyocell纤维力学性能优良，具有棉纤维的舒适性、粘胶纤维的悬垂性和蚕丝的柔软手感，深受人们的喜爱。Lyocell纤维的生产过程无化学反应工序、无毒无污染，具有广阔的市场发展前景。然而溶剂NMMO的价格昂贵，考虑到工业化生产的经济效益，通常会对整个纤维生产过程中的NMMO回收再利用。为此国内外生产厂家对于NMMO的回收相当重视，提出多种回收技术方案，以寻求最为经济适用的技术方法。从理论上来说，NMMO溶解纤维素浆粕制备再生纤维素纤维的过程是一种纯物理过程，但在实际操作中发生了很多化学副反应，如NMMO的分解、纤维素的降解、不可控的热反应等。在经过高温溶解和纺丝后，NMMO在高温或者微量过渡金属离子的催化作用下可分解产生N-甲基吗啉和吗啉，这严重影响溶剂的溶解性能。

现行的溶剂法纤维素纤维生产工艺中常采用质量分数为5～30％的NMMO水溶液为凝固浴来固化形成初生纤维。从凝固槽和水洗槽中回收的NMMO水溶液在常温下经过粗滤、精滤和离子交换净化后，通过减压蒸馏法将NMMO的质量分数从5～30％浓缩至74～87％，可再用于溶解纤维素浆粕。

中国专利CN1603479A公开的的溶剂法纤维素纤维制备过程中溶剂回收的工艺中提出回收液在常温下通过由无烟煤、浮石和砂砾的粗过滤系统出去粒径大于9μm的悬浮固体，然后经过带有微孔的氧化锆膜除去为1～9μm的悬浮杂质，最后通过阴阳离子交换树脂除去溶液中的阴阳离子和N-甲基吗啉、吗啉小分子。

中国专利CN1318115A公开的氧化叔胺水溶液的处理和纯化方法提出在常温下将质量分数为15～25％的凝固浴溶液通过浮选出去悬浮颗粒后在通过吸附或离子交换的措施进一步纯化。中国专利CN101088993A公开的NMMO的蒸发方法中将回收净化后的的NMMO水溶液经过两个蒸发系统蒸发浓缩回收NMMO，将溶液浓缩至80～87％。