醋酸纤维素的生产制备工艺

中、高温乙酰化工艺

醋酸纤维素（CA）的制备已有几十年的历史，从20世纪40～60

年代的低温法，如美国专利24784258及310974311等，至80～90年代的高温法如美国专利4439605和3767642等。传统的低温法中起始温度为5℃，反应终点温度38℃，由于纤维素酯化是个放热过程，放热程度与催化剂硫酸加量成正比，低温法硫酸用量般都大于10％（对纤维素质量而言），因此发热量很大。要防止纤维素降解必须维持系统较低的温度，因而整个系统必须冷却，冷能消耗很大，同时反应周期长，一般需要3h，液比高达1：8，也就是需要大量冰醋酸作溶剂。另外高温法由于催化剂用量大大减少并且使用组合催化剂和抗氧化剂等使纤维素酯

化反应可以在较高温度（70～90℃）下进行，这样可以利用酯化反应的放热使温度上升，减少了能量的消耗，同时液比也可以降至1：（5～6）。目前，国内外多趋于发展中、高温乙酰化等新工艺。

溶剂法工业醋化（酯化）工艺

工业醋化（酯化）工艺主要有溶剂法和非溶剂法两大类。目前工业上最常用的方法是溶剂法：以无水醋酸和醋酐的混合物为醋化主剂，稀释剂为醋酸，催化剂为硫酸。醋化反应机理较为复杂，其主要反应如下：

溶剂法制造二醋酸纤维素的流程见图8－1。

其主要工艺如下。

①木浆粕（硬木浆或软木浆）经粉碎后在预处理器里用冰醋酸进

行活化，使纤维链的基团影化，以利于醋化反应。

②活化后的木浆在催化剂硫酸的作用下和醋酸－醋酐的混合物在夹套式醋化器里发生酯化反应。由于酯化及醋酐与水的反应都是放热反应，而反应器内温度的上升会降低纤维的聚合度，因此必须在夹套里通冷冻盐水，以及时移走反应放出的热。

③从醋化器出来的浆液里，每个葡萄酐中的乙酰数略小于3。通过水解器对其进行水解，以使醋化度降到产品要求的范围，不同的产品其醋化程度不同，二醋酸纤维素的乙酰基数平均为2．4。适时加水使醋片沉析出来。

④沉析出来的醋片经水洗分离后从稀醋酸中物理分离出来进入干燥器，稀醋酸进入稀醋酸回收单元。在干燥器里，通蒸汽将湿醋片干燥至含湿量1％～5％，干燥即得成品二醋片（二醋酸纤维素）。

溶剂法中又分均相法和非均相法。

①均相法有醋酸作溶剂的均相乙酰化法和二氯甲烷作溶剂的均相乙酰化法两种。即以溶剂冰醋酸或二氯甲烷作反应介质，用纤维素量的5％～15％的硫酸作催化剂，使预处理过的纤维素与乙酰化剂作用，得到三醋酸酯和硫酸酯的混合酯化物。然后使其水解，硫酸酯首先水解得到纯的三醋酸纤维素，但在硫酸的存在下会作进一步水解，最终得到溶解性良好的二醋酸纤维素。

②非均相法当乙酰化时，加有惰性溶剂（四氯化碳、苯、甲苯），使三醋酸纤维素不溶解，得到纤维状醋酸酯，它不易转化为可溶于丙酮的产物，必须使之溶解后方可进行水解。

目前，世界上醋酸纤维生产广泛采用醋酸均相法工艺，先将木／棉浆进行酯化反应，制得三醋酯纤维素，再将三醋酯纤维素部分水解，制得二醋酯纤维素，然后再制成醋片，最后经溶液纺丝并制成丝束，此为醋酸纤维的传统工艺路线。

消耗定额：生产二醋酸纤维素为短棉绒0．5t／t、醋酐1．27t／t、冰醋酸1．4t／t。