專利名稱：一種連續(xù)流態(tài)化陽離子淀粉高效清潔制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及陽離子淀粉的制造方法，特別是一種連續(xù)流態(tài)化陽離子淀粉高效清潔制造方法。
背景技術：
陽離子淀粉是帶有叔胺鹽或季銨鹽基團的一類改性淀粉，主要用做造紙濕部添加的助留 、助濾和增強劑等。陽離子淀粉的合成有濕法、干法等，其中最常見的是濕法，如中國專利 文獻CN101177458 (2007) 、 CN101033260 (2006) 、 US4464528 (2006)等。其一般制備方 法為在NaOH存在下，添加Na2S04或NaCl以防止淀粉膨脹，Na0H與3-氯-2-羥丙基三甲基氯 化銨試劑與淀粉的摩爾比為2.0 : 1， 3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨試劑與淀粉的摩爾比為 0.05 0. 15: 1， 35-40。/。的淀粉懸浮液在5(TC左右反應4 16小時。該工藝優(yōu)點是反應均勻性 好，生產(chǎn)設備簡單；其弊端是投資大，廢水問題突出，生產(chǎn)成本高。干法制備工藝如 CN1781381 (2006)等，將淀粉與3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨試劑混合在6(TC左右干燥至水 分〈1%，然后在120 15(TC反應約1小時。該工藝優(yōu)點為無后處理、無廢水、反應周期短；其 不足為對反應設備要求高、產(chǎn)品質量不穩(wěn)定、能耗大不能連續(xù)生產(chǎn)等。

發(fā)明內容
本發(fā)明需要解決的技術問題是，使陽離子淀粉的制造能夠連續(xù)流態(tài)化條件下反應。
本發(fā)明的連續(xù)流態(tài)化陽離子淀粉高效清潔制造方法，其特征在于陽離子化試劑與活化催 化劑按l: 1.5 2. 5 (優(yōu)選l: 1.8 2. 0)的摩爾比預混合活化3 20分鐘(優(yōu)選5 10分鐘 );經(jīng)預混合活化的陽離子化試劑與活化催化劑和原淀粉連續(xù)計量、高速連續(xù)勻化混合(優(yōu) 選在犁刀式封閉設備中進行)，在2(TC 8(TC (優(yōu)選為3(TC 7(TC)條件下，將混合物料連 續(xù)輸入帶有絞龍的管道式反應器連續(xù)管道反應，混合物料在其中的流動時間為40 100分鐘 (優(yōu)選為60 90分鐘)，連續(xù)得到陽離子淀粉初品；上述原淀粉與陽離子化試劑的摩爾比為 1: 0.01 0.07 (優(yōu)選為l: 0.02 0.06)，反應體系的水分含量為12 30% (優(yōu)選為15 25%) ， pH值控制在9 12 (優(yōu)選為10 11)。
犁刀式封閉設備轉速為300 1000轉/分(優(yōu)選為600 800轉/分)，勻化時間為10 30 分鐘(優(yōu)選為15 20分鐘)。
在改性淀粉工藝中，淀粉占物料的比例一般在85% 99%，而反應試劑僅占1% 15%，大量粉體與微量試劑的均勻混合難度極大。本發(fā)明采用陽離子化試劑與活化催化劑預混合，使 其活化，以及控制反應體系含水量解決了混合均勻性和質量穩(wěn)定性的關鍵技術難題，使物料 具備了流動性。
與液體比較，粉體的流態(tài)化，尤其是在整個工藝流程中全程實現(xiàn)流態(tài)化，難度很大。本 發(fā)明采用對反應物連續(xù)準確計量、連續(xù)投料、連續(xù)高速混合、連續(xù)反應，連續(xù)出料，解決了 全過程流態(tài)化問題。
所述的陽離子化試劑選自2， 3-環(huán)氧丙基三烷基銨鹽，3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，烷 基氨乙基氯化物，4-氯-2-丁烯基烷基銨鹽或烷基氨腈化物；所述的活化催化劑選用KOH， NaOH， LiOH ， Ca(0H)2， CaO或Na2C03的一種或幾種的混合物。原淀粉可以是玉米淀粉、木薯 淀粉、馬鈴薯淀粉、小麥淀粉和米淀粉。
得到的陽離子淀粉初品，經(jīng)過氣流干燥(系統(tǒng)調整水分)、調整pH值和/或添加增效試 劑等步驟后，即可以制造得到各種所需要取代度的產(chǎn)品。
本發(fā)明還能夠通過對系統(tǒng)的自動化控制技術進一步開發(fā)，使全系統(tǒng)生產(chǎn)實現(xiàn)自動控制， 生產(chǎn)效率更高。
本發(fā)明與傳統(tǒng)濕法和干法工藝比較，優(yōu)點有實現(xiàn)了連續(xù)化反應和生產(chǎn)，能耗下降約 75%;整個生產(chǎn)過程不產(chǎn)生廢水，有利于實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)；設備投資少，且反應效率高，產(chǎn) 品質量穩(wěn)定。


圖l是本發(fā)明工藝路線示意圖。
具體實施例方式
下面通過實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。 實施例l
見圖l，本例連續(xù)流態(tài)化陽離子淀粉高效清潔制造方法，在室溫下，先將陽離子化試劑 3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨與活化催化劑NaOH按l: 2的摩爾比預混合活化10分鐘。采用玉 米淀粉為原淀粉，與陽離子化試劑按l: 0.030的摩爾比為基本配比原料。
經(jīng)混合活化的陽離子化試劑與玉米淀粉經(jīng)連續(xù)計量，輸入轉速為800轉/分鐘的犁刀式封 閉設備高速混合連續(xù)勻化15分鐘，物料的pH值控制在lO. 8。
經(jīng)混合勻化后的物料連續(xù)地進入帶有絞龍的管道式反應器中，在7(TC溫度下流動連續(xù)管 道反應60分鐘，控制反應體系的水分含量為25%，每小時得到陽離子淀粉初品約IOOO kg，產(chǎn) 品的取代度約0.0267。實施例2
將陽離子化試劑3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨與活化催化劑(K0H: NaOH的摩爾比4: 1) 按l: 2.0摩爾預混合活化10分鐘。本例采用木薯淀粉，與陽離子化試劑的摩爾比為l: 0.04 ，經(jīng)連續(xù)計量，通過轉速為800轉/分的犁刀式封閉設備高速混合連續(xù)勻化15分鐘，控制反 應體系的物料pH值在lO.O。
經(jīng)混合勻化后的物料連續(xù)地進入帶有絞龍的管道式反應器中，在4(TC溫度下流動連續(xù)管 道反應80分鐘，控制反應體系的水分含量為18%，得到陽離子淀粉取代度約0.036。
實施例3
如按實施例2操作，當原淀粉與陽離子化試劑的摩爾比為l : 0.05時，產(chǎn)品的取代度約 0.0425。
實施例4
將陽離子化試劑2， 3-環(huán)氧丙基三烷基銨鹽與活化催化劑(K0H: Na2C03的摩爾比4: 1) 按摩爾比為l: 2.0預混合活化10分鐘。本例采用木薯淀粉，與陽離子化試劑的摩爾比為l: 0.02，經(jīng)連續(xù)計量，通過轉速為800轉/分的犁刀式封閉設備高速混合勻化15分鐘，控制反 應體系的物料pH值在lO.O。
經(jīng)混合勻化后的物料連續(xù)地進入帶有絞龍的管道式反應器中，在6(TC溫度下流動連續(xù)管 道反應70分鐘，控制反應體系的水分含量為17%，得到陽離子淀粉取代度約0.018。
上述陽離子淀粉初品再進入氣流干燥系統(tǒng)調整水分。此后，視不同產(chǎn)品要求，可進行后 處理，如pH值調整或添加一些增效試劑，最后，經(jīng)篩分、檢測包裝入庫。整個工藝均在封閉 體系中進行，生產(chǎn)全過程可采用DCS控制，則從進料到出料全過程約需2小時。
權利要求
權利要求1一種連續(xù)流態(tài)化陽離子淀粉高效清潔制造方法，其特征在于陽離子化試劑與活化催化劑按1∶1.5～2.5的摩爾比預混合活化3～20分鐘；經(jīng)預混合活化的陽離子化試劑與活化催化劑和原淀粉連續(xù)計量、高速連續(xù)勻化混合，在20℃～80℃條件下，將混合物料連續(xù)輸入帶有絞龍的管道式反應器連續(xù)管道反應，混合物料在其中的流動時間為40～100分鐘，連續(xù)得到陽離子淀粉初品；上述原淀粉與陽離子化試劑的摩爾比為1∶0.01～0.07，反應體系的水分含量為12～30％，pH值控制在9～12。
2. 根據(jù)權利要求l所述的連續(xù)流態(tài)化陽離子淀粉高效清潔制造方法， 其特征在于預混合步驟中陽離子化試劑的摩爾比為l: 1.8 2.0，活化時間為5 10分鐘； 高速連續(xù)勻化混合步驟在犁刀式封閉設備中進行，其中原淀粉與陽離子化試劑的摩爾比為1 :0.02 0.06;在3(TC 7(TC條件下，混合物料在管道式反應器中的流動時間為60 90分鐘 ;反應體系的水分含量為為15 25%， pH值控制在10 11。
3. 根據(jù)權利要求2所述的連續(xù)流態(tài)化陽離子淀粉高效清潔制造方法， 其特征在于所述的犁刀式封閉設備的轉速為300 1000轉/分，勻化時間為10 30分鐘。
4. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的連續(xù)流態(tài)化陽離子淀粉高效清潔制造 方法，其特征在于所述的陽離子化試劑選自2， 3-環(huán)氧丙基三烷基銨鹽，3-氯-2-羥丙基三甲 基氯化銨，烷基氨乙基氯化物，4-氯-2-丁烯基烷基銨鹽或烷基氨腈化物；所述的活化催化 劑選用KOH， NaOH， LiOH ， Ca(0H)2， CaO或Na2C03的一種或幾種的混合物。
5. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的連續(xù)流態(tài)化陽離子淀粉高效清潔制造 方法，其特征在于對陽離子淀粉初品有氣流干燥步驟、調整pH值步驟和/或添加增效試劑步 驟。
6. 根據(jù)權利要求4所述的連續(xù)流態(tài)化陽離子淀粉高效清潔制造方法， 其特征在于對陽離子淀粉初品有氣流干燥步驟、調整pH值步驟和/或添加增效試劑步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)流態(tài)化陽離子淀粉高效清潔制造方法。它需要解決的技術問題是，使陽離子淀粉的制造能夠連續(xù)流態(tài)化條件下反應。本發(fā)明方法，其特征在于陽離子化試劑與活化催化劑按1∶1.5～2.5的摩爾比預混合活化3～20分鐘；經(jīng)預混合活化的陽離子化試劑與活化催化劑和原淀粉連續(xù)計量、高速連續(xù)勻化混合，在20℃～80℃條件下，將混合物料連續(xù)輸入帶有絞龍的管道式反應器連續(xù)管道反應，混合物料在其中的流動時間為40～100分鐘，連續(xù)得到陽離子淀粉初品；上述原淀粉與陽離子化試劑的摩爾比為1∶0.01～0.07，反應體系的水分含量為12～30％，pH值控制在9～12。
文檔編號C08B31/12GK101412761SQ200810305318
公開日2009年4月22日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權日2008年10月31日
發(fā)明者峰 何, 姚獻平, 應曉榮, 鄭麗萍, 龔關善 申請人:杭州紙友科技有限公司