تكنولوجيا هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز الأثير

هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز إيثر هو نوع من إيثر السليلوز غير القطبي القابل للذوبان في الماء البارد الذي يتم الحصول عليه من السليلوز الطبيعي من خلال القلونة وتعديل الأثير.

الكلمات الرئيسية:إيثر هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز؛ رد فعل القلوية. رد فعل الأثير

1. التكنولوجيا

السليلوز الطبيعي غير قابل للذوبان في الماء والمذيبات العضوية، ومستقر للضوء والحرارة والحمض والملح والوسائط الكيميائية الأخرى، ويمكن ترطيبه في محلول قلوي مخفف لتغيير سطح السليلوز.

هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز إيثر هو نوع من إيثر السليلوز غير القطبي القابل للذوبان في الماء البارد والذي يتم الحصول عليه من السليلوز الطبيعي من خلال القلونة وتعديل الأثير.

2. صيغة التفاعل الكيميائي الرئيسية

2.1 رد فعل القلوية

هناك احتمالان لتفاعل السليلوز وهيدروكسيد الصوديوم، أي حسب ظروف مختلفة لتوليد مركبات جزيئية، R – OH – NaOH؛ أو لتوليد مركبات كحولية معدنية R – ONa .

يعتقد معظم العلماء أن السليلوز يتفاعل مع القلويات المركزة لتكوين مادة ثابتة، ويعتقدون أن كل مجموعة أو مجموعتين من الجلوكوز تتحد مع جزيء NaOH واحد (تتحد مجموعة جلوكوز واحدة مع ثلاثة جزيئات NaOH عند اكتمال التفاعل).

C6H10O5 + هيدروكسيد الصوديوم→C6H10O5 NaOH أو C6H10O5 + NaOH→C6H10O4 أونا + H2O

C6H10O5 + هيدروكسيد الصوديوم→(C6H10O5) 2 هيدروكسيد الصوديوم أو C6H10O5 + هيدروكسيد الصوديوم→C6H10O5 C6H10O4 ONa + H2O

في الآونة الأخيرة، يعتقد بعض العلماء أن التفاعل بين السليلوز والقلويات المركزة سيكون له تأثيرين في نفس الوقت.

بغض النظر عن البنية، يمكن تغيير النشاط الكيميائي للسليلوز بعد عمل السليلوز والقلويات، ويمكن أن يتفاعل مع الوسائط الكيميائية المختلفة للحصول على أنواع ذات معنى.

2.2 تفاعل الأثير

بعد القلوية، يتفاعل السليلوز القلوي النشط مع عامل الأثير لتكوين أثير السليلوز. عوامل الأثير المستخدمة هي كلوريد الميثيل وأكسيد البروبيلين.

يعمل هيدروكسيد الصوديوم كمحفز.

تمثل n وm درجة استبدال الهيدروكسي بروبيل والميثيل في وحدة السليلوز، على التوالي. الحد الأقصى لمجموع m + n هو 3.

بالإضافة إلى التفاعل الرئيسي المذكور أعلاه، هناك أيضًا تفاعلات جانبية:

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + هيدروكسيد الصوديوم→CH3OH + كلوريد الصوديوم

3. وصف عملية هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز الأثير

تتكون عملية إيثر هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز ("إيثر السليلوز" باختصار) تقريبًا من 6 عمليات، وهي: سحق المواد الخام، (القلوية) الأثير، وإزالة المذيبات، والترشيح والتجفيف، والسحق والخلط، وتغليف المنتج النهائي.

3.1 تحضير المواد الخام

يتم سحق السليلوز الطبيعي قصير الوبر الذي يتم شراؤه في السوق إلى مسحوق بواسطة جهاز الطحن لتسهيل المعالجة اللاحقة؛ يتم إذابة القلويات الصلبة (أو القلوية السائلة) وتحضيرها وتسخينها إلى حوالي 90 درجة°ج ـ لتحضير محلول الصودا الكاوية 50% للاستخدام. تحضير تفاعل كلوريد الميثيل، عامل أثير أكسيد البروبيلين، الأيزوبروبانول ومذيب تفاعل التولوين في نفس الوقت.

بالإضافة إلى ذلك، تتطلب عملية التفاعل مواد مساعدة مثل الماء الساخن والماء النقي؛ مطلوب البخار ومياه التبريد ذات درجة الحرارة المنخفضة ومياه التبريد المتداولة لدعم الطاقة.

تعتبر النسالة القصيرة وكلوريد الميثيل وعوامل أثير أكسيد البروبيلين هي المواد الرئيسية لإنتاج السليلوز الأثيري، ويتم استخدام النسالة القصيرة بكمية كبيرة. يشارك كلوريد الميثيل وأكسيد البروبيلين في التفاعل كعوامل أثير لتعديل السليلوز الطبيعي، وكمية الاستخدام ليست كبيرة.

تشمل المذيبات (أو المواد المخففة) بشكل رئيسي التولوين والأيزوبروبانول، والتي لا يتم استهلاكها بشكل أساسي، ولكن في ضوء الخسائر المحبوسة والمتطايرة، هناك خسارة طفيفة في الإنتاج، والكمية المستخدمة صغيرة جدًا.

تشتمل عملية تحضير المواد الخام على منطقة خزان المواد الخام ومستودع المواد الخام الملحق. يتم تخزين عوامل الأثير والمذيبات، مثل التولوين والأيزوبروبانول وحمض الأسيتيك (المستخدمة لضبط قيمة الرقم الهيدروجيني للمواد المتفاعلة)، في منطقة خزان المواد الخام. إن المعروض من الوبر القصير كافٍ، ويمكن توفيره من قبل السوق في أي وقت.

يتم إرسال الوبر القصير المسحوق إلى ورشة العمل مع عربة للاستخدام.

3.2 (القلوية) الأثير

يعتبر الأثير (القلوي) عملية مهمة في عملية أثير السليلوز. في طريقة الإنتاج السابقة، تم تنفيذ التفاعلات المكونة من خطوتين بشكل منفصل. الآن تم تحسين العملية، وتم دمج التفاعلات ذات الخطوتين في مرحلة واحدة وتنفيذها في وقت واحد.

أولاً، قم بتفريغ خزان الأثير لإزالة الهواء، ثم استبدله بالنيتروجين لجعل الخزان خاليًا من الهواء. أضف محلول هيدروكسيد الصوديوم المحضر، وأضف كمية معينة من مذيب الأيزوبروبانول والتولوين، وابدأ بالتحريك، ثم أضف قطعة قطن قصيرة، وقم بتشغيل الماء المتداول حتى يبرد، وبعد انخفاض درجة الحرارة إلى مستوى معين، قم بتشغيل الخلاط المنخفض. درجة حرارة الماء لخفض درجة حرارة مادة النظام تنخفض إلى حوالي 20درجه مئوية، والحفاظ على التفاعل لفترة معينة من الزمن لاستكمال القلونة.

بعد القلونة، أضف عامل الإثير كلوريد الميثيل وأكسيد البروبيلين المقاس بواسطة خزان القياس عالي المستوى، واستمر في بدء التحريك، واستخدم البخار لرفع درجة حرارة النظام إلى ما يقرب من 70 درجة مئوية.درجه مئوية~ 80درجه مئوية، ومن ثم استخدام الماء الساخن لمواصلة التسخين والمحافظة على درجة حرارة التفاعل، ومن ثم يتم التحكم في درجة حرارة التفاعل وزمن التفاعل، ويمكن إتمام العملية عن طريق التحريك والخلط لمدة زمنية معينة.

يتم التفاعل عند حوالي 90°ج و 0.3 ميجا باسكال.

3.3 الخراب

يتم إرسال مواد العملية المتفاعلة المذكورة أعلاه إلى جهاز إزالة الإذابة، ويتم تجريد المواد وتسخينها بالبخار، ويتم تبخير مذيبات التولوين والأيزوبروبانول واستردادها لإعادة التدوير.

يتم أولاً تبريد المذيب المبخر وتكثيفه جزئيًا بالماء الدائر، ثم يتم تكثيفه بماء منخفض الحرارة، ويدخل خليط المكثفات إلى الطبقة السائلة والفاصل لفصل الماء والمذيب. يتم ضبط المذيب المختلط من التولوين والأيزوبروبانول في الطبقة العليا بالتناسب. استخدمه مباشرة، وأعد الماء ومحلول الأيزوبروبانول الموجود في الطبقة السفلية إلى جهاز إزالة المذيبات للاستخدام.

أضف حمض الأسيتيك إلى المادة المتفاعلة بعد الذوبان لتحييد هيدروكسيد الصوديوم الزائد، ثم استخدم الماء الساخن لغسل المادة، واستفد بشكل كامل من خاصية التخثر لإيثر السليلوز في الماء الساخن لغسل إيثر السليلوز، وصقل المادة المتفاعلة. يتم إرسال المواد المكررة إلى العملية التالية للفصل والتجفيف.

3.4 تصفية وتجفيف

يتم إرسال المواد المكررة إلى الفاصل اللولبي الأفقي بواسطة مضخة لولبية عالية الضغط لفصل الماء الحر، وتدخل المادة الصلبة المتبقية إلى مجفف الهواء من خلال وحدة التغذية اللولبية، ويتم تجفيفها بالتلامس مع الهواء الساخن، ثم تمر عبر الإعصار الحلزوني. الفاصل وفصل الهواء، تدخل المادة الصلبة في عملية التكسير اللاحقة.

يدخل الماء المفصول بالفاصل الحلزوني الأفقي إلى خزان معالجة المياه بعد الترسيب في خزان الترسيب لفصل السليلوز المحبوس.

3.5 التكسير والخلط

بعد التجفيف، سيكون للسليلوز الأثيري حجم جسيمات غير متساوٍ، والذي يحتاج إلى سحقه وخلطه بحيث يلبي توزيع حجم الجسيمات والمظهر العام للمادة المتطلبات القياسية للمنتج.

3. 6 تغليف المنتج النهائي

المواد التي يتم الحصول عليها بعد عمليات التكسير والخلط هي السليلوز الأثيري النهائي، والذي يمكن تعبئته وتخزينه.

4. ملخص

تحتوي مياه الصرف الصحي المنفصلة على كمية معينة من الملح، وخاصة كلوريد الصوديوم. يتم تبخير مياه الصرف لفصل الملح، ويمكن تكثيف البخار الثانوي المتبخر لاستعادة الماء المكثف، أو تفريغه مباشرة. المكون الرئيسي للملح المنفصل هو كلوريد الصوديوم، والذي يحتوي أيضًا على كمية معينة من أسيتات الصوديوم بسبب التعادل مع حمض الأسيتيك. وهذا الملح له قيمة استخدامية صناعية فقط بعد إعادة البلورة والفصل والتنقية.