Технология на хидроксипропил метилцелулозен етер

Хидроксипропил метилцелулозен етер е вид неполярен целулозен етер, разтворим в студена вода, получен от естествена целулоза чрез алкализиране и модификация на етерификация.

Ключови думи:хидроксипропил метилцелулозен етер; реакция на алкализиране; реакция на етерификация

1. Технология

Естествената целулоза е неразтворима във вода и органични разтворители, стабилна на светлина, топлина, киселина, сол и други химически среди и може да се навлажни в разреден алкален разтвор, за да се промени повърхността на целулозата.

Хидроксипропил метилцелулозен етер е вид неполярен, разтворим в студена вода целулозен етер, получен от естествена целулоза чрез алкализиране и модификация на етерификация.

2. Основната формула на химичната реакция

2.1 Реакция на алкализиране

Има две възможности за реакция на целулоза и натриев хидроксид, тоест според различни условия за генериране на молекулни съединения, R – OH – NaOH; или за генериране на метални алкохолни съединения, R – ONa.

Повечето учени смятат, че целулозата реагира с концентрирана основа, за да образува фиксирано вещество и смятат, че всяка или две глюкозни групи се комбинират с една молекула NaOH (една глюкозна група се комбинира с три молекули NaOH, когато реакцията приключи).

C6H10O5 + NaOH→C6H10O5 NaOH или C6H10O5 + NaOH→C6H10O4 ONa + H2O

C6H10O5 + NaOH→(C6H10O5 ) 2 NaOH или C6H10O5 + NaOH→C6H10O5 C6H10O4 ONa + H2O

Напоследък някои учени смятат, че взаимодействието между целулозата и концентрираната основа ще има два ефекта едновременно.

Независимо от структурата, химическата активност на целулозата може да се промени след действието на целулоза и алкали и тя може да реагира с различни химически среди, за да получи значими видове.

2.2 Реакция на етерификация

След алкализиране, активната алкална целулоза реагира с етерифициращия агент, за да образува целулозен етер. Използваните етерифициращи агенти са метил хлорид и пропилей оксид.

Натриевият хидроксид действа като катализатор.

n и m представляват съответно степента на заместване на хидроксипропил и метил в целулозната единица. Максималната сума на m + n е 3.

В допълнение към горепосочената основна реакция има и странични реакции:

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3CI + NaOH→CH3OH + NaCl

3. Описание на процеса на хидроксипропил метилцелулозен етер

Процесът на хидроксипропил метилцелулозен етер (накратко „целулозен етер“) се състои грубо от 6 процеса, а именно: раздробяване на суровината, (алкализиране) етерификация, отстраняване на разтворителя, филтриране и сушене, раздробяване и смесване и опаковане на крайния продукт.

3.1 Подготовка на суровината

Естествената целулоза с къси влакна, закупена на пазара, се раздробява на прах с пулверизатор, за да се улесни последващата обработка; твърдият алкален (или течен алкален) се разтопява и приготвя и се нагрява до около 90°С°C за приготвяне на 50 % разтвор на сода каустик за употреба. Пригответе реакционния метил хлорид, етерифициращия агент на пропилей оксид, изопропанол и реакционен разтворител толуен едновременно.

В допълнение, реакционният процес изисква спомагателни материали като гореща вода и чиста вода; за подпомагане на захранването са необходими пара, охлаждаща вода с ниска температура и циркулираща охлаждаща вода.

Късите линтери, метилхлоридът и етерифициращите агенти на пропилей оксид са основните материали за производството на етерифицирана целулоза и късите линтери се използват в големи количества. Метилхлоридът и пропиленовият оксид участват в реакцията като етерифициращи агенти за модифициране на естествената целулоза, количеството на употреба не е голямо.

Разтворителите (или разредителите) включват главно толуен и изопропанол, които по принцип не се консумират, но с оглед на увлечени и изпарени загуби, има лека загуба в производството и използваното количество е много малко.

Процесът на подготовка на суровините има резервоар за суровини и прикрепен склад за суровини. Етерифициращи агенти и разтворители, като толуен, изопропанол и оцетна киселина (използвани за регулиране на pH стойността на реагентите), се съхраняват в зоната на резервоара за суровини. Предлагането на къс мъх е достатъчно и може да бъде осигурено от пазара по всяко време.

Натрошеният къс мъх се изпраща в цеха с количка за използване.

3.2 (Алкализиране) етерификация

(Алкалната) етерификация е важен процес в процеса на етерификация на целулозата. В по-ранния производствен метод, двуетапните реакции се провеждат отделно. Сега процесът е подобрен и двуетапните реакции се комбинират в един етап и се провеждат едновременно.

Първо вакуумирайте резервоара за етерификация, за да премахнете въздуха, и след това го заменете с азот, за да освободите резервоара от въздух. Добавете приготвения разтвор на натриев хидроксид, добавете определено количество изопропанол и толуенов разтворител, започнете да разбърквате, след това добавете къса памучна вата, включете циркулиращата вода да се охлади и след като температурата спадне до определено ниво, включете ниско- температура вода за понижаване на температурата на материала на системата Намалете до около 20℃, и поддържайте реакцията за определен период от време, за да завършите алкализацията.

След алкализиране добавете етерифициращия агент метил хлорид и пропилей оксид, измерени от резервоара за измерване на високо ниво, продължете да започнете да разбърквате, използвайте пара, за да повишите температурата на системата до почти 70℃~ 80℃, и след това използвайте гореща вода, за да продължите нагряването и поддържането. Температурата на реакцията се контролира, след което температурата на реакцията и времето за реакция се контролират и операцията може да бъде завършена чрез разбъркване и смесване за определен период от време.

Реакцията се провежда при около 90°С°С и 0,3 MPa.

3.3 Десолватация

Гореспоменатите реагирали технологични материали се изпращат към десолвентизатора и материалите се оголват и нагряват с пара, а разтворителите толуен и изопропанол се изпаряват и възстановяват за рециклиране.

Изпареният разтворител първо се охлажда и частично се кондензира с циркулираща вода, след което се кондензира с вода с ниска температура и кондензната смес навлиза в течния слой и сепаратора за разделяне на водата и разтворителя. Смесеният разтворител от толуен и изопропанол в горния слой се коригира в пропорция. Използвайте го директно и върнете водата и разтвора на изопропанол в долния слой в десолвентизатора за употреба.

Добавете оцетна киселина към реагента след десолватация, за да неутрализирате излишния натриев хидроксид, след това използвайте гореща вода, за да измиете материала, използвайте напълно коагулационната характеристика на целулозния етер към гореща вода, за да измиете целулозния етер, и пречистете реагента. Рафинираните материали се изпращат в следващия процес за сепариране и сушене.

3.4 Филтрирайте и изсушете

Рафинираният материал се изпраща към хоризонталния винтов сепаратор чрез винтова помпа с високо налягане, за да се отдели свободната вода, а останалият твърд материал навлиза във въздушната сушилня през винтовото захранващо устройство и се изсушава в контакт с горещ въздух и след това преминава през циклона сепаратор и разделяне на въздуха, твърдият материал влиза в последващото раздробяване.

Водата, отделена от хоризонталния спирален сепаратор, влиза в резервоара за пречистване на вода след утаяване в резервоара за утаяване, за да се отдели увлечената целулоза.

3.5 Раздробяване и смесване

След изсушаване, етерифицираната целулоза ще има неравномерен размер на частиците, които трябва да бъдат натрошени и смесени, така че разпределението на размера на частиците и цялостният вид на материала да отговарят на стандартните изисквания за продукта.

3. 6 Опаковка на готов продукт

Материалът, получен след операциите на раздробяване и смесване, е готовата етерифицирана целулоза, която може да бъде пакетирана и складирана.

4. Обобщение

Отделените отпадъчни води съдържат известно количество сол, предимно натриев хлорид. Отпадъчната вода се изпарява, за да се отдели солта, а изпарената вторична пара може да се кондензира, за да се възстанови кондензирана вода, или директно да се изхвърли. Основният компонент на отделената сол е натриев хлорид, който съдържа и известно количество натриев ацетат поради неутрализацията с оцетна киселина. Тази сол има стойност за промишлена употреба само след прекристализация, отделяне и пречистване.