Tehnologija etera hidroksipropil metil celuloze

Hidroksipropil metil celulozni eter je vrsta nepolarnog etera celuloze rastvorljivog u hladnoj vodi dobijenog od prirodne celuloze alkalizacijom i modifikacijom eterifikacije.

Ključne riječi:hidroksipropil metilcelulozni eter; reakcija alkalizacije; reakcija eterifikacije

1. Tehnologija

Prirodna celuloza je netopiva u vodi i organskim rastvaračima, stabilna je na svjetlost, toplinu, kiselinu, sol i druge kemijske medije, a može se navlažiti u razrijeđenom alkalnom rastvoru kako bi se promijenila površina celuloze.

Hidroksipropil metil celulozni eter je vrsta nepolarnog, hladno topivog etera celuloze koji se dobija od prirodne celuloze alkalizacijom i modifikacijom eterifikacijom.

2. Glavna formula hemijske reakcije

2.1 Reakcija alkalizacije

Postoje dvije mogućnosti za reakciju celuloze i natrijum hidroksida, odnosno, prema različitim uslovima za stvaranje molekularnih jedinjenja, R – OH – NaOH; ili za stvaranje spojeva metalnog alkohola, R – ONa.

Većina učenjaka vjeruje da celuloza reagira s koncentriranom alkalijom kako bi se formirala fiksirana supstanca, i misle da su svaka ili dvije grupe glukoze kombinovane s jednom molekulom NaOH (jedna grupa glukoze se kombinira s tri molekule NaOH kada se reakcija završi).

C6H10O5 + NaOH→C6H10O5 NaOH ili C6H10O5 + NaOH→C6H10O4 ONa + H2O

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

Nedavno su neki naučnici verovali da će interakcija između celuloze i koncentrisane alkalije imati dva efekta u isto vreme.

Bez obzira na strukturu, hemijska aktivnost celuloze može se promeniti nakon dejstva celuloze i lužine, i može da reaguje sa različitim hemijskim medijima da bi se dobile značajne vrste.

2.2 Reakcija eterifikacije

Nakon alkalizacije, aktivna alkalna celuloza reaguje sa agensom za eterifikaciju i formira celulozni etar. Korišteni agensi za eterifikaciju su metil hlorid i propilen oksid.

Natrijum hidroksid deluje kao katalizator.

n i m predstavljaju stepen supstitucije hidroksipropila i metila na jedinici celuloze, respektivno. Maksimalni zbir m + n je 3.

Pored gore navedene glavne reakcije, postoje i nuspojave:

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + NaOH→CH3OH + NaCl

3. Opis procesa hidroksipropil metilceluloznog etra

Proces hidroksipropil metil celuloznog etera (skraćeno „celulozni eter“) se grubo sastoji od 6 procesa, a to su: drobljenje sirovine, (alkalizacija) eterifikacija, uklanjanje otapala, filtracija i sušenje, drobljenje i miješanje te pakovanje gotovog proizvoda.

3.1 Priprema sirovina

Prirodna kratkotrajna celuloza koja se kupuje na tržištu drobi se u prah pomoću mašine za mljevenje kako bi se olakšala naknadna prerada; čvrsta alkalija (ili tečna alkalija) se topi i priprema i zagreva na oko 90°C°C da se napravi 50% rastvor kaustične sode za upotrebu. Pripremite reakcioni metil hlorid, sredstvo za eterifikaciju propilen oksida, izopropanol i otapalo za reakciju toluena u isto vreme.

Osim toga, proces reakcije zahtijeva pomoćne materijale kao što su topla voda i čista voda; para, niskotemperaturna rashladna voda i cirkulirajuća rashladna voda potrebni su za pomoć pri snazi.

Kratki linteri, metil hlorid i agensi za eterifikaciju propilen oksida su glavni materijali za proizvodnju eterifikovane celuloze, a kratki linteri se koriste u velikim količinama. Metil hlorid i propilen oksid učestvuju u reakciji kao agensi za eterifikaciju za modifikovanje prirodne celuloze, količina upotrebe nije velika.

Rastvarači (ili razrjeđivači) uglavnom uključuju toluen i izopropanol, koji se u osnovi ne troše, ali s obzirom na uvučene i isparljive gubitke, dolazi do blagog gubitka u proizvodnji, a upotrijebljena količina je vrlo mala.

Proces pripreme sirovina ima prostor rezervoara za sirovine i pripadajuće skladište sirovina. Agensi za eterifikaciju i rastvarači, kao što su toluen, izopropanol i sirćetna kiselina (koriste se za podešavanje pH vrednosti reaktanata), skladište se u području rezervoara za sirovine. Zaliha kratkog vlakna je dovoljna, može se obezbijediti od strane tržišta u bilo koje vrijeme.

Zdrobljena kratka vlakna se sa kolicima šalju u radionicu na upotrebu.

3.2 (Alkalinizacija) Eterifikacija

(Alkalna) eterifikacija je važan proces u procesu eterifikacije celuloze. U ranijoj metodi proizvodnje, reakcije u dva koraka su provedene odvojeno. Sada je proces poboljšan, a dvostepene reakcije se kombinuju u jednoj fazi i provode istovremeno.

Prvo, usisajte rezervoar za eterifikaciju da biste uklonili vazduh, a zatim ga zamenite azotom kako biste oslobodili rezervoar. Dodajte pripremljeni rastvor natrijum hidroksida, dodajte određenu količinu rastvarača izopropanola i toluena, počnite mešati, zatim dodajte kratku vatu, uključite cirkulišuću vodu da se ohladi, a nakon što temperatura padne na određeni nivo, uključite nisko- temperatura vode za snižavanje temperature materijala sistema Spustite na oko 20℃, i održavati reakciju određeno vrijeme do završetka alkalizacije.

Nakon alkalizacije, dodajte sredstvo za eterifikaciju metil hlorid i propilen oksid koji je izmjeren u rezervoaru za doziranje visokog nivoa, nastavite s miješanjem, koristite paru da podignete temperaturu sistema na skoro 70℃~ 80℃, a zatim koristite toplu vodu za nastavak grijanja i održavanja. Temperatura reakcije se kontrolira, a zatim se kontroliraju temperatura reakcije i vrijeme reakcije, a operacija se može završiti miješanjem i miješanjem u određenom vremenskom periodu.

Reakcija se izvodi na oko 90°C i 0,3 MPa.

3.3 Desolvacija

Gore navedeni reagirani procesni materijali šalju se u desolventizator, te se materijali uklanjaju i zagrijavaju parom, a otapala toluena i izopropanola se isparavaju i vraćaju za reciklažu.

Ispareni rastvarač se prvo hladi i djelimično kondenzira sa cirkulirajućom vodom, a zatim kondenzira sa niskotemperaturnom vodom, a mješavina kondenzata ulazi u tečni sloj i separator kako bi se odvojila voda i rastvarač. Pomiješani rastvarač toluena i izopropanola u gornjem sloju je podešen u proporciji. Upotrijebite ga direktno, a otopinu vode i izopropanola u donjem sloju vratite u desolventizator za upotrebu.

Dodajte octenu kiselinu u reaktant nakon desolvatacije kako biste neutralizirali višak natrijevog hidroksida, zatim koristite vruću vodu za pranje materijala, u potpunosti iskoristite koagulaciju karakterističnu za celulozni eter u vruću vodu za pranje celuloznog etera i rafinirajte reaktant. Rafinirani materijali se šalju u sljedeći proces na odvajanje i sušenje.

3.4 Filtrirati i osušiti

Rafinirani materijal se šalje u horizontalni pužni separator pomoću vijčane pumpe visokog pritiska da odvoji slobodnu vodu, a preostali čvrsti materijal ulazi u sušač zraka kroz pužni dovod i suši se u kontaktu s vrućim zrakom, a zatim prolazi kroz ciklon separator i vazdušna separacija, čvrsti materijal ulazi u naknadno drobljenje.

Voda odvojena horizontalnim spiralnim separatorom ulazi u rezervoar za tretman vode nakon sedimentacije u taložnici kako bi se odvojila uvučena celuloza.

3.5 Drobljenje i miješanje

Nakon sušenja, eterifikovana celuloza će imati neujednačenu veličinu čestica, koje je potrebno drobiti i mešati tako da raspodela veličine čestica i ukupni izgled materijala ispunjavaju standardne zahteve proizvoda.

3. 6 Pakovanje gotovog proizvoda

Materijal koji se dobije nakon operacija drobljenja i miješanja je gotova eterificirana celuloza, koja se može pakovati i skladištiti.

4. Sažetak

Odvojena otpadna voda sadrži određenu količinu soli, uglavnom natrijum hlorida. Otpadna voda se isparava kako bi se odvojila sol, a isparena sekundarna para se može kondenzirati kako bi se povratila kondenzirana voda ili direktno ispuštena. Glavna komponenta izdvojene soli je natrijum hlorid, koji takođe sadrži određenu količinu natrijum acetata zbog neutralizacije sirćetnom kiselinom. Ova sol ima industrijsku upotrebnu vrijednost tek nakon rekristalizacije, odvajanja i prečišćavanja.