Tecnología de éter de hidroxipropilmetilcelulosa

El éter de hidroxipropilmetilcelulosa es un tipo de éter de celulosa no polar soluble en agua fría que se obtiene a partir de celulosa natural mediante modificación de alcalinización y eterificación.

Palabras clave:éter de hidroxipropilmetilcelulosa; reacción de alcalinización; reacción de eterificación

1. Tecnología

La celulosa natural es insoluble en agua y disolventes orgánicos, estable a la luz, el calor, el ácido, la sal y otros medios químicos, y puede humedecerse en una solución alcalina diluida para cambiar la superficie de la celulosa.

El éter de hidroxipropilmetilcelulosa es un tipo de éter de celulosa no polar soluble en agua fría que se obtiene a partir de celulosa natural mediante modificación de alcalinización y eterificación.

2. La principal fórmula de reacción química.

2.1 Reacción de alcalinización

Existen dos posibilidades para la reacción de la celulosa y el hidróxido de sodio, es decir, según diferentes condiciones para generar compuestos moleculares, R – OH – NaOH; o para generar compuestos de alcoholes metálicos, R – ONa.

La mayoría de los estudiosos creen que la celulosa reacciona con un álcali concentrado para formar una sustancia fija y piensan que cada uno o dos grupos de glucosa se combinan con una molécula de NaOH (un grupo de glucosa se combina con tres moléculas de NaOH cuando se completa la reacción).

C6H10O5 + NaOH→C6H10O5 NaOH o C6H10O5 + NaOH→C6H10O4 ONa + H2O

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

Recientemente, algunos estudiosos creen que la interacción entre la celulosa y el álcali concentrado tendrá dos efectos al mismo tiempo.

Independientemente de la estructura, la actividad química de la celulosa puede cambiar después de la acción de la celulosa y el álcali, y puede reaccionar con diversos medios químicos para obtener especies significativas.

2.2 Reacción de eterificación

Después de la alcalinización, la celulosa alcalina activa reacciona con el agente de eterificación para formar éter de celulosa. Los agentes eterificantes utilizados son cloruro de metilo y óxido de propileno.

El hidróxido de sodio actúa como un catalizador.

nym representan el grado de sustitución de hidroxipropilo y metilo en la unidad de celulosa, respectivamente. La suma máxima de m + n es 3.

Además de la reacción principal mencionada anteriormente, también existen reacciones secundarias:

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + NaOH→CH3OH + NaCl

3. Descripción del proceso de éter de hidroxipropilmetilcelulosa.

El proceso del éter de hidroxipropilmetilcelulosa (“éter de celulosa” para abreviar) se compone aproximadamente de 6 procesos, a saber: trituración de la materia prima, eterificación (alcalinización), eliminación de disolventes, filtración y secado, trituración y mezcla, y envasado del producto terminado.

3.1 Preparación de materia prima

La celulosa natural de fibra corta adquirida en el mercado se tritura hasta convertirla en polvo mediante un pulverizador para facilitar su posterior procesamiento; el álcali sólido (o álcali líquido) se funde y prepara, y se calienta a aproximadamente 90°C para preparar una solución de soda cáustica al 50 % para su uso. Prepare la reacción de cloruro de metilo, agente de eterificación de óxido de propileno, isopropanol y disolvente de reacción de tolueno al mismo tiempo.

Además, el proceso de reacción requiere materiales auxiliares como agua caliente y agua pura; Se requiere vapor, agua de refrigeración a baja temperatura y agua de refrigeración en circulación para ayudar a la energía.

Los agentes de eterificación de borra corta, cloruro de metilo y óxido de propileno son los principales materiales para producir celulosa eterificada, y la borra corta se utiliza en grandes cantidades. El cloruro de metilo y el óxido de propileno participan en la reacción como agentes de eterificación para modificar la celulosa natural, la cantidad de uso no es grande.

Los disolventes (o diluyentes) incluyen principalmente tolueno e isopropanol, que básicamente no se consumen, pero en vista de las pérdidas arrastradas y volatilizadas, hay una ligera pérdida de producción y la cantidad utilizada es muy pequeña.

El proceso de preparación de materia prima cuenta con una zona de tanques de materia prima y un almacén anexo de materia prima. En el área del tanque de materia prima se almacenan agentes eterificantes y disolventes, como tolueno, isopropanol y ácido acético (utilizados para ajustar el valor del pH de los reactivos). El suministro de pelusa corta es suficiente y el mercado puede proporcionarlo en cualquier momento.

La pelusa corta triturada se envía al taller con un carro para su uso.

3.2 Eterificación (alcalinización)

La eterificación (alcalina) es un proceso importante en el proceso de eterificación de la celulosa. En el método de producción anterior, las reacciones de dos pasos se llevaban a cabo por separado. Ahora el proceso ha sido mejorado y las reacciones de dos pasos se combinan en una etapa y se llevan a cabo simultáneamente.

Primero, aspire el tanque de eterificación para eliminar el aire y luego reemplácelo con nitrógeno para liberar el tanque de aire. Agregue la solución de hidróxido de sodio preparada, agregue una cierta cantidad de isopropanol y solvente de tolueno, comience a revolver, luego agregue un algodón corto, abra la circulación de agua para que se enfríe y, después de que la temperatura baje a un cierto nivel, encienda la temperatura baja. temperatura del agua para bajar la temperatura del material del sistema Bajar a aproximadamente 20℃, y mantener la reacción durante un cierto período de tiempo para completar la alcalinización.

Después de la alcalinización, agregue el agente eterificante cloruro de metilo y óxido de propileno medidos por el tanque dosificador de alto nivel, continúe comenzando a agitar, use vapor para elevar la temperatura del sistema a casi 70℃~ 80℃, y luego use agua caliente para continuar calentando y manteniendo la temperatura de reacción, y luego se controlan la temperatura de reacción y el tiempo de reacción, y la operación se puede completar agitando y mezclando durante un cierto período de tiempo.

La reacción se lleva a cabo a aproximadamente 90°C y 0,3 MPa.

3.3 Desolvatación

Los materiales del proceso reaccionados mencionados anteriormente se envían al desolventizador, y los materiales se eliminan y se calientan con vapor, y los disolventes de tolueno e isopropanol se evaporan y recuperan para su reciclaje.

El solvente evaporado primero se enfría y se condensa parcialmente con agua circulante, y luego se condensa con agua a baja temperatura, y la mezcla de condensado ingresa a la capa líquida y al separador para separar el agua y el solvente. El disolvente mixto de tolueno e isopropanol en la capa superior se ajusta en proporción. Úselo directamente y devuelva la solución de agua y isopropanol en la capa inferior al desolventizador para su uso.

Agregue ácido acético al reactivo después de la desolvatación para neutralizar el exceso de hidróxido de sodio, luego use agua caliente para lavar el material, aproveche al máximo la característica de coagulación del éter de celulosa en agua caliente para lavar el éter de celulosa y refinar el reactivo. Los materiales refinados se envían al siguiente proceso de separación y secado.

3.4 Filtrar y secar

El material refinado se envía al separador de tornillo horizontal mediante una bomba de tornillo de alta presión para separar el agua libre, y el material sólido restante ingresa al secador de aire a través del alimentador de tornillo, se seca en contacto con aire caliente y luego pasa a través del ciclón. Separador y Separación de aire, el material sólido ingresa a la trituración posterior.

El agua separada por el separador de espiral horizontal ingresa al tanque de tratamiento de agua después de la sedimentación en el tanque de sedimentación para separar la celulosa arrastrada.

3.5 Trituración y mezcla

Después del secado, la celulosa eterificada tendrá un tamaño de partícula desigual, que debe triturarse y mezclarse para que la distribución del tamaño de partícula y la apariencia general del material cumplan con los requisitos estándar del producto.

3.6 Embalaje del producto terminado

El material obtenido después de las operaciones de trituración y mezcla es la celulosa eterificada terminada, que puede envasarse y almacenarse.

4. Resumen

Las aguas residuales separadas contienen una cierta cantidad de sal, principalmente cloruro de sodio. El agua residual se evapora para separar la sal y el vapor secundario evaporado se puede condensar para recuperar el agua condensada o descargarse directamente. El componente principal de la sal separada es el cloruro de sodio, que también contiene una cierta cantidad de acetato de sodio debido a la neutralización con ácido acético. Esta sal tiene valor de utilización industrial sólo después de la recristalización, separación y purificación.