Technologie d'éther d'hydroxypropylméthylcellulose

L'éther d'hydroxypropylméthylcellulose est une sorte d'éther de cellulose non polaire soluble dans l'eau froide obtenu à partir de cellulose naturelle par alcalinisation et modification d'éthérification.

Mots-clés :l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose; réaction d'alcalinisation; réaction d'éthérification

1. Technologie

La cellulose naturelle est insoluble dans l'eau et les solvants organiques, stable à la lumière, à la chaleur, aux acides, au sel et à d'autres milieux chimiques, et peut être humidifiée dans une solution alcaline diluée pour modifier la surface de la cellulose.

L'éther d'hydroxypropylméthylcellulose est une sorte d'éther de cellulose non polaire et soluble dans l'eau froide obtenu à partir de cellulose naturelle par alcalinisation et modification d'éthérification.

2. La formule principale de la réaction chimique

2.1 Réaction d'alcalinisation

Il existe deux possibilités pour la réaction de la cellulose et de l'hydroxyde de sodium, c'est-à-dire selon des conditions différentes pour générer des composés moléculaires, R – OH – NaOH ; ou pour générer des composés d’alcool métallique, R – ONa.

La plupart des chercheurs pensent que la cellulose réagit avec un alcali concentré pour former une substance fixe et pensent que chaque ou deux groupes glucose sont combinés avec une molécule de NaOH (un groupe glucose est combiné avec trois molécules de NaOH lorsque la réaction est terminée).

C6H10O5 + NaOH→C6H10O5 NaOH ou C6H10O5 + NaOH→C6H10O4ONa + H2O

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

Récemment, certains chercheurs pensent que l'interaction entre la cellulose et les alcalis concentrés aura deux effets en même temps.

Quelle que soit la structure, l'activité chimique de la cellulose peut être modifiée après l'action de la cellulose et des alcalis, et elle peut réagir avec divers milieux chimiques pour obtenir des espèces significatives.

2.2 Réaction d'éthérification

Après alcalinisation, l'alcali-cellulose active réagit avec l'agent d'éthérification pour former de l'éther de cellulose. Les agents éthérifiants utilisés sont le chlorure de méthyle et l'oxyde de propylène.

L'hydroxyde de sodium agit comme un catalyseur.

n et m représentent respectivement le degré de substitution de l'hydroxypropyle et du méthyle sur l'unité cellulose. La somme maximale de m + n est 3.

En plus de la réaction principale mentionnée ci-dessus, il existe également des réactions secondaires :

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + NaOH→CH3OH + NaCl

3. Description du processus de l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose

Le processus d'éther d'hydroxypropylméthylcellulose (« éther de cellulose » en abrégé) est composé grossièrement de 6 processus, à savoir : le concassage des matières premières, l'éthérification (alcalinisation), l'élimination du solvant, la filtration et le séchage, le concassage et le mélange, et l'emballage du produit fini.

3.1 Préparation des matières premières

La cellulose naturelle à fibres courtes achetée sur le marché est broyée en poudre par un pulvérisateur pour faciliter le traitement ultérieur ; l'alcali solide (ou alcali liquide) est fondu et préparé, puis chauffé à environ 90°C.°C pour préparer une solution de soude caustique à 50 % à utiliser. Préparer la réaction du chlorure de méthyle, de l'agent d'éthérification de l'oxyde de propylène, de l'isopropanol et du solvant de réaction du toluène en même temps.

De plus, le processus de réaction nécessite des matériaux auxiliaires tels que de l'eau chaude et de l'eau pure ; de la vapeur, de l'eau de refroidissement à basse température et de l'eau de refroidissement en circulation sont nécessaires pour fournir de l'énergie.

Les linters courts, le chlorure de méthyle et les agents d'éthérification de l'oxyde de propylène sont les principaux matériaux utilisés pour produire de la cellulose éthérifiée, et les linters courts sont utilisés en grande quantité. Le chlorure de méthyle et l'oxyde de propylène participent à la réaction en tant qu'agents d'éthérification pour modifier la cellulose naturelle, la quantité d'utilisation n'est pas importante.

Les solvants (ou diluants) comprennent principalement le toluène et l'isopropanol, qui ne sont pratiquement pas consommés, mais compte tenu des pertes entraînées et volatilisées, il y a une légère perte de production et la quantité utilisée est très faible.

Le processus de préparation des matières premières comprend une zone de réservoir de matières premières et un entrepôt de matières premières attenant. Les agents éthérifiants et les solvants, tels que le toluène, l'isopropanol et l'acide acétique (utilisés pour ajuster la valeur du pH des réactifs), sont stockés dans la zone du réservoir de matières premières. L'approvisionnement en fibres courtes est suffisant et peut être fourni à tout moment par le marché.

Les peluches courtes broyées sont envoyées à l'atelier avec un chariot pour utilisation.

3.2 Ethérification (alcalinisation)

L'éthérification (alcaline) est un processus important dans le processus d'éthérification de la cellulose. Dans la méthode de production antérieure, les réactions en deux étapes étaient réalisées séparément. Le processus est désormais amélioré et les réactions en deux étapes sont combinées en une seule étape et réalisées simultanément.

Tout d’abord, mettez le réservoir d’éthérification sous vide pour éliminer l’air, puis remplacez-le par de l’azote pour libérer l’air du réservoir. Ajoutez la solution d'hydroxyde de sodium préparée, ajoutez une certaine quantité d'isopropanol et de solvant toluène, commencez à remuer, puis ajoutez du coton court, allumez l'eau en circulation pour refroidir, et une fois que la température descend à un certain niveau, allumez le bas- température de l'eau pour abaisser la température du matériau du système Chute à environ 20℃, et maintenir la réaction pendant un certain temps pour terminer l'alcalinisation.

Après alcalinisation, ajoutez l'agent éthérifiant chlorure de méthyle et oxyde de propylène mesurés par le réservoir doseur de haut niveau, continuez à remuer, utilisez de la vapeur pour augmenter la température du système à près de 70℃~ 80℃, puis utilisez de l'eau chaude pour continuer à chauffer et à maintenir la température de réaction, puis la température de réaction et le temps de réaction sont contrôlés, et l'opération peut être complétée en remuant et en mélangeant pendant une certaine période de temps.

La réaction est effectuée vers 90°C et 0,3 MPa.

3.3 Désolvatation

Les matériaux de traitement ayant réagi mentionnés ci-dessus sont envoyés au désolvantiseur, et les matériaux sont extraits et chauffés à la vapeur, et les solvants toluène et isopropanol sont évaporés et récupérés pour recyclage.

Le solvant évaporé est d'abord refroidi et partiellement condensé avec de l'eau en circulation, puis condensé avec de l'eau à basse température, et le mélange de condensat entre dans la couche liquide et le séparateur pour séparer l'eau et le solvant. Le solvant mixte de toluène et d'isopropanol dans la couche supérieure est ajusté en proportion. Utilisez-le directement et remettez la solution d'eau et d'isopropanol dans la couche inférieure dans le désolvanteur pour utilisation.

Ajoutez de l'acide acétique au réactif après désolvatation pour neutraliser l'excès d'hydroxyde de sodium, puis utilisez de l'eau chaude pour laver le matériau, utilisez pleinement les caractéristiques de coagulation de l'éther de cellulose dans l'eau chaude pour laver l'éther de cellulose et raffinez le réactif. Les matériaux raffinés sont envoyés vers le processus suivant pour séparation et séchage.

3.4 Filtrer et sécher

Le matériau raffiné est envoyé au séparateur à vis horizontal par une pompe à vis haute pression pour séparer l'eau libre, et le matériau solide restant entre dans le sécheur d'air via le doseur à vis, est séché au contact de l'air chaud, puis passe à travers le cyclone. séparateur et séparation de l'air, le matériau solide entre dans le concassage ultérieur.

L'eau séparée par le séparateur horizontal en spirale entre dans le bassin de traitement de l'eau après sédimentation dans le bassin de décantation pour séparer la cellulose entraînée.

3.5 Concassage et mélange

Après séchage, la cellulose éthérifiée aura une taille de particule inégale, qui doit être broyée et mélangée afin que la distribution granulométrique et l'apparence générale du matériau répondent aux exigences de la norme du produit.

3.6 Emballage du produit fini

Le matériau obtenu après les opérations de concassage et de mélange est la cellulose éthérifiée finie, qui peut être conditionnée et stockée.

4. Résumé

Les eaux usées séparées contiennent une certaine quantité de sel, principalement du chlorure de sodium. Les eaux usées sont évaporées pour séparer le sel, et la vapeur secondaire évaporée peut être condensée pour récupérer l'eau condensée, ou directement évacuée. Le composant principal du sel séparé est le chlorure de sodium, qui contient également une certaine quantité d'acétate de sodium en raison de la neutralisation avec l'acide acétique. Ce sel n'a de valeur d'utilisation industrielle qu'après recristallisation, séparation et purification.