Tecnoloxía de éter de hidroxipropil metil celulosa

O éter de hidroxipropil metil celulosa é un tipo de éter de celulosa apolar soluble en auga fría obtido a partir da celulosa natural mediante a modificación de alcalinización e eterificación.

Palabras clave:éter de hidroxipropil metilcelulosa; reacción de alcalinización; reacción de eterificación

1. Tecnoloxía

A celulosa natural é insoluble en auga e disolventes orgánicos, estable á luz, calor, ácido, sal e outros medios químicos, e pódese humedecer en solución alcalina diluída para cambiar a superficie da celulosa.

O éter de hidroxipropil metil celulosa é un tipo de éter de celulosa non polar e soluble en auga fría obtido a partir de celulosa natural mediante a modificación de alcalinización e eterificación.

2. A fórmula principal da reacción química

2.1 Reacción de alcalinización

Hai dúas posibilidades para a reacción de celulosa e hidróxido de sodio, é dicir, segundo diferentes condicións para xerar compostos moleculares, R – OH – NaOH; ou para xerar compostos de alcohol metálico, R – ONa.

A maioría dos estudiosos cren que a celulosa reacciona co álcali concentrado para formar unha substancia fixa, e pensa que cada ou dous grupos de glicosa se combinan cunha molécula de NaOH (un grupo de glicosa combínase con tres moléculas de NaOH cando a reacción está completa).

C6H10O5 + NaOH→C6H10O5 NaOH ou C6H10O5 + NaOH→C6H10O4 ONa + H2O

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

Recentemente, algúns estudosos cren que a interacción entre a celulosa e o álcali concentrado terá dous efectos ao mesmo tempo.

Independentemente da estrutura, a actividade química da celulosa pódese cambiar despois da acción da celulosa e dos álcalis, e pode reaccionar con varios medios químicos para obter especies significativas.

2.2 Reacción de eterificación

Despois da alcalinización, a celulosa alcalina activa reacciona co axente de eterificación para formar éter de celulosa. Os axentes eterificantes empregados son o cloruro de metilo e o óxido de propileno.

O hidróxido de sodio actúa como un catalizador.

n e m representan o grao de substitución de hidroxipropilo e metilo na unidade de celulosa, respectivamente. A suma máxima de m + n é 3.

Ademais da reacción principal mencionada anteriormente, tamén hai reaccións secundarias:

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + NaOH→CH3OH + NaCl

3. Descrición do proceso do éter de hidroxipropil metilcelulosa

O proceso de éter de hidroxipropil metil celulosa ("éter de celulosa" para abreviar) está composto aproximadamente por 6 procesos, a saber: trituración de materia prima, eterificación (alcalinización), eliminación de disolventes, filtración e secado, trituración e mestura e envasado de produtos acabados.

3.1 Preparación da materia prima

A celulosa natural de pelusa curta comprada no mercado é triturada en po por un pulverizador para facilitar o procesamento posterior; o álcali sólido (ou álcali líquido) fúndese e prepárase, e quéntase a uns 90°C para facer unha solución de sosa cáustica ao 50 % para o seu uso. Prepare ao mesmo tempo cloruro de metilo de reacción, axente de eterificación de óxido de propileno, isopropanol e disolvente de reacción de tolueno.

Ademais, o proceso de reacción require materiais auxiliares como auga quente e auga pura; Requírese vapor, auga de refrixeración a baixa temperatura e auga de refrixeración circulante para axudar a enerxía.

Os linters curtos, o cloruro de metilo e os axentes de eterificación de óxido de propileno son os principais materiais para producir celulosa eterificada, e os linters curtos úsanse en gran cantidade. O cloruro de metilo e o óxido de propileno participan na reacción como axentes de eterificación para modificar a celulosa natural, a cantidade de uso non é grande.

Os disolventes (ou diluentes) inclúen principalmente tolueno e isopropanol, que basicamente non se consumen, pero ante as perdas arrastradas e volatilizadas, hai unha lixeira perda na produción e a cantidade utilizada é moi pequena.

O proceso de preparación da materia prima ten unha zona de depósito de materias primas e un almacén de materias primas anexo. Os axentes eterificantes e disolventes, como o tolueno, o isopropanol e o ácido acético (utilizados para axustar o valor do pH dos reactivos), almacénanse na zona do tanque de materia prima. A subministración de pelusa curta é suficiente, pode ser proporcionada polo mercado en calquera momento.

A pelusa curta triturada envíase ao taller cun carro para o seu uso.

3.2 (Alcalinización) eterificación

A eterificación (alcalina) é un proceso importante no proceso de eterificación da celulosa. No método de produción anterior, as reaccións en dúas etapas realizáronse por separado. Agora o proceso mellórase e as reaccións en dous pasos combínanse nunha etapa e realízanse simultaneamente.

En primeiro lugar, aspira o tanque de eterificación para eliminar o aire e, a continuación, substitúeo por nitróxeno para que o tanque estea libre de aire. Engade a solución de hidróxido de sodio preparada, engade unha certa cantidade de disolvente de isopropanol e tolueno, comece a axitar, despois engade algodón curto, engade a auga en circulación para arrefriar e, despois de que a temperatura caia ata un certo nivel, acende o baixo. temperatura da auga para baixar a temperatura do material do sistema Baixa a uns 20℃, e manteña a reacción durante un certo período de tempo ata completar a alcalinización.

Despois da alcalinización, engade o axente eterificante cloruro de metilo e óxido de propileno medido polo tanque de medición de alto nivel, continúa a axitar, usa vapor para elevar a temperatura do sistema ata case 70ºC.℃~ 80℃, e despois use auga quente para continuar quentando e mantendo. Contrólase a temperatura de reacción e, a continuación, a temperatura de reacción e o tempo de reacción contrólanse, e a operación pódese completar axitando e mesturando durante un determinado período de tempo.

A reacción realízase a uns 90°C e 0,3 MPa.

3.3 Desolvación

Os materiais de proceso reaccionados anteriormente mencionados envíanse ao desolventizador, e os materiais son retirados e quentados con vapor, e os disolventes de tolueno e isopropanol son evaporados e recuperados para a súa reciclaxe.

O disolvente evaporado primeiro arrefríase e condénsase parcialmente con auga circulante, e despois condénsase con auga a baixa temperatura, e a mestura de condensado entra na capa líquida e no separador para separar a auga e o disolvente. O disolvente mesturado de tolueno e isopropanol na capa superior axústase en proporción. Utilízao directamente e devolve a auga e a solución de isopropanol na capa inferior ao desolventizador para o seu uso.

Engade ácido acético ao reactivo despois da desolvatación para neutralizar o exceso de hidróxido de sodio, despois usa auga quente para lavar o material, fai un uso completo da característica de coagulación do éter de celulosa en auga quente para lavar o éter de celulosa e refina o reactivo. Os materiais refinados son enviados ao seguinte proceso para a súa separación e secado.

3.4 Filtrar e secar

O material refinado envíase ao separador de parafuso horizontal mediante unha bomba de parafuso de alta presión para separar a auga libre, e o material sólido restante entra no secador de aire a través do alimentador de parafuso e sécase en contacto co aire quente e despois pasa polo ciclón. separador e aire Separación, o material sólido entra na trituración posterior.

A auga separada polo separador en espiral horizontal entra no depósito de tratamento de auga despois da sedimentación no tanque de sedimentación para separar a celulosa arrastrada.

3.5 Trituración e mestura

Despois do secado, a celulosa eterificada terá un tamaño de partícula desigual, que debe ser triturado e mesturado para que a distribución do tamaño de partícula e o aspecto xeral do material cumpran os requisitos estándar do produto.

3. 6 Embalaxe do produto acabado

O material obtido tras as operacións de trituración e mestura é a celulosa eterificada acabada, que se pode envasar e almacenar.

4. Resumo

As augas residuais separadas conteñen certa cantidade de sal, principalmente cloruro de sodio. As augas residuais son evaporadas para separar o sal, e o vapor secundario evaporado pódese condensar para recuperar a auga condensada, ou descargarse directamente. O compoñente principal do sal separado é o cloruro de sodio, que tamén contén unha certa cantidade de acetato de sodio debido á neutralización con ácido acético. Este sal só ten valor de utilización industrial despois da recristalización, separación e purificación.