Tehnologija hidroksipropil metil celuloznog etera

Hidroksipropil metil celulozni eter je vrsta nepolarnog celuloznog etera topljivog u hladnoj vodi dobivenog iz prirodne celuloze modifikacijom alkalizacije i eterifikacije.

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

1. Tehnologija

Prirodna celuloza je netopljiva u vodi i organskim otapalima, stabilna je na svjetlost, toplinu, kiselinu, sol i druge kemijske medije, a može se navlažiti u razrijeđenoj otopini lužine kako bi se promijenila površina celuloze.

Hidroksipropil metil celulozni eter je vrsta nepolarnog celuloznog etera topljivog u hladnoj vodi dobivenog iz prirodne celuloze alkalizacijom i modifikacijom eterifikacijom.

2. Glavna formula kemijske reakcije

2.1 Reakcija alkalizacije

Postoje dvije mogućnosti za reakciju celuloze i natrijevog hidroksida, odnosno prema različitim uvjetima za stvaranje molekularnih spojeva, R – OH – NaOH; ili za stvaranje metalnih alkoholnih spojeva, R – ONa.

Većina znanstvenika vjeruje da celuloza reagira s koncentriranom alkalijom kako bi se stvorila čvrsta tvar, i misli da se svaka ili dvije skupine glukoze kombiniraju s jednom molekulom NaOH (jedna skupina glukoze se kombinira s tri molekule NaOH kada je reakcija završena).

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

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

Nedavno, neki znanstvenici vjeruju da će interakcija između celuloze i koncentrirane lužine imati dva učinka u isto vrijeme.

Bez obzira na strukturu, kemijska aktivnost celuloze može se promijeniti nakon djelovanja celuloze i lužina, a može reagirati s različitim kemijskim medijima kako bi se dobila značajna vrsta.

2.2 Reakcija eterifikacije

Nakon alkalizacije, aktivna alkalna celuloza reagira sa sredstvom za eterifikaciju da nastane celulozni eter. Sredstva za eterifikaciju koja se koriste su metil klorid i propilen oksid.

Natrijev hidroksid djeluje poput katalizatora.

n i m predstavljaju stupanj supstitucije hidroksipropila, odnosno metila na jedinici celuloze. Maksimalni zbroj m + n je 3.

Osim gore navedene glavne reakcije, postoje i nuspojave:

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + NaOH→CH3OH + NaCl

3. Opis procesa hidroksipropil metilceluloznog etera

Proces hidroksipropil metilceluloznog etera (skraćeno „celulozni eter”) ugrubo se sastoji od 6 procesa, a to su: drobljenje sirovine, (alkalizacija) eterifikacija, uklanjanje otapala, filtracija i sušenje, drobljenje i miješanje te pakiranje gotovog proizvoda.

3.1 Priprema sirovina

Prirodna celuloza s kratkim dlačicama kupljena na tržištu drobi se u prah pomoću pulverizatora kako bi se olakšala kasnija obrada; čvrsta alkalija (ili tekuća alkalija) se rastali i priprema, te zagrijava na oko 90°C°C za pripremu 50 % otopine kaustične sode za upotrebu. Istovremeno pripremite reakcijski metil klorid, sredstvo za eterifikaciju propilen oksida, izopropanol i reakcijsko otapalo toluen.

Dodatno, reakcijski proces zahtijeva pomoćne materijale kao što su topla voda i čista voda; para, niskotemperaturna rashladna voda i cirkulirajuća rashladna voda potrebne su za pomoć u snazi.

Kratki linter, metil klorid i sredstva za eterifikaciju propilen oksida glavni su materijali za proizvodnju eterificirane celuloze, a kratki linter se koristi u velikim količinama. Metil klorid i propilen oksid sudjeluju u reakciji kao sredstva za eterifikaciju za modificiranje prirodne celuloze, količina upotrebe nije velika.

Otapala (ili razrjeđivači) uglavnom uključuju toluen i izopropanol, koji se u osnovi ne troše, ali s obzirom na unesene i isparljive gubitke, postoji mali gubitak u proizvodnji, a upotrijebljena količina je vrlo mala.

Proces pripreme sirovina ima prostor spremnika sirovina i pripadajuće skladište sirovina. Sredstva za eterifikaciju i otapala, kao što su toluen, izopropanol i octena kiselina (koje se koriste za podešavanje pH vrijednosti reaktanata), pohranjuju se u području spremnika za sirovine. Opskrba kratkim dlačicama je dovoljna, tržište može osigurati u bilo kojem trenutku.

Usitnjena kratka vlakna šalju se u radionicu s kolicima na korištenje.

3.2 (Alkalizacija) eterifikacija

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

Najprije vakuumirajte spremnik za eterifikaciju kako biste uklonili zrak, a zatim ga zamijenite dušikom kako biste u spremniku oslobodili zraka. Dodati pripremljenu otopinu natrijevog hidroksida, dodati određenu količinu izopropanola i toluen otapala, početi miješati, zatim dodati kratku vatu, uključiti cirkulaciju vode da se ohladi, a nakon što temperatura padne na određenu razinu, uključiti nisko- temperatura vode za snižavanje temperature materijala sustava Spustite na oko 20℃, te održavati reakciju određeno vrijeme do potpune alkalizacije.

Nakon alkalizacije dodajte sredstvo za eterifikaciju metil klorid i propilen oksid mjereno mjernim spremnikom visoke razine, nastavite s miješanjem, upotrijebite paru da podignete temperaturu sustava na gotovo 70℃~ 80℃, a zatim koristite vruću vodu za nastavak zagrijavanja i održavanja Reakcijska temperatura se kontrolira, a zatim se kontrolira reakcijska temperatura i vrijeme reakcije, a postupak se može dovršiti miješanjem i miješanjem određeno vrijeme.

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

3.3 Desolvatacija

Gore spomenuti izreagirani procesni materijali se šalju u desolventizator, i materijali se uklanjaju i zagrijavaju parom, a toluen i izopropanol otapala se isparavaju i prikupljaju za recikliranje.

Ispareno otapalo se prvo ohladi i djelomično kondenzira s cirkulirajućom vodom, a zatim kondenzira s vodom niske temperature, a kondenzirana smjesa ulazi u tekući sloj i separator za odvajanje vode i otapala. Mješavina otapala toluena i izopropanola u gornjem sloju je podešena u omjeru. Upotrijebite ga izravno, a vodu i otopinu izopropanola u donjem sloju vratite u desolventizator za upotrebu.

Dodajte octenu kiselinu reaktantu nakon desolvatacije kako biste neutralizirali višak natrijevog hidroksida, zatim upotrijebite vruću vodu za ispiranje materijala, u potpunosti iskoristite koagulacijske karakteristike celuloznog etera u vrućoj vodi za ispiranje celuloznog etera i pročistite reaktant. Rafinirani materijali šalju se u sljedeći proces na odvajanje i sušenje.

3.4 Filtrirajte i osušite

Rafinirani materijal se visokotlačnom pužnom pumpom šalje u vodoravni pužni separator kako bi se odvojila slobodna voda, a preostali kruti materijal ulazi u sušilicu zraka kroz pužni dodavač, suši se u kontaktu s vrućim zrakom, a zatim prolazi kroz ciklon separator i separacija zraka, čvrsti materijal ulazi u naknadno drobljenje.

Voda odvojena horizontalnim spiralnim separatorom ulazi u spremnik za obradu vode nakon taloženja u spremniku za taloženje kako bi se odvojila uvučena celuloza.

3.5 Drobljenje i miješanje

Nakon sušenja, eterificirana celuloza će imati neujednačenu veličinu čestica, koje je potrebno zdrobiti i pomiješati tako da raspodjela veličine čestica i ukupni izgled materijala zadovoljavaju standardne zahtjeve proizvoda.

3. 6 Pakiranje gotovog proizvoda

Materijal dobiven nakon operacija drobljenja i miješanja je gotova eterificirana celuloza koja se može pakirati i skladištiti.

4. Sažetak

Odvojena otpadna voda sadrži određenu količinu soli, uglavnom natrijevog klorida. Otpadna voda se isparava kako bi se odvojila sol, a isparena sekundarna para može se kondenzirati kako bi se povratila kondenzirana voda ili izravno ispustiti. Glavna komponenta izdvojene soli je natrijev klorid, koji također sadrži određenu količinu natrijevog acetata zbog neutralizacije octenom kiselinom. Ova sol ima industrijsku uporabnu vrijednost tek nakon rekristalizacije, odvajanja i pročišćavanja.