Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզային եթերի տեխնոլոգիա

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզային եթերը ոչ բևեռային ցելյուլոզային եթերի մի տեսակ է, որը լուծելի է սառը ջրում, որը ստացվում է բնական ցելյուլոզից՝ ալկալացման և եթերիֆիկացման ձևափոխման միջոցով:

Հիմնաբառեր:հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային եթեր; ալկալիզացման ռեակցիա; եթերացման ռեակցիա

1. Տեխնոլոգիա

Բնական ցելյուլոզը անլուծելի է ջրի և օրգանական լուծիչների մեջ, կայուն է լույսի, ջերմության, թթվի, աղի և այլ քիմիական նյութերի նկատմամբ և կարող է խոնավանալ նոսր ալկալային լուծույթում՝ ցելյուլոզայի մակերեսը փոխելու համար:

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզային եթերը մի տեսակ ոչ բևեռային, սառը ջրում լուծվող բջջանյութի եթեր է, որը ստացվում է բնական ցելյուլոզից՝ ալկալացման և եթերիֆիկացման ձևափոխման միջոցով:

2. Հիմնական քիմիական ռեակցիայի բանաձեւը

2.1 Ալկալիզացման ռեակցիա

Բջջանյութի և նատրիումի հիդրօքսիդի ռեակցիայի երկու հնարավորություն կա, այսինքն՝ տարբեր պայմանների համաձայն՝ առաջացնել մոլեկուլային միացություններ՝ R – OH – NaOH; կամ առաջացնել մետաղական սպիրտային միացություններ՝ R – ONa:

Գիտնականների մեծամասնությունը կարծում է, որ ցելյուլոզը փոխազդում է խտացված ալկալիի հետ՝ ձևավորելով ֆիքսված նյութ, և կարծում է, որ յուրաքանչյուր կամ երկու գլյուկոզայի խմբերը համակցված են մեկ NaOH մոլեկուլի հետ (գլյուկոզայի մեկ խումբը զուգակցվում է երեք NaOH մոլեկուլների հետ, երբ ռեակցիան ավարտված է):

C6H10O5 + NaOH→C6H10O5 NaOH կամ C6H10O5 + NaOH→C6H10O4 ONa + H2O

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

Վերջերս որոշ գիտնականներ կարծում են, որ ցելյուլոզայի և խտացված ալկալիների փոխազդեցությունը միաժամանակ երկու ազդեցություն կունենա:

Անկախ կառուցվածքից՝ ցելյուլոզայի քիմիական ակտիվությունը կարող է փոխվել ցելյուլոզայի և ալկալիի ազդեցությունից հետո, և այն կարող է արձագանքել տարբեր քիմիական միջավայրերի հետ՝ իմաստալից տեսակներ ստանալու համար:

2.2 Եթերացման ռեակցիա

Ալկալիզացումից հետո ակտիվ ալկալային ցելյուլոզը փոխազդում է եթերիֆիկացման նյութի հետ՝ առաջացնելով ցելյուլոզային եթեր: Օգտագործված եթերիֆիկացնող նյութերն են մեթիլքլորիդը և պրոպիլեն օքսիդը:

Նատրիումի հիդրօքսիդը գործում է որպես կատալիզատոր:

n-ը և m-ը համապատասխանաբար ներկայացնում են ցելյուլոզային միավորի վրա հիդրօքսիպրոպիլի և մեթիլի փոխարինման աստիճանը: m + n-ի առավելագույն գումարը 3 է։

Բացի վերը նշված հիմնական ռեակցիայից, կան նաև կողմնակի ռեակցիաներ.

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + NaOH→CH3OH + NaCl

3. Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային եթերի գործընթացի նկարագրությունը

Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլ ցելյուլոզային եթերի (կարճ ասած՝ «ցելյուլոզային եթեր») գործընթացը մոտավորապես բաղկացած է 6 գործընթացից՝ հումքի մանրացում, (ալկալիզացում) եթերիֆիկացում, լուծիչների հեռացում, ֆիլտրում և չորացում, մանրացում և խառնում և պատրաստի արտադրանքի փաթեթավորում:

3.1 Հումքի պատրաստում

Շուկայում գնված բնական կարճատև ցելյուլոզը փոշիացվում է փոշու մեջ՝ հետագա վերամշակումը հեշտացնելու համար։ պինդ ալկալին (կամ հեղուկ ալկալին) հալեցնում և պատրաստվում են և տաքացնում մինչև 90°C-ի օգտագործման համար կաուստիկ սոդայի 50% լուծույթ պատրաստելու համար: Միաժամանակ պատրաստեք ռեակցիայի մեթիլքլորիդը, պրոպիլենօքսիդի եթերիֆիկացման միջոցը, իզոպրոպանոլը և տոլուոլի ռեակցիայի լուծիչը:

Բացի այդ, ռեակցիայի գործընթացը պահանջում է օժանդակ նյութեր, ինչպիսիք են տաք ջուրը և մաքուր ջուրը; Էլեկտրաէներգիայի ապահովման համար անհրաժեշտ է գոլորշի, ցածր ջերմաստիճանի հովացման ջուր և շրջանառվող հովացման ջուր:

Կարճ լինտերները, մեթիլքլորիդը և պրոպիլեն օքսիդի եթերիֆիկացնող նյութերը հիմնական նյութերն են եթերացված ցելյուլոզա ստանալու համար, իսկ կարճ լինտերներն օգտագործվում են մեծ քանակությամբ։ Մեթիլ քլորիդը և պրոպիլեն օքսիդը մասնակցում են ռեակցիային որպես էթերիֆիկացնող նյութեր՝ բնական ցելյուլոզը փոփոխելու համար, օգտագործման քանակը մեծ չէ:

Լուծիչները (կամ լուծիչները) հիմնականում ներառում են տոլուոլ և իզոպրոպանոլ, որոնք հիմնականում չեն սպառվում, բայց հաշվի առնելով ներծծված և ցնդող կորուստները, արտադրության մեջ կա մի փոքր կորուստ, և օգտագործվող քանակությունը շատ փոքր է:

Հումքի պատրաստման գործընթացն ունի հումքի տանկի տարածք և կից հումքի պահեստ: Եթերացնող նյութերը և լուծիչները, ինչպիսիք են տոլուոլը, իզոպրոպանոլը և քացախաթթուն (օգտագործվում են ռեակտիվների pH արժեքը կարգավորելու համար), պահվում են հումքի տանկի տարածքում: Կարճ լինտի մատակարարումը բավարար է, շուկան կարող է տրամադրել ցանկացած պահի։

Մանրացված կարճ շղարշը սայլակով ուղարկվում է արտադրամաս՝ օգտագործման համար։

3.2 (ալկալիզացում) եթերիֆիկացում

(Ալկալային) եթերիֆիկացումը կարևոր գործընթաց է ցելյուլոզայի եթերացման գործընթացում: Ավելի վաղ արտադրության մեթոդում երկքայլ ռեակցիաներն իրականացվում էին առանձին։ Այժմ գործընթացը բարելավվել է, և երկքայլ ռեակցիաները միավորվում են մեկ փուլում և իրականացվում միաժամանակ։

Նախ, վակուումացրեք եթերիֆիկացման բաքը՝ օդը հեռացնելու համար, այնուհետև այն փոխարինեք ազոտով, որպեսզի բաքը օդից զերծ լինի: Ավելացնել պատրաստի նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթը, ավելացնել որոշակի քանակությամբ իզոպրոպանոլ և տոլուոլ լուծիչ, սկսել հարել, ապա ավելացնել կարճ բամբակ, միացնել շրջանառվող ջուրը, որպեսզի սառչի, իսկ ջերմաստիճանը որոշակի մակարդակի իջնելուց հետո միացնել ցածր. Ջրի ջերմաստիճանը համակարգային նյութի ջերմաստիճանը նվազեցնելու համար Նվազեցրեք մոտ 20℃, և պահպանել ռեակցիան որոշակի ժամանակահատվածում մինչև ամբողջական ալկալիզացում:

Ալկալիզացումից հետո ավելացրեք եթերիֆիկացնող նյութը՝ մեթիլքլորիդը և պրոպիլեն օքսիդը, որը չափվում է բարձր մակարդակի չափիչ բաքով, շարունակեք խառնել, օգտագործեք գոլորշու՝ համակարգի ջերմաստիճանը մոտ 70-ի բարձրացնելու համար։℃~ 80℃, և այնուհետև օգտագործեք տաք ջուր՝ շարունակելու տաքացումը և պահպանումը: Ռեակցիայի ջերմաստիճանը վերահսկվում է, այնուհետև վերահսկվում է ռեակցիայի ջերմաստիճանը և արձագանքման ժամանակը, և գործողությունը կարող է ավարտվել որոշակի ժամանակահատված խառնելով և խառնելով:

Ռեակցիան իրականացվում է մոտավորապես 90-ին°C և 0.3 ՄՊա:

3.3 Քանդում

Վերոհիշյալ արձագանքված պրոցեսի նյութերն ուղարկվում են լուծարիչ, և նյութերը մաքրվում և տաքացվում են գոլորշու միջոցով, իսկ տոլուոլը և իզոպրոպանոլը գոլորշիացվում և վերականգնվում են վերամշակման համար:

Գոլորշիացված լուծիչը նախ սառչում է և մասամբ խտացնում շրջանառվող ջրով, իսկ հետո խտացնում ցածր ջերմաստիճանի ջրով, և կոնդենսատային խառնուրդը մտնում է հեղուկ շերտ և բաժանարար՝ ջուրն ու լուծիչը բաժանելու համար։ Վերին շերտում տոլուոլի և իզոպրոպանոլի խառը լուծիչը ճշգրտվում է համամասնությամբ: Օգտագործեք այն ուղղակիորեն և ներքևի շերտի ջուրը և իզոպրոպանոլի լուծույթը վերադարձրեք լուծարիչին՝ օգտագործման համար:

Լուծումից հետո ռեակտիվին ավելացրեք քացախաթթու՝ նատրիումի հիդրօքսիդի ավելցուկը չեզոքացնելու համար, այնուհետև օգտագործեք տաք ջուր՝ նյութը լվանալու համար, ամբողջությամբ օգտագործեք ցելյուլոզային եթերի կոագուլյացիայի հատկանիշը տաք ջրի մեջ՝ ցելյուլոզային եթերը լվանալու համար և զտեք ռեակտիվը: Մաքրված նյութերն ուղարկվում են հաջորդ գործընթացին տարանջատման և չորացման համար:

3.4 Զտել և չորացնել

Մաքրված նյութը բարձր ճնշման պտուտակային պոմպի միջոցով ուղարկվում է հորիզոնական պտուտակային բաժանարար՝ ազատ ջուրը բաժանելու համար, իսկ մնացած պինդ նյութը պտուտակային սնուցիչով մտնում է օդային չորանոց և տաք օդի հետ շփվելով չորանում է, այնուհետև անցնում է ցիկլոնի միջով։ բաժանարար և օդ Տարանջատում, պինդ նյութը մտնում է հետագա ջախջախումը:

Հորիզոնական պարուրաձև տարանջատիչով բաժանված ջուրը նստվածքային բաքում նստվածքից հետո մտնում է ջրի մաքրման բաքը՝ տարանջատելու ներծծված ցելյուլոզը:

3.5 Մանրացում և խառնում

Չորացնելուց հետո եթերացված ցելյուլոզը կունենա անհավասար մասնիկի չափ, որը պետք է մանրացնել և խառնել, որպեսզի մասնիկների չափի բաշխումը և նյութի ընդհանուր տեսքը համապատասխանեն արտադրանքի ստանդարտ պահանջներին:

3. 6 Պատրաստի արտադրանքի փաթեթավորում

Մանրացման և խառնման աշխատանքներից հետո ստացված նյութը պատրաստի եթերացված ցելյուլոզն է, որը կարելի է փաթեթավորել և պահեստավորել:

4. Ամփոփում

Առանձնացված կեղտաջրերը պարունակում են որոշակի քանակությամբ աղ, հիմնականում նատրիումի քլորիդ: Կեղտաջրերը գոլորշիացվում են աղը բաժանելու համար, իսկ գոլորշիացված երկրորդական գոլորշին կարող է խտացվել խտացրած ջուրը վերականգնելու համար կամ ուղղակիորեն արտահոսել: Առանձնացված աղի հիմնական բաղադրիչը նատրիումի քլորիդն է, որը պարունակում է նաև որոշակի քանակությամբ նատրիումի ացետատ՝ քացախաթթվով չեզոքացնելու պատճառով։ Այս աղը արդյունաբերական օգտագործման արժեք ունի միայն վերաբյուրեղացումից, տարանջատումից և մաքրումից հետո: