Tecnologia dell'etere di idrossipropilmetilcellulosa

L'etere di idrossipropilmetilcellulosa è un tipo di etere di cellulosa non polare solubile in acqua fredda ottenuto dalla cellulosa naturale attraverso la modificazione dell'alcalinizzazione e dell'eterificazione.

Parole chiave:etere di idrossipropilmetilcellulosa; reazione di alcalinizzazione; reazione di eterificazione

1. Tecnologia

La cellulosa naturale è insolubile in acqua e solventi organici, stabile alla luce, al calore, agli acidi, al sale e ad altri mezzi chimici e può essere inumidita in una soluzione alcalina diluita per modificare la superficie della cellulosa.

L'etere di idrossipropilmetilcellulosa è un tipo di etere di cellulosa non polare, solubile in acqua fredda, ottenuto dalla cellulosa naturale attraverso la modificazione dell'alcalinizzazione e dell'eterificazione.

2. La formula principale della reazione chimica

2.1 Reazione di alcalinizzazione

Esistono due possibilità per la reazione della cellulosa e dell'idrossido di sodio, cioè secondo diverse condizioni per generare composti molecolari, R – OH – NaOH; o per generare composti alcolici metallici, R – ONa.

La maggior parte degli studiosi ritiene che la cellulosa reagisca con gli alcali concentrati per formare una sostanza fissa e che ciascuno o due gruppi di glucosio siano combinati con una molecola di NaOH (un gruppo di glucosio è combinato con tre molecole di NaOH quando la reazione è completa).

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

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

Recentemente alcuni studiosi ritengono che l'interazione tra cellulosa e alcali concentrati avrà due effetti contemporaneamente.

Indipendentemente dalla struttura, l'attività chimica della cellulosa può essere modificata dopo l'azione della cellulosa e degli alcali e può reagire con vari mezzi chimici per ottenere specie significative.

2.2 Reazione di eterificazione

Dopo l'alcalinizzazione, la cellulosa alcalina attiva reagisce con l'agente di eterificazione per formare etere di cellulosa. Gli agenti eterificanti utilizzati sono cloruro di metile e ossido di propilene.

L'idrossido di sodio agisce come un catalizzatore.

n e m rappresentano rispettivamente il grado di sostituzione dell'idrossipropile e del metile sull'unità cellulosica. La somma massima di m + n è 3.

Oltre alla reazione principale sopra menzionata, ci sono anche reazioni collaterali:

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + NaOH→CH3OH+NaCl

3. Descrizione del processo dell'etere di idrossipropilmetilcellulosa

Il processo dell'etere di idrossipropilmetilcellulosa ("etere di cellulosa" in breve) è composto approssimativamente da 6 processi, vale a dire: frantumazione della materia prima, eterificazione (alcalinizzazione), rimozione del solvente, filtrazione ed essiccazione, frantumazione e miscelazione e confezionamento del prodotto finito.

3.1 Preparazione delle materie prime

La cellulosa naturale a pelo corto acquistata sul mercato viene ridotta in polvere da un polverizzatore per facilitarne la successiva lavorazione; l'alcali solido (o l'alcali liquido) viene fuso e preparato e riscaldato a circa 90°C per preparare la soluzione di soda caustica al 50% da utilizzare. Preparare contemporaneamente il cloruro di metile di reazione, l'agente di eterificazione dell'ossido di propilene, l'isopropanolo e il solvente di reazione del toluene.

Inoltre, il processo di reazione richiede materiali ausiliari come acqua calda e acqua pura; per supportare l'alimentazione sono necessari vapore, acqua di raffreddamento a bassa temperatura e acqua di raffreddamento circolante.

Linter corti, cloruro di metile e agenti eterificanti dell'ossido di propilene sono i materiali principali per la produzione di cellulosa eterificata e i linter corti vengono utilizzati in grandi quantità. Il cloruro di metile e l'ossido di propilene partecipano alla reazione come agenti di eterificazione per modificare la cellulosa naturale, la quantità di utilizzo non è elevata.

I solventi (o diluenti) comprendono principalmente toluene e isopropanolo, che sostanzialmente non vengono consumati, ma a causa delle perdite trascinate e volatilizzate, si verifica una leggera perdita di produzione e la quantità utilizzata è molto piccola.

Il processo di preparazione delle materie prime prevede un'area serbatoio materie prime e un annesso magazzino materie prime. Gli agenti eterificanti e i solventi, come toluene, isopropanolo e acido acetico (utilizzati per regolare il valore del pH dei reagenti), vengono immagazzinati nell'area del serbatoio delle materie prime. La fornitura di pelucchi corti è sufficiente e può essere fornita dal mercato in qualsiasi momento.

La lanugine corta frantumata viene inviata all'officina con un carrello per l'uso.

3.2 (Alcalinizzazione) eterificazione

L'eterificazione (alcalina) è un processo importante nel processo di eterificazione della cellulosa. Nel metodo di produzione precedente, le reazioni in due fasi venivano eseguite separatamente. Ora il processo è migliorato e le reazioni in due fasi vengono combinate in un unico stadio e svolte simultaneamente.

Innanzitutto, aspirare il serbatoio di eterificazione per rimuovere l'aria, quindi sostituirlo con azoto per liberare il serbatoio dall'aria. Aggiungere la soluzione preparata di idrossido di sodio, aggiungere una certa quantità di solvente isopropanolo e toluene, iniziare a mescolare, quindi aggiungere un batuffolo di cotone corto, accendere l'acqua circolante per raffreddarla e, dopo che la temperatura è scesa a un certo livello, accendere il livello basso temperatura dell'acqua per abbassare la temperatura del materiale del sistema Scendere a circa 20℃e mantenere la reazione per un certo periodo di tempo per completare l'alcalinizzazione.

Dopo l'alcalinizzazione, aggiungere l'agente eterificante cloruro di metile e ossido di propilene misurati dal serbatoio dosatore di alto livello, continuare ad iniziare ad agitare, utilizzare il vapore per aumentare la temperatura del sistema a circa 70℃~80℃, quindi utilizzare acqua calda per continuare a riscaldare e mantenere. La temperatura di reazione viene controllata, quindi vengono controllati la temperatura e il tempo di reazione e l'operazione può essere completata agitando e miscelando per un certo periodo di tempo.

La reazione viene condotta a circa 90°C e 0,3 MPa.

3.3 Desolvatazione

I suddetti materiali di processo reagiti vengono inviati al desolventizzatore, i materiali vengono strippati e riscaldati con vapore, e i solventi toluene e isopropanolo vengono evaporati e recuperati per il riciclaggio.

Il solvente evaporato viene prima raffreddato e parzialmente condensato con acqua circolante, quindi condensato con acqua a bassa temperatura e la miscela di condensa entra nello strato liquido e nel separatore per separare l'acqua e il solvente. Il solvente misto di toluene e isopropanolo nello strato superiore viene regolato in proporzione. Usarlo direttamente e riportare la soluzione di acqua e isopropanolo nello strato inferiore nel desolventizzatore per l'uso.

Aggiungere acido acetico al reagente dopo la desolvatazione per neutralizzare l'idrossido di sodio in eccesso, quindi utilizzare acqua calda per lavare il materiale, sfruttare appieno la caratteristica di coagulazione dell'etere di cellulosa in acqua calda per lavare l'etere di cellulosa e raffinare il reagente. I materiali raffinati vengono inviati al processo successivo di separazione ed essiccazione.

3.4 Filtrare e asciugare

Il materiale raffinato viene inviato al separatore a coclea orizzontale mediante una pompa a coclea ad alta pressione per separare l'acqua libera, mentre il materiale solido rimanente entra nell'essiccatore attraverso la coclea e viene essiccato a contatto con l'aria calda, quindi passa attraverso il ciclone separatore e separazione dell'aria, il materiale solido entra nella successiva frantumazione.

L'acqua separata dal separatore a spirale orizzontale entra nella vasca di trattamento dell'acqua dopo la sedimentazione nella vasca di sedimentazione per separare la cellulosa trascinata.

3.5 Frantumazione e miscelazione

Dopo l'essiccazione, la cellulosa eterificata avrà una dimensione delle particelle irregolare, che deve essere frantumata e miscelata in modo che la distribuzione delle dimensioni delle particelle e l'aspetto generale del materiale soddisfino i requisiti standard del prodotto.

3. 6 Confezione del prodotto finito

Il materiale ottenuto dopo le operazioni di frantumazione e miscelazione è la cellulosa eterificata finita, che può essere confezionata e stoccata.

4. Riepilogo

Le acque reflue separate contengono una certa quantità di sale, principalmente cloruro di sodio. Le acque reflue vengono evaporate per separare il sale e il vapore secondario evaporato può essere condensato per recuperare l'acqua di condensa o scaricato direttamente. Il componente principale del sale separato è il cloruro di sodio, che contiene anche una certa quantità di acetato di sodio a causa della neutralizzazione con acido acetico. Questo sale ha valore di utilizzo industriale solo dopo ricristallizzazione, separazione e purificazione.