Гидроксипропил метил целлюлоза эфирінің технологиясы

Гидроксипропилметилцеллюлоза эфирі – табиғи целлюлозадан сілтілеу және эфирлеу модификациясы арқылы алынған суық суда еритін полярлы емес целлюлоза эфирінің бір түрі.

Түйін сөздер:гидроксипропилметилцеллюлоза эфирі; сілтілену реакциясы; эфирлену реакциясы

1. Технология

Табиғи целлюлоза суда және органикалық еріткіштерде ерімейді, жарыққа, ыстыққа, қышқылға, тұзға және басқа химиялық ортаға тұрақты және целлюлозаның бетін өзгерту үшін сұйылтылған сілті ерітіндісінде ылғалдандырылуы мүмкін.

Гидроксипропилметилцеллюлоза эфирі табиғи целлюлозадан сілтілеу және эфирлеу модификациясы арқылы алынған полярлы емес, суық суда еритін целлюлоза эфирінің бір түрі.

2. Негізгі химиялық реакция формуласы

2.1 Алкализация реакциясы

Целлюлоза мен натрий гидроксиді реакциясының екі мүмкіндігі бар, яғни әртүрлі шарттарға сәйкес молекулалық қосылыстарды, R – OH – NaOH түзеді; немесе металл спиртінің қосылыстарын, R – ONa генерациялау үшін.

Көптеген ғалымдар целлюлоза концентрлі сілтімен әрекеттесіп, қозғалмайтын зат түзеді деп есептейді және әрбір немесе екі глюкоза тобы бір NaOH молекуласымен біріктіріледі (реакция аяқталған кезде бір глюкоза тобы үш NaOH молекуласымен біріктіріледі) деп есептейді.

C6H10O5 + NaOH→C6H10O5 NaOH немесе C6H10O5 + NaOH→C6H10O4 ONa + H2O

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

Жақында кейбір ғалымдар целлюлоза мен концентрлі сілтінің өзара әрекеттесуі бір уақытта екі әсер етеді деп есептейді.

Құрылысына қарамастан, целлюлозаның химиялық белсенділігі целлюлоза мен сілті әсерінен кейін өзгеруі мүмкін және ол әртүрлі химиялық орталармен әрекеттесіп, мағыналы түрлер алады.

2.2 Эфирлену реакциясы

Сілтіліктен кейін белсенді сілтілі целлюлоза эфирлеуші ​​агентпен әрекеттесіп, целлюлоза эфирін түзеді. Қолданылатын эфирлеуші ​​агенттер - метилхлорид және пропилен оксиді.

Натрий гидроксиді катализатор ретінде әрекет етеді.

n және m сәйкесінше целлюлоза бірлігінде гидроксипропил мен метилдің орын басу дәрежесін білдіреді. m + n максималды қосындысы 3-ке тең.

Жоғарыда аталған негізгі реакциядан басқа жанама реакциялар да бар:

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + NaOH→CH3OH + NaCl

3. Гидроксипропилметилцеллюлоза эфирінің технологиялық сипаттамасы

Гидроксипропилметилцеллюлоза эфирі (қысқаша айтқанда целлюлоза эфирі) процесі шамамен 6 процестен тұрады, атап айтқанда: шикізатты ұсақтау, (сілтілеу) эфиризациясы, еріткіштерді алу, сүзу және кептіру, ұсақтау және араластыру және дайын өнімді орау.

3.1 Шикізатты дайындау

Нарықта сатып алынған табиғи қысқа талшықты целлюлоза кейіннен өңдеуді жеңілдету үшін ұнтақтауышпен ұнтақталады; қатты сілтіні (немесе сұйық сілтіні) балқытады және дайындайды және шамамен 90-ға дейін қыздырады°С 50% күйдіргіш сода ерітіндісін дайындау. Реакциялық метилхлоридті, пропилен оксидін эфирлеуші ​​агентті, изопропанолды және толуол реакциясының еріткішін бір уақытта дайындаңыз.

Сонымен қатар, реакция процесі үшін ыстық су және таза су сияқты көмекші материалдар қажет; қуатқа көмектесу үшін бу, төмен температуралы салқындатқыш су және айналмалы салқындатқыш су қажет.

Эфирленген целлюлозаны алу үшін қысқа линтерлер, метилхлорид және пропилен оксиді эфирлеуші ​​агенттер негізгі материалдар болып табылады, ал қысқа линтерлер көп мөлшерде қолданылады. Метилхлорид пен пропилен оксиді табиғи целлюлозаны өзгерту үшін эфирлеуші ​​агент ретінде реакцияға қатысады, қолдану мөлшері көп емес.

Еріткіштерге (немесе еріткіштерге) негізінен толуол мен изопропанол жатады, олар негізінен тұтынылмайды, бірақ тартылған және ұшпаланған ысыраптарды ескере отырып, өндірісте аздаған жоғалтулар болады, ал қолданылатын мөлшер өте аз.

Шикізатты дайындау процесінде шикізат резервуарының ауданы және оған бекітілген шикізат қоймасы бар. Толуол, изопропанол және сірке қышқылы (реактивтердің рН мәнін реттеу үшін пайдаланылады) сияқты эфирлеуші ​​агенттер мен еріткіштер шикізат резервуарының аймағында сақталады. Қысқа түкті жеткізу жеткілікті, оны нарық кез келген уақытта қамтамасыз ете алады.

Ұсақталған қысқа талшықты пайдалану үшін арбамен цехқа жөнелтеді.

3.2 (сілтілеу) эфирлеу

(сілтілі) эфирлену целлюлозаның эфирленуі процесіндегі маңызды процесс. Бұрынғы өндіріс әдісінде екі сатылы реакциялар бөлек жүргізілді. Енді процесс жетілдіріліп, екі сатылы реакциялар бір кезеңде біріктіріліп, бір уақытта жүргізіледі.

Алдымен ауаны кетіру үшін эфирлік резервуарды шаңсорғышпен тазалаңыз, содан кейін резервуарды ауадан босату үшін оны азотпен ауыстырыңыз. Дайындалған натрий гидроксиді ерітіндісін құйыңыз, изопропанол мен толуол еріткішінің белгілі бір мөлшерін қосады, араластыра бастаңыз, содан кейін қысқа мақта жүнін қосыңыз, салқындату үшін айналымдағы суды қосыңыз, температура белгілі бір деңгейге дейін төмендегеннен кейін төмен температураны қосыңыз. жүйе материалының температурасын төмендету үшін су температурасы шамамен 20 дейін төмендетіңіз℃, және сілтілеуді аяқтау үшін реакцияны белгілі бір уақыт аралығында ұстаңыз.

Алкализациядан кейін жоғары деңгейлі өлшеуіш цистернамен өлшенген эфирлеуші ​​зат метилхлорид пен пропилен оксидін қосыңыз, араластыруды жалғастырыңыз, жүйе температурасын шамамен 70 градусқа дейін көтеру үшін буды пайдаланыңыз.℃~ 80℃, содан кейін қыздыруды және ұстап тұруды жалғастыру үшін ыстық суды пайдаланыңыз. Реакция температурасы бақыланады, содан кейін реакция температурасы мен реакция уақыты бақыланады және әрекетті белгілі бір уақыт аралығында араластыру және араластыру арқылы аяқтауға болады.

Реакция шамамен 90 орындалады°C және 0,3 МПа.

3.3 Десолвация

Жоғарыда аталған реакцияға түскен технологиялық материалдар еріткішке жіберіледі, ал материалдар аршылады және бумен қыздырылады, ал толуол мен изопропанол еріткіштері буланып, қайта өңдеу үшін қалпына келтіріледі.

Буланған еріткіш алдымен салқындатылып, айналымдағы сумен ішінара конденсацияланады, содан кейін төмен температуралы сумен конденсацияланады, ал конденсат қоспасы су мен еріткішті бөлу үшін сұйық қабат пен сепараторға түседі. Жоғарғы қабаттағы толуол мен изопропанолдың аралас еріткіші пропорционалды түрде реттеледі. Оны тікелей пайдаланыңыз және төменгі қабаттағы су мен изопропанол ерітіндісін пайдалану үшін еріткішке қайтарыңыз.

Артық натрий гидроксидін бейтараптандыру үшін ерігеннен кейін әрекеттесушіге сірке қышқылын қосыңыз, содан кейін материалды жуу үшін ыстық суды қолданыңыз, целлюлоза эфирін жуу үшін ыстық суға целлюлоза эфирінің коагуляциялық сипаттамасын толық пайдаланыңыз және әрекеттесуші затты тазартыңыз. Тазартылған материалдар бөлу және кептіру үшін келесі процеске жіберіледі.

3.4 Сүзіңіз және құрғатыңыз

Тазартылған материал бос суды бөлу үшін жоғары қысымды бұрандалы сорғы арқылы көлденең бұрандалы сепараторға жіберіледі, ал қалған қатты материал бұрандалы фидер арқылы ауа кептіргішіне түседі және ыстық ауамен байланыста кептіріледі, содан кейін циклон арқылы өтеді. сепаратор және ауа Бөлу, қатты материал кейінгі ұсақтау кіреді.

Көлденең спиральды сепаратормен бөлінген су тұндыру цистернасында тұндырылғаннан кейін су тазарту резервуарына енген целлюлозаны бөлу үшін түседі.

3.5 Ұсақтау және араластыру

Кептіруден кейін эфирленген целлюлоза біркелкі емес бөлшектерге ие болады, оны ұсақтау және араластыру керек, осылайша бөлшектердің мөлшерінің таралуы және материалдың жалпы көрінісі өнімнің стандарт талаптарына сәйкес келеді.

3. 6 Дайын өнімді орау

Ұсақтау және араластыру операцияларынан кейін алынған материал - бұл буып-түюге және қоймаға қоюға болатын дайын эфирленген целлюлоза.

4. Түйіндеме

Бөлінген ағынды суларда белгілі мөлшерде тұз, негізінен натрий хлориді болады. Тұзды бөлу үшін ағынды су буланады, ал буланған қайталама буды конденсацияланған суды қалпына келтіру үшін конденсациялауға немесе тікелей ағызуға болады. Бөлінген тұздың негізгі құрамдас бөлігі натрий хлориді болып табылады, оның құрамында да сірке қышқылымен бейтараптандырылғандықтан натрий ацетаты белгілі бір мөлшерде болады. Бұл тұз қайта кристалданғаннан, бөлінуден және тазартылғаннан кейін ғана өнеркәсіптік пайдалану құндылығына ие болады.