Гидроксипропил метил целлюлозын эфирийн технологи

Гидроксипропил метил целлюлозын эфир нь байгалийн целлюлозыг шүлтжүүлэх, эфиржүүлэх замаар гаргаж авсан хүйтэн усанд уусдаг туйлтгүй целлюлозын эфирийн нэг төрөл юм.

Түлхүүр үг:гидроксипропил метилцеллюлозын эфир; шүлтжих урвал; эфиржих урвал

1. Технологи

Байгалийн целлюлоз нь ус болон органик уусгагчид уусдаггүй, гэрэл, дулаан, хүчил, давс болон бусад химийн орчинд тогтвортой, шингэрүүлсэн шүлтийн уусмалд чийгшүүлж целлюлозын гадаргууг өөрчлөх боломжтой.

Гидроксипропил метил целлюлозын эфир нь байгалийн целлюлозыг шүлтжүүлэх, эфиржүүлэх замаар гаргаж авсан туйлшралгүй, хүйтэн усанд уусдаг целлюлозын эфирийн нэг төрөл юм.

2. Химийн урвалын үндсэн томьёо

2.1 Шүлтжих урвал

Целлюлоз ба натрийн гидроксидын урвалд орох хоёр боломж байдаг, өөрөөр хэлбэл янз бүрийн нөхцлөөс хамааран молекулын нэгдлүүд, R - OH - NaOH үүсэх; эсвэл металлын спиртийн нэгдлүүдийг үүсгэх, R – ONa.

Ихэнх эрдэмтэд целлюлоз нь төвлөрсөн шүлттэй урвалд орж тогтворгүй бодис үүсгэдэг гэж үздэг ба глюкозын бүлэг тус бүрийг нэг NaOH молекултай нэгтгэдэг гэж үздэг (урвал дуусахад нэг глюкозын бүлэг гурван NaOH молекултай нийлдэг).

C6H10O5 + NaOH→C6H10O5 NaOH эсвэл C6H10O5 + NaOH→C6H10O4 ONa + H2O

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

Сүүлийн үед зарим эрдэмтэд целлюлоз ба төвлөрсөн шүлтийн харилцан үйлчлэл нь нэгэн зэрэг хоёр нөлөө үзүүлнэ гэж үзэж байна.

Бүтэцээс үл хамааран целлюлозын химийн идэвхжил нь целлюлоз ба шүлтийн үйл ажиллагааны дараа өөрчлөгдөж, янз бүрийн химийн бодисуудтай урвалд орж, утга учиртай зүйл олж авах боломжтой.

2.2 Эфиржих урвал

Шүлтжүүлсний дараа идэвхтэй шүлтийн целлюлоз нь эфиржүүлэх бодистой урвалд орж целлюлозын эфир үүсгэдэг. Эфиржүүлэгч бодисууд нь метил хлорид ба пропилен исэл юм.

Натрийн гидроксид нь катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг.

n ба m нь целлюлозын нэгж дээр гидроксипропил ба метил орлуулах зэргийг тус тус илэрхийлнэ. m + n-ийн хамгийн их нийлбэр нь 3 байна.

Дээр дурдсан үндсэн урвалаас гадна гаж нөлөө байдаг.

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + NaOH→CH3OH + NaCl

3. Гидроксипропил метилцеллюлозын эфирийн үйл явцын тодорхойлолт

Гидроксипропил метил целлюлозын эфир (“целлюлозын эфир” товчоор) нь түүхий эдийг бутлах, (шүлтжүүлэх) эфиржүүлэх, уусгагчийг зайлуулах, шүүж хатаах, бутлах, холих, эцсийн бүтээгдэхүүний савлагаа гэсэн 6 процессоос бүрдэнэ.

3.1 Түүхий эд бэлтгэх

Зах зээлээс худалдаж авсан байгалийн богино хөвөн целлюлозыг дараагийн боловсруулалтыг хөнгөвчлөхийн тулд нунтаглагчаар нунтаглана; хатуу шүлтийг (эсвэл шингэн шүлтийг) хайлуулж, бэлтгэж, ойролцоогоор 90 хүртэл халаана°С 50%-ийн идэмхий содын уусмалыг хэрэглэх. Урвалын метил хлорид, пропилен ислийн эфиржүүлэх бодис, изопропанол, толуолын урвалын уусгагчийг нэгэн зэрэг бэлтгэнэ.

Үүнээс гадна, урвалын процесс нь халуун ус, цэвэр ус гэх мэт туслах материалыг шаарддаг; цахилгаан эрчим хүчийг дэмжихийн тулд уур, бага температурт хөргөх ус, эргэлтийн хөргөлтийн ус шаардлагатай.

Богино линтер, метил хлорид, пропилен ислийн эфиржүүлэгч бодисууд нь эфиржүүлсэн целлюлозыг үйлдвэрлэх үндсэн материал бөгөөд богино линтерийг их хэмжээгээр хэрэглэдэг. Метил хлорид ба пропилен исэл нь байгалийн целлюлозыг өөрчлөх эфирийн бодис болгон урвалд оролцдог тул хэрэглээний хэмжээ тийм ч их биш юм.

Уусгагч (эсвэл шингэрүүлэгч) нь үндсэндээ хэрэглэдэггүй толуол ба изопропанолыг агуулдаг боловч шингэсэн болон дэгдэмхий алдагдлын улмаас үйлдвэрлэлд бага зэрэг алдагдалтай, ашигласан хэмжээ нь маш бага байдаг.

Түүхий эд бэлтгэх процесс нь түүхий эдийн савны талбайтай, түүхий эдийн хавсаргасан агуулахтай. Толуол, изопропанол, цууны хүчил (урвалж буй бодисын рН-ийн утгыг тохируулахад ашигладаг) зэрэг эфиржүүлэгч бодис, уусгагчийг түүхий эдийн савны талбайд хадгална. Богино хөвөнгийн нийлүүлэлт хангалттай, зах зээлээс хүссэн үедээ нийлүүлэх боломжтой.

Буталсан богино хөвөнг ашиглахаар тэргэнцэртэй цех рүү илгээдэг.

3.2 (шүлтжих) эфиржилт

(Шүлтлэг) эфиржилт нь целлюлозыг эфиржүүлэх үйл явцын чухал үйл явц юм. Өмнөх үйлдвэрлэлийн аргад хоёр үе шаттай урвалыг тусад нь хийдэг байсан. Одоо процесс сайжирч, хоёр үе шаттай урвалыг нэг үе шатанд нэгтгэж, нэгэн зэрэг хийж байна.

Эхлээд эфирийн савыг вакуумжуулж агаарыг зайлуулж, дараа нь савыг агааргүй болгохын тулд азотоор солино. Бэлтгэсэн натрийн гидроксидын уусмалыг нэмж, тодорхой хэмжээний изопропанол, толуол уусгагчийг нэмж, хутгаж, дараа нь богино хөвөн нэмж, эргэлдэж буй усыг асаан хөргөж, температур тодорхой хэмжээнд унасны дараа бага температурыг асаана. системийн материалын температурыг бууруулахын тулд усны температурыг 20 орчим хүртэл бууруулна℃, мөн шүлтжилтийг дуусгахын тулд урвалыг тодорхой хугацаанд хадгална.

Шүлтжүүлсний дараа өндөр түвшний хэмжих саваар хэмжсэн эфиржүүлэгч метил хлорид ба пропилен ислийг нэмж, үргэлжлүүлэн хутгаж, уураар системийн температурыг бараг 70 хэм хүртэл нэмэгдүүлнэ.℃~ 80℃, дараа нь халуун ус ашиглан үргэлжлүүлэн халааж, хадгална. Урвалын температурыг хянаж, дараа нь урвалын температур, урвалын хугацааг хянаж, тодорхой хугацаанд хутгах, холих замаар үйл ажиллагааг дуусгах боломжтой.

Урвалыг 90 орчимд гүйцэтгэдэг°C ба 0.3 МПа.

3.3 Эзгүйдэл

Дээр дурдсан урвалд орсон процессын материалыг уусгагч руу илгээж, материалыг хуулж, уураар халааж, толуол, изопропанол уусгагчийг ууршуулж, дахин боловсруулалтанд оруулна.

Ууршсан уусгагчийг эхлээд хөргөж, эргэлтийн усаар хэсэгчлэн өтгөрүүлж, дараа нь бага температурт усаар өтгөрүүлж, конденсатын хольц нь шингэн давхарга, тусгаарлагч руу орж ус, уусгагчийг ялгана. Дээд давхарга дахь толуол ба изопропанолын холимог уусгагчийг пропорциональ байдлаар тохируулна. Үүнийг шууд хэрэглэж, доод давхаргад байгаа ус ба изопропанолын уусмалыг уусгагч руу буцааж хэрэглэнэ.

Илүүдэл натрийн гидроксидыг саармагжуулахын тулд урвалж бодисыг уусгасны дараа цууны хүчлийг нэмж, дараа нь материалыг халуун усаар угааж, целлюлозын эфирийг халуун усаар угаахын тулд целлюлозын эфирийн коагуляцийн шинж чанарыг бүрэн ашиглаж, урвалж бодисыг цэвэршүүлнэ. Цэвэршүүлсэн материалыг салгаж хатаахын тулд дараагийн процесс руу илгээдэг.

3.4 Шүүж хатаана

Цэвэршүүлсэн материалыг өндөр даралтын шурагтай насосоор хэвтээ шураг тусгаарлагч руу илгээж, чөлөөт усыг ялгаж, үлдсэн хатуу материал нь шураг тэжээгчээр дамжин агаар хатаагч руу орж, халуун агаартай харьцаж хатааж, дараа нь циклоноор дамждаг. сепаратор ба агаар Separation, хатуу материал нь дараагийн бутлахад ордог.

Хэвтээ спираль сепаратороор тусгаарлагдсан ус нь тунадасжуулах саванд тунадасжуулсны дараа ус цэвэршүүлэх саванд орж, шингэсэн целлюлозыг ялгана.

3.5 Бутлах, холих

Хатаасны дараа эфиржүүлсэн целлюлоз нь жигд бус ширхэгийн хэмжээтэй байх бөгөөд үүнийг буталж, холих шаардлагатай бөгөөд ингэснээр ширхэгийн хэмжээ, материалын ерөнхий дүр төрх нь бүтээгдэхүүний стандартын шаардлагад нийцдэг.

3. 6 Бэлэн бүтээгдэхүүний савлагаа

Бутлах, холих үйл ажиллагааны дараа олж авсан материал нь эцсийн эфиржүүлсэн целлюлоз бөгөөд үүнийг савлаж, хадгалах боломжтой.

4. Дүгнэлт

Тусгаарлагдсан бохир ус нь тодорхой хэмжээний давс, гол төлөв натрийн хлорид агуулдаг. Бохир усыг ууршуулж давсыг ялгаж авах ба ууршсан хоёрдогч уурыг өтгөрүүлсэн усыг гаргаж авах эсвэл шууд гадагшлуулах боломжтой. Тусгаарлагдсан давсны гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь натрийн хлорид бөгөөд цууны хүчлээр саармагжуулдаг тул тодорхой хэмжээний натрийн ацетат агуулдаг. Энэхүү давс нь дахин талстжуулж, салгаж, цэвэршүүлсний дараа л үйлдвэрлэлийн зориулалттай байдаг.