Tecnologia de Éter Hidroxipropil Metil Celulose

O éter de hidroxipropilmetilcelulose é um tipo de éter de celulose apolar solúvel em água fria obtido da celulose natural por meio de alcalinização e modificação de eterificação.

Palavras-chave:éter de hidroxipropilmetilcelulose; reação de alcalinização; reação de eterificação

1. Tecnologia

A celulose natural é insolúvel em água e solventes orgânicos, estável à luz, calor, ácido, sal e outros meios químicos, e pode ser umedecida em solução alcalina diluída para alterar a superfície da celulose.

O éter de hidroxipropilmetilcelulose é um tipo de éter de celulose não polar, solúvel em água fria, obtido da celulose natural por meio de alcalinização e modificação de eterificação.

2. A principal fórmula da reação química

2.1 Reação de alcalinização

Existem duas possibilidades de reação da celulose e do hidróxido de sódio, ou seja, de acordo com condições diferentes para gerar compostos moleculares, R – OH – NaOH; ou para gerar compostos de álcool metálico, R – ONa.

A maioria dos estudiosos acredita que a celulose reage com álcalis concentrados para formar uma substância fixa e pensa que cada um ou dois grupos de glicose são combinados com uma molécula de NaOH (um grupo de glicose é combinado com três moléculas de NaOH quando a reação está completa).

C6H10O5 +NaOH→C6H10O5 NaOH ou C6H10O5 + NaOH→C6H10O4 ONa + H2O

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

Recentemente, alguns estudiosos acreditam que a interação entre a celulose e o álcali concentrado terá dois efeitos ao mesmo tempo.

Independentemente da estrutura, a atividade química da celulose pode ser alterada após a ação da celulose e do álcali, e pode reagir com diversos meios químicos para obter espécies significativas.

2.2 Reação de eterificação

Após a alcalinização, a celulose alcalina ativa reage com o agente de eterificação para formar éter de celulose. Os agentes eterificantes utilizados são cloreto de metila e óxido de propileno.

O hidróxido de sódio atua como um catalisador.

n e m representam o grau de substituição de hidroxipropil e metil na unidade de celulose, respectivamente. A soma máxima de m + n é 3.

Além da reação principal mencionada acima, também existem reações colaterais:

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + NaOH→CH3OH +NaCl

3. Descrição do processo de éter hidroxipropilmetilcelulose

O processo de éter hidroxipropilmetilcelulose (“éter de celulose” para abreviar) é composto aproximadamente por 6 processos, a saber: trituração de matéria-prima, eterificação (alcalinização), remoção de solvente, filtração e secagem, trituração e mistura e embalagem do produto acabado.

3.1 Preparação de matéria-prima

A celulose natural de fiapos curtos adquirida no mercado é transformada em pó por um pulverizador para facilitar o processamento posterior; o álcali sólido (ou álcali líquido) é derretido e preparado, e aquecido a cerca de 90°C para preparar uma solução de soda cáustica a 50% para uso. Prepare a reação de cloreto de metila, agente de eterificação de óxido de propileno, isopropanol e solvente de reação de tolueno ao mesmo tempo.

Além disso, o processo de reação requer materiais auxiliares como água quente e água pura; vapor, água de resfriamento de baixa temperatura e água de resfriamento circulante são necessários para auxiliar a energia.

Linters curtos, cloreto de metila e agentes de eterificação de óxido de propileno são os principais materiais para a produção de celulose eterificada, e linters curtos são usados ​​em grande quantidade. Cloreto de metila e óxido de propileno participam da reação como agentes de eterificação para modificar a celulose natural, a quantidade de uso não é grande.

Os solventes (ou diluentes) incluem principalmente o tolueno e o isopropanol, que basicamente não são consumidos, mas devido às perdas arrastadas e volatilizadas, há uma ligeira perda na produção e a quantidade utilizada é muito pequena.

O processo de preparação de matéria-prima conta com uma área de tanque de matéria-prima e um armazém de matéria-prima anexo. Agentes eterificantes e solventes, como tolueno, isopropanol e ácido acético (utilizados para ajustar o valor de pH dos reagentes), são armazenados na área do tanque de matéria-prima. O fornecimento de fiapos curtos é suficiente, pode ser fornecido pelo mercado a qualquer momento.

O fiapo curto triturado é enviado para a oficina em um carrinho para utilização.

3.2 (Alcalinização) eterificação

A eterificação (alcalina) é um processo importante no processo de eterificação da celulose. No método de produção anterior, as reações em duas etapas eram realizadas separadamente. Agora o processo foi aprimorado e as reações de duas etapas são combinadas em uma etapa e realizadas simultaneamente.

Primeiro, aspire o tanque de eterificação para remover o ar e, em seguida, substitua-o por nitrogênio para deixar o tanque livre de ar. Adicione a solução preparada de hidróxido de sódio, adicione uma certa quantidade de isopropanol e solvente de tolueno, comece a mexer, depois adicione algodão curto, ligue a água circulante para esfriar e, depois que a temperatura cair para um certo nível, ligue o baixo- temperatura da água para diminuir a temperatura do material do sistema Cai para cerca de 20℃, e manter a reação por um certo período de tempo para completar a alcalinização.

Após a alcalinização, adicione o agente eterificante cloreto de metila e óxido de propileno medido pelo tanque de medição de alto nível, continue a começar a mexer, use vapor para aumentar a temperatura do sistema para quase 70℃~ 80℃e, em seguida, use água quente para continuar aquecendo e mantendo A temperatura da reação é controlada e, em seguida, a temperatura e o tempo de reação são controlados, e a operação pode ser concluída agitando e misturando por um determinado período de tempo.

A reação é realizada a cerca de 90°C e 0,3 MPa.

3.3 Desolvação

Os materiais de processo reagidos acima mencionados são enviados para o dessolventizador, e os materiais são removidos e aquecidos com vapor, e os solventes de tolueno e isopropanol são evaporados e recuperados para reciclagem.

O solvente evaporado é primeiro resfriado e parcialmente condensado com água circulante e depois condensado com água de baixa temperatura, e a mistura condensada entra na camada líquida e no separador para separar a água e o solvente. O solvente misto de tolueno e isopropanol na camada superior é ajustado proporcionalmente. Use-o diretamente e devolva a solução de água e isopropanol da camada inferior ao dessolventizador para uso.

Adicione ácido acético ao reagente após a dessolvatação para neutralizar o excesso de hidróxido de sódio, depois use água quente para lavar o material, aproveite ao máximo a característica de coagulação do éter de celulose em água quente para lavar o éter de celulose e refine o reagente. Os materiais refinados são enviados para o próximo processo de separação e secagem.

3.4 Filtrar e secar

O material refinado é enviado para o separador de parafuso horizontal por uma bomba de parafuso de alta pressão para separar a água livre, e o material sólido restante entra no secador de ar através do alimentador de parafuso e é seco em contato com o ar quente e depois passa pelo ciclone separador e separação de ar, o material sólido entra na britagem subsequente.

A água separada pelo separador espiral horizontal entra no tanque de tratamento de água após a sedimentação no tanque de sedimentação para separar a celulose arrastada.

3.5 Trituração e mistura

Após a secagem, a celulose eterificada terá granulometria irregular, que precisa ser triturada e misturada para que a distribuição granulométrica e a aparência geral do material atendam aos requisitos padrão do produto.

3. 6 Embalagem do produto acabado

O material obtido após as operações de britagem e mistura é a celulose eterificada acabada, que pode ser embalada e armazenada.

4. Resumo

As águas residuais separadas contêm uma certa quantidade de sal, principalmente cloreto de sódio. A água residual é evaporada para separar o sal, e o vapor secundário evaporado pode ser condensado para recuperar a água condensada ou descarregado diretamente. O principal componente do sal separado é o cloreto de sódio, que também contém uma certa quantidade de acetato de sódio devido à neutralização com ácido acético. Este sal tem valor de utilização industrial somente após recristalização, separação e purificação.