Tehnologia eterului de hidroxipropil metil celuloză

Eterul de hidroxipropil metil celuloză este un fel de eter de celuloză nepolar solubil în apă rece, obținut din celuloză naturală prin alcalinizare și modificare de eterificare.

Cuvinte cheie:hidroxipropil metilceluloză eter; reacție de alcalinizare; reacție de eterificare

1. Tehnologie

Celuloza naturală este insolubilă în apă și solvenți organici, stabilă la lumină, căldură, acid, sare și alte medii chimice și poate fi umezită în soluție alcalină diluată pentru a schimba suprafața celulozei.

Eterul de hidroxipropil metil celuloză este un fel de eter de celuloză nepolar, solubil în apă rece, obținut din celuloză naturală prin alcalinizare și modificare de eterificare.

2. Formula principală a reacției chimice

2.1 Reacția de alcalinizare

Există două posibilități de reacție a celulozei și hidroxidului de sodiu, adică în funcție de diferite condiții pentru a genera compuși moleculari, R – OH – NaOH; sau pentru a genera compuși de alcool metalic, R – ONa.

Majoritatea cercetătorilor cred că celuloza reacționează cu alcalii concentrate pentru a forma o substanță fixă ​​și consideră că fiecare sau două grupe de glucoză sunt combinate cu o moleculă de NaOH (o grupă de glucoză este combinată cu trei molecule de NaOH când reacția este completă).

C6H10O5 + NaOH→C6H10O5 NaOH sau C6H10O5 + NaOH→C6H10O4 ONa + H2O

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

Recent, unii savanți cred că interacțiunea dintre celuloză și alcalii concentrate va avea două efecte în același timp.

Indiferent de structură, activitatea chimică a celulozei poate fi modificată după acțiunea celulozei și alcalinei și poate reacționa cu diverse medii chimice pentru a obține specii semnificative.

2.2 Reacția de eterificare

După alcalinizare, celuloza alcalină activă reacţionează cu agentul de eterificare pentru a forma eterul de celuloză. Agenții de eterificare utilizați sunt clorura de metil și oxidul de propilenă.

Hidroxidul de sodiu acționează ca un catalizator.

n și m reprezintă gradul de substituție a hidroxipropilului și, respectiv, a metilului pe unitatea de celuloză. Suma maximă a lui m + n este 3.

Pe lângă reacția principală menționată mai sus, există și reacții secundare:

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3CI + NaOH→CH3OH + NaCI

3. Descrierea procesului de eter de hidroxipropil metilceluloză

Procesul de hidroxipropil metil celuloză eter („eter de celuloză” pe scurt) este compus aproximativ din 6 procese, și anume: zdrobirea materiei prime, (alcalinizare) eterificare, îndepărtarea solvenților, filtrare și uscare, zdrobire și amestecare și ambalarea produsului finit.

3.1 Pregătirea materiei prime

Celuloza naturală cu scame scurte achiziționată de pe piață este zdrobită în pulbere de către un pulverizator pentru a facilita procesarea ulterioară; alcaliul solid (sau alcaliul lichid) este topit și preparat și încălzit la aproximativ 90°C°C pentru a face soluție de sodă caustică 50 % pentru utilizare. Se prepară clorură de metil de reacție, agent de eterificare cu oxid de propilenă, izopropanol și solvent de reacție toluen în același timp.

În plus, procesul de reacție necesită materiale auxiliare precum apa fierbinte și apa pură; abur, apă de răcire la temperatură joasă și apă de răcire în circulație sunt necesare pentru a asista puterea.

Linterurile scurte, clorura de metil și agenții de eterificare a oxidului de propilenă sunt principalele materiale pentru producerea celulozei eterificate, iar linterurile scurte sunt utilizate în cantitate mare. Clorura de metil și oxidul de propilen participă la reacție ca agenți de eterificare pentru a modifica celuloza naturală, cantitatea de utilizare nu este mare.

Solvenții (sau diluanții) includ în principal toluenul și izopropanolul, care practic nu sunt consumați, dar având în vedere pierderile antrenate și volatilizate, există o ușoară pierdere în producție, iar cantitatea folosită este foarte mică.

Procesul de pregătire a materiei prime are o zonă de rezervor de materii prime și un depozit de materii prime atașat. Agenții de eterificare și solvenții, cum ar fi toluenul, izopropanolul și acidul acetic (utilizați pentru a ajusta valoarea pH-ului reactanților), sunt depozitați în zona rezervorului de materie primă. Furnizarea de scame scurte este suficientă, poate fi furnizată de piață în orice moment.

Scama scurtă zdrobită este trimisă la atelier cu un cărucior pentru utilizare.

3.2 (Alcalinizare) eterificare

Eterificarea (alcalină) este un proces important în procesul de eterificare a celulozei. În metoda de producție anterioară, reacțiile în două etape au fost efectuate separat. Acum procesul este îmbunătățit, iar reacțiile în două etape sunt combinate într-o singură etapă și efectuate simultan.

Mai întâi, aspirați rezervorul de eterificare pentru a elimina aerul și apoi înlocuiți-l cu azot pentru a face rezervorul să nu aibă aer. Adăugați soluția de hidroxid de sodiu preparată, adăugați o anumită cantitate de izopropanol și solvent toluen, începeți să amestecați, apoi adăugați vată scurtă de vată, porniți apa în circulație pentru a se răci și, după ce temperatura scade la un anumit nivel, porniți low- temperatura apei pentru a scădea temperatura materialului din sistem Scădeți la aproximativ 20℃, și menținerea reacției pentru o anumită perioadă de timp pentru a finaliza alcalinizarea.

După alcalinizare, adăugați agentul de eterificare clorură de metil și oxid de propilenă măsurate de rezervorul de dozare de nivel înalt, continuați să începeți agitarea, folosiți abur pentru a ridica temperatura sistemului la aproape 70℃~ 80℃, apoi utilizați apă fierbinte pentru a continua încălzirea și menținerea. Temperatura de reacție este controlată, iar apoi temperatura de reacție și timpul de reacție sunt controlate, iar operațiunea poate fi finalizată prin agitare și amestecare pentru o anumită perioadă de timp.

Reacția se efectuează la aproximativ 90°C°C și 0,3 MPa.

3.3 Dezolvare

Materialele de proces reacţionate mai sus menţionate sunt trimise la desolventizer, iar materialele sunt stripate şi încălzite cu abur, iar solvenţii de toluen şi izopropanol sunt evaporaţi şi recuperaţi pentru reciclare.

Solventul evaporat este mai întâi răcit și parțial condensat cu apă în circulație, apoi condensat cu apă la temperatură joasă, iar amestecul de condensat intră în stratul lichid și separator pentru a separa apa și solventul. Solventul amestecat de toluen și izopropanol din stratul superior este ajustat proporțional. Utilizați-l direct și returnați apa și soluția de izopropanol din stratul inferior în desolventizer pentru utilizare.

Adăugați acid acetic la reactant după desolvatare pentru a neutraliza excesul de hidroxid de sodiu, apoi utilizați apă fierbinte pentru a spăla materialul, utilizați pe deplin caracteristica de coagulare a eterului de celuloză în apă fierbinte pentru a spăla eterul de celuloză și rafinați reactantul. Materialele rafinate sunt trimise la următorul proces pentru separare și uscare.

3.4 Filtrați și uscați

Materialul rafinat este trimis la separatorul cu șurub orizontal cu o pompă cu șurub de înaltă presiune pentru a separa apa liberă, iar materialul solid rămas intră în uscător de aer prin alimentatorul cu șurub și este uscat în contact cu aerul fierbinte și apoi trece prin ciclon. separator și separarea aerului, materialul solid intră în zdrobirea ulterioară.

Apa separată de separatorul în spirală orizontal intră în rezervorul de tratare a apei după sedimentare în rezervorul de sedimentare pentru a separa celuloza antrenată.

3.5 Zdrobirea și amestecarea

După uscare, celuloza eterificată va avea o dimensiune neuniformă a particulelor, care trebuie zdrobită și amestecată, astfel încât distribuția dimensiunii particulelor și aspectul general al materialului să îndeplinească cerințele standard ale produsului.

3. 6 Ambalarea produsului finit

Materialul obținut în urma operațiunilor de zdrobire și amestecare este celuloza eterificată finită, care poate fi ambalată și depozitată.

4. Rezumat

Apa uzată separată conține o anumită cantitate de sare, în principal clorură de sodiu. Apa uzată este evaporată pentru a separa sarea, iar aburul secundar evaporat poate fi condensat pentru a recupera apa condensată sau evacuat direct. Componenta principală a sării separate este clorura de sodiu, care conține și o anumită cantitate de acetat de sodiu datorită neutralizării cu acid acetic. Această sare are valoare de utilizare industrială numai după recristalizare, separare și purificare.