Introducción de la tecnología de éter de hidroxipropilmetilcelulosa

Resumen: El éter de hidroxipropilmetilcelulosa es un tipo de éter de celulosa no polar soluble en agua fría obtenido a partir de celulosa natural mediante modificación por alcalinización y eterificación.

Palabras clave:éter de hidroxipropilmetilcelulosa; reacción de alcalinización; reacción de eterificación

1. Tecnología

La celulosa natural es insoluble en agua y solventes orgánicos, estable a la luz, calor, ácido, sal y otros medios químicos, y puede humedecerse en una solución alcalina diluida para cambiar la superficie de la celulosa.

El éter de hidroxipropilmetilcelulosa es un tipo de éter de celulosa soluble en agua fría no polar que se obtiene de la celulosa natural a través de la modificación por alcalinización y eterificación.

2. La principal fórmula de reacción química.

2.1 Reacción de alcalinización

Existen dos posibilidades para la reacción de la celulosa y el hidróxido de sodio, es decir, según diferentes condiciones para generar compuestos moleculares, R - OH - NaOH; o para generar compuestos de alcoholes metálicos, R - ONa.

La mayoría de los estudiosos cree que la celulosa reacciona con álcali concentrado para formar una sustancia fija y piensa que cada uno o dos grupos de glucosa se combinan con una molécula de NaOH (un grupo de glucosa se combina con tres moléculas de NaOH cuando se completa la reacción).

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

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

Recientemente, algunos estudiosos creen que la interacción entre la celulosa y el álcali concentrado tendrá dos efectos al mismo tiempo.

Independientemente de la estructura, la actividad química de la celulosa se puede cambiar después de la acción de la celulosa y el álcali, y puede reaccionar con varios medios químicos para obtener especies significativas.

2.2 Reacción de eterificación

Después de la alcalinización, la celulosa alcalina activa reacciona con el agente de eterificación para formar éter de celulosa. Los agentes eterificantes utilizados son cloruro de metilo y óxido de propileno.

El hidróxido de sodio actúa como un catalizador.

nym representan el grado de sustitución de hidroxipropilo y metilo en la unidad de celulosa, respectivamente. La suma máxima de m + n es 3.

Además de la reacción principal mencionada anteriormente, también hay reacciones secundarias:

CH2CH2OCH3 + H2O→HOCH2CH2OHCH3

CH3Cl + NaOH → CH3OH + NaCl

3. Descripción del proceso del éter de hidroxipropilmetilcelulosa

El proceso del éter de hidroxipropilmetilcelulosa ("éter de celulosa" para abreviar) se compone aproximadamente de 6 procesos, a saber: trituración de materia prima, (alcalinización) eterificación, eliminación de solventes, filtración y secado, trituración y mezcla, y envasado del producto terminado.

3.1 Preparación de la materia prima

La celulosa natural de fibra corta comprada en el mercado se tritura en polvo mediante un pulverizador para facilitar el procesamiento posterior; el álcali sólido (o álcali líquido) se funde y prepara, y se calienta a unos 90 °C para obtener una solución de sosa cáustica al 50 % para su uso. Prepare la reacción de cloruro de metilo, agente de eterificación de óxido de propileno, isopropanol y solvente de reacción de tolueno al mismo tiempo.

Además, el proceso de reacción requiere materiales auxiliares como agua caliente y agua pura; Se requiere vapor, agua de enfriamiento a baja temperatura y agua de enfriamiento circulante para ayudar a la energía.

Los linters cortos, el cloruro de metilo y los agentes de eterificación de óxido de propileno son los principales materiales para producir celulosa eterificada, y los linters cortos se utilizan en gran cantidad. El cloruro de metilo y el óxido de propileno participan en la reacción como agentes de eterificación para modificar la celulosa natural, la cantidad de uso no es grande.

Los solventes (o diluyentes) incluyen principalmente tolueno e isopropanol, que básicamente no se consumen, pero en vista de las pérdidas por arrastre y volatilidad, hay una ligera pérdida en la producción y la cantidad utilizada es muy pequeña.

El proceso de preparación de materia prima cuenta con un área de tanques de materia prima y un almacén de materia prima anexo. Los agentes eterificantes y solventes, como tolueno, isopropanol y ácido acético (utilizados para ajustar el valor de pH de los reactivos), se almacenan en el área del tanque de materia prima. El suministro de pelusa corta es suficiente, puede ser proporcionado por el mercado en cualquier momento.

La pelusa corta triturada se envía al taller con un carro para su uso.

3.2 (Alcalinización) eterificación

La eterificación (alcalina) es un proceso importante en el proceso de eterificación de la celulosa. En el método de producción anterior, las reacciones de dos pasos se llevaban a cabo por separado. Ahora se mejora el proceso y las reacciones de dos pasos se combinan en una etapa y se llevan a cabo simultáneamente.

Primero, aspire el tanque de eterificación para eliminar el aire y luego reemplácelo con nitrógeno para que el tanque quede libre de aire. Agregue la solución de hidróxido de sodio preparada, agregue una cierta cantidad de isopropanol y solvente de tolueno, comience a revolver, luego agregue algodón corto, encienda el agua circulante para que se enfríe, y después de que la temperatura baje a un cierto nivel, encienda el bajo- temperatura del agua para bajar la temperatura del material del sistema Caiga a aproximadamente 20 ℃ y mantenga la reacción durante un cierto período de tiempo para completar la alcalinización.

Después de la alcalinización, agregue el agente eterificante cloruro de metilo y óxido de propileno medidos por el tanque de medición de alto nivel, continúe agitando, use vapor para elevar la temperatura del sistema a casi 70 ℃ ~ 80 ℃, y luego use agua caliente para continuar calentando y mantenimiento Se controla la temperatura de reacción, y luego se controlan la temperatura de reacción y el tiempo de reacción, y la operación se puede completar agitando y mezclando durante un cierto período de tiempo.

La reacción se lleva a cabo a aproximadamente 90 °C y 0,3 MPa.

3.3 Desolvatación

Los materiales del proceso que han reaccionado antes mencionados se envían al desolventizador, y los materiales se separan y calientan con vapor, y los disolventes de tolueno e isopropanol se evaporan y recuperan para su reciclaje.

El solvente evaporado primero se enfría y se condensa parcialmente con agua circulante, y luego se condensa con agua a baja temperatura, y la mezcla condensada ingresa a la capa líquida y al separador para separar el agua y el solvente. El disolvente mixto de tolueno e isopropanol en la capa superior se ajusta en proporción. Úselo directamente y devuelva el agua y la solución de isopropanol en la capa inferior al desolventizador para su uso.

Agregue ácido acético al reactivo después de la desolvatación para neutralizar el exceso de hidróxido de sodio, luego use agua caliente para lavar el material, aproveche al máximo la característica de coagulación del éter de celulosa en agua caliente para lavar el éter de celulosa y refinar el reactivo. Los materiales refinados se envían al siguiente proceso para su separación y secado.

3.4 Filtrar y secar

El material refinado se envía al separador de tornillo horizontal mediante una bomba de tornillo de alta presión para separar el agua libre, y el material sólido restante ingresa al secador de aire a través del alimentador de tornillo, se seca en contacto con aire caliente y luego pasa por el ciclón. separador y aire Separación, el material sólido entra en la trituración posterior.

El agua separada por el separador en espiral horizontal ingresa al tanque de tratamiento de agua después de la sedimentación en el tanque de sedimentación para separar la celulosa arrastrada.

3.5 Trituración y mezcla

Después del secado, la celulosa eterificada tendrá un tamaño de partícula desigual, que debe triturarse y mezclarse para que la distribución del tamaño de partícula y la apariencia general del material cumplan con los requisitos estándar del producto.

3. 6 Empaque del producto terminado

El material obtenido después de las operaciones de trituración y mezcla es la celulosa eterificada acabada, que se puede envasar y almacenar.

4. Resumen

Las aguas residuales separadas contienen una cierta cantidad de sal, principalmente cloruro de sodio. El agua residual se evapora para separar la sal, y el vapor secundario evaporado se puede condensar para recuperar agua condensada o descargarse directamente. El componente principal de la sal separada es el cloruro de sodio, que también contiene una cierta cantidad de acetato de sodio debido a la neutralización con ácido acético. Esta sal tiene valor de utilización industrial solo después de la recristalización, separación y purificación.