山東特耐斯化工有限公司總結的纖維素醚中:羥丙基甲基纖維素的制造方式及原料消耗,羥丙基甲基纖維素的醚化工藝可以分為兩種或者是兩步醚化法,生產(chǎn)原料消耗。
纖維素醚類(lèi)生產(chǎn)工藝有其共性,即精制棉或木漿經(jīng)液體燒堿浸漬,除去多余的堿液,得到堿纖維素,再加入溶劑,醚化劑,在一定溫度、壓力下進(jìn)行醚化反應,反應終點(diǎn)以所需醚化度為準,然后經(jīng)中和洗滌、干燥,粉碎等得成品。
HPMC的生產(chǎn)采用氯甲烷和環(huán)氧丙烷作為醚化劑, 其化學(xué)反應方程是:
Rcell - OH+ NaOH+ CH3Cl + CH2OCHCH3
→Rcell - O - CH2OHCHCH3 + NaCl + H2O
醚化工藝大體上可分為兩大類(lèi),一類(lèi)是一步醚化法,即使羥丙基化反應和甲基化反應同時(shí)進(jìn)行,這是早期采用的方法,仍然是現在制備HPMC的重要方法。另一類(lèi)是分步醚化法,羥丙基化操作和甲基化操作分開(kāi)進(jìn)行,這樣得到的產(chǎn)品某些指標較好。
一步醚化法
實(shí)例1:粉末狀棉絨與50%氫氧化鈉水溶液在60℃時(shí)混合,在反應器壓力為2.26×10-4MPa情況下,連續通入環(huán)氧丙烯。在通過(guò)組成為52%甲醚,43%氯甲烷與5%環(huán)氧丙烷混合氣體。再次加入50%氫氧化鈉溶液,并混合之。繼續通入氯丙烷,在80℃反映1h。反應產(chǎn)物羥丙基甲基纖維素的甲基取代度為20.2%,羥丙基取代度為25.4%,不溶物<0.05%。在反應中,氯甲烷的轉化率為53.8%,環(huán)丙甲烷的轉化率為42.6%。
實(shí)例2:將粉末狀纖維素,50%氫氧化鈉水溶液,氧化丙烯和氯甲烷依次加入反應器,在80℃保持30min,壓力維持在2.07MPa.反應產(chǎn)物HPMC,具有甲基取代度為27.5%,羥丙基取代度為6.5%,粘度為14,000Cp(2%水溶液)。
實(shí)例3:將50%氫氧化鈉水溶液噴灑在棉絨上,并加熱到85℃,加入氧化丙烯、氯甲烷,繼續加熱,直到反應完全。結果可得含有甲基取代度為17.0%,羥丙基取代度為24.8%的羥丙基甲基纖維素。在反應中,甲基轉化率為37.8%,氧化丙烯轉化率為26.2%。
分步醚化法
實(shí)例1:首先使纖維素粉末與氧化丙烯在氮氣流中反映3h,反應溫度為30~60℃。然后再用氯甲烷處理5h,反應溫度為35~80℃。得到羥丙基取代度為23.5%的羥丙基甲基纖維素
實(shí)例2:先使堿性纖維素粉末與氧化丙烯在鹵代烴存在時(shí)發(fā)生反應,然后再在氫氧化鈉存在下,與氯甲烷反應得到羥丙基甲基纖維素。該反應中,氧化丙烯與氯甲烷的轉化率分別是42.6%與41.0%。
生產(chǎn)HPMC 的關(guān)鍵設備是反應器、干燥器、造粒機、粉碎機等。生產(chǎn)HPMC 的主要原材料是精制棉、氫氧化鈉、氯甲烷、環(huán)氧丙烷等。消耗定額見(jiàn)下表 。
原材料消耗定額一覽表
名稱(chēng) | 規格 | 單耗(噸產(chǎn)品) |
精制棉 | 含水≤6 % | 0. 93t |
氫氧化鈉 | ≥50 % | 1. 15t |
氯甲烷 | ≥99 % | 0. 75t |
環(huán)氧丙烷 | ≥99 % | 0. 25t |
山東特耐斯化工生產(chǎn)羥丙基甲基纖維素的步驟總結,原料消耗標準。特耐斯化工是生產(chǎn)羥丙基甲基纖維素,羥乙基纖維素等纖維素醚的廠(chǎng)家。