羧甲基纖維素及反應(yīng)原理課件

生產(chǎn)及反應(yīng)原理

羧甲基纖維素

2003年12月31日一、CMC生產(chǎn)主要原料簡介：

1、精制棉（纖維素）：

分子式

：[C6H7O2（OH）3]nα纖維素

98.5%聚合度

不同品號(hào)的精制棉有不同的聚合度

汲濕度（g）

≥150（15g樣品）水份（%）

≤8.0外觀

白色疏松纖維狀

技術(shù)指標(biāo)：

一、CMC生產(chǎn)主要原料簡介：

2、氯乙酸（或氯乙酸鈉）：

分子式

：ClCH2COOH項(xiàng)目

一氯含量

二氯含量

一級(jí)品指標(biāo)

≥97.5

≤1.5合格品指標(biāo)≥96.0

≤2.5

技術(shù)指標(biāo)：

一、CMC生產(chǎn)主要原料簡介：

4、鹽酸：

分子式

：HCl項(xiàng)目

總酸度(以HCl計(jì))

外觀

指標(biāo)

≥31.0透明液體,無黑色雜質(zhì)技術(shù)指標(biāo)：

一、CMC生產(chǎn)主要原料簡介：

5、乙醇：

分子式

：C2H3OH項(xiàng)目

濃度(V/V)%氧化時(shí)間min外觀

指標(biāo)

≥31.0≥20淡黃色透明液體,無機(jī)械雜質(zhì)技術(shù)指標(biāo)：

二、CMC生產(chǎn)方法及原理：

水媒法工藝：

是將堿纖維素與醚化劑存在游離堿和水的條件下進(jìn)行的反應(yīng)。

其特點(diǎn)是設(shè)備簡單、投資少、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量不均勻、醚效低，生產(chǎn)出產(chǎn)品粘度低。

二、CMC生產(chǎn)方法及原理：

1、水媒法生產(chǎn)工藝流程：堿化氯乙酸鈉

堿液

纖維素氯乙酸純堿中和包裝熟化

粉碎

烘干

精制

烘干

成品包裝

醚化

二、CMC生產(chǎn)方法及原理：

2、溶媒法生產(chǎn)工藝及原理：

溶媒法：

又稱有機(jī)溶劑法，是在存在有機(jī)溶劑作反應(yīng)介質(zhì)條件下進(jìn)行堿化、醚化反應(yīng)的工藝方法。按反應(yīng)稀釋劑用量的多少又分為淤漿法和捏合法（溶劑法或懸浮法）。

二、CMC生產(chǎn)方法及原理：

溶媒法生產(chǎn)CMC工藝：

粉碎

成品包裝

堿化氯乙酸酒烘干

中和洗滌

醚化

耙干脫酒

離心脫酒稀酒回收蒸餾

93%乙醇精制棉堿液

堿液

鹽酸稀濃度乙醇三、工藝流程簡述

：

①設(shè)備介紹：1500L捏造合機(jī)夾套雙拐軸攪拌（n140r/minn221r/min）、夾套。

三、工藝流程簡述

：

②堿纖維素的制備：[C6H7O2

(OH)3]n+NaOH

[C6H7O2(OH)2ONa]n+H2O

H2OA)、把稱重好的纖維素原料（精制棉或木漿）撕碎，投入堿化捏合機(jī)內(nèi)，同時(shí)加入50%的液堿和93%的酒精，10~12分鐘完成，在25-40℃溫度下進(jìn)行攪拌40-60分鐘。

B)、緩慢（30-45分鐘）加入一氯醋酸酒精混合液，進(jìn)行混合降溫冷攪，讓一氯醋酸充分滲入堿纖維素內(nèi)，堿化工序完成。

三、工藝流程簡述

：

③堿化溫度的影響：

堿化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，纖維素對(duì)堿的吸附量和潤脹度隨堿化溫度的降低而增加，溫度高，纖維素對(duì)堿的吸附量減少，不利于堿纖維素的生成。

三、工藝流程簡述

：

3、醚化工序：目的：通過醚化反應(yīng)，一氯醋酸鈉與堿纖維素發(fā)生親核取代反應(yīng)使堿纖維素生成纖維素醚(a)設(shè)備：醚化捏合機(jī)（同于堿化設(shè)備）

三、工藝流程簡述

：

3、醚化工序：(b)反應(yīng)方程式：[C6H7O2(OH)2ONa]n+nClCH2COONa

[C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n

+nNaClClCH2COOH+NaOH

ClCH2COONa+H2O

ClCH2COOH+2NaOHHOCH2COONa+NaCl+H2O

H2OClCH2COONa+H2OHOCH2COOH+NaCl

副反應(yīng)：三、工藝流程簡述

：

4、中和洗滌：目的：

醚化反應(yīng)完成后，生成粗CMC中，伴有氯化鈉、羥乙酸鈉、乙醇酸鈉以及由反應(yīng)原材料夾帶的雜質(zhì)，主要是氯化鈉。洗滌目的是清除雜質(zhì)，漂白CMC，調(diào)整PH值。設(shè)備:見右圖三、工藝流程簡述

：

4、中和洗滌：操作過程：通過醚化好的粗CMC下料至已配制好的一定量濃度酒精溶液的洗滌槽中，整個(gè)洗滌過程的操作如下：A：將醚化好的粗CMC分散在乙醇水溶液中。

B：用鹽酸中和游離堿，使產(chǎn)品變?yōu)橹行浴?/p>

C：為了提高白度，在洗滌過程系統(tǒng)PH值為8-9時(shí)，加入次氯酸鈉水溶液漂白CMC。D：溶于乙醇水溶液的雜質(zhì)經(jīng)離心與CMC分離。

三、工藝流程簡述

：

操作過程：

A：將離心后脫酒的精制CMC投入耙干機(jī)中，封蓋，并啟動(dòng)攪拌。

B：抽真空，真空度0.025~0.06MPa，升溫至60-75℃。C：在耙干機(jī)中，濕CMC留下的乙醇水溶液逐漸向表面擴(kuò)散、汽化，經(jīng)真空系統(tǒng)帶出，再冷凝成液體回收。D：直至CMC中無酒味時(shí)（60-90分鐘），含水量為25-35%下料至烘干機(jī)烘干。5、耙干工序：三、工藝流程簡述

：

6、干燥工序：

烘干是在鏈條式烘干機(jī)或振動(dòng)流化床上進(jìn)行（見設(shè)備圖），經(jīng)熱風(fēng)烘干使CMC水份蒸發(fā)，達(dá)到質(zhì)量所需要求。1.振動(dòng)給料機(jī)2.空氣過濾器3.進(jìn)風(fēng)機(jī)4.熱交換器5.旋風(fēng)除塵器6.引風(fēng)機(jī)7.進(jìn)風(fēng)機(jī)8.空氣過濾器

四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制：

(1)：取代度

1、取代度—纖維素大分子中，每個(gè)葡萄糖單元上三個(gè)羥基參與反應(yīng)，平均取代醚基的個(gè)數(shù)。理論上最大取代度為三。

2、取代度大小對(duì)溶解性能的影響：3、取代度指標(biāo)的控制。四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制：

(2)：粘度

1、粘度—流動(dòng)流體內(nèi)部存在的阻力，它是剪切應(yīng)力與剪切速率之比（即絕對(duì)粘度η=剪切應(yīng)力/剪切速率）。2、CMC粘度的控制：A.

根據(jù)不同的CMC產(chǎn)品粘度要求，選用不同聚合度的精制棉，聚合度越高，生產(chǎn)出的產(chǎn)品粘度越高；四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制：

(2)：粘度

2、CMC粘度的控制：B.

原料配方比例可控制產(chǎn)品的粘度（堿/醚化劑）；D.

添加氧化劑和交聯(lián)劑可調(diào)整產(chǎn)品粘度；C.

堿化時(shí)間、溫度和醚化時(shí)間的調(diào)整可控制產(chǎn)品粘度；E.

在堿化、醚化時(shí)，添加氮?dú)獗Ｗo(hù)使堿纖維減少氧化降解可提高粘度。四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制：

(4)：Cl-的控制1、氯化物的產(chǎn)生；

2、浴比和洗滌次數(shù)的影響；3、洗滌時(shí)間和溫度的影響；4、洗滌酒濃度的影響四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制：

(4)：Cl-的控制5、產(chǎn)品取代度和粘度對(duì)洗滌酒濃度的要求。酒精濃度D.S產(chǎn)品粘度酒精濃度四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制：

(5)：AVR和SVR的控制AVR—用規(guī)定的旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測定羧甲基纖維素鈉檸檬酸溶液的粘度，其值與水溶液的粘度相比值。檸檬酸溶液濃度（C6H8O7）=0.01mol/L。SVR—用規(guī)定的NDJ-79旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測定，羧甲基纖維素鈉氯化鈉溶液的粘度，其值與水溶液不粘度的比值。40g/L氯化鈉水溶液。

四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制：

(5)：AVR和SVR的控制提高AVR和SVR的途徑：（產(chǎn)品均勻性）纖維素醚的取代度和取代基分布的均勻性影響到最后產(chǎn)品的使用性能，如溶解速度、透明度、抗鹽性，抗酸性、溶液的流變性等。這些性質(zhì)的好壞主要取決于：四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制：

(5)：AVR和SVR的控制提高AVR和SVR的途徑：（產(chǎn)品均勻性）取代基的類型例：OCH2COONaOCH3OCH2CHOH取代程度（取代度D.S或M.S）取代均勻性。

纖維素分子鏈的聚合度及其分布的均勻性。四、各質(zhì)量指標(biāo)的控制：

(5)：AVR和SVR的控制提高AVR和SVR的途徑：（產(chǎn)品均勻性）聚合度及其分布的影響：

堿化、醚化工藝的控制：