羧甲基纤维素及反应原理ppt课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,羧甲基纤维素,生产及反应原理,生产及反应原理,羧甲基纤维素,主讲：谢建成,2003 年 12月 31日,一、CMC,生产主要原料,简介：,1、精制棉（纤维素）,：,分子式,：,C,6,H,7,O,2,（OH）,3,n,纤维素,98.5%,聚合度,不同品号的精制棉有不同的聚合度,汲湿度（g）,150（15g样品）,水份（%）,8.0,外观,白色疏松纤维状,技术指标：,一、CMC,生产主要原料,简介：,2、氯乙酸（或氯乙酸钠）：,分子式,：,ClCH,2,COOH,项 目,一氯含量,二氯含量,一级品指标,97.5,1.5,合格品指标,96.0,2.5,技术指标：,一、CMC,生产主要原料,简介：,3、氢氧化钠,：,分子式,：,NaOH,项 目,NaOH%,外 观,指 标,50.20.2,透明液体,无黑色杂质,技术指标：,一、CMC,生产主要原料,简介：,4、盐 酸：,分子式,：,HCl,项 目,总酸度(以HCl计),外 观,指 标,31.0,透明液体,无黑色杂质,技术指标：,一、CMC,生产主要原料,简介：,5、乙 醇：,分子式,：,C,2,H,3,OH,项 目,浓度(V/V)%,氧化时间min,外 观,指 标,31.0,20,淡黄色透明液体,无机械杂质,技术指标：,二、,CMC生产,方法及原理,：,反应式,：,C,6,H,7,O,2,(OH),3,n,+,nNaOH,H,2,O,C,6,H,7,O,2,(OH),2,ONa,n,+,H,2,O,2ClCH,2,COOH,+,Na,2,CO,3,2ClCH,2,COONa,+,H,2,O,+,CO,2,C,6,H,7,O,2,(OH),2,ONa,n,+,nClCH,2,COONa,C,6,H,7,O,2,(OH),2,OCH,2,COONa,n,+,nNaCl,二、,CMC生产,方法及原理,：,2、溶媒法生产工艺及原理：,溶媒法：,又称,有机溶剂法,，是在存在有机溶剂作反应介质条件下进行碱化、醚化反应的工艺方法。按反应稀释剂用量的多少又分为淤浆法和捏合法（溶剂法或悬浮法）。,二、,CMC生产,方法及原理,：,2、溶媒法生产工艺及原理：,溶媒法特点：,(1),反应过程传热、传质迅速、均匀。,(2),主反应速度快，副反应减少，醚化剂利用率较水媒法高10-20%,(4),使用大量有机溶剂，物耗提高，有机溶剂分离回收设备投资增大，生产成本较高于水媒法工艺。,(3),反应稳定性、均匀性提高；取代均匀性和使用性能大大提高。,二、,CMC生产,方法及原理,：,溶媒法生产CMC工艺：,粉 碎,成品包装,碱 化,氯乙酸酒,烘 干,中和洗涤,醚 化,耙干脱酒,离心脱酒,稀酒回收,蒸 馏,93%乙醇,精制棉,碱 液,碱 液,盐 酸,稀浓度乙醇,三、,工艺流程,简述,：,：,1、配酸：,2,、碱化：,目的：,纤维素,与,碱溶液,反应生成碱纤维，使 联单纤维素内部得到充分润胀，提高纤维素的反应活性。,三、,工艺流程,简述,：,设备介绍：,1500,L,捏造合机 夹套 双拐轴搅拌（,n140r/min n2 21r/min,）、,夹套。,三、,工艺流程,简述,：,碱纤维素的制备：,C,6,H,7,O2,(OH),3,n,+NaOH,C,6,H,7,O,2,(OH),2,ONa,n,+H,2,O,H,2,O,A),、,把称重好的,纤维素原料,（精制棉或木浆）撕碎，投入碱化捏合机内，同时加入,50%,的液碱和,93%,的酒精，,1012,分钟完成，在,25-40,温度下进行搅拌,40-60,分钟。,B),、,缓慢（,30-45,分钟）加入,一氯醋酸酒精,混合液，进行混合降温冷搅，让一氯醋酸充分渗入碱纤维素内，碱化工序完成。,三、,工艺流程,简述,：,碱化温度的影响：,碱化反应是,放热反应,，纤维素对碱的吸附量和润胀度随碱化温度的降低而增加，温度高，纤维素对碱的吸附量减少，不利于碱纤维素的生成。,三、,工艺流程,简述,：,3、醚化工序：,目的：,通过醚化反应，,一氯醋酸钠,与,碱纤维素,发生亲核取代反应使碱纤维素生成纤 维素醚,(a),设备：,醚化捏合机（同于碱化设备）,三、,工艺流程,简述,：,3、醚化工序：,(b)反应方程式：,C,6,H,7,O,2,(OH),2,ONa,n,+,nClCH,2,COONa,C,6,H,7,O,2,(OH),2,OCH,2,COONa,n,+,nNaCl,ClCH,2,COOH,+,NaOH,ClCH,2,COONa,+,H,2,O,ClCH,2,COOH,+,2 NaOH,HOCH,2,COONa,+,NaCl,+,H,2,O,H,2,O,ClCH,2,COONa,+,H,2,O HOCH,2,COOH,+,NaCl,副反应：,三、,工艺流程,简述,：,3、醚化工序：,碱化好的,碱纤维素,在缓慢加入,一氯醋酸,酒溶液后，下料至醚化捏合机内，升温,醚化,，76-78恒温反应35-60分钟，降温下料。,三、,工艺流程,简述,：,4、中和洗涤：,目的：,醚化反应完成后，生成粗CMC中，伴有氯化钠、羟乙酸钠、乙醇酸钠以及由反应原材料夹带的杂质，主要是,氯化钠,。洗涤目的是,清除杂质,，漂白CMC，调整PH值。,设备:,见右图,三、,工艺流程,简述,：,4、中和洗涤：,操作过程：,通过醚化好的粗CMC下料至已配制好的一定量 浓度酒精溶液的洗涤槽中，整个洗涤过程的操作如下：,A：,将醚化好的粗CMC,分散,在乙醇水溶液中。,B：,用,盐酸中和游离碱,，使产品变为中性。,C：,为了提高,白度,，在洗涤过程系统PH值为8-9时，加入,次氯酸钠,水溶液漂白CMC。,D,：,溶于乙醇水溶液的杂质经离心与CMC分离。,三、,工艺流程,简述,：,5、耙干工序：,目的：,回收经,离心脱酒后,的精制,CMC,中的含湿量为,40-50%,的中和酒。,三、,工艺流程,简述,：,操作过程：,A：,将离心后脱酒的精制CMC投入耙干机中，封盖，并启动搅拌。,B：,抽真空，真空度0.0250.06MPa，升温至60-75。,C：,在耙干机中，湿CMC留下的乙醇水溶液逐渐向表面扩散、汽化，经真空系统带出，再冷凝成液体回收。,D,：,直至CMC中无酒味时（60-90分钟），含水量为25-35%下料至烘干机烘干。,5,、耙干工序：,三、,工艺流程,简述,：,6,、,干燥工序：,烘干,是在链条式烘干机或振动流化床上进行（见设备图），经,热风烘干,使CMC水份蒸发，达到质量所需要求。,1.,振动给料机,2.,空气过滤器,3.,进风机,4.,热交换器,5.,旋风除尘器,6.,引风机,7.,进风机,8.,空气过滤器,7、粉碎、过筛、混料、包装,：,三、,工艺流程,简述,：,A.,已烘干好的,CMC,用,锤击式,粉碎机粉碎,；,B.,再根据,粒度,要求选用不同目数的筛网过筛，控制好粒度（细度）；,C.,为了使产品质量均一、稳定，将各小批号质量指标大径相近的,CMC,或根据客户不同要求,选用指标不同的小批，,混成大批号以达到客户所要求的质量指标；,D.,最后进入产品包装、入库。,四、,各,质量指标,的控制：,(1)：,取代度,1,、,取代度,纤维素大分子中，每个葡萄糖单元上三个羟基参与反应，平均取代醚基的个数。,理论上最大取代度为三,。,2,、,取代度大小对,溶解性能,的影响：,3,、,取代度指标的控制。,四、,各,质量指标,的控制：,(2)：,粘度,1,、,粘度,流动流体内部存在的,阻力,，它是剪切应力与剪切速率之比（即绝对粘度,=,剪切应力,/,剪切速率）。,2,、,CMC,粘度的控制：,A.,根据不同的,CMC,产品粘度要求，选用不同聚合度的精制棉，,聚合度越高,，生产出的产品,粘度越高,；,四、,各,质量指标,的控制：,(2)：,粘度,2,、,CMC,粘度的控制：,B.,原料配方比例可控制产品的粘度（碱,/,醚化剂）；,D.,添加氧化剂和交联剂可调整产品粘度；,C.,碱化时间、温度和醚化时间的调整可控制产品粘度；,E.,在碱化、醚化时，添加氮气保护使碱纤维减少氧化降解可提高粘度。,四、,各,质量指标,的控制：,(3)：,PH值的控制_酸碱度_,洗涤过程采用盐酸和氢氧化钠调整,PH,值，使产品成为,PH=6.5-7.5,四、,各,质量指标,的控制：,(4)：,Cl,-,的控制,1,、,氯化物,的产生；,2,、,浴比和洗涤次数,的影响；,3,、,洗涤,时间和温度,的影响；,4,、,洗涤,酒浓度,的影响,四、,各,质量指标,的控制：,(4)：,Cl,-,的控制,5,、,产品,取代度和粘度,对洗涤酒浓度的要求。,酒精浓度,D.S,产品粘度,酒精浓度,四、,各,质量指标,的控制：,(5)：,AVR,和,SVR,的控制,AVR,用规定的旋转式粘度计测定羧甲基纤维素钠柠檬酸溶液的粘度，其值与水溶液的粘度相比值。柠檬酸溶液浓度（,C,6,H,8,O,7,）,=0.01mol/L,。,SVR,用规定的,NDJ-79,旋转式粘度计测定，羧甲基纤维素钠氯化钠溶液的粘度，其值与水溶液不粘度的比值。,40,g/L,氯化钠水溶液。,四、,各,质量指标,的控制：,(5)：,AVR,和,SVR,的控制,提高,AVR,和,SVR,的途径：（产品均匀性）,纤维素醚的取代度和取代基分布的均匀性,影响,到最后产品的使用性能，如溶解速度、透明度、抗盐性，抗酸性、溶液的流变性等。这些性质的好坏主要取决于：,四、,各,质量指标,的控制：,(5)：,AVR,和,SVR,的控制,提高,AVR,和,SVR,的途径：（产品均匀性）,取代基的类型 例：,OCH,2,COONa OCH3 OCH2CHOH,取代程度,（取代度,D.S,或,M.S,）,取代均匀性。,纤维素分子链的聚合度及其分布的均匀性。,四、,各,质量指标,的控制：,(5)：,AVR,和,SVR,的控制,提高,AVR,和,SVR,的途径：（产品均匀性）,聚合度及其分布的影响：,碱化、醚化工艺的控制：,提高取代度来提高产品的均匀性：,原料的选择,：,四、,各,质量指标,的控制：,(6),视比重、粒度的控制,与粉碎前产品,水份含量,和振动筛的,筛网目数,有关。,与产品在洗涤过程中洗涤,酒浓度,有关，浓度控制低，产品烘干粉碎后视比重大粒度细，但收率下降。：,CMC,产品视比重和粒度的大小与产品的取代度和产品,取代均匀性,有关，取代度高均匀性好相对产品粉碎后视比重大粒度细。,放映结束,谢谢观赏!,