Гидроксиэтилцеллюлозаның (ГЭЦ) өндіріс процесі және өнімділігі

I. Кіріспе

Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) - мұнай өндіруде, жабындар жасауда, құрылыста, күнделікті химиялық заттарда, қағаз жасауда және басқа да салаларда кеңінен қолданылатын иондық емес суда еритін полимер. ГЭЦ целлюлозаны химиялық модификациялау арқылы алынады, ал оның қасиеттері мен қолданылуы негізінен целлюлоза молекулаларындағы гидроксиэтил алмастырғыштарымен анықталады.

II. Өндіріс процесі

ГЭК өндіріс процесі негізінен келесі қадамдарды қамтиды: целлюлозаны этерификациялау, жуу, сусыздандыру, кептіру және ұнтақтау. Төменде әр қадамға егжей-тегжейлі кіріспе берілген:

Целлюлозаның эфирленуі

Целлюлоза алдымен сілтілік целлюлоза (Cellulose Alkali) түзу үшін сілтілікпен өңделеді. Бұл процесс әдетте реакторда жүзеге асырылады, натрий гидроксиді ерітіндісін пайдаланып, табиғи целлюлозаны сілтілік целлюлоза түзеді. Химиялық реакция келесідей:

Жасуша-OH+NaOH→Жасуша-O-Na+H2OCcell-OH+NaOH→Жасуша-O-Na+H 2O

Содан кейін сілтілік целлюлоза этилен оксидімен әрекеттесіп, гидроксиэтилцеллюлоза түзеді. Реакция жоғары қысымда, әдетте 30-100°C температурада жүреді және нақты реакция келесідей:

Жасуша-O-Na+CH2CH2O→Жасуша-O-CH2CH2OHCell-O-Na+CH 2CH 2O→Cell-O-CH 2CH 2OH

Бұл реакция өнімнің біркелкілігі мен сапасын қамтамасыз ету үшін температураны, қысымды және қосылған этилен оксидінің мөлшерін дәл бақылауды қажет етеді.

Жуу

Алынған шикі ГЭК құрамында әдетте реакцияға түспеген сілті, этилен оксиді және басқа да жанама өнімдер болады, оларды бірнеше рет сумен жуу немесе органикалық еріткішпен жуу арқылы кетіру қажет. Сумен жуу процесінде көп мөлшерде су қажет, ал жуғаннан кейін ағынды суларды тазарту және ағызып жіберу қажет.

Сусыздану

Ылғал HEC жуғаннан кейін ылғалдылықты азайту үшін әдетте вакуумдық сүзгілеу немесе центрифугалық бөлу арқылы құрғатылуы керек.

Кептіру

Кептірілген HEC әдетте шашыратып кептіру немесе тез кептіру арқылы кептіріледі. Жоғары температурада ыдырауды немесе агломерацияны болдырмау үшін кептіру процесінде температура мен уақытты қатаң бақылау қажет.

Ұнтақтау

Кептірілген HEC блогын біркелкі бөлшектер мөлшерінің таралуына қол жеткізу үшін ұнтақтап, електен өткізу керек, соңында ұнтақ немесе түйіршікті өнім түзілуі керек.

III. Өнімділік сипаттамалары

Суда ерігіштігі

ГЭК суда жақсы ериді және суық та, ыстық та суда тез еріп, мөлдір немесе мөлдір ерітінді түзе алады. Бұл ерігіштік қасиеті оны жабындар мен күнделікті химиялық өнімдерде қоюландырғыш және тұрақтандырғыш ретінде кеңінен қолдануға мүмкіндік береді.

Қоюлану

ГЭК сулы ерітіндіде күшті қоюландыру әсерін көрсетеді, ал оның тұтқырлығы молекулалық салмақтың артуымен артады. Бұл қоюландыру қасиеті оған су негізіндегі жабындар мен құрылыс ерітінділерінде қоюландыруда, суды ұстап тұруда және құрылыс өнімділігін жақсартуда рөл атқаруға мүмкіндік береді.

Реология

HEC сулы ерітіндісінің бірегей реологиялық қасиеттері бар, және оның тұтқырлығы ығысу жылдамдығының өзгеруімен өзгереді, ығысу жұқаруын немесе жалған пластикалықты көрсетеді. Бұл реологиялық қасиет оған жабындар мен мұнай кен орындарын бұрғылау сұйықтықтарының сұйықтығын және құрылыс өнімділігін реттеуге мүмкіндік береді.

Эмульсия және суспензия

ГЭК жақсы эмульсия және суспензия қасиеттеріне ие, бұл дисперсиялық жүйеде суспензияланған бөлшектерді немесе тамшыларды тұрақтандырып, стратификация мен шөгінділердің пайда болуына жол бермейді. Сондықтан, ГЭК көбінесе эмульсиялық жабындар мен дәрілік суспензиялар сияқты өнімдерде қолданылады.

Биологиялық ыдырау қабілеті

HEC - жақсы биологиялық ыдырайтын, қоршаған ортаны ластамайтын және жасыл қоршаған ортаны қорғау талаптарына сай келетін табиғи целлюлоза туындысы.

IV. Қолдану өрістері

Жабындар

Су негізіндегі жабындарда HEC жабындардың сұйықтығын, құрылыс өнімділігін және салбырауға қарсы қасиеттерін жақсарту үшін қоюландырғыш және тұрақтандырғыш ретінде қолданылады.

Құрылыс

Құрылыс материалдарында ГЭК құрылыс өнімділігін және суды ұстап тұруды жақсарту үшін цемент негізіндегі ерітінді мен шпатлевка ұнтағында қолданылады.

Күнделікті химиялық заттар

Жуғыш заттарда, сусабындарда және тіс пасталарында HEC өнімнің сезімі мен тұрақтылығын жақсарту үшін қоюландырғыш және тұрақтандырғыш ретінде қолданылады. 

Мұнай кен орындары

Мұнай кен орындарын бұрғылау және жару сұйықтықтарында ГЭК бұрғылау сұйықтықтарының реологиясы мен суспензия қасиеттерін реттеу және бұрғылау тиімділігі мен қауіпсіздігін арттыру үшін қолданылады.

Қағаз жасау

Қағаз жасау процесінде HEC целлюлозаның сұйықтығын бақылау және қағаздың біркелкілігі мен беттік қасиеттерін жақсарту үшін қолданылады.

Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) суда ерігіштігі, қоюлануы, реологиялық қасиеттері, эмульсиялануы және суспензиялануы, сондай-ақ жақсы биологиялық ыдырауы арқасында көптеген өнеркәсіп салаларында кеңінен қолданылып келеді. Оны өндіру процесі салыстырмалы түрде жетілген. Целлюлозаны этерификациялау, жуу, сусыздандыру, кептіру және ұнтақтау кезеңдерінде тұрақты өнімділікке және жақсы сападағы ГЭЦ өнімдерін дайындауға болады. Болашақта қоршаған ортаны қорғау талаптарының жақсаруымен және технологияның дамуымен ГЭЦ қолдану перспективалары кеңейеді.