Используя целлюлозу в качестве сырья,CMC-NaПолучение осуществлялось в два этапа. Первый этап — это процесс ощелачивания целлюлозы. Целлюлоза реагирует с гидроксидом натрия, образуя щелочную целлюлозу, а затем щелочная целлюлоза реагирует с хлоруксусной кислотой, образуя КМЦ-Na, что называется этерификацией.
Реакционная система должна быть щелочной. Этот процесс относится к методу синтеза эфиров Уильямсона. Механизм реакции – нуклеофильное замещение. Щелочная реакционная система сопровождается некоторыми побочными реакциями в присутствии воды, такими как образование гликолята натрия, гликолевой кислоты и других побочных продуктов. Из-за наличия побочных реакций увеличивается расход щелочи и этерифицирующего агента, что снижает эффективность этерификации; одновременно в побочных реакциях могут образовываться гликолят натрия, гликолевая кислота и другие солевые примеси, что приводит к снижению чистоты и характеристик продукта. Для подавления побочных реакций необходимо не только рационально использовать щелочь, но и контролировать количество воды в системе, концентрацию щелочи и способ перемешивания для достижения достаточного ощелачивания. Одновременно следует учитывать требования к вязкости и степени замещения продукта, а также комплексно контролировать скорость перемешивания и температуру, повышая скорость этерификации и подавляя возникновение побочных реакций.
В зависимости от используемой среды этерификации промышленное производство КМЦ-Na можно разделить на две категории: метод на водной основе и метод на основе растворителя. Метод, использующий воду в качестве реакционной среды, называется методом на водной среде и применяется для производства КМЦ-Na щелочной среды и низкого качества. Метод, использующий органический растворитель в качестве реакционной среды, называется методом на основе растворителя и подходит для производства КМЦ-Na средней и высокой степени качества. Обе реакции проводятся в смесителе, что относится к процессу перемешивания и в настоящее время является основным методом производства КМЦ-Na.
Метод с использованием водной среды:
Водный метод — это более ранний промышленный производственный процесс, заключающийся в реакции щелочной целлюлозы и этерифицирующего агента в условиях свободной щелочи и воды. В процессе щелочной обработки и этерификации в системе отсутствует органическая среда. Требования к оборудованию для водного метода относительно просты, что обеспечивает меньшие инвестиции и низкую стоимость. Недостатком является отсутствие большого количества жидкой среды, тепло, выделяемое в ходе реакции, повышает температуру, ускоряет скорость побочных реакций, приводит к низкой эффективности этерификации и низкому качеству продукции. Этот метод используется для получения продуктов на основе КМЦ-Na среднего и низкого качества, таких как моющие средства, текстильные проклеивающие агенты и тому подобное.
Метод с использованием растворителя:
Растворительный метод, также называемый методом с использованием органических растворителей, имеет своей главной особенностью то, что реакции ощелачивания и этерификации проводятся в условиях использования органического растворителя в качестве реакционной среды (разбавителя). В зависимости от количества реакционного разбавителя он делится на метод перемешивания и метод суспензии. Растворительный метод аналогичен водному методу реакции и также состоит из двух стадий: ощелачивания и этерификации, но реакционная среда на этих двух стадиях различна. Растворительный метод исключает процессы замачивания в щелочи, прессования, измельчения, выдержки и т. д., присущие водному методу, и все процессы ощелачивания и этерификации проводятся в смесителе. Недостатком является относительно низкая точность контроля температуры, а также высокие требования к занимаемой площади и стоимости. Конечно, при производстве различных вариантов компоновки оборудования необходимо строго контролировать температуру системы, время подачи и т. д., чтобы получать продукцию превосходного качества и характеристик.
Дата публикации: 25 апреля 2024 г.