高取代羟乙基纤维素醚生产新工艺

1、高取代羟乙基纤维素醚生产新工艺一 任务提出的目的和意义以农产品棉花为主要原料的纤维素醚产业是个蓬勃发展的产业。随着新世纪石油及合成化工原料的紧缺和价格持续上涨，以及全世界对环境污染问题的日趋重视，价廉物丰、可生物降解、无毒、生物相容性好的可再生纤维素资源及其衍生物日益受到世人的青睐，其开发和应用成为一项重要的研究课题。羟乙基纤维素是纤维素醚中的一个具有较长使用历史的品种，目前在乳胶漆、油田、化妆品等工业生产领域，均有广泛的应用。随着经济发展和社会进步，人们对羟乙基纤维素的需求量逐年增加，对应用性能的要求也越来越高，而且市场上常规的羟乙基纤维素只在一个方面具有理想的性能，比如耐盐、抗温、抗酶、良

2、好的流变性或抗溅性等，而在综合性能上有所欠缺，因此高性能新产品的开发迫在眉睫。羟乙基纤维素是世界范围内生产的一种水溶性纤维素醚，产量大、发展迅速，是仅次于CMC和HPMC的重要纤维素醚品种，据不完全统计，1978年世界产量18000吨； 1983年 50000吨，我国1977年才开始生产。羟乙基纤维素可溶解在冷、热水中，使它具有更大范围的溶解性和黏度特性。作为非离子型醚，羟乙基纤维素具有非离子型醚的一切特征，不与带正、负电荷离子作用，活性少，在大范围内的水溶性聚合物、表面活性剂、盐等共存，使其广泛作为增稠、流动调节剂、保护胶、稳定剂、保水剂、黏结剂等，应用于乳胶漆、医药、石油开采等行业。本项目

3、开发的新型羟乙基纤维素是在新工艺下，通过产学研结合，自主研发、制备、生产与推广的高取代羟乙基纤维素醚生产新工艺。与传统的羟乙基纤维素相比，该产品具有成本低、综合性能优良、应用广泛、易推广的显著特点。基于对普通的羟乙基纤维素的工艺改进，该项目一方面提高了产品的取代度，另一方面采取一次碱化多次醚化工艺，反应过程均匀缓和，羟乙氧基在纤维素分子上的分布均匀，所以产品受生物攻击的缺陷得以弥补，使其抗酶性能大大改进。而且，通过此工艺，可以大大降低羟乙基纤维素的成本，其他性能也有相应的提高。例如其在乳胶漆中应用时，其粘稠性、流平性、抗流挂性、喷溅性、颜料性能以及生物稳定性等都能够得到大幅的提升。二 研制过程

4、由于反应机理的特殊性，羟乙基纤维素产品醚化的均匀性总不是很理想，导致取代度较低，不稳定。而通过改变生产工艺，除了可以提高羟乙基纤维素的得率，降低羟乙基纤维素的成本，还可以大大提高产品的抗酶性、耐盐性等。现有的专利中，有采用多次碱化和醚化，多次中和的反应工艺生产出高取代的产品，这种工艺可以达到较高的取代度，但由于多次的碱化、醚化、中和循环，使产品的反应过程冗长拖沓，不但反应取代出现峰高谷低现象，更使产品分子明显降解，粘度大大降低，因此这种工艺至今仍未得到实际应用。现有专利工艺流程图制备羟乙基纤维素的主反应过程如下：主要的副反应为确定的生产工艺流程如下：本项目采用的工艺方法为：投入物料配比为:精制

5、棉：混合溶剂：醚化剂：碱=1:515:0.51:0.30.8,反应过程温度为1065,反应过程压力为-0.091.5Mpa，反应时间控制在46h。反应结束后，回收未反应完毕的醚化剂，采用醋酸中和，pH调整至5.56.5。物料离心出料，固液分离，溶剂进入精馏塔进行蒸馏分离，物料进入气提机，稀释剂与固体分离，物料进入气流机烘干后粉碎包装。确定生产工艺后，进行了实验：精制棉：混合溶剂：醚化剂：碱=1:8:0.5:0.5, 反应过程温度为1050,反应过程压力为-0.091.5Mpa，反应时间控制在45h。反应结束后，回收未反应完毕的醚化剂，采用醋酸中和，pH调整至5.56.5。物料离心出料，固液分离

6、，溶剂进入精馏塔进行蒸馏分离，物料进入气提机，稀释剂与固体分离，物料进入气流机烘干、粉碎、包装。三 本工艺的关键技术点和创新点：（1）采用稀释剂直接分离回收的纤维素醚生产工艺，在降低氢氧化钠用量的同时，也降低了醋酸的用量。从而使整体消耗大幅降低，同时也减少了反应副产物盐的产生量，降低了生产成本，又减少了废物产生。(2)通过一次碱化、重复醚化、一步中和工艺，将羟乙基纤维素醚产品的取代度提高到2.0以上，产品具有更好的取代均匀度，更好的粘度特性和更好的抗酶性。（3）产品有了更好的取代均匀度，更好的粘度特性，产品的抗酶变能力、抗盐性和耐温性都普遍高于普通产品，所以能够适应更加广泛或更加特殊的使用环境

7、。四、主要的生产设备设备名称型号数量购买日期生产厂家纤维粉碎机CXJ-50032007.07自制电动葫芦HB2-922007.07河南黄河醚化釜12M342007.07自制砂浆泵UHB-ZK-B25/5022007.07宜兴宙斯盐酸罐14M312007.07周村鑫德醋酸罐14M312008.09自制异丙醇配料槽14M322007.07自制称重模块15T22007.07青岛新亚美石墨换热器20M232007.07自制环氧乙烷高位槽直径800*200012007.07自制液碱罐直径800*100012007.07自制洗涤釜14M342007.07自制砂浆泵UHB-ZK-50-2062007.07宜

8、兴宙斯中和釜14M312007.07自制洗涤釜14M342007.07自制气提溶剂回收罐直径1700*200012007.07周村鑫德系统吸收罐直径1400*200012007.07周村鑫德气提机QTH-812007.07浙江化工吸收塔直径70012007.07自制离心机LW503032007.07苏州优耐特醋酸计量罐直径1000*150012007.07周村鑫德气流干燥机QG-60022008.01常州常虹粉碎机CFS-56-4062007.09常州武进振动筛直径150062007.07新乡东振75%乙醇储罐60M212008.05自制80%中沸物罐60M212007.07自制精馏塔直径14

9、00*200022008.05自制一效蒸发器90M212007.07寿光亚亨二效蒸发器90M212007.07寿光亚亨异丙醇出料冷凝器GH90-120M212007.07自制异丙醇回流罐直径1200*500012007.07玻璃钢五项目的物料平衡图六.项目的环保情况反应结束后，未反应完的醚化剂与物料分离后，经过蒸馏回收进行重复利用，使得生产过程减少了废气的排放问题，减少了环境的危害，同时降低了生产成本。洗涤时产生的废水、废盐经公司的“四效”蒸发水处理系统进行蒸发处理，达到盐水分离的目的。蒸馏出的废水进入公司污水站，处理后的污水达到国家三级排放标准，污水排入镇污水处理厂。七.国内同类技术的对比情

10、况1.技术先进、国内首创本项目开发的新型羟乙基纤维素产品，利用独到的“稀释剂直接分离回收的纤维素醚生产工艺”，在溶剂回收、温度控制、加料方式和纯化技术等环节都进行严格程序要求，是得到高取代度及均匀性好纤维素醚新产品的关键。2.产品性能优良本项目开发的纤维素醚产品，综合各反应试剂的化学活性，使得产品的取代度较高，同时产品增稠、粘度升高、抗温、抗酶性得以提升。项目传统技术新技术备注取代度1.8以下最高可达3.5，最低2.0最高粘度100000mPa.s以下200000mPa.s数均分子量200000300000适用温度60以下可达80适用盐浓度10%可达15%溶液抗酶性10天左右开始长菌，粘度降低

11、较快25天左右开始长菌，粘度降低较慢涂料中用量0.1-10.1-0.5产品得率1.51.653.成本降低由于醚化效率高，产品得率高，单位原材料可以通过该工艺生产得到更多产品，因此该产品生产成本低于传统产品。八.开发前景由于具有良好的水溶性、无凝胶点等优良特性，羟乙基纤维素在许多领域中应用广泛。本品提高了羟乙基纤维素醚的取代度，改善了产品羟乙氧基的取代均匀度，在催化保护胶体聚合的过程中可发挥最佳的效果;在控制聚合物粒子的增长,稳定胶乳性能及耐低温与高温,抗机械剪切中,HEC均可发挥最佳的效果.在胶乳的聚合反应过程中，HEC可保护胶体的浓度于一个临界范围内,并控制聚合物粒子大小及参加反应基团的自由度。另一方面，本品具有较高的取代度及良好的取代均匀度，产品综合性能较好，在石油开采中的热稳定性提