羧甲基纤维素及反应原理

1、 2003 2003 年年 1212月月 3131日日羧甲基纤维素生产及反应原理 一、一、cmccmc生产主要原料生产主要原料简介：简介： w1、精制棉（纤维素）、精制棉（纤维素）： w 分子式分子式 ： c6h7o2（oh）3n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：技术指标： 羧甲基纤维素生产及反应原理 一、一、cmccmc生产主要原料生产主要原料简介：简介： w2、氯乙酸（或氯乙酸钠）：、氯乙酸（或氯乙酸钠）： w 分子式分子式 ： clch2cooh 项 目 一氯含量 二氯含量

2、一级品指标 97.5 1.5 合格品指标 96.0 2.5 技术指标：技术指标： 羧甲基纤维素生产及反应原理 一、一、cmccmc生产主要原料生产主要原料简介：简介： w3、氢氧化钠、氢氧化钠： w 分子式分子式 ： naoh 项项 目目 naoh % 外外 观观 指 标 50.20.2 透明液体,无黑色杂质 技术指标：技术指标： 羧甲基纤维素生产及反应原理 一、一、cmccmc生产主要原料生产主要原料简介：简介： w4、盐 酸： w 分子式分子式 ： hcl 项项 目目 总酸度总酸度(以以hcl计计) 外外 观观 指 标 31.0 透明液体,无黑色杂质 技术指标：技术指标： 羧甲基纤维素生产

3、及反应原理 一、一、cmccmc生产主要原料生产主要原料简介：简介： w5、乙、乙 醇：醇： w 分子式分子式 ： c2h3oh项项 目目 浓度浓度(v/v)% 氧化时间氧化时间min 外外 观观 指 标 31.0 20 淡黄色透明液体,无机械杂质 技术指标：技术指标： 羧甲基纤维素生产及反应原理 二、二、cmccmc生产生产方法及原理方法及原理： w水媒法工艺：水媒法工艺： 是将是将碱纤维素碱纤维素与与醚化剂醚化剂存在游离碱和水的存在游离碱和水的条件下进行的反应。条件下进行的反应。 其其特点特点是设备简单、投资少、成本低、产是设备简单、投资少、成本低、产品质量不均匀、醚效低，生产出产品粘度低

4、。品质量不均匀、醚效低，生产出产品粘度低。 羧甲基纤维素生产及反应原理 二、二、cmccmc生产生产方法及原理方法及原理： w1、水媒法生产工艺流程：、水媒法生产工艺流程：碱化氯乙酸钠 碱液碱液 纤维素纤维素 氯乙酸纯纯 碱碱中和包装熟化 粉碎 烘干 精制 烘干 成品包装 醚化 羧甲基纤维素生产及反应原理 二、二、cmccmc生产生产方法及原理方法及原理： w反应式反应式：c6h7 o 2(oh)3 n + nnaohh2oc6h7o2(oh)2onan+h2o 2clch2cooh+ na2co32clch2coona +h2o +co2c6h7o2(oh)2onan + nclch2coo

5、na c6h7o2(oh)2och2coonan +nnacl 羧甲基纤维素生产及反应原理 二、二、cmccmc生产生产方法及原理方法及原理： w2 2、溶媒法生产工艺及原理：、溶媒法生产工艺及原理： 溶媒法：溶媒法： 又称又称有机溶剂法有机溶剂法，是在存在有机溶剂作，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）。法和捏合法（溶剂法或悬浮法）。 羧甲基纤维素生产及反应原理 二、二、cmccmc生产生产方法及原理方法及原理： w2 2、溶媒法生

6、产工艺及原理：、溶媒法生产工艺及原理： 溶媒法特点：溶媒法特点：(1) 反应过程传热、传质迅速、均匀。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主反应速度快，副反应减少，醚化剂利用率较水媒法高法高10-20% (4) 使用大量有机溶剂，物耗提高，有机溶剂分离回使用大量有机溶剂，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。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反应稳定性、均匀性提高；取代均匀性和使用性能大大提高。大大提高。 羧甲基纤维素生产及反应原理 二、二、cmccmc生产

7、生产方法及原理方法及原理： w溶媒法生产溶媒法生产cmccmc工艺：工艺： 粉 碎 成品包装 碱 化氯乙酸酒氯乙酸酒 烘 干 中和洗涤 醚 化 耙干脱酒 离心脱酒 稀酒回收 蒸 馏 93%乙醇乙醇精制棉精制棉 碱碱 液液 碱碱 液液 盐盐 酸酸 稀浓度乙醇稀浓度乙醇羧甲基纤维素生产及反应原理 三、三、工艺流程工艺流程简述简述： ： w1 1、配酸：、配酸： w2 2、碱化：、碱化： w目的：目的：纤维素纤维素与与碱溶液碱溶液反应生成碱纤维，使反应生成碱纤维，使 联单纤维素内部得到充分润胀，提高联单纤维素内部得到充分润胀，提高纤维素的反应活性。纤维素的反应活性。 羧甲基纤维素生产及反应原理 三、

8、三、工艺流程工艺流程简述简述 ： w 设备介绍：设备介绍：w1500l1500l捏造合机捏造合机 夹套夹套 双拐轴搅拌双拐轴搅拌 （n140r/min n2 n140r/min n2 21r/min21r/min）、夹套。）、夹套。 羧甲基纤维素生产及反应原理 三、三、工艺流程工艺流程简述简述 ： w 碱纤维素的制备：碱纤维素的制备： c c6 6h h7 7o2 (oh)(oh)3 3 n n + naoh+ naoh cc6 6h h7 7o o2 2(oh)(oh)2 2onaonan n+h+h2 2o o h h2 2o o wa)、把称重好的把称重好的纤维素原料纤维素原料（精制棉或

9、木浆）撕碎（精制棉或木浆）撕碎，投入碱化捏合机内，同时加入，投入碱化捏合机内，同时加入50%50%的液碱和的液碱和93%93%的酒精，的酒精，10121012分钟完成，在分钟完成，在25-4025-40温度下进行搅温度下进行搅拌拌40-6040-60分钟。分钟。 wb)、缓慢（缓慢（30-4530-45分钟）加入分钟）加入一氯醋酸酒精一氯醋酸酒精混合液混合液，进行混合降温冷搅，让一氯醋酸充分渗入碱纤维，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。素内，碱化工序完成。 羧甲基纤维素生产及反应原理 三、三、工艺流程工艺流程简述简述 ： 碱化温度的影响：碱化温度的影响： w碱化反应

10、是碱化反应是放热反应放热反应，纤维素对碱的吸附量，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，纤维素对碱的吸附量减少，不利于碱纤维素的生成。素的生成。 羧甲基纤维素生产及反应原理 三、三、工艺流程工艺流程简述简述 ： w3 3、醚化工序：、醚化工序： w目的：目的：通过醚化反应，通过醚化反应，一氯醋酸钠一氯醋酸钠与与碱纤碱纤维素维素发生亲核取代反应使碱纤维素生成纤发生亲核取代反应使碱纤维素生成纤 维素醚维素醚 w(a) (a) 设备：设备：醚化捏合机（同于碱化设备）醚化捏合机（同于碱化设备） 羧甲基纤维素

11、生产及反应原理 三、三、工艺流程工艺流程简述简述 ： w3 3、醚化工序：、醚化工序： (b) 反应方程式：反应方程式：c6h7o2(oh)2onan + nclch2coona c6h7o2(oh)2och2coonan +nnacl clch2cooh + naoh clch2coona+ h2o clch2cooh +2 naohhoch2coona + nacl+ h2o h2oclch2coona +h2o hoch2cooh + nacl 副反应：副反应：羧甲基纤维素生产及反应原理 三、三、工艺流程工艺流程简述简述 ： w3 3、醚化工序：、醚化工序： 碱化好的碱化好的碱纤维素碱纤

12、维素在缓慢加入在缓慢加入一氯醋酸一氯醋酸酒溶液后，下料至醚化捏合机内，升温酒溶液后，下料至醚化捏合机内，升温醚化醚化，76-7876-78恒温反应恒温反应35-6035-60分钟，降分钟，降温下料。温下料。 羧甲基纤维素生产及反应原理 三、三、工艺流程工艺流程简述简述 ： w4 4、中和洗涤：、中和洗涤： 目的：目的： 醚化反应完成后，生成粗醚化反应完成后，生成粗cmccmc中，伴有氯化钠、羟乙酸中，伴有氯化钠、羟乙酸钠、乙醇酸钠以及由反应原材钠、乙醇酸钠以及由反应原材料夹带的杂质，主要是料夹带的杂质，主要是氯化钠氯化钠。洗涤目的是。洗涤目的是清除杂质清除杂质，漂白，漂白cmccmc，调整，调

13、整phph值。值。 设备设备:见右图见右图羧甲基纤维素生产及反应原理 三、三、工艺流程工艺流程简述简述 ： w4 4、中和洗涤：、中和洗涤： 操作过程：操作过程： 通过醚化好的粗通过醚化好的粗cmccmc下料至已配制好的一定量下料至已配制好的一定量 浓度浓度酒精溶液的洗涤槽中，整个洗涤过程的操作如下：酒精溶液的洗涤槽中，整个洗涤过程的操作如下： a a：将醚化好的粗将醚化好的粗cmccmc分散分散在乙醇水溶液中。在乙醇水溶液中。 b b：用用盐酸中和游离碱盐酸中和游离碱，使产品变为中性。，使产品变为中性。 c c：为了提高为了提高白度白度，在洗涤过程系统，在洗涤过程系统phph值为值为8-98

14、-9时，加时，加入入次氯酸钠次氯酸钠水溶液漂白水溶液漂白cmccmc。 d d：溶于乙醇水溶液的杂质经离心与溶于乙醇水溶液的杂质经离心与cmccmc分离。分离。 羧甲基纤维素生产及反应原理 三、三、工艺流程工艺流程简述简述 ： w5 5、耙干工序：、耙干工序： w目的：目的：回收经回收经离心脱酒后离心脱酒后的精制的精制cmccmc中的中的含湿量为含湿量为40-50%40-50%的中和酒。的中和酒。羧甲基纤维素生产及反应原理 三、三、工艺流程工艺流程简述简述 ： 操作过程：操作过程： a a：将离心后脱酒的精制将离心后脱酒的精制cmccmc投入耙干机中，封盖，投入耙干机中，封盖，并启动搅拌。并启

15、动搅拌。 b b：抽真空，真空度抽真空，真空度0.0250.06mpa0.0250.06mpa，升温至，升温至60-7560-75。 c c：在耙干机中，湿在耙干机中，湿cmccmc留下的乙醇水溶液逐渐向表面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。扩散、汽化，经真空系统带出，再冷凝成液体回收。 d d：直至直至cmccmc中无酒味时（中无酒味时（60-9060-90分钟），含水量为分钟），含水量为25-35%25-35%下料至烘干机烘干。下料至烘干机烘干。 w5 5、耙干工序：、耙干工序： 羧甲基纤维素生产及反应原理 三、三、工艺流程工艺流程简述简述 ： w6

16、6、干燥工序：干燥工序： 烘干烘干是在链条式烘干机或振动流化床上进行是在链条式烘干机或振动流化床上进行（见设备图），经（见设备图），经热风烘干热风烘干使使cmccmc水份蒸发水份蒸发，达到质量所需要求。，达到质量所需要求。 1. 1.振动给料机振动给料机 2. 2.空气过滤器空气过滤器 3. 3.进风机进风机 4. 4.热交换器热交换器 5. 5.旋风除尘器旋风除尘器 6. 6.引引风机风机 7. 7.进风机进风机 8. 8.空气过滤器空气过滤器 羧甲基纤维素生产及反应原理 w 7 7、粉碎、过筛、混料、包装、粉碎、过筛、混料、包装： 三、三、工艺流程工艺流程简述简述 ： wa. a. 已烘干

17、好的已烘干好的cmccmc用用锤击式锤击式粉碎机粉碎粉碎机粉碎； wb.b.再根据再根据粒度粒度要求选用不同目数的筛网过筛要求选用不同目数的筛网过筛，控制好粒度（细度）；，控制好粒度（细度）； wc.c.为了使产品质量均一、稳定，将各小批号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质量指标大径相近的cmccmc或根据客户不同要或根据客户不同要求求选用指标不同的小批，选用指标不同的小批，混成大批号以达到混成大批号以达到客户所要求的质量指标；客户所要求的质量指标； wd. d. 最后进入产品包装、入库。最后进入产品包装、入库。 羧甲基纤维素生产及反应原理 四、四、各各质量指标质量指标的

18、控制：的控制： w(1)：取取代代度度 w1 1、取代度取代度纤维素大分子中，每纤维素大分子中，每个葡萄糖单元上三个羟基参与反应个葡萄糖单元上三个羟基参与反应，平均取代醚基的个数。，平均取代醚基的个数。理论上最理论上最大取代度为三大取代度为三。 w2 2、取代度大小对取代度大小对溶解性能溶解性能的影响：的影响： w3 3、取代度指标的控制。取代度指标的控制。 羧甲基纤维素生产及反应原理 四、四、各各质量指标质量指标的控制：的控制： w(2)：粘粘度度 w1 1、粘度粘度流动流体内部存在的流动流体内部存在的阻力阻力，它，它是剪切应力与剪切速率之比（即绝对粘是剪切应力与剪切速率之比（即绝对粘度度=

19、剪切应力剪切应力/ /剪切速率）。剪切速率）。 w2 2、cmccmc粘度的控制粘度的控制 ： wa.a. 根据不同的根据不同的cmccmc产品粘度要求，选用产品粘度要求，选用不同聚合度的精制棉，不同聚合度的精制棉，聚合度越高聚合度越高，生，生产出的产品产出的产品粘度越高粘度越高； 羧甲基纤维素生产及反应原理 四、四、各各质量指标质量指标的控制：的控制： w(2)：粘粘度度 w2 2、cmccmc粘度的控制粘度的控制 ： wb.b. 原料配方比例可控制产品的粘度（碱原料配方比例可控制产品的粘度（碱/ /醚醚化剂）；化剂）； wd.d. 添加氧化剂和交联剂可调整产品粘度；添加氧化剂和交联剂可调整

20、产品粘度； wc.c. 碱化时间、温度和醚化时间的调整可控碱化时间、温度和醚化时间的调整可控制产品粘度；制产品粘度； we. e. 在碱化、醚化时，添加氮气保护使碱纤在碱化、醚化时，添加氮气保护使碱纤维减少氧化降解可提高粘度。维减少氧化降解可提高粘度。 羧甲基纤维素生产及反应原理 四、四、各各质量指标质量指标的控制：的控制： w(3)：phph值值的的控控制制_ _酸酸碱碱度度_ _w洗涤过程采用盐酸和氢氧化钠调洗涤过程采用盐酸和氢氧化钠调整整phph值，使产品成为值，使产品成为ph=6.5-7.5ph=6.5-7.5 羧甲基纤维素生产及反应原理 四、四、各各质量指标质量指标的控制：的控制：

21、w(4)：clcl- -的的控控制制w1、氯化物氯化物的产生；的产生； w2、浴比和洗涤次数浴比和洗涤次数的影响；的影响； w3、洗涤洗涤时间和温度时间和温度的影响；的影响； w4、洗涤洗涤酒浓度酒浓度的影响的影响 羧甲基纤维素生产及反应原理 四、四、各各质量指标质量指标的控制：的控制： w(4)：clcl- -的的控控制制w5、产品产品取代度和粘度取代度和粘度对洗涤酒浓度的对洗涤酒浓度的要求。要求。 酒精浓度d. s产品粘度酒精浓度羧甲基纤维素生产及反应原理 四、四、各各质量指标质量指标的控制：的控制： w(5)：avravr和和svrsvr的的控控制制w avr avrw用规定的旋转式粘度

22、计测定羧甲基纤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。柠檬酸溶液浓度溶液的粘度相比值。柠檬酸溶液浓度（c c6 6h h8 8o o7 7）=0.01mol/l=0.01mol/l。 w svr svrw用规定的用规定的ndj-79ndj-79旋转式粘度计测定，旋转式粘度计测定，羧甲基纤维素钠氯化钠溶液的粘度，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。其值与水溶液不粘度的比值。40g/l40g/l氯氯化钠水溶液。化钠水溶液。 羧甲基纤维素生产及反应原理 四、四、各各质量指标质量指标的控制：的控制： w(5)：avravr和和svrsvr的的控控制制w提高提高avravr和和svrsvr的途径：（产品均匀性）的途径：（产品均匀性）w纤维素醚的取代度和取代基分布的均纤维素醚的取代度和取代基分布的均匀性匀性影响影响到最后产品的使用性能，如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、溶液的流变性等。这些性质的好坏主要取决于：主要取决于： 羧甲基纤维素生产及反应原理 四、四、各各质量指标质量指标的控制：的控制：