CN102807624A

CN102807624A - 羟丙基甲基纤维素醚的制备工艺

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Publication number: CN102807624A
Application number: CN2012101581402A
Authority: CN
Inventors: 李振坤; 李军平; 付延雷; 田海滨
Original assignee: XINJIANG GUANGDA SHANHE CHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XINJIANG GUANGDA SHANHE CHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2032-05-21
Also published as: CN102807624B

Abstract

本发明涉及一种羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）的生产工艺，属于精细化工领域。步骤如下，1）独立碱化：首先向碱化釜内稀释剂体系中加入片碱7～8份；然后加热升温到70～80℃，再降温至10～25℃；最后将精制棉8～9份加入碱化釜内，10～25℃恒温碱化2～3小时；2）二步醚化：首先，将碱化釜内的经碱化的物料送入醚化釜内；再加入醚化剂，升温至53～58℃进行一步醚化；再升温至81～87℃进行第二步醚化；最后向反应器内加入适量醋酸中和，即得羟丙基甲基纤维素醚。本发明工艺使反应均匀程度有显著提高，所获产品的性能与传统的生产方法所获产品相比，保水率提高20%以上，粘度提高30%以上。

Description

羟丙基甲基纤维素醚的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）的生产工艺，属于精细化工领域。

背景技术

我国的纤维素衍生品工业起步于上个世纪60年代，至今已有40余年的发展历史。HMPC在我国的发展较晚，无锡化工研究院首先在20世纪70年代进行了生产工艺研究，于1982年在原泸州化工厂制备成功，并于1987年建立了第一条生产线。与国外相比，我国纤维素醚生产企业的数量过多，生产能力大于需求，企业规模和技术水平差异较大，缺少科研投入，产品更新进步慢。随着精细化工工业的迅速发展，人们对纤维素醚的质量、品种、规格等方面要求越来越高。目前纤维素产品因其水溶性作用单一，应用受到限制，需求量也不断下降，而非离子型纤维素混合醚需求量正稳步上升。羟丙基甲基纤维素，由于其分子量分布比较集中，取代基团分布比较均匀，具有比较卓越的分散、乳化和抗失水能力，能有效的控制流体的流失，应用于海洋或陆基钻井，在钻井液中作为降滤失剂或增稠剂。它还被广泛用于涂料、食品、建材、洗涤剂、纺织、造纸、医药、化工等行业。当前社会上纤维素的制备工艺存在很多缺点，具体而言这些缺点主要表现在以下几个方面：

1、传统气固法生产工艺中醚化剂用量大，气固反应接触不充分，取代度低，均匀性较差；且反应结束后需要经过液相回收、气象回收将剩余醚化剂回收，回收过程中大量的热交换使得产品可控性差。

2、传统的“一步淤浆法”采用立式反应釜，物料在此反应釜内通过搅拌碱化、醚化后进行混合反应。这种状态下，极易发生局部反应，碱化不彻底，致使醚化转化率低，导致产品的取代度不均匀，生产效率低下。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的取代度不均匀、产品可控性差、效率低下的缺陷，提供了一种反应均匀度高，质量可控的高效合成工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

羟丙基甲基纤维素醚的制备工艺，步骤如下，

1）、独立碱化：首先向碱化釜内稀释剂体系中加入片碱7～8份；然后加热升温到70～80℃，再降温至10～25℃；最后将精制棉8～9份加入碱化釜内，10～25℃恒温碱化2～3小时；2）、二步醚化：首先，将碱化釜内的经碱化的物料送入醚化釜内；再加入醚化剂，升温至53～58℃进行一步醚化；再升温至81～87℃进行第二步醚化；最后向反应器内加入适量醋酸中和，即得羟丙基甲基纤维素醚。

进一步地，所述稀释剂体系为甲苯与异丙醇的混合溶剂70～75份，其中，甲苯与异丙醇的体积比为（3～5）:1。

所述碱化反应在氮气保护下进行。

所述醚化剂为8.5～9.5份氯甲烷和2.8～3.8份环氧丙烷的混合物。

所述一步醚化、二步醚化的时间分别为120～130分钟、140～160分钟。

所述醋酸中和是指用1.8～2.5份的醋酸中和，时间20～40分钟，最终pH值为6～8。

前述制备HPMC的独立碱化淤浆法所采用的精制棉如果经过开棉机处理后，再粉碎，保证其松密度≥120g/l（即一定容积的克重），效果会更加优越。这种独立碱化淤浆法，使用由淄博亿贝化工设备有限公司制造的碱化釜，其连接全封闭DCS电子控制系统，对物料进行不同阶段的控制反应，使物料相互反应更加均匀、彻底，并缩短各个反应阶段的时间差，提高了物料反应速度。与传统生产工艺相比节约了辅助时间，生产效率提高了20%以上。

有益效果是：

1、本发明是一种羟丙基甲基纤维素醚的独立碱化二步醚化新工艺。该工艺通过独立碱化，提高了碱化的深度，增强了反应的活性，使取代度高，取代均匀，提高了醚化的转化率，减少了醚化剂的加量，降低了生产成本，同时成品的质量更好，使用结果证明该种聚阴离子纤维素保水率提高20%以上，粘度提高30%以上；可广泛应用于建材、石油、涂料、洗涤剂、纺织、造纸、医药、食品等领域中，社会反映良好，具有显著的经济、社会效益。

2、在新工艺中，设备配套适应、操作稳定，生产效率提高了20%以上；生产过程基本无“三废”排放。通过在不同的特种设备中进行不同的反应，可使反应分步进行，增强了生产的连续化，缩短了反应时间，增加了产量，节约生产电力15%，使每吨产品的电耗由国内普遍的1300度降低到1100度以内；

3、新工艺节约了原料,降低了生产成本：每吨成品消耗的溶剂由国内普遍的100公斤降低20公斤；节约原料成本3%；每吨成品消耗的醚化剂氯甲烷和环氧丙烷由国内普遍的1200公斤和450公斤，降低到900公斤和350公斤，节约原料成本6%～7%。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明工艺的反应流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

依次进行下述步骤制备HPMC(传统工艺)：

（1）配制约17:3的溶剂（甲苯与异丙醇）8000Kg，其中100Kg留作喷淋用；（2）向反应器内加入片碱900Kg、配制好的溶剂8000Kg（甲苯：异丙醇≈17:3留1000Kg喷淋用）；（3）升温搅拌，升温到75℃后恒温40分钟，再降温至22℃；（4）将精制棉（800Kg）加入反应器内，喷淋，恒温（<26℃）搅拌140分钟；（5）分别加入环氧丙烷350Kg、氯甲烷1000kg，升温至55℃及85℃时分别恒温150分钟和180分钟；（6）向反应器内加入醋酸250Kg，进行中和。中和30分钟，测量pH值为6.5～7.5，即可出料。

实施例2

依次进行下述步骤制备HPMC（新工艺），图1所示:

（1）配制溶剂（甲苯与异丙醇的质量比3:1）750Kg，其中50Kg留作喷淋用；（2）打开碱化釜加料阀门，注入溶剂700Kg，关闭阀门；（3）打开投料阀门，加入片碱75Kg，关闭阀门；（4）升温至75℃左右，恒温30分钟后降温至25℃左右；（5）打开投料阀门，加入精制棉80Kg，喷淋；对独碱化釜内的空气进行氮气置换；（6）在0.5公斤压力和25℃温度下，碱化2小时；（7）压料至醚化釜，加入氯甲烷95Kg，加环氧丙烷32Kg；（8）升温至55℃及85℃恒温120分钟和150分钟；（9）压料至回收釜加20kg的醋酸中和。中和30分钟，测量pH值为7±0.5，即可出料。

实施例3

依次进行下述步骤制备HPMC（新工艺），图1所示:

（1）配制溶剂（甲苯与异丙醇的质量比4:1）700Kg，其中50Kg留作喷淋用；（2）打开碱化釜加料阀门，注入溶剂650Kg，关闭阀门；（3）打开投料阀门，加入片碱70Kg，关闭阀门；（4）升温至85℃左右，恒温30分钟后降温至10℃左右；（5）打开投料阀门，加入精制棉90Kg，喷淋；对独碱化釜内的空气进行氮气置换；（6）在0.5公斤压力和10℃温度下，碱化3小时；（7）压料至醚化釜，加入氯甲烷85Kg，加环氧丙烷38Kg；（8）升温至55℃及85℃恒温130分钟和140分钟；（9）压料至回收釜加18kg的醋酸中和。中和40分钟，测量pH值为6+0.5，即可出料。

实施例4

依次进行下述步骤制备HPMC（新工艺），图1所示:

（1）配制溶剂（甲苯与异丙醇的质量比5:1）800Kg，其中50Kg留作喷淋用；（2）打开碱化釜加料阀门，注入溶剂750Kg，关闭阀门；（3）打开投料阀门，加入片碱80Kg，关闭阀门；（4）升温至70℃左右，恒温30分钟后降温至17℃左右；（5）打开投料阀门，加入精制棉85Kg，喷淋；对独碱化釜内的空气进行氮气置换；（6）在0.5公斤压力和17℃温度下，碱化2.5小时；（7）压料至醚化釜，加入氯甲烷90Kg，加环氧丙烷28Kg；（8）升温至55℃及85℃恒温125分钟和160分钟；（9）压料至回收釜加25kg的醋酸中和。中和30分钟，测量pH值为8-0.5，即可出料。

上述实施例2-4所采用的“独立碱化二步醚化工艺”与传统的 “ 一步淤浆法” 制备的HPMC在节约物料、节省时间、产品性能提高和提高效率等方面取得了优异的技术效果，所获产品的性能与传统的生产方法所获产品相比，保水率提高20%以上，粘度提高30%以上，生产效率提高了20%以上，比重也有较大提高。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.羟丙基甲基纤维素醚的制备工艺，其特征在于：步骤如下，

1）、独立碱化：首先向碱化釜内稀释剂体系中加入片碱7～8份；然后加热升温到70～80℃，再降温至10～25℃；最后将精制棉8～9份加入碱化釜内，10～25℃恒温碱化2～3小时；

2）、二步醚化：首先，将碱化釜内的经碱化的物料送入醚化釜内；再加入醚化剂，升温至53～58℃进行一步醚化；再升温至81～87℃进行第二步醚化；最后向反应器内加入适量醋酸中和，即得羟丙基甲基纤维素醚。

2.根据权利要求1所述的羟丙基甲基纤维素醚的制备工艺，其特征在于：所述稀释剂体系为甲苯与异丙醇的混合溶剂。

3.根据权利要求2所述的羟丙基甲基纤维素醚的制备工艺，其特征在于：所述稀释剂体系为70～75份，其中，甲苯与异丙醇的体积比为（3～5）:1。

4.根据权利要求1所述的羟丙基甲基纤维素醚的制备工艺，其特征在于：所述碱化反应在氮气保护下进行。

5.根据权利要求1或2或3所述的羟丙基甲基纤维素醚的制备工艺，其特征在于：所述醚化剂为8.5～9.5份氯甲烷和2.8～3.8份环氧丙烷的混合物。

6.根据权利要求1所述的羟丙基甲基纤维素醚的制备工艺，其特征在于：所述一步醚化、二步醚化的时间分别为120～130分钟、140～160分钟。

7.根据权利要求1所述的羟丙基甲基纤维素醚的制备工艺，其特征在于：所述醋酸中和是指用1.8～2.5份的醋酸中和，时间20～40分钟，最终pH值为6～8。