CN108822223A - 一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法 - Google Patents
一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法，包括以下步骤：1）把纤维素粉碎成小片或蓬松絮状物料以增加纤维素的反应活性；2）往T型反应器加入已预处理好的纤维素，同时喷淋酒精和液碱，再向捏合机中加入降粘剂或添加剂；3）碱化结束加入醚化剂氯乙酸酒精溶液，在30‑60分钟内均匀地喷淋加入，之后升温到65‑80℃进行醚化反应，总时间控制30‑60分钟；4）维持温度在60℃以上，在真空条件下回收反应器中的酒精，整个过程维持在60‑90分钟；5）之后进入烘干机中，进行烘干，之后粉碎。该工艺配方结合T型反应器反应均匀、搅拌充分和设备密闭等特点，生产出来可燃冰开采专用的羧甲基纤维素钠具有良好的保水性、抗高温、耐盐等性能要求。
Description
技术领域
本发明属于羧甲基纤维素钠的制备工艺的技术领域，特别是属于一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法。
背景技术
可燃冰是甲烷水合物，一立方米固态可燃冰在常压室温可以气化出16 0多立方米的甲烷，到目前为止，在海洋500-700米深的洋面下和陆地 永久冻土层下面发现了大量的可燃冰。但是可燃冰的开采是一项难题。截至目前俄罗斯曾经采用注热气使地下固态可燃冰气化出气体甲烷 后进行开采的方式进行试验，但成本很高，高于目前销售价格，当然 试验是十分必要的 。
我国在南海洋面下、青海地下都发现了大量可燃冰。全世界能源紧张的现实，使各大国纷纷开展可燃冰封开采的研究，我国也在大学研究院进行了大量研究工作。
由于可燃冰在低温高压下才能以固态稳定存在，一般处于深海岩层以下，开采时需要钻探到非常深的岩层，同时在深海作业钻探使用的泥浆液需要克服高盐和高钙离子的影响。CMC作为开采泥浆中的保水剂，需要提高其原有性能，重点提高其耐盐、抗钙和耐高温的性能。
发明内容
本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法。
本发明采用以下技术方案来实现：一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法，具体包括以下步骤：
1）纤维素的预处理，把纤维素粉碎成小片或蓬松絮状物料以增加纤维素的反应活性；
2）往T型反应器加入已预处理好的纤维素，同时喷淋酒精和液碱，再向捏合机中加入降粘剂或添加剂，加完之后，在25-35℃温度下进行碱化反应，时间控制在60-120分钟；
3）碱化结束加入醚化剂氯乙酸酒精溶液，在30-60分钟内均匀地喷淋加入，之后升温到65-80℃进行醚化反应，总时间控制30-60分钟；
4）醚化结束，在加热条件下，维持温度在60℃以上，在真空条件下回收反应器中的酒精，整个过程维持在60-90分钟；
5）之后进入烘干机中，进行烘干，之后粉碎。
进一步地，所述碱液与所述纤维素的摩尔比不能低于2.5。
进一步地，所述氯乙酸与所述碱液的摩尔比为2.02-2.12。
进一步地，所述酒精的体积与干燥的纤维素的重量比为1.5-4.5。
进一步地，所述步骤2）中的降粘剂选自双氧水、过硼酸钠中的一种或两种。
进一步地，所述步骤2）中的添加剂选自硼砂、尿素中的一种或两种的组合。
进一步地，降粘剂的加入都是以降粘剂的乙醇溶液形式加入的，乙醇与降粘剂的体积比控制在降粘剂：乙醇在1：6以上。
进一步地，所述反应器为T型反应器。
进一步地，所述乙醇与降粘剂的体积比为1：10。
本发明的有益效果：1）该工艺配方结合T型反应器反应均匀、搅拌充分，设备密闭好的特点，可以不需要洗涤精制工序就可以生产出满足可燃冰开采的羧甲基纤维素钠性能的产品，对比目前国内采用捏合机，通过洗涤精制生产出来的产品，工艺简单，能耗低，得率高，生产成本至少比常规方法低20-30%；
2）该生产工艺不产生洗涤酒精蒸馏工艺废水，不会对环境产生污染，减少对环保设施的投入；
3）制备方法简单易行，对比常规羧甲基纤维生产钠工艺来说不需要中和洗涤汽提等工序就能生产出符合可燃冰开采专用的羧甲基纤维素钠；
4）生产出来产品得率高，同时满足可燃冰开采的性能指标，产品纯度在60%-75%，Fan35粘度计，600rpm读数小于90，滤失量小于10ml;
5）氯乙酸利用率高，对比常规CMC生产，氯乙酸利用率至少高出3%-7%；
6）由于该工艺不需要洗涤，不会产生工艺废水，减少了对环境的污染，也减少了对环境设施的投入。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地描述。
实施例1
将1200kg木浆用浆粕切片机切成0.5X0.5厘米的小片，与1760kg 48%液碱，1900kg 92%的酒精同时加入15立方的T型反应器中，加料结束后，加入10公斤固体过硼酸钠粉末，碱化反应控制在70分钟，温度控制在30℃，之后加入1320公斤75%氯乙酸25%酒精溶液，控制加入时间30分钟，加完后升温至70℃，进行醚化反应60分钟，之后控制真空度在-40kPa条件下回收反应器中的酒精，回收完酒精之后，用绞龙输送到带式烘房中，在120℃条件下烘干，之后进行粉碎、筛分得到可燃冰开采专用羧甲基纤维素钠，水分6.5%，取代度1.08，纯度62.1%，表观粘度 12 mPa.s， API滤失量8.0ml， 120℃热滚后表观粘度 4.2mPa.s，120℃热滚后API滤失水 10.5ml，产品溶液通亮。
实施例2
将1100kg木浆用粉碎机粉碎成絮状，与1430kg 48%液碱，1600kg 91%的酒精同时加入15立方的T型反应器中，加料结束后，加入5公斤27.5%双氧水和30公斤92%酒精的混合液，碱化反应控制在90分钟，温度控制在32℃，之后加入1070公斤75%氯乙酸25%酒精溶液，控制加入时间30分钟，加完后升温至70℃，进行醚化反应60分钟，之后控制真空度在-40kPa条件下回收反应器中的酒精，回收完酒精之后，用绞龙输送到带式烘房中，在120℃条件下烘干，之后进行粉碎、筛分得到可燃冰开采专用羧甲基纤维素钠，水分5.5%，取代度0.95，纯度65.7%，表观粘度 12 mPa.s， API滤失量8.2ml， 120℃热滚后表观粘度 4.3mPa.s，120℃热滚后API滤失水 10.8ml，产品溶液通亮。
实施例3
将500kg竹浆用粉碎机粉碎成絮状，与640kg 48%液碱，850kg 93%的酒精同时加入6立方的T型反应器中，加料结束后，加入1公斤27.5%双氧水和6公斤93%酒精的混合液，碱化反应控制在60分钟，温度控制在30℃，之后加入480公斤75%氯乙酸25%酒精溶液，控制加入时间30分钟，加完后升温至70℃，进行醚化反应60分钟，之后控制真空度在-20kPa条件下回收反应器中的酒精，回收完酒精之后，用绞龙输送到带式烘房中，在120℃条件下烘干，之后进行粉碎、筛分得到可燃冰开采专用羧甲基纤维素钠，水分6.5%，取代度0.94，纯度66.2%，表观粘度 10mPa.s， API滤失量7.5ml， 120℃热滚后表观粘度 3.8mPa.s，120℃热滚后API滤失水 9.2ml，产品溶液通亮。
实施例4
将500kg竹浆用粉碎机粉碎成絮状，与770kg 45%液碱，956kg 93%的酒精同时加入6立方的T型反应器中，加料结束后，加入2公斤过硼酸钠粉末，碱化反应控制在80分钟，温度控制在35℃，之后加入503公斤80%氯乙酸20%酒精溶液，控制加入时间35分钟，加完后升温至72℃，进行醚化反应80分钟，之后控制真空度在-20kPa条件下回收反应器中的酒精，回收完酒精之后，用绞龙输送到带式烘房中，在120℃条件下烘干，之后进行粉碎、筛分得到可燃冰开采专用羧甲基纤维素钠，水分6.8%，取代度1.05，纯度64.2%，表观粘度9 mPa.s， API滤失量7.8ml， 120℃热滚后表观粘度 3.2mPa.s，120℃热滚后API滤失水 9.4ml，产品溶液通亮。
实施例5
将1900kg竹浆用浆粕切片机切成1.0X1.0厘米的小片，与2525kg 45%液碱，3300kg 92%的酒精同时加入25立方的T型反应器中，加料结束后，加入20公斤27.5%双氧水和200公斤92%酒精的混合液，碱化反应控制在90分钟，温度控制在35℃，之后加入1890公斤75%氯乙酸25%酒精溶液，控制加入时间35分钟，加完后升温至72℃，进行醚化反应90分钟，之后控制真空度在-40kPa条件下回收反应器中的酒精，回收完酒精之后，用绞龙输送到带式烘房中，在120℃条件下烘干，之后进行粉碎、筛分得到可燃冰开采专用羧甲基纤维素钠，水分8.5%，取代度0.99，纯度65.5%，表观粘度 11mPa.s， API滤失量8.0ml， 120℃热滚后表观粘度4.0mPa.s，120℃热滚后API滤失水 9.6ml，产品溶液通亮。其中烘干和粉碎均为常规操作。
表1为可燃冰开采专用羧甲基纤维素钠产品标准。
表1可燃冰开采专用羧甲基纤维素钠产品标准
| PF-PAC-LV | |
| 水分，% | ≤ 10.0 |
| 取代度 | ≥ 0.90 |
| 表观粘度，mPa.s | ≤ 13 |
| 常温API 滤失水,ml | ≤ 9.0 |
| 120℃热滚16h后表观粘度，mPa.s | ≤ 4.5 |
| 120℃热滚16h后,API滤失水，ml | ≤ 11 |
相比较表1，可发现，本发明制备出的羧甲基纤维素钠的各个指标均低于标准数据，很适用于可燃冰开采。
本发明重点介绍一种适用于可燃冰开采专用的羧甲基纤维素钠的生产工艺和配方。该工艺配方结合T型反应器反应均匀、搅拌充分和设备密闭等特点，生产出来可燃冰开采专用的羧甲基纤维素钠具有良好的保水性、抗高温、耐盐等性能要求。该工艺配方具有流程简单不需要洗涤精制，产品得率高，能耗低在以往的有关羧甲基纤维素钠的专利上未有专门使用在可燃冰开采上的羧甲基纤维素钠的生产工艺和配方。
Claims (9)
1.一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）纤维素的预处理，把纤维素粉碎成小片或蓬松絮状物料以增加纤维素的反应活性；
2）往T型反应器加入已预处理好的纤维素，同时喷淋酒精和液碱，再向捏合机中加入降粘剂或添加剂，加完之后，在25-35℃温度下进行碱化反应，时间控制在60-120分钟；
3）碱化结束加入醚化剂氯乙酸酒精溶液，在30-60分钟内均匀地喷淋加入，之后升温到65-80℃进行醚化反应，总时间控制30-60分钟；
4）醚化结束，在加热条件下，维持温度在60℃以上，在真空条件下回收反应器中的酒精，整个过程维持在60-90分钟；
5）之后进入烘干机中，进行烘干，之后粉碎。
2.根据权利要求1所述的一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，所述碱液与所述纤维素的摩尔比不能低于2.5。
3.根据权利要求1所述的一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，所述氯乙酸与所述碱液的摩尔比为2.02-2.12。
4.根据权利要求1所述的一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，所述酒精的体积与干燥的纤维素的重量比为1.5-4.5。
5.根据权利要求1所述的一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中的降粘剂选自双氧水、过硼酸钠中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中的添加剂选自硼砂、尿素中的一种或两种的组合。
7.根据权利要求1所述的一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，降粘剂的加入都是以降粘剂的乙醇溶液形式加入的，乙醇与降粘剂的体积比控制在降粘剂：乙醇在1：6以上。
8.根据权利要求1所述的一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，所述反应器为T型反应器。
9.根据权利要求7所述的一种用于开采可燃冰的羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，所述乙醇与降粘剂的体积比为1：10。
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