Карбоксиметилцеллюлоза (Натрийкарбоксиметилцеллюлоза), Na-КМЦ

Свойства карбоксиметилцеллюлозы

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ, кроскарамеллоза, целлюлозогликолевая кислота, [С6Н7О2(ОН)3-x(ОСН2СООН)x]n, где х = 0,08–1,5) производное целлюлозы, в которой карбоксилметильная группа (–CH2–COOH) соединяется гидроксильными группами глюкозных мономеров. Растворы бесцветны. Внешний вид: светло-бежевый кристаллический порошок.

Применение карбоксиметилцеллюлозы

Стандарты качества варьируются в зависимости от области применения, будь то пищевая или нефтегазовая промышленность.

В качестве загустителя входит в состав зубной пасты, пищевых продуктов (пищевая добавка E469, E466), косметики, лака для волос. Применяется в производстве слабительных средств и клея (например, клея бустилат). Входит в состав моющих средств и наполнителей для аккумуляторов холода, и также может использоваться как полимер для пенообразователей, для улучшения стойкости пены. Глинистые суспензии на основе карбоксиметилцеллюлозы используются при бурении в газовой, нефтедобывающей промышленности, геологических исследованиях, где она выступает как модификатор вязкости и удерживающий воду агент.

Основные производители КМЦ за рубежом — это CHONGQING Lihong Fine Chemicals Co. LTD (Китай), DENKIM Denizli Kimya (Турция), LANDОIL Chemical Group (Китай), UGUR Seluloz Kimya (Турция), LAMBERTI S.P.A. (Италия), M-I Swaco (США), ASHLAND Inc. (США), UNITECH Chemicals (ZIBO) LTD. (Китай), CP KELCO OY (Финляндия), Shanghai EVERBRIGHT Enterprise Development Co. LTD (Китай).

В России производством КМЦ занимаются ООО «Бия-Синтез» (г. Бийск, Алтайский край, РФ), ООО «Давос-Трейдинг» (г. Аксай, Ростовская обл., РФ), ЗАО «Карбокам» (г. Краснокамск, Пермский край, РФ), ФКП «Комбинат «Каменский» (г. Каменск-Шахтинский, Ростовская обл., РФ), ЗАО «Полицелл» (г. Владимир, РФ).

Технология производства карбоксиметилцеллюлозы

Технологический процесс производства Na-КМЦ состоит из следующих стадий:

- подготовка сырья;

- обработка хлопковой целлюлозы растворами едкого натра (мерсеризация хлопковой целлюлозы);

- карбоксиметилирование и вызревание Na-КМЦ;

- сушка Na-КМЦ;

- расфасовка и упаковка готового продукта.

Технологическая схема производства Na-КМЦ: 1 - машина рыхлительная; 2 - бункер сушильный; 3 - бункер для соли Na МХУК; 4 - активатор; 5 - емкость NaOH; 6 - мерник NaOH; 7 -мерник NaOH; 8 - сушилка; 9-11 - вентиляторы; 12-14 - фильтры; 15 - калорифер; 16 - шлюз дозировочный; 17 - шнек транспортирующий; 18 - бункер сушилки; 19 - бункер с циклоном; 20-23, 25-28 -шнеки транспортирующие; 24 - камера пылевая; 29 - бункер раздаточный 

Подготовка сырья

Пласты хлопковой целлюлозы вручную загружают в рыхлительную машину. Разрыхленная целлюлоза поступает в кондиционер, где подсушивается подогретым воздухом до влажности 4,0±1,0 %.

Кондиционирование хлопковой целлюлозы осуществляется воздухом, который, проходя через калорифер, подогревается до температуры 50-60°С. Подогретый воздух проходит через слой хлопковой целлюлозы принудительно, вентилятором выбрасывается в пылевую камеру с рукавными фильтрами. Время кондиционирования соответствует времени загрузки хлопковой целлюлозы в кондиционер и составляет 10-20 мин. в зависимости от исходной влажности целлюлозы.

Для приготовления рабочего раствора едкого натра используется натр едкий с массовой долей основного вещества 44-47 %, который из хранителей насосами подается по трубопроводу в расходную емкость. Рабочий раствор едкого натра готовится в мернике. Массовая доля основного вещества в рабочем растворе едкого натра составляет 18,0±0,2 %, температура раствора - 23-25°С. 

Мерсеризация целлюлозы

Хлопковая целлюлоза с массовой долей воды 4,0±1,0 % из кондиционера поступает в реактор при работающих мешалках реактора. Из мерника через четыре разбрызгивающие форсунки, расположенные в верхней части реактора подается рассчитанный объем раствора едкого натра с массовой долей основного вещества 18,0+0,2 % и температурой 23-25°С.

Мерсеризация целлюлозы проводится при работающих мешалках в течение 40-60 мин. с начала подачи рабочего раствора. Температура реакционной массы к концу процесса мерсеризации не должна быть выше 32±3°С. По окончании процесса мерсеризации реакционная масса охлаждается до температуры 30±2°С в течение 60-80 мин. Охлаждение содержимого реактора производится подачей фильтрованной воды в рубашку реактора.

Карбоксиметилирование целлюлозы

При перемешивании и охлаждении реакционной массы в реактор загружается рассчитанное количество Na МХУК. Для равномерного распределения по всей реакционной массе Na МХУК распыляется сжатым воздухом, который поступает из системы сжатого воздуха и подается в реактор через две форсунки, расположенные в верхней части люка реактора. Распыление Na МХУК и смешение компонентов производится в течение 50-60 мин. Затем перемешивание массы продолжается еще 30 мин. при температуре 55-58°С, достигаемой подачей в рубашку реактора воды температуры 85-90°С. Дальнейший разогрев реакционной массы происходит за счет реакции карбоксиметилирования, при этом температура в реакторе достигает 70±3°С.

Сушка Na-КМЦ

Na-КМЦ с помощью транспортирующего шнека и вентилятора по линии пневмотранспорта из реактора подается в циклон, из циклона через систему шнеков поступает в бункеры сушилок и далее - на сушилки.

Для сушки Na-КМЦ используется ленточная сушилка марки СЛ-2000-8. Na-КМЦ высушивается при температуре 80-110°С, высота слоя Na-КМЦ - 5-8 см. Влажный воздух выбрасывается в атмосферу, а высушенный до влажности не более 10 % Na-КМЦ через транспортирующие шнеки поступает в бункер-накопитель готового продукта на упаковку.

Расфасовка и упаковка готового продукта

Na-КМЦ из бункера-накопителя, снабженного выгруженным устройством и приспособлением с шибером, расфасовывается в полимерные или многослойные бумажные мешки. При выпуске Na-КМЦ в качестве обойного клея его расфасовывают в картонные коробки или пакеты из полиэтиленовой пленки. Упакованная Na-КМЦ вывозится на склад готовой продукции.