年产5千吨羟乙基纤维素合成工艺设计

2011级高分子材料课程设计题目：年产5千吨羟乙基纤维素合成工艺设计

学院名称：材料工程学院

专业：高分子材料

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指导教师姓名：仅供参考

二零一四年六月

目录

1.绪论 (3)

1.1羟乙基纤维素工业的发展概况 (3)

1.2羟乙基纤维素在我国发展情况 (4)

1.3羟乙基纤维素系列聚合物的性质 (5)

1.4 羟乙基纤维素的开发与应用 (6)

1.5 生产工艺技术 (7)

2.羟乙基纤维素合成方法 (8)

2.1气相法 (8)

2.2 液相法 (9)

3.原料 (10)

3.1液碱 (10)

3.2环氧乙烷 (10)

3.3乙二醛 (11)

4.物料的储存和输送方法 (11)

4.1液碱 (11)

4.2环氧乙烷 (11)

4.3乙二醇 (12)

5.有关设计参数 (12)

6.物料衡算 (13)

7.关键设备的选型 (14)

8.其他设备的选型 (14)

9.材料分析检测 (15)

参考文献 (15)

1.绪论

羟乙基纤维素（HEC）

1.1羟乙基纤维素工业的发展概况

纤维素醚首次报道于1905年，是由Suida将碱溶胀的纤维素与硫酸二甲酯反应而制得，但当时未能得到完全分离的纤维素醚；1912年首次出现有关制备纤维素醚类的专利；1920年 Hubert制得 HEC，并获得专利；1932年美国 Union Carbid Co. 首先实现HEC工业化生产，产品以 Cellosize为牌号销售。目前世界上HEC生产量较大的公司主要集中在国外，其中以美国道化学公司（Dow Chemical Co.）和赫克力士公司（Hercules Co.）生产能力最强。

经过多年的发展，发达国家的 HEC市场已日趋成熟，发展中国家的市场仍处于成长阶段，是未来全球 HEC消费增长的主要推动力。2012年全球 HEC/CMHEC 的需求量为 12.19万吨，消费量为 11.62万吨。其中，涂料级消费量最多，为4.65万吨；其次是石油级，消费量为 2.91万吨；然后是建材级和聚合级，消费量均为 1.16万吨；医药级和日化级消费量较少，均为 0.58万吨；其它消费量为 0.58万吨。HEC的生产比较集中，美国 Hercules和 Dow占据了 65%以上的市场份额。目前美国HEC/CMHEC的市场已基本饱和，近年来市场增长比较缓慢，2006年的消费量为2.49万吨，2011年消费量为2.72万吨，其中47%的产品用于涂料行业，约为1.28万吨。

我国在 1977年开始由无锡化工研究院、哈尔滨化工六厂等进行研制生产，多年来随着我国非离子型醚工业的发展完善和市场的健全，一些纤维素生产厂家也纷纷推出自己的HEC产品和牌号，在生产以及试生产的企业有山东瑞泰化工有限公司、四川泸州北方化学工业有限公司、西安惠安北方化学工业有限公司、湖北祥泰纤维素有限公司、山东赫达股份有限公司、无锡三友化工有限公司和钟祥市金汉江纤维素有限公司等。目前，中国纤维素醚市场仍然以离子型产品 CMC 为主，非离子型纤维素醚中的 MC和HPMC因耐盐、耐热性好，又具有适当的表面活性，很适应现代崇尚趋势，近几年发展十分迅猛，而 HEC因技术含量高，并且需要持续的研发投入以适应市场，在国内的产量还较低。2010年我国非离

子型纤维素醚的总产能达到 16万吨/年，年产量约为 8万吨。2010年非离子型纤维素醚总消费量为 7.7万吨，MC/HPMC的消费量为 6.7万吨左右；此外 HEC 及衍生物消费量约为 1.0万吨；目前国内 HEC的总产能约为 1.8万吨/年，产量约 1.2万吨。赫克力士化工（南京）有限公司（亚什兰南京工厂）建设 1万吨/年装置已投产，HEC的二期产能设计在 1万吨/年左右。亚什兰在我国生产的HEC将达到 2万吨/年。2012年 HEC及其衍生物消费量约为 1.18万吨。现在我国非离子型纤维素醚商品品种已较全。2012年国内石油级、建材级、医药级和日化级 HEC/CMHEC的市场需求量为 3.1万吨，涂料领域需求量最大，为 1.65 万吨，占53%；其次是高分子聚合和石油领域，分别为0.39万吨和 0.34万吨，分别占 13%和 11%。

羟乙基纤维素（HEC）是世界范围内仅次于羧甲基纤维素（ CMC）和羟丙基甲基纤维素（HPMC）的产量第三大、发展迅速的一种重要纤维素醚，也是未来数年内国内市场有待发展的纤维素醚品种。HEC是由棉、木经碱化、环氧乙烷醚化等过程制成的非离子型纤维素单一醚。由于具有不与正、负离子作用、相容性好的非离子型特征，HEC可作为包覆剂，粘结剂、水泥和石膏助剂、增稠剂、悬浮剂、药用辅料、防雾剂、油井压裂液、钻井处理剂、纤维和纸张上浆剂、润湿溶液、分散剂、膜助剂、油墨助剂、防腐剂和防垢剂、化妆品、牙膏、铸膜剂、热记录纸、润滑剂、密封剂、凝胶剂、防水剂、杀菌剂、细菌培养介质等，广泛应用在涂料、石油、建筑、日用化工、高分子聚合及纺织工业等领域。

1.2羟乙基纤维素在我国发展情况

HEC作为一种非离子型纤维素醚，与离子型纤维素醚相比，在增稠、乳化、成膜、保护胶体、保持水分、黏合、抗敏等方面具有更优良的性能，广泛用于油田开采、乳胶涂料、高分子聚合、建筑材料、日用化学品、食品、制药、造纸、纺织印染等领域。随着国内城镇化进程的加快，产品需求量必定会逐年增加，在中国有广大的农村，下游产品也会加大增长，提高产品质量来抵御市场激烈竞争，需求会越来越大，但对 HEC产品质量和性价比要求也会更高。未来产品质量和品牌将成为竞争的焦点，突破技术壁垒，确保产品的稳定性将是未来市场持续发展的关键。我国纤维素醚行业与国外相比，虽然企业规模不算小，但缺少能对