كيفية تحسين إنتاج السليلوز الأثير؟

شركة كيما الكيميائية المحدودة أود أن يقدم تحسين عملية ومعدات إنتاج إيثر السليلوز في السنوات العشر الماضية، ويحلل الخصائص المختلفة لمفاعل العجن والكولتر في عملية إنتاج إيثر السليلوز. مع التطور السريع لصناعة إيثر السليلوز، تنتقل القدرة الإنتاجية لمجموعة واحدة من المعدات من مئات الأطنان إلى عدة آلاف من الأطنان. إنه اتجاه لا مفر منه للمعدات الجديدة لتحل محل المعدات القديمة.

الكلمات الرئيسية: الأثير السليلوز. معدات الإنتاج؛ عجان؛ مفاعل كولتر

إذا نظرنا إلى الوراء في السنوات العشر الماضية لصناعة إيثر السليلوز في الصين، فهو عقد مجيد لتطوير صناعة إيثر السليلوز. وقد بلغت الطاقة الإنتاجية من إيثر السليلوز أكثر من 250 ألف طن. في عام 2007، بلغ إنتاج CMC 122,000 طن، وكان إنتاج إيثر السليلوز غير الأيوني 62,000 طن. 10.000 طن من إيثر السليلوز (في عام 1999، الصين'بلغ إجمالي إنتاج إيثر السليلوز 25660 طنًا فقط)، وهو ما يمثل أكثر من ربع الإنتاج العالمي'الإخراج؛ لقد نجح عدد من الشركات ذات مستوى الألف طن في الدخول إلى صفوف الشركات ذات مستوى 10000 طن؛ زادت أصناف المنتجات بشكل ملحوظ، وتحسنت جودة المنتج بشكل مطرد؛ وراء كل هذا هو النضج الإضافي لتكنولوجيا المعالجة والتحسين الإضافي لمستوى معدات الإنتاج. وبالمقارنة مع المستوى المتقدم الأجنبي، فقد تم تضييق الفجوة بشكل كبير.

يقدم هذا المقال أحدث التطورات في عملية إنتاج إيثر السليلوز المحلي وتحسين المعدات في السنوات الأخيرة، ويقدم العمل الذي قام به معهد بحوث الصناعة الكيميائية في تشجيانغ في البحث وتطوير معدات إنتاج إيثر السليلوز استنادًا إلى نظرية وتفكير الصناعة الكيميائية الخضراء. العمل البحثي على مفاعل أثير قلونة إيثر السليلوز.

1. تكنولوجيا الإنتاج ومعدات الأثير السليلوز المحلي CMC في التسعينيات

منذ أن قام مصنع Shanghai Celluloid Factory بتطوير العملية المائية المتوسطة في عام 1958، تم استخدام عملية المذيبات منخفضة الطاقة ذات المعدات الفردية وعمليات الإنتاج الأخرى لإنتاج CMC. محليًا، تُستخدم أدوات العجن بشكل أساسي في تفاعلات الأثير. في التسعينيات، كانت الطاقة الإنتاجية السنوية لمصنع إنتاج واحد CMC لمعظم الشركات المصنعة 200-500 طن، وكانت النماذج الرئيسية لتفاعل الأثيرة 1.5 مليون³ و 3 م³ العجن. ومع ذلك، عندما يتم استخدام العجن كمعدات التفاعل، بسبب السرعة البطيئة لذراع العجن، ووقت تفاعل الأثير الطويل، والنسبة العالية من التفاعلات الجانبية، وانخفاض معدل استخدام عامل الأثير، وسوء توحيد توزيع بدائل تفاعل الأثير، ظروف التفاعل الرئيسية على سبيل المثال، إمكانية التحكم في نسبة الحمام وتركيز القلويات وسرعة ذراع العجن ضعيفة، لذلك من الصعب تحقيق التجانس التقريبي لتفاعل الأثير، كما أنه من الصعب إجراء النقل الجماعي وأبحاث تخلل تفاعل الأثير العميق. لذلك، فإن العجن له قيود معينة كمعدات تفاعل CMC، وهو عنق الزجاجة في تطور صناعة إيثر السليلوز. يمكن تلخيص أوجه القصور في النماذج السائدة لتفاعل الأثير في التسعينيات في ثلاث كلمات: صغير (ناتج صغير لجهاز واحد)، منخفض (معدل استخدام منخفض لعامل الأثير)، ضعيف (يحل تفاعل الأثير محل توحيد التوزيع الأساسي فقير). نظرًا للعيوب الموجودة في هيكل العجن، من الضروري تطوير معدات تفاعل يمكنها تسريع تفاعل الأثير للمادة، ويكون توزيع البدائل في تفاعل الأثير أكثر تجانسًا، بحيث يكون معدل الاستخدام من عامل الأثير أعلى. في أواخر التسعينيات، كانت العديد من شركات إيثر السليلوز المحلية تأمل في أن يقوم معهد تشجيانغ لأبحاث الصناعة الكيميائية بالبحث وتطوير معدات الإنتاج التي تحتاجها صناعة إيثر السليلوز بشكل عاجل. بدأ معهد Zhejiang لأبحاث الصناعة الكيميائية في المشاركة في أبحاث عملية ومعدات خلط المسحوق في السبعينيات، وشكل فريق بحث وتطوير قوي، وحقق نتائج مرضية. تم منح العديد من التقنيات والمعدات من قبل وزارة الصناعة الكيميائية وجائزة Zhejiang للتقدم العلمي والتكنولوجي. في الثمانينيات، تعاونا مع معهد تيانجين لأبحاث الحرائق التابع لوزارة الأمن العام لتطوير معدات خاصة لإنتاج المسحوق الجاف، والتي فازت بالجائزة الثالثة لجائزة التقدم العلمي والتكنولوجي لوزارة الأمن العام؛ في التسعينيات، قمنا بالبحث وتطوير تكنولوجيا ومعدات خلط المواد الصلبة والسائلة. وإدراكًا لآفاق التطوير المستقبلية لصناعة إيثر السليلوز، بدأ الباحثون في معهد أبحاث الصناعة الكيميائية بمقاطعة تشجيانغ في البحث وتطوير معدات إنتاج خاصة لإيثر السليلوز.

2. عملية تطوير مفاعل خاص لإثير السليلوز

2.1 ميزات خلاط كولتر

مبدأ عمل خلاط الكولتر هو أنه تحت تأثير المحرض على شكل المحراث، يكون المسحوق الموجود في الآلة مضطربًا على طول جدار الأسطوانة في الاتجاهين المحيطي والشعاعي من ناحية، ويتم رمي المسحوق على الجانبين من المحراث من ناحية أخرى. وتتقاطع مسارات الحركة وتتصادم مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى توليد دوامة مضطربة وتشكيل نطاق كامل من حركة الفضاء ثلاثية الأبعاد. نظرًا للسيولة الضعيفة نسبيًا للمواد الخام للتفاعل الليفي، لا تستطيع النماذج الأخرى دفع الحركات المحيطية والقطرية والمحورية للسليلوز في الأسطوانة. من خلال البحث في عملية إنتاج CMC ومعدات صناعة إيثر السليلوز في الداخل والخارج، مع الاستفادة الكاملة من 30 عامًا من نتائج البحث، تم اختيار خلاط الكولتر الذي تم تطويره في الثمانينيات في البداية كنموذج أساسي لتطوير السليلوز. معدات تفاعل الأثير.

2.2 عملية تطوير مفاعل كولتر

ومن خلال اختبار آلة تجريبية صغيرة، حصلت بالفعل على تأثير أفضل من العجن. ومع ذلك، عندما يتم استخدامها مباشرة في صناعة إيثر السليلوز، لا تزال هناك المشاكل التالية: 1) في تفاعل الأثير، تكون سيولة المادة الخام للتفاعل الليفي ضعيفة نسبيًا، وبالتالي فإن هيكل المطحنة والسكين الطائر ليس كذلك. كافٍ. دفع السليلوز للتحرك في الاتجاهات المحيطية والشعاعية والمحورية للبرميل، وبالتالي فإن خلط المواد المتفاعلة ليس كافيا، مما يؤدي إلى انخفاض استخدام المواد المتفاعلة وعدد قليل نسبيا من المنتجات. 2) بسبب الصلابة الضعيفة للعمود الرئيسي المدعوم بالأضلاع، من السهل التسبب في انحراف مركزي بعد التشغيل ومشكلة تسرب ختم العمود؛ ولذلك، فإن الهواء الخارجي يغزو الأسطوانة بسهولة من خلال ختم العمود ويؤثر على عملية التفريغ في الأسطوانة، مما يؤدي إلى وجود مسحوق في الأسطوانة. يهرب. 3) صمامات التفريغ الخاصة بها هي صمامات زعنفة أو صمامات قرصية. الأول من السهل استنشاق الهواء الخارجي بسبب ضعف أداء الختم، في حين أن الأخير من السهل الاحتفاظ بالمواد والتسبب في فقدان المواد المتفاعلة. ولذلك، يجب حل هذه المشاكل واحدة تلو الأخرى.

قام الباحثون بتحسين تصميم مفاعل كولتر عدة مرات، وقدموه إلى العديد من شركات إيثر السليلوز للاستخدام التجريبي، وقاموا بتحسين التصميم تدريجيًا وفقًا للتعليقات. من خلال تغيير الشكل الهيكلي للمدافن والترتيب المتدرج لاثنين من المدافن المتجاورة على جانبي العمود الرئيسي، فإن المواد المتفاعلة تحت تأثير المدافن لا تحدث اضطرابًا في الاتجاهات المحيطية والشعاعية على طول الجدار الداخلي للأسطوانة فحسب، بل أيضًا قم أيضًا بالرش على طول الاتجاه الطبيعي لكلا جانبي الكولتر، بحيث يتم خلط المواد المتفاعلة بالكامل، وتكون تفاعلات القلوية والإثرة المكتملة في عملية الخلط دقيقة، ومعدل استخدام المواد المتفاعلة مرتفع، وسرعة التفاعل سريعة و استهلاك الطاقة منخفض. علاوة على ذلك، يتم تثبيت أختام العمود ومقاعد المحمل عند طرفي الأسطوانة على اللوحة الطرفية للدعامة من خلال الحافة لزيادة صلابة العمود الرئيسي، لذلك يكون التشغيل مستقرًا. في الوقت نفسه، يمكن ضمان تأثير الختم لختم العمود لأن العمود الرئيسي لا ينحني أو يتشوه، ولا يهرب المسحوق الموجود في الأسطوانة. من خلال تغيير هيكل صمام التفريغ وتوسيع قطر خزان العادم، لا يمكن فقط منع احتجاز المواد في صمام التفريغ بشكل فعال، ولكن أيضًا منع فقدان مسحوق المواد أثناء العادم، وبالتالي تقليل فقدان التفاعل بشكل فعال منتجات. هيكل المفاعل الجديد معقول. لا يمكنها فقط توفير بيئة تحضير مستقرة وموثوقة لإيثر السليلوز CMC، ولكن أيضًا تمنع بشكل فعال المسحوق الموجود في الأسطوانة من الهروب من خلال تحسين إحكام إغلاق العمود وصمام التفريغ. صديقة للبيئة، وتحقيق فكرة تصميم الصناعة الكيميائية الخضراء.

2.3 تطوير مفاعل كولتر

نظرًا لعيوب العجن الصغيرة والمنخفضة والفقيرة، فقد دخل مفاعل الكولتر إلى العديد من مصانع إنتاج CMC المحلية، وتشمل المنتجات ستة نماذج من 4 م³، 6 م³، 8 م³، 10 م³، 15 م³و 26 م³. في عام 2007، فاز مفاعل كولتر بترخيص براءة اختراع نموذج المنفعة الوطني (رقم نشر براءة الاختراع: CN200957344). بعد عام 2007، تم تطوير مفاعل خاص لخط إنتاج إيثر السليلوز غير الأيوني (مثل MC/HPMC). في الوقت الحاضر، يعتمد الإنتاج المحلي لـ CMC بشكل أساسي طريقة المذيبات.

وفقًا للتعليقات الحالية من الشركات المصنعة لإيثر السليلوز، فإن استخدام مفاعلات كولتر يمكن أن يقلل من استخدام المذيبات بنسبة 20% إلى 30%، ومع زيادة معدات الإنتاج، هناك احتمال لمزيد من التخفيض في استخدام المذيبات. بما أن مفاعل كولتر يمكن أن يصل إلى 15-26 م³فإن انتظام توزيع البدائل في تفاعل الأثير أفضل بكثير من العجن.

3. معدات إنتاج أخرى لأثير السليلوز

في السنوات الأخيرة، أثناء تطوير مفاعلات قلونة وإيثر السليلوز الأثير، هناك أيضًا نماذج بديلة أخرى قيد التطوير.

رافع هوائي (رقم منشور براءة الاختراع: CN200955897). في عملية إنتاج CMC بطريقة المذيبات، تم استخدام المجفف الفراغي للمذيبات بشكل أساسي في عملية استخلاص المذيبات والتجفيف في الماضي، ولكن لا يمكن تشغيل المجفف الفراغي للمذيبات إلا بشكل متقطع، في حين أن رافع الهواء يمكنه تحقيق التشغيل المستمر. يقوم رافع الهواء بسحق مادة CMC من خلال الدوران السريع للكولترات والسكاكين الطائرة في الأسطوانة لزيادة سطح نقل الحرارة، ويرش البخار داخل الأسطوانة لتطاير الإيثانول بالكامل من مادة CMC وتسهيل عملية الاسترداد، وبالتالي تقليل تكلفة إنتاج CMC وحفظ موارد الإيثانول، واستكمال عملية تجفيف الأثير السليلوز في نفس الوقت. يحتوي المنتج على نموذجين بطول 6.2 م³و 8 م³.

المحبب (رقم منشور براءة الاختراع: CN200957347). في عملية إنتاج إيثر السليلوز بطريقة المذيبات، تم استخدام آلة البثق ذات اللولب المزدوج بشكل رئيسي في الماضي لتحبيب مادة كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم بعد تفاعل الأثير، الغسيل والتجفيف. إن آلة تحبيب إيثر السليلوز من النوع ZLH لا يمكنها فقط التحبيب المستمر مثل آلة التحبيب بالبثق المزدوج اللولب الموجودة، ولكن يمكنها أيضًا إزالة المواد بشكل مستمر عن طريق تغذية الهواء إلى الأسطوانة وتبريد الماء إلى الغلاف. تفاعل مع حرارة النفايات، وبالتالي تحسين جودة التحبيب، وتوفير الكهرباء، ويمكن زيادة معدل إخراج المنتج عن طريق زيادة سرعة المغزل، ويمكن ضبط ارتفاع مستوى المادة وفقًا لمتطلبات العملية. يحتوي المنتج على نموذجين بطول 3.2 م³و 4 م³.

خلاط تدفق الهواء (رقم منشور براءة الاختراع: CN200939372). يرسل خلاط تدفق الهواء من نوع MQH الهواء المضغوط إلى غرفة الخلط من خلال الفوهة الموجودة على رأس الخلط، وترتفع المادة على الفور بشكل حلزوني على طول جدار الأسطوانة مع الهواء المضغوط لتشكيل حالة خلط مميعة. بعد عدة فترات من النفخ النبضي والإيقاف المؤقت، يمكن تحقيق الخلط السريع والموحد للمواد بالحجم الكامل. يتم جمع الاختلافات بين دفعات المنتج المختلفة عن طريق المزج. في الوقت الحاضر، هناك خمسة أنواع من المنتجات: 15M³، 30 م³، 50 م³، 80 م³و 100 م³.

على الرغم من أن الفجوة بين معدات إنتاج إيثر السليلوز في بلدي والمستويات الأجنبية المتقدمة آخذة في التضييق، إلا أنه لا يزال من الضروري تحسين مستوى العملية وإجراء المزيد من التحسينات لمعالجة المشكلات التي لا تتوافق مع معدات الإنتاج الحالية.

4. التوقعات

تعمل صناعة إيثر السليلوز في بلدي على تطوير تصميم ومعالجة المعدات الجديدة، والجمع بين خصائص المعدات لتحسين العملية بشكل مستمر. بدأ المصنعون ومصنعو المعدات في تطوير وتطبيق معدات جديدة بشكل مشترك. كل هذا يعكس التقدم الذي أحرزته صناعة إيثر السليلوز في بلدي. سيكون لهذا الارتباط تأثير مهم على تطوير الصناعة. في السنوات الأخيرة، استوعبت صناعة إيثر السليلوز في بلدي، القائمة على التكنولوجيا ذات الخصائص الصينية، الخبرة الدولية المتقدمة، أو أدخلت أجهزة أجنبية، أو استفادت بالكامل من المعدات المحلية لاستكمال التحول من "القذرة، الفوضوية، الفقيرة" الأصلية. وإنتاج ورش عمل كثيفة العمالة إلى تحول الميكنة والأتمتة لتحقيق قفزة كبيرة في القدرة الإنتاجية والجودة والكفاءة في صناعة إيثر السليلوز أصبح الهدف المشترك لمصنعي إيثر السليلوز في بلدي.