Як палепшыць вытворчасць эфіру цэлюлозы?

Кампанія Kima Chemical Co., Ltd хацеў бы пазнаёміць з удасканаленнем працэсу і абсталявання вытворчасці эфіру цэлюлозы за апошнія дзесяць гадоў і прааналізаваць розныя характарыстыкі рэактара змяшальніка і сашніка ў працэсе вытворчасці эфіру цэлюлозы. З хуткім развіццём прамысловасці эфіру цэлюлозы вытворчая магутнасць аднаго камплекта абсталявання пераходзіць ад сотняў тон да некалькіх тысяч тон. Гэта непазбежная тэндэнцыя, калі новае абсталяванне замяняе старое.

Ключавыя словы: эфір цэлюлозы; вытворчае абсталяванне; цестамес; сашніковы рэактар

Азіраючыся на апошнія дзесяць гадоў кітайскай прамысловасці эфіру цэлюлозы, можна сказаць, што гэта слаўнае дзесяцігоддзе для развіцця прамысловасці эфіру цэлюлозы. Магутнасць вытворчасці эфіру цэлюлозы дасягнула больш за 250 тысяч тон. У 2007 г. выпуск КМЦ склаў 122 тыс. т, неіённага эфіру цэлюлозы — 62 тыс. т. 10 000 тон эфіру цэлюлозы (у 1999 г. Кітай'агульны аб'ём вытворчасці эфіру цэлюлозы склаў толькі 25 660 тон), што складае больш за чвэрць сусветнага's выхад; шэраг прадпрыемстваў на ўзроўні тысячы тон паспяхова ўвайшлі ў шэрагі прадпрыемстваў на ўзроўні 10 000 тон; гатункі прадукцыі значна павялічыліся, якасць прадукцыі няўхільна паляпшалася; за ўсім гэтым стаіць далейшая сталасць тэхналогіі працэсу і далейшае ўдасканаленне ўзроўню вытворчага абсталявання. У параўнанні з замежным прасунутым узроўнем разрыў значна скараціўся.

Гэты артыкул знаёміць з апошнімі распрацоўкамі айчыннага працэсу вытворчасці эфіру цэлюлозы і ўдасканаленнем абсталявання за апошнія гады, а таксама знаёміць з працай, праведзенай Навукова-даследчым інстытутам хімічнай прамысловасці Чжэцзяна па даследаванні і распрацоўцы абсталявання для вытворчасці эфіру цэлюлозы на аснове тэорыі і мыслення аб экалагічна чыстай хімічнай прамысловасці. Навукова-даследчая праца па рэактары подщелачивания эфіру цэлюлозы.

1. Тэхналогія вытворчасці і абсталяванне айчыннага эфіру цэлюлозы КМЦ у 1990-я гг

З тых часоў, як Шанхайская цэлулоідная фабрыка ў 1958 годзе распрацавала працэс вадзянога асяроддзя, для вытворчасці КМЦ выкарыстоўваўся працэс растваральніка малой магутнасці з адным абсталяваннем і іншыя вытворчыя працэсы. У айчыннай краіне цестамесы ў асноўным выкарыстоўваюцца для рэакцый этэрыфікацыі. У 1990-я гады гадавая магутнасць аднаго завода па вытворчасці КМЦ большасці вытворцаў складала 200-500 тон, а асноўныя мадэлі рэакцыі этэрыфікацыі складалі 1,5 м³ і 3м³ цестамесы. Аднак, калі цестамес выкарыстоўваецца ў якасці рэакцыйнага абсталявання, з-за нізкай хуткасці рычагу для замешвання, доўгага часу рэакцыі этэрыфікацыі, высокай долі пабочных рэакцый, нізкай хуткасці выкарыстання агента этэрыфікацыі і дрэннай аднастайнасці размеркаванне замяшчальнікаў у рэакцыі этэрыфікацыі, асноўныя ўмовы рэакцыі. Напрыклад, кепская магчымасць кантраляваць суадносіны ванны, канцэнтрацыю шчолачы і хуткасць рукады для размінання, таму цяжка рэалізаваць прыблізную аднастайнасць рэакцыі этэрыфікацыі, а яшчэ цяжэй правесці масаперанос і даследаванне пранікнення рэакцыі глыбокага этэрыфікацыі. Такім чынам, цестамес мае пэўныя абмежаванні ў якасці рэакцыйнага абсталявання CMC, і гэта вузкае месца ў развіцці прамысловасці эфіру цэлюлозы. Неадэкватнасць асноўных мадэляў рэакцыі этэрыфікацыі ў 1990-х гадах можна абагульніць трыма словамі: невялікая (невялікая прадукцыйнасць адной прылады), нізкая (нізкі ўзровень выкарыстання агента этэрыфікацыі), дрэнная (рэакцыя этэрыфікацыі замяняе аднастайнасць размеркавання асноў). бедны). Улічваючы дэфекты ў структуры цестамеса, неабходна распрацаваць рэакцыйнае абсталяванне, якое магло б паскорыць рэакцыю этэрыфікацыі матэрыялу, а размеркаванне замяшчальнікаў у рэакцыі этэрыфікацыі было больш раўнамерным, так што каэфіцыент выкарыстання эфірнага агента вышэй. У канцы 1990-х гадоў многія айчынныя прадпрыемствы па эфіры цэлюлозы спадзяваліся, што Чжэцзянскі навукова-даследчы інстытут хімічнай прамысловасці будзе даследаваць і распрацоўваць вытворчае абсталяванне, якое тэрмінова неабходна для прамысловасці эфіру цэлюлозы. Навукова-даследчы інстытут хімічнай прамысловасці Чжэцзяна пачаў удзельнічаць у даследаваннях працэсу змешвання парашка і абсталявання ў 1970-х гадах, сфармаваў моцную каманду даследаванняў і распрацовак і дасягнуў прыемных вынікаў. Многія тэхналогіі і абсталяванне былі ўзнагароджаны Міністэрствам хімічнай прамысловасці і Прэміяй за навукова-тэхнічны прагрэс Чжэцзяна. У 1980-я гады мы супрацоўнічалі з Цяньцзіньскім навукова-даследчым інстытутам пажарнай бяспекі Міністэрства грамадскай бяспекі для распрацоўкі спецыяльнага абсталявання для вытворчасці сухога парашку, якое атрымала трэцюю прэмію Міністэрства грамадскай бяспекі за прагрэс у навуцы і тэхніцы; у 1990-я гады мы даследавалі і распрацоўвалі тэхналогію і абсталяванне для змешвання цвёрдых і вадкіх рэчываў. Усведамляючы будучыя перспектывы развіцця прамысловасці эфіру цэлюлозы, даследчыкі Навукова-даследчага інстытута хімічнай прамысловасці правінцыі Чжэцзян пачалі даследаванні і распрацоўку спецыяльнага абсталявання для вытворчасці эфіру цэлюлозы.

2. Працэс распрацоўкі спецыяльнага рэактара для эфіру цэлюлозы

2.1 Характарыстыкі змяшальніка сашнікаў

Прынцып працы сашнікавага змяшальніка заключаецца ў тым, што пад дзеяннем мешалка ў форме лемеша парашок у машыне турбулентна ўздоўж сценкі цыліндру ў акружным і радыяльным напрамках з аднаго боку, а парашок раскідваецца ўздоўж двух бакоў. сахі з другога боку. Траекторыі руху перакрыжоўваюцца і сутыкаюцца адна з адной, утвараючы такім чынам турбулентны віхор і фармуючы поўны спектр трохмернага касмічнага руху. З-за адносна нізкай цякучасці валакністай рэакцыйнай сыравіны іншыя мадэлі не могуць кіраваць акружнымі, радыяльнымі і восевымі рухамі цэлюлозы ў цыліндры. Дзякуючы даследаванням працэсу вытворчасці CMC і абсталявання эфірнай цэлюлозы ў краіне і за мяжой, у поўнай меры выкарыстоўваючы 30-гадовыя вынікі даследаванняў, змяшальнік сашніка, распрацаваны ў 1980-х гадах, быў першапачаткова абраны ў якасці базавай мадэлі для распрацоўкі цэлюлозы. абсталяванне для рэакцыі эфіру.

2.2 Працэс распрацоўкі сашнікавага рэактара

Дзякуючы выпрабаванню невялікай эксперыментальнай машыны, яна сапраўды атрымала лепшы эфект, чым цестамес. Аднак, калі яны непасрэдна выкарыстоўваюцца ў прамысловасці эфіру цэлюлозы, усё яшчэ існуюць наступныя праблемы: 1) У рэакцыі этэрыфікацыі цякучасць сыравіны валакністай рэакцыі адносна нізкая, таму структура яго сашніка і лятаючага нажа не з'яўляецца дастатковы. Перамяшчайце цэлюлозу ў акружным, радыяльным і восевым напрамках ствала, таму змешванне рэагентаў недастатковае, што прыводзіць да нізкага выкарыстання рэагентаў і адносна невялікай колькасці прадуктаў. 2) З-за дрэннай калянасці галоўнага вала, які падтрымліваецца рэбрамі, лёгка выклікаць эксцэнтрысіт пасля працы і праблему ўцечкі ўшчыльнення вала; таму вонкавае паветра лёгка пранікае ў цыліндр праз ушчыльненне вала і ўплывае на працу вакууму ў цыліндры, што прыводзіць да парашка ў цыліндры. Уцёкі. 3) Іх выпускныя клапаны - гэта засланкі або дыскавыя клапаны. Першы лёгка ўдыхаць вонкавае паветра з-за дрэннай герметычнасці, а другі лёгка ўтрымліваць матэрыялы і выклікаць страту рэагентаў. Таму гэтыя праблемы трэба вырашаць адну за адной.

Даследчыкі шмат разоў паляпшалі канструкцыю рэактара сашніка і прадастаўлялі яго некалькім прадпрыемствам па вытворчасці эфіру цэлюлозы для пробнага выкарыстання і паступова ўдасканальвалі канструкцыю ў адпаведнасці з водгукамі. За кошт змены канструктыўнай формы сашнікаў і размяшчэння ў шахматным парадку двух суседніх сашнікаў па абодва бакі ад асноўнага вала рэагенты пад дзеяннем сашнікаў не толькі турбулентныя ў акружным і радыяльным напрамках уздоўж унутранай сценкі цыліндра, але таксама Пырскайце ўздоўж нармальнага кірунку абодвух бакоў сашніка, так што рэагенты цалкам змешваюцца, а рэакцыі подщелачивания і этэрыфікацыі завершаны ў працэсе змешвання дбайнымі, хуткасць выкарыстання рэагентаў высокая, хуткасць рэакцыі высокая і спажыванне энергіі нізкае. Больш за тое, ушчыльненні вала і сядзенні падшыпнікаў на абодвух канцах цыліндру замацаваны на кантавой пласціне кранштэйна праз фланец для павышэння калянасці галоўнага вала, таму праца з'яўляецца стабільнай. У той жа час можа быць забяспечаны эфект ушчыльнення ўшчыльнення вала, таму што галоўны вал не згінаецца і не дэфармуецца, а парашок у цыліндры не выходзіць. Змяніўшы структуру выпускнога клапана і павялічыўшы дыяметр выпускнога бака, можна не толькі эфектыўна прадухіліць затрымку матэрыялаў у выпускным клапане, але і прадухіліць страту парашка матэрыялу падчас выпуску, тым самым эфектыўна памяншаючы страту рэакцыі прадукты. Канструкцыя новага рэактара разумная. Ён можа не толькі забяспечыць стабільнае і надзейнае асяроддзе для падрыхтоўкі эфіру цэлюлозы КМЦ, але і эфектыўна прадухіліць уцечку парашка з цыліндру за кошт паляпшэння герметычнасці ўшчыльнення вала і выпускнога клапана. Экалагічна чысты, рэалізаваўшы ідэю дызайну зялёнай хімічнай прамысловасці.

2.3 Распрацоўка сашнікавага рэактара

З-за дэфектаў маленькіх, нізкіх і дрэнных месілак сашніковы рэактар ​​увайшоў на многія айчынныя прадпрыемствы па вытворчасці CMC, і прадукцыя ўключае шэсць мадэляў па 4 м³, 6м³, 8м³, 10м³, 15м³і 26м³. У 2007 годзе сашніковы рэактар ​​атрымаў дазвол на нацыянальны патэнт на карысную мадэль (нумар публікацыі патэнта: CN200957344). Пасля 2007 года быў распрацаваны спецыяльны рэактар ​​для вытворчасці неіённага эфіру цэлюлозы (напрыклад, MC/HPMC). У цяперашні час айчынная вытворчасць CMC у асноўным выкарыстоўвае метад растваральніка.

Згодна з бягучай зваротнай сувяззю ад вытворцаў эфіру цэлюлозы, выкарыстанне рэактараў сашніка можа паменшыць выкарыстанне растваральніка на 20-30%, а з павелічэннем вытворчага абсталявання існуе патэнцыял для далейшага зніжэння выкарыстання растваральніка. Так як сашнік рэактар ​​можа дасягаць 15-26м³, раўнамернасць размеркавання замяшчальнікаў у рэакцыі этэрыфікацыі значна лепшая, чым у мяшалцы.

3. Іншае абсталяванне для вытворчасці эфіру цэлюлозы

У апошнія гады пры распрацоўцы рэактараў для подщелачивания і этерификации эфіру цэлюлозы распрацоўваюцца і іншыя альтэрнатыўныя мадэлі.

Паветрапад'ёмнік (нумар публікацыі патэнта: CN200955897). У працэсе вытворчасці CMC метадам растваральніка вакуумная сушылка з граблямі ў асноўным выкарыстоўвалася ў працэсе аднаўлення і сушкі растваральніка ў мінулым, але вакуумная сушылка з граблямі можа працаваць толькі з перапынкамі, у той час як паветрапад'ёмнік можа працаваць у бесперапынным рэжыме. Паветрапад'ёмнік здрабняе матэрыял КМЦ пры хуткім кручэнні сашнікаў і лятаючых нажоў у цыліндры, каб павялічыць паверхню цеплааддачы, і распыляе пар у цыліндр, каб цалкам выпарыць этанол з матэрыялу КМЦ і палегчыць аднаўленне, тым самым знізіўшы сабекошт вытворчасці CMC і зэканоміць рэсурсы этанолу, а таксама завяршыць аперацыю працэсу сушкі эфіру цэлюлозы ў той жа час. Прадукт мае дзве мадэлі па 6,2 м³і 8м³.

Гранулятар (нумар публікацыі патэнта: CN200957347). У працэсе вытворчасці эфіру цэлюлозы метадам растваральніка двухшнековый экструзійны гранулятар у асноўным выкарыстоўваўся ў мінулым для гранулявання матэрыялу натрыевай карбоксиметилцеллюлозы пасля рэакцыі этэрыфікацыі, прамывання і сушкі. Гранулятар эфіру цэлюлозы тыпу ZLH можа не толькі бесперапынна грануляваць, як існуючы двухшнековый экструзійны гранулятар, але таксама можа бесперапынна выдаляць матэрыялы шляхам падачы паветра ў цыліндр і астуджальнай вады ў кашулю. Рэагуе адпрацаванае цяпло, тым самым паляпшаючы якасць гранулявання і эканомію электраэнергіі, і можа павялічыць хуткасць выхаду прадукту за кошт павелічэння хуткасці кручэння шпіндзеля, і можа рэгуляваць вышыню ўзроўню матэрыялу ў адпаведнасці з патрабаваннямі працэсу. Прадукт мае дзве мадэлі па 3,2 м³і 4м³.

Змяшальнік паветранага патоку (нумар публікацыі патэнта: CN200939372). Змяшальнік паветранага патоку тыпу MQH накіроўвае сціснутае паветра ў камеру змешвання праз сопла на змешвальнай галоўцы, і матэрыял імгненна падымаецца па спіралі ўздоўж сценкі цыліндру разам са сціснутым паветрам, утвараючы псевдоожиженный стан змешвання. Пасля некалькіх імпульсных прадзьмухаў і інтэрвалаў паўзы можа быць рэалізавана хуткае і раўнамернае змешванне матэрыялаў у поўным аб'ёме. Адрозненні паміж рознымі партыямі прадукту аб'ядноўваюцца шляхам змешвання. У цяперашні час існуе пяць відаў прадукцыі: 15м³, 30м³, 50м³, 80м³і 100 м³.

Нягледзячы на ​​тое, што разрыў паміж абсталяваннем для вытворчасці эфіру цэлюлозы ў маёй краіне і замежным перадавым узроўнем яшчэ больш звужаецца, па-ранейшаму неабходна далейшае ўдасканаленне ўзроўню працэсу і ўнясенне дадатковых паляпшэнняў для вырашэння праблем, якія не сумяшчальныя з сучасным вытворчым абсталяваннем.

4. Перспектыва

прамысловасць эфіру цэлюлозы ў маёй краіне актыўна распрацоўвае праектаванне і апрацоўку новага абсталявання і аб'ядноўвае характарыстыкі абсталявання для пастаяннага ўдасканалення працэсу. Вытворцы і вытворцы абсталявання пачалі сумесную распрацоўку і ўкараненне новай тэхнікі. Усё гэта адлюстроўвае прагрэс прамысловасці эфіру цэлюлозы маёй краіны. , гэтая спасылка будзе мець важны ўплыў на развіццё галіны. У апошнія гады прамысловасць эфіру цэлюлозы ў маёй краіне, заснаваная на тэхналогіі з кітайскай спецыфікай, альбо ўвабрала ў сябе перадавы міжнародны вопыт, укараніла замежныя прылады, альбо ў поўнай меры выкарыстала айчыннае абсталяванне для завяршэння пераходу ад першапачатковага "бруднага, бруднага, беднага" і працаёмкая цэхавая вытворчасць да Пераход механізацыі і аўтаматызацыі для дасягнення вялікага скачка ў вытворчых магутнасцях, якасці і эфектыўнасці ў прамысловасці эфіру цэлюлозы стаў агульнай мэтай вытворцаў эфіру цэлюлозы ў маёй краіне.