Com millorar la producció d'èter de cel·lulosa?

Kima Chemical Co., Ltd voldria introduir la millora dels processos i equips de producció d'èter de cel·lulosa en els darrers deu anys, i analitzar les diferents característiques de la amasadora i el reactor de soja en el procés de producció d'èter de cel·lulosa. Amb el ràpid desenvolupament de la indústria de l'èter de cel·lulosa, la capacitat de producció d'un únic conjunt d'equips està passant de centenars de tones a diversos milers de tones. És una tendència inevitable que els nous equips substitueixin els antics.

Paraules clau: èter de cel·lulosa; equips de producció; amassador; reactor de copes

Mirant enrere en els últims deu anys de la indústria de l'èter de cel·lulosa de la Xina, és una dècada gloriosa per al desenvolupament de la indústria de l'èter de cel·lulosa. La capacitat de producció d'èter de cel·lulosa ha arribat a més de 250.000 tones. El 2007, la producció de CMC va ser de 122.000 tones i la producció d'èter de cel·lulosa no iònic va ser de 62.000 tones. 10.000 tones d'èter de cel·lulosa (el 1999, Xina'La producció total d'èter de cel·lulosa va ser de només 25.660 tones), que representa més d'una quarta part del món.'s sortida; diverses empreses de nivell de mil tones han entrat amb èxit a les files de les empreses de nivell de 10.000 tones; les varietats de productes han augmentat significativament, la qualitat del producte s'ha millorat constantment; darrere de tot això hi ha la major maduresa de la tecnologia de procés i la millora addicional del nivell d'equips de producció. En comparació amb el nivell avançat estranger, la bretxa s'ha reduït significativament.

Aquest article presenta l'últim desenvolupament del procés de producció domèstica d'èter de cel·lulosa i la millora dels equips dels darrers anys, i presenta el treball realitzat per l'Institut d'Investigació de la Indústria Química de Zhejiang en la investigació i desenvolupament d'equips de producció d'èter de cel·lulosa basats en la teoria i el pensament de la indústria química verda. Treball de recerca sobre el reactor d'eterificació d'alcalinització d'èter de cel·lulosa.

1. Tecnologia i equips de producció d'èter de cel·lulosa domèstic CMC als anys noranta

Des que la fàbrica de cel·luloides de Xangai va desenvolupar el procés d'aigua mitjà el 1958, s'han utilitzat el procés de dissolvent de baixa potència d'un sol equip i altres processos de producció per produir CMC. A nivell nacional, les amassadores s'utilitzen principalment per a reaccions d'eterificació. A la dècada de 1990, la capacitat de producció anual d'una sola planta de producció CMC de la majoria de fabricants era de 200-500 tones, i els models principals de reacció d'eterificació eren d'1,5 m.³ i 3m³ amassadores. Tanmateix, quan l'amassadora s'utilitza com a equip de reacció, a causa de la velocitat lenta del braç d'amassar, el llarg temps de reacció d'eterificació, l'alta proporció de reaccions laterals, la baixa taxa d'utilització de l'agent d'eterificació i la poca uniformitat del Distribució de substituents de la reacció d'eterificació, les principals condicions de reacció. Per exemple, la controlabilitat de la proporció del bany, la concentració d'àlcali i la velocitat del braç de pastat és pobra, per la qual cosa és difícil adonar-se de l'homogeneïtat aproximada de la reacció d'eterificació i encara és més difícil realitzar una transferència de massa. i investigació de la permeació de la reacció d'eterificació profunda. Per tant, l'amassadora té certes limitacions com l'equip de reacció de CMC, i és el coll d'ampolla del desenvolupament de la indústria de l'èter de cel·lulosa. Les inadequacions dels models principals de reacció d'eterificació als anys noranta es poden resumir en tres paraules: petita (petita producció d'un únic dispositiu), baixa (baixa taxa d'utilització de l'agent d'eterificació), pobre (la reacció d'eterificació substitueix La uniformitat de la distribució de base). és pobre). Tenint en compte els defectes de l'estructura de l'amassadora, és necessari desenvolupar un equip de reacció que pugui accelerar la reacció d'eterificació del material i la distribució dels substituents en la reacció d'eterificació sigui més uniforme, de manera que la taxa d'utilització de l'agent d'eterificació és superior. A finals de la dècada de 1990, moltes empreses nacionals d'èter de cel·lulosa esperaven que l'Institut de Recerca de la Indústria Química de Zhejiang investigués i desenvolupés equips de producció que necessitaven amb urgència la indústria de l'èter de cel·lulosa. L'Institut de Recerca de la Indústria Química de Zhejiang va començar a implicar-se en la investigació del procés i equips de mescla de pols a la dècada de 1970, va formar un fort equip d'R + D i va aconseguir resultats gratificants. Moltes tecnologies i equips han estat guardonats pel Ministeri d'Indústria Química i el Premi al Progrés de la Ciència i la Tecnologia de Zhejiang. A la dècada de 1980, vam cooperar amb l'Institut de Recerca contra incendis de Tianjin del Ministeri de Seguretat Pública per desenvolupar equips especials per a la producció de pols seca, que va guanyar el tercer premi del Premi al Progrés de la Ciència i la Tecnologia del Ministeri de Seguretat Pública; a la dècada de 1990, vam investigar i desenvolupar tecnologia i equips de mescla sòlid-líquid. Conscients de les perspectives futures de desenvolupament de la indústria de l'èter de cel·lulosa, els investigadors de l'Institut Provincial de Recerca de la Indústria Química de Zhejiang van començar a investigar i desenvolupar equips de producció especials per a l'èter de cel·lulosa.

2. El procés de desenvolupament d'un reactor especial per a l'èter de cel·lulosa

2.1 Característiques del mesclador de soja

El principi de funcionament del mesclador de sostres és que sota l'acció de l'agitador en forma d'arada, la pols de la màquina és turbulenta al llarg de la paret del cilindre en les direccions circumferencial i radial, d'una banda, i la pols es llança pels dos costats. de l'arada en canvi. Les trajectòries del moviment s'entrecreuen i xoquen entre si, generant així un vòrtex turbulent i formant una gamma completa de moviment espacial tridimensional. A causa de la fluïdesa relativament pobra de les matèries primeres de reacció fibrosa, altres models no poden impulsar els moviments circumferencials, radials i axials de la cel·lulosa al cilindre. A través de la investigació sobre el procés de producció de CMC i els equips de la indústria de l'èter de cel·lulosa a casa i a l'estranger, fent un ús total dels seus 30 anys de resultats de recerca, el mesclador de soja desenvolupat a la dècada de 1980 es va seleccionar inicialment com el model bàsic per al desenvolupament de la cel·lulosa. equip de reacció d'èter.

2.2 Procés de desenvolupament del reactor de soja

Mitjançant la prova d'una petita màquina experimental, efectivament ha obtingut un millor efecte que l'amassadora. No obstant això, quan s'utilitzen directament a la indústria de l'èter de cel·lulosa, encara hi ha els problemes següents: 1) En la reacció d'eterificació, la fluïdesa de la matèria primera de la reacció fibrosa és relativament pobre, de manera que l'estructura de la seva reixa i el seu ganivet volador no és suficient. Condueix la cel·lulosa per moure's en les direccions circumferencial, radial i axial del barril, de manera que la barreja dels reactius no és suficient, donant lloc a una baixa utilització dels reactius i relativament pocs productes. 2) A causa de la poca rigidesa de l'eix principal suportat per costelles, és fàcil causar excentricitat després de l'operació i el problema de les fuites del segell de l'eix; per tant, l'aire exterior envaeix fàcilment el cilindre a través del segell de l'eix i afecta el funcionament del buit al cilindre, donant lloc a pols al cilindre. escapar. 3) Les seves vàlvules de descàrrega són vàlvules de solapa o vàlvules de disc. El primer és fàcil d'inhalar l'aire exterior a causa del mal rendiment de segellat, mentre que el segon és fàcil de retenir materials i provocar pèrdua de reactius. Per tant, aquests problemes s'han de resoldre un per un.

Els investigadors han millorat el disseny del reactor de copes moltes vegades i l'han proporcionat a diverses empreses d'èter de cel·lulosa per a l'ús de prova i han millorat gradualment el disseny segons els comentaris. En canviar la forma estructural de les sostres i la disposició esglaonada de dues sostres adjacents a banda i banda de l'eix principal, els reactius sota l'acció de les sostres no només turbuleixen en les direccions circumferencial i radial al llarg de la paret interior del cilindre, sinó que També esquitxa al llarg de la direcció normal d'ambdós costats de la reixa, de manera que els reactius es barregen completament, i les reaccions d'alcalinització i eterificació completades en el procés de barreja són minucioses, la taxa d'utilització dels reactius és alta, la velocitat de reacció és ràpida i el el consum d'energia és baix. A més, els segells de l'eix i els seients dels coixinets als dos extrems del cilindre es fixen a la placa final del suport a través de la brida per augmentar la rigidesa de l'eix principal, de manera que el funcionament és estable. Al mateix temps, es pot garantir l'efecte de segellat del segell de l'eix perquè l'eix principal no es doblega ni es deforma i la pols del cilindre no s'escapa. En canviar l'estructura de la vàlvula de descàrrega i augmentar el diàmetre del dipòsit d'escapament, no només es pot prevenir eficaçment la retenció de materials a la vàlvula de descàrrega, sinó que també pot evitar la pèrdua de pols de material durant l'escapament, reduint així eficaçment la pèrdua de reacció. productes. L'estructura del nou reactor és raonable. No només pot proporcionar un entorn de preparació estable i fiable per a l'èter de cel·lulosa CMC, sinó que també pot evitar eficaçment que la pols del cilindre s'escapi millorant l'estanquitat del segell de l'eix i la vàlvula de descàrrega. Respecte del medi ambient, realitzant la idea de disseny de la indústria química verda.

2.3 Desenvolupament del reactor de soja

A causa dels defectes de les amassadores petites, baixes i deficients, el reactor de soja ha entrat a moltes plantes de producció domèstiques de CMC i els productes inclouen sis models de 4 m.³, 6 m³, 8 m³, 10 m³, 15 m³, i 26 m³. El 2007, el reactor de copes va guanyar l'autorització nacional de patent de model d'utilitat (número de publicació de patent: CN200957344). Després de 2007, es va desenvolupar un reactor especial per a la línia de producció d'èter de cel·lulosa no iònic (com ara MC/HPMC). Actualment, la producció domèstica de CMC adopta principalment el mètode dissolvent.

Segons els comentaris actuals dels fabricants d'èter de cel·lulosa, l'ús de reactors de copa pot reduir l'ús de dissolvents entre un 20% i un 30% i, amb l'augment dels equips de producció, hi ha un potencial per a una reducció addicional de l'ús de dissolvents. Atès que el reactor de sostres pot arribar als 15-26m³, la uniformitat de la distribució de substituents en la reacció d'eterificació és molt millor que la de l'amassadora.

3. Altres equips de producció d'èter de cel·lulosa

En els darrers anys, mentre es desenvolupen reactors d'alcalinització i eterificació d'èter de cel·lulosa, també s'estan desenvolupant altres models alternatius.

Airlifter (número de publicació de patent: CN200955897). En el procés de producció del mètode de dissolvent CMC, l'assecador de buit de rasclet s'utilitzava principalment en el procés de recuperació i assecat de dissolvents en el passat, però l'assecador de buit de rasclet només es pot operar de manera intermitent, mentre que l'assecador d'aire pot realitzar un funcionament continu. El elevador d'aire aixafa el material CMC mitjançant la ràpida rotació de les sostres i els ganivets voladors al cilindre per augmentar la superfície de transferència de calor i ruixa vapor al cilindre per volatilitzar completament l'etanol del material CMC i facilitar la recuperació, reduint així el cost de producció de CMC i estalvieu recursos d'etanol i completeu el funcionament del procés d'assecat de l'èter de cel·lulosa al mateix temps. El producte té dos models de 6,2 m³i 8m³.

Granulador (número de publicació de patent: CN200957347). En el procés de producció d'èter de cel·lulosa pel mètode de dissolvent, el granulador d'extrusió de doble cargol es va utilitzar principalment en el passat per granular el material de carboximetil cel·lulosa sòdica després de la reacció d'eterificació, rentat i assecat. El granulador d'èter de cel·lulosa tipus ZLH no només pot granular contínuament com el granulador d'extrusió de doble cargol existent, sinó que també pot eliminar contínuament materials introduint aire al cilindre i refredant aigua a la jaqueta. Reacciona a la calor residual, millorant així la qualitat de la granulació i estalviant electricitat, i pot augmentar la velocitat de sortida del producte augmentant la velocitat del cargol i pot ajustar l'alçada del nivell del material segons els requisits del procés. El producte té dos models de 3,2 m³i 4m³.

Mesclador de flux d'aire (número de publicació de patent: CN200939372). El mesclador de flux d'aire tipus MQH envia aire comprimit a la cambra de mescla a través del broquet del capçal de mescla, i el material puja instantàniament en espiral al llarg de la paret del cilindre amb l'aire comprimit per formar un estat de mescla fluiditzada. Després de diversos intervals de bufat de pols i pausa, es pot realitzar una barreja ràpida i uniforme de materials en tot el volum. Les diferències entre diferents lots de producte s'ajunten mitjançant la barreja. Actualment, hi ha cinc tipus de productes: 15m³, 30 m³, 50 m³, 80 m³, i 100 m³.

Tot i que la bretxa entre els equips de producció d'èter de cel·lulosa del meu país i els nivells avançats estrangers s'està reduint encara més, encara és necessari millorar encara més el nivell del procés i fer més millores per abordar els problemes que no són compatibles amb l'equip de producció actual.

4. Perspectives

La indústria de l'èter de cel·lulosa del meu país desenvolupa activament el disseny i el processament de nous equips i combina les característiques de l'equip per millorar contínuament el procés. Fabricants i fabricants d'equips han començat a desenvolupar i aplicar conjuntament nous equips. Tot això reflecteix el progrés de la indústria de l'èter de cel·lulosa del meu país. , aquest enllaç tindrà un impacte important en el desenvolupament de la indústria. En els darrers anys, la indústria de l'èter de cel·lulosa del meu país, basada en la tecnologia amb característiques xineses, ha absorbit experiència internacional avançada, ha introduït dispositius estrangers o ha fet un ús total dels equips domèstics per completar la transformació de l'original "brut, desordenat, pobre" La transició de la mecanització i l'automatització per aconseguir un gran salt en la capacitat de producció, la qualitat i l'eficiència en la indústria de l'èter de cel·lulosa s'ha convertit en l'objectiu comú dels fabricants d'èter de cel·lulosa del meu país.