Hvordan forbedrer man produktionen af ​​celluloseether?

Kima Chemical Co.,Ltd gerne vil introducerer forbedringen af ​​celluloseetherproduktionsprocessen og -udstyret i de sidste ti år og analyserer de forskellige egenskaber af æltere og skærreaktorer i celluloseetherproduktionsprocessen. Med den hurtige udvikling af celluloseetherindustrien skifter produktionskapaciteten af ​​et enkelt sæt udstyr fra hundredvis af tons til flere tusinde tons. Det er en uundgåelig tendens, at nyt udstyr erstatter gammelt udstyr.

Nøgleord: cellulose ether; produktionsudstyr; æltemaskine; skærreaktor

Når vi ser tilbage på de sidste ti år med Kinas celluloseetherindustri, er det et glorværdigt årti for udviklingen af ​​celluloseetherindustrien. Produktionskapaciteten af ​​celluloseether har nået mere end 250.000 tons. I 2007 var produktionen af ​​CMC 122.000 tons, og produktionen af ​​ikke-ionisk celluloseether var 62.000 tons. 10.000 tons celluloseether (i 1999, Kina's samlede produktion af celluloseether var kun 25.660 tons), hvilket udgør mere end en fjerdedel af verden's output; en række tusind-ton-niveau virksomheder er med succes kommet ind i rækken af ​​10.000-ton-niveau virksomheder; produktsorter er steget betydeligt , Produktkvaliteten er blevet støt forbedret; bag alt dette er den yderligere modenhed af procesteknologien og den yderligere forbedring af produktionsudstyrsniveauet. Sammenlignet med det udenlandske avancerede niveau er afstanden blevet væsentligt indsnævret.

Denne artikel introducerer den seneste udvikling af indenlandsk celluloseetherproduktionsproces og udstyrsforbedring i de seneste år og introducerer arbejdet udført af Zhejiang Chemical Industry Research Institute i forskning og udvikling af celluloseetherproduktionsudstyr baseret på teorien og tænkningen om grøn kemisk industri. Forskningsarbejde på celluloseether alkaliseringsforetringsreaktor.

1. Produktionsteknologi og udstyr af indenlandsk celluloseether CMC i 1990'erne

Siden Shanghai Celluloid Factory udviklede vand-medium-processen i 1958, er den enkelt-udstyrede laveffekt opløsningsmiddelproces og andre produktionsprocesser blevet brugt til at producere CMC. På hjemmemarkedet bruges æltemaskiner hovedsageligt til etherificeringsreaktioner. I 1990'erne var den årlige produktionskapacitet for et enkelt produktionsanlæg CMC hos de fleste producenter 200-500 tons, og de almindelige modeller for etherificeringsreaktion var 1,5 mio.³ og 3m³ æltemaskiner. Men når æltemaskinen bruges som reaktionsudstyr, på grund af den langsomme hastighed af æltearmen, den lange forætringsreaktionstid, den høje andel af sidereaktioner, den lave udnyttelseshastighed af foretringsmidlet og den dårlige ensartethed af etherificeringsreaktionssubstituentfordeling, de vigtigste reaktionsbetingelser For eksempel er kontrollerbarheden af ​​badforhold, alkalikoncentration og æltearmshastighed dårlig, så det er vanskeligt at indse den omtrentlige homogenitet af etherificeringsreaktionen, og det er endnu vanskeligere at udføre masseoverførsel og permeationsforskning af dyb etherificeringsreaktion. Derfor har æltemaskinen visse begrænsninger som reaktionsudstyret i CMC, og det er flaskehalsen i udviklingen af ​​celluloseetherindustrien. Utilstrækkelighederne ved de almindelige modeller for etherificeringsreaktion i 1990'erne kan opsummeres i tre ord: lille (lille ydelse af en enkelt enhed), lav (lav udnyttelsesgrad af etherificeringsmiddel), dårlig (etherificeringsreaktion erstatter ensartetheden af ​​basefordelingen er dårlig). I lyset af defekterne i æltemaskinens struktur er det nødvendigt at udvikle et reaktionsudstyr, der kan fremskynde etherificeringsreaktionen af ​​materialet, og fordelingen af ​​substituenterne i etherificeringsreaktionen er mere ensartet, således at udnyttelseshastigheden af etherificeringsmidlet er højere. I slutningen af ​​1990'erne håbede mange indenlandske celluloseethervirksomheder, at Zhejiang Research Institute of Chemical Industry ville forske i og udvikle produktionsudstyr, der var et presserende behov for celluloseetherindustrien. Zhejiang Research Institute of Chemical Industry begyndte at blive involveret i forskningen i pulverblandingsproces og udstyr i 1970'erne, dannede et stærkt F&U-hold og opnåede glædelige resultater. Mange teknologier og udstyr er blevet tildelt af ministeriet for kemisk industri og Zhejiang Science and Technology Progress Award. I 1980'erne samarbejdede vi med Tianjin Fire Research Institute i Ministeriet for Offentlig Sikkerhed om at udvikle specialudstyr til fremstilling af tørpulver, som vandt tredjeprisen for Ministeriet for Offentlig Sikkerheds Videnskab og Teknologi Fremskridtspris; i 1990'erne undersøgte og udviklede vi fast-væske-blandingsteknologi og udstyr. Med kendskab til de fremtidige udviklingsmuligheder for celluloseetherindustrien begyndte forskerne fra Zhejiang Provincial Research Institute of Chemical Industry at forske i og udvikle specielt produktionsudstyr til celluloseether.

2. Udviklingsprocessen af ​​speciel reaktor til celluloseether

2.1 Funktioner ved skærblander

Skærblanderens arbejdsprincip er, at under påvirkning af den plovskærformede omrører er pulveret i maskinen turbulent langs cylindervæggen i periferisk og radial retning på den ene side, og pulveret kastes langs de to sider af plovskæret derimod. Bevægelsens baner er på kryds og tværs og kolliderer med hinanden, hvilket genererer en turbulent hvirvel og danner et komplet udvalg af tredimensionelle rumbevægelser. På grund af den relativt dårlige fluiditet af de fibrøse reaktionsråmaterialer kan andre modeller ikke drive de periferiske, radiale og aksiale bevægelser af cellulosen i cylinderen. Gennem forskningen i CMC-produktionsprocessen og udstyr i celluloseetherindustrien i ind- og udland, ved at udnytte sine 30 års forskningsresultater fuldt ud, blev skærblanderen udviklet i 1980'erne oprindeligt valgt som den grundlæggende model for udviklingen af ​​cellulose ether reaktionsudstyr.

2.2 Udviklingsproces af skærreaktor

Gennem testen af ​​en lille eksperimentel maskine har den faktisk opnået en bedre effekt end æltemaskinen. Men når de anvendes direkte i celluloseetherindustrien, er der stadig følgende problemer: 1) I etherificeringsreaktionen er fluiditeten af ​​det fibrøse reaktionsråmateriale relativt dårlig, så strukturen af ​​dets skær og flyvende kniv er ikke tilstrækkelig. Driv cellulosen til at bevæge sig i cylinderens perifere, radiale og aksiale retninger, så blandingen af ​​reaktanterne er ikke tilstrækkelig, hvilket resulterer i lav udnyttelse af reaktanterne og relativt få produkter. 2) På grund af den dårlige stivhed af hovedakslen understøttet af ribber, er det let at forårsage excentricitet efter drift og problemet med akseltætningslækage; derfor trænger udeluften let ind i cylinderen gennem akseltætningen og påvirker vakuumdriften i cylinderen, hvilket resulterer i pulver i cylinderen. Flugt. 3) Deres afgangsventiler er klapventiler eller skiveventiler. Førstnævnte er let at indånde udeluft på grund af dårlig tætningsevne, mens sidstnævnte er let at tilbageholde materialer og forårsage tab af reaktanter. Derfor skal disse problemer løses én efter én.

Forskere har forbedret designet af skærreaktoren mange gange og leveret det til flere celluloseethervirksomheder til prøvebrug og gradvist forbedret designet i henhold til feedbacken. Ved at ændre den strukturelle form af skærene og det forskudte arrangement af to tilstødende skær på begge sider af hovedakslen, vil reaktanterne under påvirkning af skærene ikke kun turbulens i periferisk og radial retning langs cylinderens indervæg, men Sprøjt også langs den normale retning af begge sider af skæret, så reaktanterne er fuldt blandet, og alkaliserings- og etherificeringsreaktionerne gennemført i blandingsprocessen er grundige, udnyttelseshastigheden af ​​reaktanterne er høj, reaktionshastigheden er hurtig og energiforbruget er lavt. Desuden er akseltætningerne og lejesæderne i begge ender af cylinderen fastgjort til endepladen af ​​beslaget gennem flangen for at øge stivheden af ​​hovedakslen, så driften er stabil. Samtidig kan tætningseffekten af ​​akseltætningen sikres, fordi hovedakslen ikke bøjes og deformeres, og pulveret i cylinderen slipper ikke ud. Ved at ændre strukturen af ​​udledningsventilen og forstørre diameteren af ​​udstødningstanken kan den ikke kun effektivt forhindre tilbageholdelse af materialer i udledningsventilen, men også forhindre tab af materialepulver under udstødningen og dermed effektivt reducere reaktionstabet. produkter. Strukturen af ​​den nye reaktor er rimelig. Det kan ikke kun give et stabilt og pålideligt forberedelsesmiljø for celluloseether CMC, men også effektivt forhindre pulveret i cylinderen i at undslippe ved at forbedre lufttætheden af ​​akseltætningen og afgangsventilen. Miljøvenlig, realiserer designideen om grøn kemisk industri.

2.3 Udvikling af skærreaktor

På grund af defekterne i små, lave og dårlige æltemaskiner er skærreaktoren kommet ind i mange indenlandske CMC-produktionsanlæg, og produkterne omfatter seks modeller på 4m³, 6m³, 8m³, 10m³, 15m³og 26m³. I 2007 vandt skærreaktoren den nationale tilladelse til brugsmodelpatent (patentpublikationsnummer: CN200957344). Efter 2007 blev en speciel reaktor til ikke-ionisk celluloseether-produktionslinje (såsom MC/HPMC) udviklet. På nuværende tidspunkt anvender den indenlandske produktion af CMC hovedsagelig opløsningsmiddelmetoden.

Ifølge den aktuelle feedback fra producenter af celluloseether kan brugen af ​​skærreaktorer reducere opløsningsmiddelforbruget med 20% til 30%, og med stigningen i produktionsudstyr er der et potentiale for yderligere reduktion af opløsningsmiddelforbruget. Da skærreaktoren kan nå 15-26m³, er ensartetheden af ​​substituentfordelingen i etherificeringsreaktionen meget bedre end æltemaskinens.

3. Andet produktionsudstyr af celluloseether

I de senere år er andre alternative modeller også under udvikling, mens der er blevet udviklet alkaliserings- og etherificeringsreaktorer for celluloseether.

Luftløfter (patentpublikationsnummer: CN200955897). I opløsningsmiddelmetoden CMC-produktionsprocessen blev rake vakuumtørreren hovedsagelig brugt i opløsningsmiddelgenvinding og tørringsprocessen i fortiden, men rake vakuumtørreren kan kun betjenes intermitterende, mens luftløfteren kan realisere kontinuerlig drift. Luftløfteren knuser CMC-materialet gennem den hurtige rotation af skær og flyvende knive i cylinderen for at øge varmeoverførselsoverfladen, og sprøjter damp ind i cylinderen for fuldt ud at fordampe ethanol fra CMC-materialet og lette genvinding og derved reducere produktionsomkostningerne CMC og spar ethanolressourcer, og fuldfør driften af ​​celluloseethertørringsprocessen på samme tid. Produktet har to modeller på 6,2m³og 8m³.

Granulator (patentpublikationsnummer: CN200957347). I processen med fremstilling af celluloseether ved opløsningsmiddelmetode blev dobbeltskrueekstruderingsgranulator hovedsageligt brugt i fortiden til at granulere natriumcarboxymethylcellulosematerialet efter etherificeringsreaktion, vask og tørring. ZLH-type celluloseethergranulatoren kan ikke kun granulere kontinuerligt som den eksisterende dobbeltskrue ekstruderingsgranulator, men kan også kontinuerligt fjerne materialer ved at føre luft ind i cylinderen og kølevand ind i kappen. Reager spildvarme og forbedrer derved kvaliteten af ​​granulering og sparer elektricitet og kan øge produktoutputhastigheden ved at øge spindelhastigheden og kan justere højden af ​​materialeniveauet i henhold til proceskravene. Produktet har to modeller på 3,2m³og 4m³.

Luftstrømsblander (patentpublikationsnummer: CN200939372). MQH-type luftstrømsblander sender komprimeret luft ind i blandekammeret gennem dysen på blandehovedet, og materialet stiger øjeblikkeligt spiral langs cylindervæggen med den komprimerede luft for at danne en fluidiseret blandingstilstand. Efter adskillige pulsblæsnings- og pauseintervaller kan den hurtige og ensartede blanding af materialer i det fulde volumen realiseres. Forskelle mellem forskellige produktpartier bringes sammen ved blanding. På nuværende tidspunkt er der fem typer produkter: 15m³, 30 m³, 50 m³, 80 m³og 100 m³.

Selvom kløften mellem mit lands celluloseetherproduktionsudstyr og udenlandske avancerede niveauer bliver yderligere indsnævret, er det stadig nødvendigt at forbedre procesniveauet yderligere og foretage yderligere forbedringer for at løse de problemer, der ikke er kompatible med det nuværende produktionsudstyr.

4. Outlook

mit lands celluloseetherindustri udvikler aktivt design og forarbejdning af nyt udstyr og kombinerer udstyrets egenskaber for løbende at forbedre processen. Producenter og udstyrsproducenter er begyndt at udvikle og anvende nyt udstyr i fællesskab. Disse afspejler alle fremskridtene i mit lands celluloseetherindustri. , vil denne forbindelse have en vigtig indflydelse på industriens udvikling. I de senere år har mit lands celluloseetherindustri, baseret på teknologien med kinesiske karakteristika, enten absorberet international avanceret erfaring, introduceret udenlandske enheder eller gjort fuld brug af indenlandsk udstyr for at fuldføre transformationen fra det oprindelige "beskidte, rodede, fattige" og arbejdskrævende værkstedsproduktion til Overgangen af ​​mekanisering og automatisering for at opnå et stort spring i produktionskapacitet, kvalitet og effektivitet i celluloseetherindustrien er blevet det fælles mål for mit lands celluloseetherproducenter.