¿Cómo mejorar la producción de éter de celulosa?

Kima química Co., Ltd quisiera introducir la mejora del proceso y equipo de producción de éter de celulosa en los últimos diez años, y analizar las diferentes características de la amasadora y el reactor de reja en el proceso de producción de éter de celulosa. Con el rápido desarrollo de la industria del éter de celulosa, la capacidad de producción de un solo conjunto de equipos está pasando de cientos de toneladas a varios miles de toneladas. Es una tendencia inevitable que los nuevos equipos reemplacen a los viejos.

Palabras clave: éter de celulosa; equipo de producción; amasadora; reactor de reja

Si echamos la vista atrás a los últimos diez años de la industria del éter de celulosa de China, es una década gloriosa para el desarrollo de la industria del éter de celulosa. La capacidad de producción de éter de celulosa ha alcanzado más de 250.000 toneladas. En 2007, la producción de CMC fue de 122.000 toneladas y la de éter de celulosa no iónico fue de 62.000 toneladas. 10.000 toneladas de éter de celulosa (en 1999, China'La producción total de éter de celulosa fue de sólo 25.660 toneladas), lo que representa más de una cuarta parte de la producción mundial.'salida; varias empresas de nivel de miles de toneladas han entrado con éxito en las filas de empresas de nivel de 10.000 toneladas; la variedad de productos ha aumentado significativamente y la calidad del producto ha mejorado constantemente; Detrás de todo esto está la mayor madurez de la tecnología de proceso y la mejora adicional del nivel de equipamiento de producción. En comparación con el nivel avanzado extranjero, la brecha se ha reducido significativamente.

Este artículo presenta los últimos avances en el proceso de producción nacional de éter de celulosa y la mejora de equipos en los últimos años, y presenta el trabajo realizado por el Instituto de Investigación de la Industria Química de Zhejiang en la investigación y el desarrollo de equipos de producción de éter de celulosa basados ​​en la teoría y el pensamiento de la industria química verde. Trabajo de investigación sobre reactor de eterificación por alcalinización de éter de celulosa.

1. Tecnología y equipos de producción de éter de celulosa CMC doméstico en la década de 1990

Desde que Shanghai Celluloid Factory desarrolló el proceso en medio agua en 1958, se han utilizado el proceso de solvente de bajo consumo de equipo único y otros procesos de producción para producir CMC. En el país, las amasadoras se utilizan principalmente para reacciones de eterificación. En la década de 1990, la capacidad de producción anual de una sola planta de producción de CMC de la mayoría de los fabricantes era de 200 a 500 toneladas, y los modelos convencionales de reacción de eterificación eran de 1,5 millones.³ y 3m³ amasadoras. Sin embargo, cuando se utiliza la amasadora como equipo de reacción, debido a la baja velocidad del brazo amasador, el largo tiempo de reacción de eterificación, la alta proporción de reacciones secundarias, la baja tasa de utilización del agente de eterificación y la escasa uniformidad del Distribución de sustituyentes de la reacción de eterificación, condiciones principales de la reacción. Por ejemplo, la capacidad de control de la proporción del baño, la concentración de álcali y la velocidad del brazo de amasado es pobre, por lo que es difícil lograr la homogeneidad aproximada de la reacción de eterificación, y es aún más difícil realizar la transferencia de masa. e investigación de permeación de reacciones de eterificación profunda. Por lo tanto, la amasadora tiene ciertas limitaciones como equipo de reacción de CMC y es el cuello de botella del desarrollo de la industria del éter de celulosa. Las deficiencias de los principales modelos de reacción de eterificación en la década de 1990 se pueden resumir en tres palabras: pequeño (pequeña producción de un solo dispositivo), bajo (baja tasa de utilización del agente de eterificación), pobre (la reacción de eterificación reemplaza la uniformidad de la distribución de bases). es pobre). En vista de los defectos en la estructura de la amasadora, es necesario desarrollar un equipo de reacción que pueda acelerar la reacción de eterificación del material, y la distribución de los sustituyentes en la reacción de eterificación sea más uniforme, de modo que la tasa de utilización del agente de eterificación es mayor. A finales de la década de 1990, muchas empresas nacionales de éter de celulosa esperaban que el Instituto de Investigación de la Industria Química de Zhejiang investigara y desarrollara equipos de producción que la industria del éter de celulosa necesitaba con urgencia. El Instituto de Investigación de la Industria Química de Zhejiang comenzó a involucrarse en la investigación de procesos y equipos de mezcla de polvo en la década de 1970, formó un sólido equipo de I+D y logró resultados gratificantes. Muchas tecnologías y equipos han sido premiados por el Ministerio de Industria Química y el Premio al Progreso Científico y Tecnológico de Zhejiang. En la década de 1980, cooperamos con el Instituto de Investigación sobre Incendios de Tianjin del Ministerio de Seguridad Pública para desarrollar equipos especiales para la producción de polvo seco, que ganó el tercer premio del Premio al Progreso Científico y Tecnológico del Ministerio de Seguridad Pública; En la década de 1990, investigamos y desarrollamos tecnología y equipos de mezcla sólido-líquido. Conscientes de las perspectivas de desarrollo futuro de la industria del éter de celulosa, los investigadores del Instituto Provincial de Investigación de la Industria Química de Zhejiang comenzaron a investigar y desarrollar equipos de producción especiales para el éter de celulosa.

2. El proceso de desarrollo de un reactor especial para éter de celulosa.

2.1 Características del mezclador de rejas

El principio de funcionamiento del mezclador de rejas es que bajo la acción del agitador en forma de reja de arado, el polvo en la máquina es turbulento a lo largo de la pared del cilindro en las direcciones circunferencial y radial por un lado, y el polvo se lanza a lo largo de los dos lados. por el contrario, la reja del arado. Las trayectorias del movimiento se entrecruzan y chocan entre sí, generando así un vórtice turbulento y formando una gama completa de movimiento espacial tridimensional. Debido a la fluidez relativamente pobre de las materias primas de reacción fibrosas, otros modelos no pueden impulsar los movimientos circunferenciales, radiales y axiales de la celulosa en el cilindro. A través de la investigación sobre el proceso de producción de CMC y los equipos de la industria del éter de celulosa en el país y en el extranjero, aprovechando al máximo sus 30 años de resultados de investigación, el mezclador de rejas desarrollado en la década de 1980 fue seleccionado inicialmente como modelo básico para el desarrollo de celulosa. Equipo de reacción de éter.

2.2 Proceso de desarrollo del reactor de reja.

A través de la prueba de una pequeña máquina experimental, de hecho ha obtenido un mejor efecto que la amasadora. Sin embargo, cuando se utilizan directamente en la industria del éter de celulosa, todavía existen los siguientes problemas: 1) En la reacción de eterificación, la fluidez de la materia prima de reacción fibrosa es relativamente pobre, por lo que la estructura de su reja y su cuchilla voladora no es suficiente. Impulsar la celulosa para que se mueva en las direcciones circunferencial, radial y axial del cilindro, de modo que la mezcla de los reactivos no sea suficiente, lo que resulta en una baja utilización de los reactivos y relativamente pocos productos. 2) Debido a la poca rigidez del eje principal sostenido por nervaduras, es fácil causar excentricidad después de la operación y el problema de fugas en el sello del eje; por lo tanto, el aire exterior invade fácilmente el cilindro a través del sello del eje y afecta la operación de vacío en el cilindro, lo que genera polvo en el cilindro. Escapar. 3) Sus válvulas de descarga son válvulas de charnela o válvulas de disco. El primero es fácil de inhalar aire exterior debido al pobre rendimiento de sellado, mientras que el segundo es fácil de retener materiales y provocar la pérdida de reactivos. Por tanto, estos problemas deben solucionarse uno a uno.

Los investigadores mejoraron muchas veces el diseño del reactor de reja, lo proporcionaron a varias empresas de éter de celulosa para su uso de prueba y mejoraron gradualmente el diseño de acuerdo con los comentarios. Al cambiar la forma estructural de las rejas y la disposición escalonada de dos rejas adyacentes a ambos lados del eje principal, los reactivos bajo la acción de las rejas no sólo generan turbulencias en las direcciones circunferencial y radial a lo largo de la pared interior del cilindro, sino que también salpique a lo largo de la dirección normal de ambos lados de la reja, de modo que los reactivos estén completamente mezclados y las reacciones de alcalinización y eterificación completadas en el proceso de mezcla sean exhaustivas, la tasa de utilización de los reactivos sea alta, la velocidad de reacción sea rápida y el El consumo de energía es bajo. Además, los sellos del eje y los asientos de los cojinetes en ambos extremos del cilindro están fijados a la placa final del soporte a través de la brida para aumentar la rigidez del eje principal, por lo que la operación es estable. Al mismo tiempo, se puede garantizar el efecto de sellado del sello del eje porque el eje principal no se dobla ni se deforma y el polvo del cilindro no se escapa. Al cambiar la estructura de la válvula de descarga y aumentar el diámetro del tanque de escape, no solo se puede prevenir eficazmente la retención de materiales en la válvula de descarga, sino también prevenir la pérdida de material en polvo durante el escape, reduciendo así eficazmente la pérdida de reacción. productos. La estructura del nuevo reactor es razonable. No solo puede proporcionar un ambiente de preparación estable y confiable para el éter de celulosa CMC, sino que también previene eficazmente que el polvo en el cilindro se escape al mejorar la hermeticidad del sello del eje y la válvula de descarga. Respetuoso con el medio ambiente, haciendo realidad la idea de diseño de la industria química ecológica.

2.3 Desarrollo del reactor de reja

Debido a los defectos de las amasadoras pequeñas, bajas y deficientes, el reactor de reja ha ingresado a muchas plantas de producción nacionales de CMC y los productos incluyen seis modelos de 4 m.³, 6m³, 8m³, 10m³, 15m³y 26m³. En 2007, el reactor Coulter obtuvo la autorización de patente de modelo de utilidad nacional (número de publicación de patente: CN200957344). Después de 2007, se desarrolló un reactor especial para la línea de producción de éter de celulosa no iónico (como MC/HPMC). En la actualidad, la producción nacional de CMC adopta principalmente el método solvente.

Según los comentarios actuales de los fabricantes de éter de celulosa, el uso de reactores de reja puede reducir el uso de solventes entre un 20 % y un 30 % y, con el aumento del equipo de producción, existe la posibilidad de una mayor reducción en el uso de solventes. Dado que el reactor de reja puede alcanzar los 15-26 m³, la uniformidad de la distribución de sustituyentes en la reacción de eterificación es mucho mejor que la de la amasadora.

3. Otros equipos de producción de éter de celulosa.

En los últimos años, mientras se desarrollan reactores de alcalinización y eterificación de éter de celulosa, también se están desarrollando otros modelos alternativos.

Elevador de aire (número de publicación de patente: CN200955897). En el proceso de producción CMC con método solvente, el secador de vacío con rastrillo se usaba principalmente en el proceso de recuperación y secado de solventes en el pasado, pero el secador de vacío con rastrillo solo puede operarse de manera intermitente, mientras que el elevador de aire puede realizar una operación continua. El elevador de aire tritura el material CMC mediante la rápida rotación de rejas y cuchillas voladoras en el cilindro para aumentar la superficie de transferencia de calor, y rocía vapor en el cilindro para volatilizar completamente el etanol del material CMC y facilitar la recuperación, reduciendo así el costo de producción de CMC y ahorra recursos de etanol, y completa la operación del proceso de secado de éter de celulosa al mismo tiempo. El producto tiene dos modelos de 6,2m.³y 8m³.

Granulador (número de publicación de patente: CN200957347). En el proceso de producción de éter de celulosa mediante el método disolvente, en el pasado se utilizaba principalmente el granulador de extrusión de doble tornillo para granular el material de carboximetilcelulosa sódica después de la reacción de eterificación, lavado y secado. El granulador de éter de celulosa tipo ZLH no solo puede granular continuamente como el granulador de extrusión de doble tornillo existente, sino que también puede eliminar materiales continuamente alimentando aire al cilindro y enfriando agua a la camisa. Reacciona el calor residual, mejorando así la calidad de la granulación y ahorrando electricidad, y puede aumentar la tasa de producción del producto aumentando la velocidad del husillo, y puede ajustar la altura del nivel del material de acuerdo con los requisitos del proceso. El producto tiene dos modelos de 3,2m.³y 4m³.

Mezclador de flujo de aire (número de publicación de patente: CN200939372). El mezclador de flujo de aire tipo MQH envía aire comprimido a la cámara de mezcla a través de la boquilla en el cabezal de mezcla, y el material se eleva instantáneamente en espiral a lo largo de la pared del cilindro con el aire comprimido para formar un estado de mezcla fluidizado. Después de varios intervalos de pausa y soplado de pulso, se puede lograr la mezcla rápida y uniforme de materiales en todo el volumen. Las diferencias entre diferentes lotes de producto se combinan mediante mezcla. En la actualidad existen cinco tipos de productos: 15m³, 30m³, 50m³, 80m³y 100m³.

Aunque la brecha entre los equipos de producción de éter de celulosa de mi país y los niveles avanzados extranjeros se está reduciendo aún más, todavía es necesario mejorar aún más el nivel del proceso y realizar más mejoras para abordar los problemas que no son compatibles con los equipos de producción actuales.

4. Perspectiva

La industria del éter de celulosa de mi país está desarrollando activamente el diseño y procesamiento de nuevos equipos y combinando las características del equipo para mejorar continuamente el proceso. Los fabricantes y fabricantes de equipos han comenzado a desarrollar y utilizar conjuntamente nuevos equipos. Todo esto refleja el progreso de la industria del éter de celulosa de mi país. , este vínculo tendrá un impacto importante en el desarrollo de la industria. En los últimos años, la industria del éter de celulosa de mi país, basada en tecnología con características chinas, ha absorbido experiencia avanzada internacional, ha introducido dispositivos extranjeros o ha hecho pleno uso de equipos nacionales para completar la transformación del original "sucio, desordenado y pobre". y producción en talleres que requieren mucha mano de obra. La transición de la mecanización y la automatización para lograr un gran salto en la capacidad de producción, la calidad y la eficiencia en la industria del éter de celulosa se ha convertido en el objetivo común de los fabricantes de éter de celulosa de mi país.