چگونه تولید اتر سلولزی را بهبود دهیم؟

شرکت کیما شیمی با مسئولیت محدود می خواهم معرفی بهبود فرآیند تولید اتر سلولز و تجهیزات در ده سال گذشته و تجزیه و تحلیل ویژگی‌های مختلف راکتور خمیر کن و کولتر در فرآیند تولید اتر سلولز. با توسعه سریع صنعت اتر سلولز، ظرفیت تولید یک مجموعه تجهیزات از صدها تن به چند هزار تن در حال تغییر است. این یک روند اجتناب ناپذیر است که تجهیزات جدید جایگزین تجهیزات قدیمی شوند.

کلمات کلیدی: اتر سلولز؛ تجهیزات تولید؛ خمیر کن راکتور کولتر

با نگاهی به ده سال گذشته صنعت اتر سلولز در چین، این یک دهه باشکوه برای توسعه صنعت اتر سلولز است. ظرفیت تولید اتر سلولز به بیش از 250000 تن رسیده است. در سال 2007، خروجی CMC 122000 تن و خروجی اتر سلولز غیر یونی 62000 تن بود. 10000 تن اتر سلولز (در سال 1999، چین'کل خروجی اتر سلولز تنها 25660 تن بوده که بیش از یک چهارم کل جهان را تشکیل می دهد.'خروجی s; تعدادی از شرکت های هزار تنی با موفقیت وارد رتبه شرکت های 10000 تنی شده اند. انواع محصول به طور قابل توجهی افزایش یافته است، کیفیت محصول به طور پیوسته بهبود یافته است. پشت همه اینها بلوغ بیشتر فناوری فرآیند و بهبود بیشتر سطح تجهیزات تولید است. در مقایسه با سطح پیشرفته خارجی، شکاف به طور قابل توجهی کاهش یافته است.

این مقاله آخرین پیشرفت فرآیند تولید اتر سلولز داخلی و بهبود تجهیزات در سال‌های اخیر را معرفی می‌کند و به معرفی کار انجام شده توسط موسسه تحقیقات صنایع شیمیایی ژجیانگ در تحقیق و توسعه تجهیزات تولید اتر سلولز بر اساس تئوری و تفکر صنعت شیمیایی سبز می‌پردازد. کار تحقیقاتی روی راکتور اتریفیکاسیون قلیایی اتر سلولز.

1. فن آوری تولید و تجهیزات اتر سلولز CMC داخلی در دهه 1990

از آنجایی که کارخانه سلولوئید شانگهای فرآیند متوسط ​​آب را در سال 1958 توسعه داد، فرآیند حلال کم توان تک تجهیزاتی و سایر فرآیندهای تولید برای تولید CMC استفاده شده است. در داخل کشور، خمیر کن ها عمدتا برای واکنش های اتریفیکاسیون استفاده می شوند. در دهه 1990، ظرفیت تولید سالانه یک کارخانه تولیدی واحد CMC اکثر تولیدکنندگان 200 تا 500 تن بود و مدل های اصلی واکنش اتریفیکاسیون 1.5 متر بود.³ و 3 متر³ خمیر کن ها با این حال، هنگامی که خمیر کن به عنوان تجهیزات واکنش استفاده می شود، به دلیل سرعت آهسته بازوی ورز دهنده، زمان واکنش طولانی اتریفیکاسیون، نسبت زیاد واکنش های جانبی، نرخ استفاده کم از عامل اتریفیکاسیون و یکنواختی ضعیف توزیع جایگزین واکنش اتریفیکاسیون، شرایط اصلی واکنش به عنوان مثال، قابلیت کنترل نسبت حمام، غلظت قلیایی و سرعت بازوی ورز دادن ضعیف است، بنابراین درک همگنی تقریبی واکنش اتریفیکاسیون دشوار است، و حتی انجام انتقال جرم دشوارتر است. و تحقیق نفوذ واکنش اتریفیکاسیون عمیق بنابراین، خمیر کن به عنوان تجهیزات واکنش CMC محدودیت های خاصی دارد و گلوگاه توسعه صنعت اتر سلولز است. نارسایی‌های مدل‌های اصلی واکنش اتریفیکاسیون در دهه 1990 را می‌توان در سه کلمه خلاصه کرد: کوچک (خروجی کوچک یک دستگاه)، کم (میزان استفاده کم از عامل اتریفیکاسیون)، ضعیف (واکنش اتریفیکاسیون جایگزین یکنواختی توزیع پایه می‌شود. فقیر است). با توجه به ایرادات موجود در ساختار خمیر کن، لازم است تجهیزات واکنشی ایجاد شود که بتواند واکنش اتریفیکاسیون مواد را تسریع بخشد و توزیع جانشین ها در واکنش اتریفیکاسیون یکنواخت تر باشد، به طوری که میزان استفاده عامل اتریفیکاسیون بالاتر است. در اواخر دهه 1990، بسیاری از شرکت‌های داخلی اتر سلولز امیدوار بودند که موسسه تحقیقاتی صنایع شیمیایی ژجیانگ، تجهیزات تولیدی را که به فوریت مورد نیاز صنعت سلولز است، تحقیق و توسعه دهد. موسسه تحقیقاتی صنایع شیمیایی ژجیانگ در دهه 1970 شروع به درگیر شدن در تحقیقات فرآیند مخلوط کردن پودر و تجهیزات کرد، یک تیم تحقیق و توسعه قوی تشکیل داد و به نتایج خوشحال کننده ای دست یافت. بسیاری از فناوری ها و تجهیزات توسط وزارت صنایع شیمیایی و جایزه پیشرفت علم و فناوری ژجیانگ اعطا شده است. در دهه 1980، ما با موسسه تحقیقات آتش نشانی تیانجین وزارت امنیت عمومی برای توسعه تجهیزات ویژه برای تولید پودر خشک همکاری کردیم که برنده جایزه سوم جایزه پیشرفت علم و فناوری وزارت امنیت عمومی شد. در دهه 1990، ما فناوری و تجهیزات اختلاط مایع جامد را تحقیق و توسعه دادیم. محققان موسسه تحقیقاتی صنایع شیمیایی استان ژجیانگ با آگاهی از چشم انداز توسعه آینده صنعت اتر سلولز، شروع به تحقیق و توسعه تجهیزات تولید ویژه اتر سلولز کردند.

2. فرآیند توسعه راکتور ویژه برای اتر سلولز

2.1 ویژگی های میکسر کولتر

اصل کار مخلوط کن کولتر بدین صورت است که در اثر همزن گاوآهن شکل، پودر موجود در دستگاه از یک طرف در امتداد دیواره سیلندر در جهت محیطی و شعاعی متلاطم می شود و پودر در امتداد دو طرف پرتاب می شود. از طرف دیگر گاوآهن. مسیرهای حرکت متقاطع هستند و با یکدیگر برخورد می کنند، در نتیجه یک گرداب متلاطم ایجاد می شود و طیف کاملی از حرکت فضایی سه بعدی را تشکیل می دهد. به دلیل سیالیت نسبتا ضعیف مواد اولیه واکنش فیبری، مدل های دیگر نمی توانند حرکات محیطی، شعاعی و محوری سلولز در سیلندر را هدایت کنند. از طریق تحقیق بر روی فرآیند تولید CMC و تجهیزات صنعت اتر سلولز در داخل و خارج از کشور، با استفاده کامل از نتایج تحقیقات 30 ساله خود، میکسر کولتر توسعه یافته در دهه 1980 در ابتدا به عنوان مدل پایه برای توسعه سلولز انتخاب شد. تجهیزات واکنش اتر

2.2 فرآیند توسعه راکتور کولتر

از طریق آزمایش یک ماشین آزمایشی کوچک، در واقع اثر بهتری نسبت به خمیرگیر به دست آورده است. با این حال، هنگامی که آنها به طور مستقیم در صنعت اتر سلولز استفاده می شوند، هنوز مشکلات زیر وجود دارد: 1) در واکنش اتریفیکاسیون، سیالیت مواد اولیه واکنش الیافی نسبتا ضعیف است، بنابراین ساختار کولتر و چاقوی پرنده آن نیست. کافی سلولز را به سمت حرکت در جهات محیطی، شعاعی و محوری بشکه سوق دهید، بنابراین اختلاط واکنش‌دهنده‌ها کافی نیست و در نتیجه استفاده کم از واکنش‌دهنده‌ها و محصولات نسبتاً کمی ایجاد می‌شود. 2) به دلیل استحکام ضعیف محور اصلی که توسط دنده ها پشتیبانی می شود، پس از کار به راحتی می توان خارج از مرکز را ایجاد کرد و مشکل نشتی مهر و موم شفت. بنابراین، هوای بیرون به راحتی از طریق مهر و موم شفت به سیلندر حمله می کند و بر عملکرد خلاء در سیلندر تأثیر می گذارد و در نتیجه پودر در سیلندر ایجاد می شود. فرار کنید. 3) دریچه های تخلیه آنها شیر فلپر یا شیر دیسکی است. هوای اولی به دلیل عملکرد ضعیف آب بندی به راحتی قابل استنشاق است، در حالی که دومی به راحتی مواد را نگه می دارد و باعث از بین رفتن واکنش دهنده ها می شود. بنابراین باید این مشکلات یکی یکی حل شود.

محققان بارها طراحی راکتور کولتر را بهبود بخشیده اند و آن را برای استفاده آزمایشی در اختیار چندین شرکت اتر سلولزی قرار داده اند و با توجه به بازخوردها به تدریج طراحی را بهبود بخشیده اند. با تغییر شکل ساختاری کولرها و آرایش پلکانی دو کولتر مجاور در دو طرف شفت اصلی، واکنش دهنده ها تحت اثر کولترها نه تنها در جهات محیطی و شعاعی در امتداد دیواره داخلی سیلندر آشفته می شوند، بلکه همچنین در امتداد جهت طبیعی هر دو طرف کولتر پاشیده شود، بنابراین واکنش دهنده ها کاملاً مخلوط می شوند و واکنش های قلیایی و اتریفیکاسیون کامل در فرآیند اختلاط کامل می شود، سرعت استفاده از واکنش دهنده ها بالا است، سرعت واکنش سریع است و مصرف انرژی کم است. علاوه بر این، مهر و موم شفت و صندلی های بلبرینگ در هر دو انتهای سیلندر به صفحه انتهایی براکت از طریق فلنج ثابت می شوند تا استحکام شفت اصلی افزایش یابد، بنابراین عملکرد پایدار است. در عین حال، می توان از اثر آب بندی مهر و موم شفت اطمینان حاصل کرد زیرا شفت اصلی خم نمی شود و تغییر شکل نمی دهد و پودر موجود در سیلندر فرار نمی کند. با تغییر ساختار دریچه تخلیه و بزرگتر کردن قطر مخزن اگزوز، نه تنها می تواند به طور موثر از ماندن مواد در شیر تخلیه جلوگیری کند، بلکه از هدر رفتن پودر مواد در هنگام خروج اگزوز نیز جلوگیری می کند، بنابراین به طور موثری از دست دادن واکنش را کاهش می دهد. محصولات ساختار راکتور جدید معقول است. این نه تنها می تواند یک محیط آماده سازی پایدار و قابل اعتماد برای CMC اتر سلولزی فراهم کند، بلکه با بهبود هوابندی مهر و موم شفت و شیر تخلیه، به طور موثری از خروج پودر موجود در سیلندر جلوگیری می کند. سازگار با محیط زیست، تحقق ایده طراحی صنعت شیمیایی سبز.

2.3 توسعه راکتور کولتر

راکتور کولتر به دلیل ایرادات خمیرکن های کوچک، کم و ضعیف وارد بسیاری از کارخانه های تولید CMC داخلی شده است و محصولات شامل شش مدل 4 متری می باشد.³، 6 متر³، 8 متر³، 10 متر³، 15 متر³، و 26 متر³. در سال 2007، راکتور کولتر مجوز ثبت اختراع مدل ملی را به دست آورد (شماره انتشار پتنت: CN200957344). پس از سال 2007، یک راکتور ویژه برای خط تولید اتر سلولز غیر یونی (مانند MC/HPMC) توسعه یافت. در حال حاضر، تولید داخلی CMC عمدتاً از روش حلال استفاده می کند.

با توجه به بازخورد فعلی تولیدکنندگان اتر سلولزی، استفاده از راکتورهای کولتر می تواند مصرف حلال را بین 20 تا 30 درصد کاهش دهد و با افزایش تجهیزات تولید، پتانسیل کاهش بیشتر در استفاده از حلال وجود دارد. از آنجایی که راکتور کولتر می تواند به 15-26 متر برسد³یکنواختی توزیع جانشین در واکنش اتریفیکاسیون بسیار بهتر از خمیر کن است.

3. سایر تجهیزات تولید اتر سلولز

در سال های اخیر، همزمان با توسعه راکتورهای قلیایی اتر سلولزی و اتریفیکاسیون، مدل های جایگزین دیگری نیز در دست توسعه هستند.

بالابر هوا (شماره انتشار پتنت: CN200955897). در فرآیند تولید CMC روش حلال، خشک کن خلاء چنگکی عمدتاً در فرآیند بازیابی حلال و خشک کردن در گذشته استفاده می شد، اما خشک کن خلاء چنگکی فقط می تواند به طور متناوب کار کند، در حالی که بالابر هوا می تواند عملیات مداوم را درک کند. بالابر هوا مواد CMC را از طریق چرخش سریع کولترها و چاقوهای پرنده در سیلندر خرد می کند تا سطح انتقال حرارت را افزایش دهد و بخار را به داخل سیلندر می پاشد تا اتانول را از مواد CMC کاملاً تبخیر کند و بازیابی را تسهیل کند و در نتیجه هزینه تولید را کاهش دهد. CMC و صرفه جویی در منابع اتانول و تکمیل عملیات خشک کردن اتر سلولز در همان زمان. این محصول دارای دو مدل 6.2 متری می باشد³و 8 متر³.

گرانولاتور (شماره انتشار پتنت: CN200957347). در فرآیند تولید اتر سلولز به روش حلال، در گذشته عمدتاً از گرانول اکستروژن دو مارپیچ برای دانه بندی مواد سدیم کربوکسی متیل سلولز پس از واکنش اتریفیکاسیون، شستشو و خشک کردن استفاده می شد. گرانولاتور اتر سلولزی نوع ZLH نه تنها می تواند مانند گرانولاتور اکستروژن دو پیچ موجود به طور مداوم دانه بندی کند، بلکه می تواند به طور مداوم مواد را با تغذیه هوا به داخل سیلندر و خنک کردن آب به داخل ژاکت حذف کند. واکنش گرمای اتلاف، در نتیجه بهبود کیفیت دانه بندی، و صرفه جویی در مصرف برق، و می تواند نرخ خروجی محصول را با افزایش سرعت اسپیندل افزایش دهد و می تواند ارتفاع سطح مواد را با توجه به نیازهای فرآیند تنظیم کند. این محصول دارای دو مدل 3.2 متری می باشد³و 4 متر³.

میکسر جریان هوا (شماره انتشار پتنت: CN200939372). میکسر جریان هوا از نوع MQH هوای فشرده را از طریق نازل روی سر اختلاط به داخل محفظه اختلاط می فرستد و مواد فوراً به صورت مارپیچی در امتداد دیواره سیلندر همراه با هوای فشرده بالا می روند تا حالت اختلاط سیال ایجاد شود. پس از چند بار دمیدن پالس و فواصل مکث، می توان به اختلاط سریع و یکنواخت مواد در حجم کامل پی برد. تفاوت‌های بین دسته‌های مختلف محصول با اختلاط جمع می‌شود. در حال حاضر پنج نوع محصول وجود دارد: 15 متر³، 30 متر³، 50 متر³، 80 متر³، و 100 متر³.

اگرچه شکاف بین تجهیزات تولید اتر سلولز کشور من و سطوح پیشرفته خارجی بیشتر در حال کاهش است، اما همچنان لازم است که سطح فرآیند را بیشتر بهبود بخشیم و برای رفع مشکلاتی که با تجهیزات فعلی تولید سازگار نیستند، بهبودهای بیشتری انجام دهیم.

4. چشم انداز

صنعت اتر سلولز کشور من به طور فعال در حال توسعه طراحی و پردازش تجهیزات جدید و ترکیب ویژگی های تجهیزات برای بهبود مستمر فرآیند است. تولیدکنندگان و سازندگان تجهیزات شروع به توسعه و به کارگیری تجهیزات جدید کرده اند. همه اینها نشان دهنده پیشرفت صنعت اتر سلولزی کشور من است. ، این پیوند تأثیر مهمی در توسعه صنعت خواهد داشت. در سال‌های اخیر، صنعت اتر سلولزی کشور من، بر اساس فناوری با ویژگی‌های چینی، یا تجربه پیشرفته بین‌المللی را جذب کرده است، یا دستگاه‌های خارجی را معرفی کرده است، یا از تجهیزات داخلی استفاده کامل کرده است تا تبدیل از «کثیف، نامرتب، فقیر» اصلی را تکمیل کند. و تولید کارگاهی کار فشرده به انتقال مکانیزاسیون و اتوماسیون برای دستیابی به جهش بزرگ در ظرفیت تولید، کیفیت و کارایی در صنعت اتر سلولزی به هدف مشترک سازندگان اتر سلولزی کشورم تبدیل شده است.