Kuinka parantaa selluloosaeetterin tuotantoa?

Kima Chemical Co., Ltd haluaisi esittelee selluloosaeetterin valmistusprosessin ja -laitteiston parannuksia viimeisen kymmenen vuoden aikana sekä analysoi selluloosaeetterin tuotantoprosessin vaivaus- ja vantausreaktorin erilaisia ​​ominaisuuksia. Selluloosaeetteriteollisuuden nopean kehityksen myötä yhden laitesarjan tuotantokapasiteetti on siirtymässä sadoista tonneista useisiin tuhansiin tonneihin. On väistämätön trendi, että uudet laitteet korvaavat vanhat laitteet.

Avainsanat: selluloosaeetteri; tuotantolaitteet; vaivauskone; coulter-reaktori

Kiinan selluloosaeetteriteollisuuden viimeisten kymmenen vuoden aikana se on loistava vuosikymmen selluloosaeetteriteollisuuden kehitykselle. Selluloosaeetterin tuotantokapasiteetti on saavuttanut yli 250 000 tonnia. Vuonna 2007 CMC:n tuotanto oli 122 000 tonnia ja ionittoman selluloosaeetterin tuotanto oli 62 000 tonnia. 10 000 tonnia selluloosaeetteriä (vuonna 1999, Kiina'Selluloosaeetterin kokonaistuotanto oli vain 25 660 tonnia), mikä vastaa yli neljännestä maailman kokonaismäärästä.'s tuotos; useat tuhannen tonnin tason yritykset ovat onnistuneesti päässeet 10 000 tonnin tason yritysten joukkoon; tuotelajikkeet ovat lisääntyneet merkittävästi, tuotteiden laatu on parantunut jatkuvasti; Kaiken tämän takana on prosessiteknologian kypsyminen ja tuotantolaitteistotason edelleen parantaminen. Ulkomaiseen edistyneeseen tasoon verrattuna ero on kaventunut merkittävästi.

Tämä artikkeli esittelee kotimaisen selluloosaeetterin tuotantoprosessin viimeisimmän kehityksen ja laitteiden parantamisen viime vuosina sekä esittelee Zhejiangin kemianteollisuuden tutkimuslaitoksen tekemää työtä vihreän kemianteollisuuden teoriaan ja ajatteluun perustuvien selluloosaeetterin tuotantolaitteiden tutkimuksessa ja kehittämisessä. Selluloosaeetterin alkalointieetteröintireaktorin tutkimustyö.

1. Kotimaisen selluloosaeetterin CMC:n tuotantotekniikka ja laitteet 1990-luvulla

Siitä lähtien, kun Shanghai Celluloid Factory kehitti vesi-väliaineprosessin vuonna 1958, CMC:n valmistukseen on käytetty yhden laitteen pienitehoista liuotinprosessia ja muita tuotantoprosesseja. Kotimaassa vaivauskoneita käytetään pääasiassa eetteröintireaktioihin. 1990-luvulla useimpien valmistajien yhden CMC-tuotantolaitoksen vuotuinen tuotantokapasiteetti oli 200-500 tonnia ja eetteröintireaktion valtavirran mallit olivat 1,5 m.³ ja 3m³ vaivaajia. Kuitenkin, kun vaivauslaitetta käytetään reaktiolaitteistona, johtuen vaivausvarren hitaasta nopeudesta, pitkästä eetteröintireaktioajasta, sivureaktioiden suuresta osuudesta, eetteröintiaineen alhaisesta käyttöasteesta ja vaivausvarren huonosta yhtenäisyydestä. eetteröintireaktion substituenttien jakauma, pääreaktio-olosuhteet Esimerkiksi kylpysuhteen, alkalipitoisuuden ja vaivausvarren nopeuden hallittavuus on huono, joten eetteröintireaktion likimääräistä homogeenisuutta on vaikea toteuttaa ja massansiirto on vielä vaikeampaa. ja syvän eetteröintireaktion läpäisytutkimus. Siksi vaivaimella on tiettyjä rajoituksia CMC:n reaktiolaitteistona ja se on selluloosaeetteriteollisuuden kehityksen pullonkaula. 1990-luvun eetteröintireaktion valtavirran mallien puutteet voidaan tiivistää kolmeen sanaan: pieni (pieni yhden laitteen teho), alhainen (eetteröintiaineen alhainen käyttöaste), huono (eetteröintireaktio korvaa perusjakauman tasaisuus on köyhä). Sekoittimen rakenteessa ilmenevien virheiden vuoksi on tarpeen kehittää reaktiolaitteisto, joka voi nopeuttaa materiaalin eetteröintireaktiota ja substituenttien jakautuminen eetteröintireaktiossa on tasaisempi, jotta käyttöaste eetteröintiaineen määrä on korkeampi. 1990-luvun lopulla monet kotimaiset selluloosaeetteriyritykset toivoivat, että Zhejiangin kemianteollisuuden tutkimuslaitos tutkisi ja kehittää tuotantolaitteita, joita selluloosaeetteriteollisuus tarvitsee kipeästi. Zhejiangin kemianteollisuuden tutkimuslaitos alkoi osallistua jauheen sekoitusprosessin ja -laitteiden tutkimukseen 1970-luvulla, muodosti vahvan T&K-ryhmän ja saavutti ilahduttavia tuloksia. Kemianteollisuuden ministeriö ja Zhejiangin tieteen ja teknologian kehityspalkinto ovat saaneet monia teknologioita ja laitteita. 1980-luvulla teimme yhteistyötä yleisen turvallisuuden ministeriön Tianjinin palotutkimuslaitoksen kanssa kehittääksemme erityisiä laitteita kuivajauheen tuotantoon, joka voitti yleisen turvallisuuden ministeriön Science and Technology Progress Award -palkinnon kolmannen palkinnon; 1990-luvulla tutkimme ja kehitimme kiinteän nesteen sekoitustekniikkaa ja -laitteita. Tietoisena selluloosaeetteriteollisuuden tulevaisuuden kehitysnäkymistä Zhejiangin maakunnan kemianteollisuuden tutkimuslaitoksen tutkijat alkoivat tutkia ja kehittää erityisiä tuotantolaitteita selluloosaeetteriä varten.

2. Erityisen selluloosaeetterin reaktorin kehitysprosessi

2.1 Vannassekoittimen ominaisuudet

Vannassekoittimen toimintaperiaate on, että auranvarren muotoisen sekoittimen vaikutuksesta koneessa oleva jauhe pyörii toisaalta sylinterin seinämää pitkin kehä- ja säteittäissuunnassa ja jauhetta heitetään kahta sivua pitkin. toisaalta auranterästä. Liikkeen liikeradat risteävät ja törmäävät toisiinsa muodostaen näin turbulentin pyörteen ja muodostaen täyden valikoiman kolmiulotteista avaruusliikettä. Kuitureaktioraaka-aineiden suhteellisen huonosta juoksevuudesta johtuen muut mallit eivät voi ohjata selluloosan kehä-, säteittäisiä ja aksiaalisia liikkeitä sylinterissä. Selluloosaeetteriteollisuuden CMC-tuotantoprosessin ja -laitteiston tutkimuksella kotimaassa ja ulkomailla, hyödyntäen täysimääräisesti sen 30 vuoden tutkimustuloksia, 1980-luvulla kehitetty vannassekoitin valittiin alun perin selluloosan kehityksen perusmalliksi. eetterin reaktiolaitteet.

2.2 Vannasreaktorin kehitysprosessi

Pienen koekoneen testin kautta se on todellakin saanut paremman vaikutuksen kuin vaivauskone. Kuitenkin, kun niitä käytetään suoraan selluloosaeetteriteollisuudessa, on edelleen seuraavat ongelmat: 1) Eetteröintireaktiossa kuitureaktion raaka-aineen juoksevuus on suhteellisen huono, joten sen vantaan ja lentävän veitsen rakenne ei ole riittävä. Aja selluloosa liikkumaan tynnyrin kehä-, säteittäis- ja aksiaalisuunnassa, jolloin lähtöaineiden sekoittuminen ei ole riittävää, mikä johtaa lähtöaineiden alhaiseen hyötykäyttöön ja suhteellisen vähän tuotteisiin. 2) Ripojen tukeman pääakselin huonon jäykkyyden vuoksi on helppo aiheuttaa epäkeskisyyttä käytön jälkeen ja akselitiivisteen vuotoongelmaa; siksi ulkoilma tunkeutuu helposti sylinteriin akselitiivisteen kautta ja vaikuttaa sylinterin tyhjiötoimintaan, jolloin sylinterissä on jauhetta. Paeta. 3) Niiden poistoventtiilit ovat läppäventtiilejä tai levyventtiilejä. Ensin mainittu on helppo hengittää ulkoilmaa heikon tiivistyskyvyn vuoksi, kun taas jälkimmäinen on helppo pidättää materiaaleja ja aiheuttaa reagoivien aineiden menetystä. Siksi nämä ongelmat on ratkaistava yksitellen.

Tutkijat ovat parantaneet vannasreaktorin suunnittelua useaan otteeseen ja toimittaneet sen useille selluloosaeetteriyrityksille koekäyttöön ja parantaneet suunnittelua vähitellen palautteen perusteella. Muuttamalla vanteiden rakenteellista muotoa ja kahden vierekkäisen vanan porrastettua järjestelyä pääakselin molemmilla puolilla, vantaiden vaikutuksesta reagoivat aineet eivät ainoastaan ​​turbuloi kehä- ja säteittäissuunnassa pitkin sylinterin sisäseinää, vaan myös roiskuu vantaan molemmilla puolilla normaalia suuntaa pitkin, joten lähtöaineet ovat täysin sekoittuneet ja sekoitusprosessissa valmistuneet alkalointi- ja eetteröintireaktiot ovat perusteellisia, lähtöaineiden käyttöaste on korkea, reaktionopeus nopea ja energiankulutus on alhainen. Lisäksi sylinterin molemmissa päissä olevat akselitiivisteet ja laakeripesät on kiinnitetty kannattimen päätylevyyn laipan läpi pääakselin jäykkyyden lisäämiseksi, joten toiminta on vakaa. Samalla voidaan varmistaa akselitiivisteen tiivistys, koska pääakseli ei taipu ja väänny, eikä sylinterissä oleva jauhe karkaa. Muuttamalla poistoventtiilin rakennetta ja suurentamalla poistosäiliön halkaisijaa, se ei voi vain tehokkaasti estää materiaalien pysymistä poistoventtiilissä, vaan myös estää materiaalijauheen häviämisen poiston aikana, mikä vähentää tehokkaasti reaktion menetystä. tuotteita. Uuden reaktorin rakenne on kohtuullinen. Se ei voi ainoastaan ​​tarjota vakaata ja luotettavaa valmistusympäristöä selluloosaeetteri CMC:lle, vaan myös estää tehokkaasti sylinterissä olevan jauheen karkaamisen parantamalla akselitiivisteen ja poistoventtiilin ilmatiiviyttä. Ympäristöystävällinen, toteuttaa vihreän kemianteollisuuden suunnitteluidean.

2.3 Vannasreaktorin kehittäminen

Pienten, alhaisten ja huonojen vaivauskoneiden vikojen vuoksi vannasreaktori on tullut useisiin kotimaisiin CMC-tuotantolaitoksiin ja tuotteisiin kuuluu kuusi 4 m:n mallia.³, 6 m³, 8m³, 10m³, 15 m³ja 26m³. Vuonna 2007 vannasreaktori voitti kansallisen hyödyllisyysmallipatenttivaltuutuksen (patenttijulkaisunumero: CN200957344). Vuoden 2007 jälkeen kehitettiin erityinen reaktori ionittoman selluloosaeetterin tuotantolinjalle (kuten MC/HPMC). Tällä hetkellä CMC:n kotimainen tuotanto käyttää pääasiassa liuotinmenetelmää.

Selluloosaeetterin valmistajien tämänhetkisen palautteen mukaan vannasreaktorien käyttö voi vähentää liuottimen käyttöä 20-30 %, ja tuotantolaitteiston lisääntyessä on mahdollista vähentää liuottimen käyttöä edelleen. Koska vannasreaktori voi saavuttaa 15-26 m³, substituenttien jakautumisen tasaisuus eetteröintireaktiossa on paljon parempi kuin vaivaimen.

3. Muut selluloosaeetterin tuotantolaitteet

Viime vuosina selluloosaeetterin alkalointi- ja eetteröintireaktoreita kehitettäessä on kehitteillä myös muita vaihtoehtoisia malleja.

Ilmanostin (patenttijulkaisunumero: CN200955897). Liuotinmenetelmässä CMC:n tuotantoprosessissa harava-tyhjiökuivainta käytettiin aiemmin pääasiassa liuottimen talteenotto- ja kuivausprosessissa, mutta harava-tyhjiökuivainta voidaan käyttää vain ajoittain, kun taas ilmanostin voi toteuttaa jatkuvan toiminnan. Ilmanostin murskaa CMC-materiaalin vantaiden ja lentävien veitsien nopealla pyörityksellä sylinterissä lämmönsiirtopinnan lisäämiseksi ja suihkuttaa höyryä sylinteriin haihduttaakseen etanolin kokonaan CMC-materiaalista ja helpottaakseen talteenottoa, mikä alentaa tuotantokustannuksia. CMC ja säästä etanoliresursseja ja suorita selluloosaeetterin kuivausprosessi samaan aikaan. Tuotteessa on kaksi 6,2 metrin mallia³ja 8m³.

Granulaattori (patenttijulkaisunumero: CN200957347). Selluloosaeetterin valmistusprosessissa liuotinmenetelmällä kaksiruuviekstruusiogranulaattoria käytettiin aiemmin pääasiassa natriumkarboksimetyyliselluloosamateriaalin granuloimiseen eetteröintireaktion, pesun ja kuivauksen jälkeen. ZLH-tyyppinen selluloosaeetterirakeistin ei voi vain rakeistaa jatkuvasti kuten olemassa oleva kaksoisruuvipuristin, vaan se voi myös jatkuvasti poistaa materiaaleja syöttämällä ilmaa sylinteriin ja jäähdyttämällä vettä vaippaan. Reagoi hukkalämpöön, mikä parantaa rakeistamisen laatua ja säästää sähköä, ja voi lisätä tuotteen tuottonopeutta lisäämällä karan nopeutta ja säätää materiaalitason korkeutta prosessivaatimusten mukaan. Tuotteessa on kaksi mallia 3,2 m³ja 4m³.

Ilmavirtasekoitin (patenttijulkaisunumero: CN200939372). MQH-tyyppinen ilmavirtasekoitin lähettää paineilmaa sekoituskammioon sekoituspään suuttimen kautta ja materiaali nousee välittömästi spiraalimaisesti sylinterin seinämää pitkin paineilman mukana muodostaen fluidisoidun sekoitustilan. Useiden pulssipuhallus- ja taukojaksojen jälkeen materiaalien nopea ja tasainen sekoittuminen täydessä tilavuudessa voidaan toteuttaa. Eri tuote-erien väliset erot tuodaan yhteen sekoittamalla. Tällä hetkellä tuotteita on viisi: 15m³, 30m³, 50m³, 80m³ja 100m³.

Vaikka kotimaani selluloosaeetterin tuotantolaitteiden ja ulkomaisten edistyneiden tasojen välinen kuilu kaventuu entisestään, on edelleen tarpeen parantaa prosessin tasoa ja tehdä lisäparannuksia sellaisten ongelmien ratkaisemiseksi, jotka eivät ole yhteensopivia nykyisten tuotantolaitteiden kanssa.

4. Outlook

kotimaani selluloosaeetteriteollisuus kehittää aktiivisesti uusien laitteiden suunnittelua ja käsittelyä sekä laitteiden ominaisuuksien yhdistämistä prosessin jatkuvaan parantamiseen. Valmistajat ja laitevalmistajat ovat alkaneet yhdessä kehittää ja soveltaa uusia laitteita. Nämä kaikki kuvastavat maani selluloosaeetteriteollisuuden edistystä. , tällä linkillä on merkittävä vaikutus alan kehitykseen. Viime vuosina kotimaani selluloosaeetteriteollisuus, joka perustuu kiinalaisten ominaisuuksien omaavaan teknologiaan, on joko omaksunut kansainvälisen edistyneen kokemuksen, ottanut käyttöön ulkomaisia ​​laitteita tai hyödyntänyt täysimääräisesti kotimaisia ​​laitteita saadakseen päätökseen muutoksen alkuperäisestä "likaisesta, sotkuisesta, köyhästä" ja työvoimavaltaista konepajatuotantoa siirtymisestä koneellistamiseen ja automaatioon suuren harppauksen saavuttamiseksi tuotantokapasiteetissa, laadussa ja tehokkuudessa selluloosaeetteriteollisuudessa on tullut kotimaani selluloosaeetterin valmistajien yhteinen tavoite.