Comment améliorer la production d’éther de cellulose ?

Kima Chemical Co., Ltd. voudrais présente l'amélioration du processus et de l'équipement de production d'éther de cellulose au cours des dix dernières années et analyse les différentes caractéristiques du réacteur malaxeur et à coutre dans le processus de production d'éther de cellulose. Avec le développement rapide de l'industrie de l'éther de cellulose, la capacité de production d'un seul ensemble d'équipements passe de centaines de tonnes à plusieurs milliers de tonnes. Il est inévitable que de nouveaux équipements remplacent les anciens.

Mots clés : éther de cellulose; équipement de production; pétrisseur; réacteur à socs

En regardant les dix dernières années de l'industrie chinoise de l'éther de cellulose, c'est une décennie glorieuse pour le développement de l'industrie de l'éther de cellulose. La capacité de production d'éther de cellulose a atteint plus de 250 000 tonnes. En 2007, la production de CMC était de 122 000 tonnes et celle d'éther de cellulose non ionique de 62 000 tonnes. 10 000 tonnes d'éther de cellulose (en 1999, la Chine'La production totale d'éther de cellulose n'était que de 25 660 tonnes), ce qui représente plus d'un quart de la production mondiale'sortie ; un certain nombre d'entreprises de milliers de tonnes ont réussi à entrer dans les rangs des entreprises de 10 000 tonnes ; les variétés de produits ont considérablement augmenté, la qualité des produits a été régulièrement améliorée ; derrière tout cela se cachent la maturité accrue de la technologie des processus et la poursuite de l'amélioration du niveau des équipements de production. Par rapport au niveau avancé étranger, l’écart s’est considérablement réduit.

Cet article présente les derniers développements du processus de production national d'éther de cellulose et l'amélioration des équipements au cours des dernières années, ainsi que les travaux effectués par l'Institut de recherche de l'industrie chimique du Zhejiang dans la recherche et le développement d'équipements de production d'éther de cellulose basés sur la théorie et la réflexion de l'industrie chimique verte. Travaux de recherche sur le réacteur d'éthérification par alcalinisation de l'éther de cellulose.

1. Technologie et équipement de production d'éther de cellulose domestique CMC dans les années 1990

Depuis que l'usine de celluloïd de Shanghai a développé le procédé à base d'eau en 1958, le procédé de solvant de faible puissance à équipement unique et d'autres procédés de production ont été utilisés pour produire du CMC. Au niveau national, les pétrins sont principalement utilisés pour les réactions d'éthérification. Dans les années 1990, la capacité de production annuelle d'une seule usine de production CMC de la plupart des fabricants était de 200 à 500 tonnes, et les principaux modèles de réaction d'éthérification étaient de 1,5 million.³ et 3m³ pétrins. Cependant, lorsque le malaxeur est utilisé comme équipement de réaction, en raison de la vitesse lente du bras de malaxage, du long temps de réaction d'éthérification, de la proportion élevée de réactions secondaires, du faible taux d'utilisation de l'agent d'éthérification et de la mauvaise uniformité du distribution des substituants de la réaction d'éthérification, les principales conditions de réaction. Par exemple, la contrôlabilité du rapport du bain, de la concentration en alcali et de la vitesse du bras de pétrissage est médiocre, il est donc difficile de réaliser l'homogénéité approximative de la réaction d'éthérification, et il est encore plus difficile d'effectuer un transfert de masse et recherche de perméation de réaction d'éthérification profonde. Par conséquent, le malaxeur présente certaines limites en tant qu’équipement de réaction du CMC et constitue le goulot d’étranglement du développement de l’industrie de l’éther de cellulose. Les insuffisances des modèles traditionnels de réaction d'éthérification dans les années 1990 peuvent être résumées en trois mots : faible (faible rendement d'un seul appareil), faible (faible taux d'utilisation de l'agent d'éthérification), médiocre (la réaction d'éthérification remplace l'uniformité de la distribution de base). est pauvre). Compte tenu des défauts dans la structure du malaxeur, il est nécessaire de développer un équipement de réaction capable d'accélérer la réaction d'éthérification du matériau, et la répartition des substituants dans la réaction d'éthérification est plus uniforme, de sorte que le taux d'utilisation de l'agent d'éthérification est plus élevée. À la fin des années 1990, de nombreuses entreprises nationales d'éther de cellulose espéraient que l'Institut de recherche sur l'industrie chimique du Zhejiang rechercherait et développerait les équipements de production dont l'industrie de l'éther de cellulose avait un besoin urgent. L'Institut de recherche sur l'industrie chimique du Zhejiang a commencé à s'impliquer dans la recherche sur les processus et équipements de mélange de poudres dans les années 1970, a formé une solide équipe de R&D et a obtenu des résultats gratifiants. De nombreuses technologies et équipements ont été récompensés par le ministère de l'Industrie chimique et le Zhejiang Science and Technology Progress Award. Dans les années 1980, nous avons coopéré avec l'Institut de recherche sur les incendies de Tianjin du ministère de la Sécurité publique pour développer un équipement spécial pour la production de poudre sèche, qui a remporté le troisième prix du prix du progrès scientifique et technologique du ministère de la Sécurité publique ; dans les années 1990, nous avons recherché et développé des technologies et des équipements de mélange solide-liquide. Conscients des perspectives de développement futur de l'industrie de l'éther de cellulose, les chercheurs de l'Institut provincial de recherche sur l'industrie chimique du Zhejiang ont commencé à rechercher et à développer des équipements de production spéciaux pour l'éther de cellulose.

2. Le processus de développement d'un réacteur spécial pour l'éther de cellulose

2.1 Caractéristiques du mélangeur à socs

Le principe de fonctionnement du mélangeur à socs est que sous l'action de l'agitateur en forme de soc, la poudre dans la machine est turbulente le long de la paroi du cylindre dans les directions circonférentielle et radiale d'une part, et la poudre est projetée le long des deux côtés. du soc par contre. Les trajectoires du mouvement s'entrecroisent et se heurtent, générant ainsi un vortex turbulent et formant une gamme complète de mouvements spatiaux tridimensionnels. En raison de la fluidité relativement faible des matières premières fibreuses de réaction, d'autres modèles ne peuvent pas piloter les mouvements circonférentiels, radiaux et axiaux de la cellulose dans le cylindre. Grâce à la recherche sur le processus de production de CMC et aux équipements de l'industrie de l'éther de cellulose en Allemagne et à l'étranger, en utilisant pleinement ses 30 années de résultats de recherche, le mélangeur à socs développé dans les années 1980 a été initialement choisi comme modèle de base pour le développement de la cellulose. équipement de réaction à l'éther.

2.2 Processus de développement du réacteur à coutre

Grâce au test d'une petite machine expérimentale, il a en effet obtenu un meilleur effet que le pétrin. Cependant, lorsqu'ils sont directement utilisés dans l'industrie de l'éther de cellulose, les problèmes suivants subsistent : 1) Dans la réaction d'éthérification, la fluidité de la matière première de réaction fibreuse est relativement mauvaise, de sorte que la structure de son soc et de son couteau volant n'est pas suffisant. Entraîner la cellulose à se déplacer dans les directions circonférentielles, radiales et axiales du cylindre, de sorte que le mélange des réactifs n'est pas suffisant, ce qui entraîne une faible utilisation des réactifs et relativement peu de produits. 2) En raison de la mauvaise rigidité de l'arbre principal soutenu par des nervures, il est facile de provoquer une excentricité après le fonctionnement et le problème de fuite du joint d'arbre ; par conséquent, l'air extérieur envahit facilement le cylindre à travers le joint d'arbre et affecte le fonctionnement sous vide dans le cylindre, entraînant la présence de poudre dans le cylindre. S'échapper. 3) Leurs vannes de refoulement sont des vannes à clapet ou des vannes à disque. Le premier est facile à inhaler l’air extérieur en raison de mauvaises performances d’étanchéité, tandis que le second retient facilement les matériaux et entraîne une perte de réactifs. Ces problèmes doivent donc être résolus un par un.

Les chercheurs ont amélioré la conception du réacteur à socs à plusieurs reprises et l'ont fourni à plusieurs entreprises d'éther de cellulose pour une utilisation expérimentale, et ont progressivement amélioré la conception en fonction des commentaires. En modifiant la forme structurelle des socs et la disposition décalée de deux socs adjacents des deux côtés de l'arbre principal, les réactifs sous l'action des socs génèrent non seulement des turbulences dans les directions circonférentielles et radiales le long de la paroi interne du cylindre, mais éclaboussez également le long de la direction normale des deux côtés du soc, de sorte que les réactifs soient complètement mélangés et que les réactions d'alcalinisation et d'éthérification réalisées dans le processus de mélange soient approfondies, le taux d'utilisation des réactifs est élevé, la vitesse de réaction est rapide et le la consommation d'énergie est faible. De plus, les joints d'arbre et les sièges de roulement aux deux extrémités du cylindre sont fixés à la plaque d'extrémité du support via la bride pour augmenter la rigidité de l'arbre principal, de sorte que le fonctionnement est stable. Dans le même temps, l'effet d'étanchéité du joint d'arbre peut être assuré car l'arbre principal ne se plie pas et ne se déforme pas, et la poudre dans le cylindre ne s'échappe pas. En modifiant la structure de la soupape de décharge et en agrandissant le diamètre du réservoir d'échappement, cela peut non seulement empêcher efficacement la rétention de matériaux dans la soupape de décharge, mais également empêcher la perte de poudre de matériau pendant l'échappement, réduisant ainsi efficacement la perte de réaction. produits. La structure du nouveau réacteur est raisonnable. Il peut non seulement fournir un environnement de préparation stable et fiable pour l'éther de cellulose CMC, mais également empêcher efficacement la poudre dans le cylindre de s'échapper en améliorant l'étanchéité à l'air du joint d'arbre et de la soupape de décharge. Respectueux de l'environnement, réalisant l'idée de conception de l'industrie chimique verte.

2.3 Développement du réacteur à coutre

En raison des défauts des malaxeurs petits, bas et médiocres, le réacteur à coutre est entré dans de nombreuses usines de production nationales de CMC, et les produits comprennent six modèles de 4 m³, 6m³, 8m³, 10m³, 15m³, et 26m³. En 2007, le réacteur coutre a obtenu l'autorisation nationale de brevet de modèle d'utilité (numéro de publication de brevet : CN200957344). Après 2007, un réacteur spécial pour la chaîne de production d'éther de cellulose non ionique (tel que MC/HPMC) a été développé. À l'heure actuelle, la production nationale de CMC adopte principalement la méthode des solvants.

Selon les retours actuels des fabricants d'éther de cellulose, l'utilisation de réacteurs à coutres peut réduire l'utilisation de solvants de 20 à 30 %, et avec l'augmentation des équipements de production, il existe un potentiel de réduction supplémentaire de l'utilisation de solvants. Puisque le réacteur à coutre peut atteindre 15-26m³, l'uniformité de la distribution des substituants dans la réaction d'éthérification est bien meilleure que celle du malaxeur.

3. Autres équipements de production d'éther de cellulose

Ces dernières années, parallèlement au développement des réacteurs d’alcalinisation et d’éthérification de l’éther de cellulose, d’autres modèles alternatifs sont également en cours de développement.

Élévateur pneumatique (numéro de publication de brevet : CN200955897). Dans le processus de production CMC par méthode solvant, le sécheur sous vide à râteau était principalement utilisé dans le processus de récupération et de séchage des solvants dans le passé, mais le sécheur sous vide à râteau ne peut fonctionner que par intermittence, tandis que le poussoir à air peut réaliser un fonctionnement continu. L'élévateur pneumatique écrase le matériau CMC grâce à la rotation rapide des coutres et des couteaux volants dans le cylindre pour augmenter la surface de transfert de chaleur, et pulvérise de la vapeur dans le cylindre pour volatiliser complètement l'éthanol du matériau CMC et faciliter la récupération, réduisant ainsi le coût de production de CMC et économiser les ressources en éthanol, et terminer l'opération du processus de séchage de l'éther de cellulose en même temps. Le produit dispose de deux modèles de 6,2 m³et 8m³.

Granulateur (numéro de publication de brevet : CN200957347). Dans le processus de production d'éther de cellulose par méthode solvant, le granulateur par extrusion à double vis était principalement utilisé dans le passé pour granuler le matériau de carboxyméthylcellulose de sodium après réaction d'éthérification, lavage et séchage. Le granulateur d'éther de cellulose de type ZLH peut non seulement granuler en continu comme le granulateur d'extrusion à double vis existant, mais peut également éliminer en continu les matériaux en introduisant de l'air dans le cylindre et en refroidissant l'eau dans la chemise. Réagissez à la chaleur perdue, améliorant ainsi la qualité de la granulation et économisant de l'électricité, et pouvez augmenter le taux de production du produit en augmentant la vitesse de la broche, et pouvez ajuster la hauteur du niveau de matériau en fonction des exigences du processus. Le produit dispose de deux modèles de 3,2 m³et 4m³.

Mélangeur de flux d'air (numéro de publication de brevet : CN200939372). Le mélangeur à flux d'air de type MQH envoie de l'air comprimé dans la chambre de mélange à travers la buse de la tête de mélange, et le matériau monte instantanément en spirale le long de la paroi du cylindre avec l'air comprimé pour former un état de mélange fluidisé. Après plusieurs intervalles de soufflage pulsé et de pause, le mélange rapide et uniforme des matériaux dans tout le volume peut être réalisé. Les différences entre les différents lots de produits sont comblées par mélange. Il existe actuellement cinq types de produits : 15 m³, 30m³, 50m³, 80m³, et 100m³.

Bien que l'écart entre les équipements de production d'éther de cellulose de la Chine et les niveaux avancés étrangers se réduise encore davantage, il est encore nécessaire d'améliorer encore le niveau de processus et d'apporter de nouvelles améliorations pour résoudre les problèmes qui ne sont pas compatibles avec l'équipement de production actuel.

4. Perspectives

L'industrie chinoise de l'éther de cellulose développe activement la conception et le traitement de nouveaux équipements et combine les caractéristiques de l'équipement pour améliorer continuellement le processus. Les fabricants et les équipementiers ont commencé à développer et à appliquer conjointement de nouveaux équipements. Tout cela reflète les progrès de l’industrie chinoise de l’éther de cellulose. , ce lien aura un impact important sur le développement de l'industrie. Ces dernières années, l'industrie chinoise de l'éther de cellulose, basée sur la technologie aux caractéristiques chinoises, a soit absorbé l'expérience internationale avancée, introduit des appareils étrangers, soit pleinement utilisé l'équipement national pour achever la transformation de l'original « sale, salissant, pauvre ». et une production en atelier à forte intensité de main-d'œuvre vers La transition de la mécanisation et de l'automatisation pour réaliser un grand bond en avant dans la capacité de production, la qualité et l'efficacité dans l'industrie de l'éther de cellulose est devenue l'objectif commun des fabricants d'éther de cellulose de mon pays.