Bagaimana cara meningkatkan Produksi Selulosa Eter?

Kima Kimia Co, Ltd ingin memperkenalkan peningkatan proses dan peralatan produksi selulosa eter dalam sepuluh tahun terakhir, dan menganalisis perbedaan karakteristik reaktor pengaduk dan coulter dalam proses produksi selulosa eter. Dengan pesatnya perkembangan industri selulosa eter, kapasitas produksi satu set peralatan beralih dari ratusan ton menjadi beberapa ribu ton. Merupakan tren yang tidak bisa dihindari untuk peralatan baru menggantikan peralatan lama.

Kata kunci: selulosa eter; peralatan produksi; alat pengaduk adonan; reaktor coulter

Melihat kembali sepuluh tahun terakhir industri selulosa eter Tiongkok, ini adalah dekade yang gemilang bagi perkembangan industri selulosa eter. Kapasitas produksi selulosa eter telah mencapai lebih dari 250.000 ton. Pada tahun 2007, produksi CMC sebesar 122.000 ton, dan produksi selulosa eter nonionik sebesar 62.000 ton. 10.000 ton selulosa eter (pada tahun 1999, Tiongkok'total produksi selulosa eter hanya 25.660 ton), terhitung lebih dari seperempat produksi dunia'keluaran; sejumlah perusahaan berbobot ribuan ton telah berhasil masuk dalam jajaran perusahaan berbobot 10.000 ton; variasi produk telah meningkat secara signifikan, kualitas produk terus ditingkatkan; dibalik semua ini adalah semakin matangnya teknologi proses dan semakin membaiknya tingkat peralatan produksi. Dibandingkan dengan negara-negara maju di luar negeri, kesenjangannya telah menyempit secara signifikan.

Artikel ini memperkenalkan perkembangan terkini proses produksi selulosa eter dalam negeri dan peningkatan peralatan dalam beberapa tahun terakhir, dan memperkenalkan pekerjaan yang dilakukan oleh Institut Penelitian Industri Kimia Zhejiang dalam meneliti dan mengembangkan peralatan produksi selulosa eter berdasarkan teori dan pemikiran industri kimia ramah lingkungan. Penelitian dilakukan pada reaktor eterifikasi alkalisasi selulosa eter.

1. Teknologi produksi dan peralatan CMC selulosa eter dalam negeri pada tahun 1990-an

Sejak Pabrik Seluloid Shanghai mengembangkan proses media air pada tahun 1958, proses pelarut berdaya rendah dengan peralatan tunggal dan proses produksi lainnya telah digunakan untuk memproduksi CMC. Di dalam negeri, pengaduk adonan terutama digunakan untuk reaksi eterifikasi. Pada tahun 1990-an, kapasitas produksi tahunan dari satu pabrik produksi CMC dari sebagian besar produsen adalah 200-500 ton, dan model reaksi eterifikasi yang umum adalah 1,5 juta.³ dan 3m³ alat pengaduk adonan. Namun, ketika pengaduk digunakan sebagai peralatan reaksi, karena kecepatan lengan pengaduk yang lambat, waktu reaksi eterifikasi yang lama, proporsi reaksi samping yang tinggi, tingkat pemanfaatan zat eterifikasi yang rendah, dan keseragaman yang buruk dari bahan eterifikasi. Distribusi substituen reaksi eterifikasi, kondisi reaksi utama Misalnya, pengendalian rasio rendaman, konsentrasi alkali, dan kecepatan lengan pengaduk buruk, sehingga sulit untuk mewujudkan perkiraan homogenitas reaksi eterifikasi, dan bahkan lebih sulit lagi untuk melakukan perpindahan massa. dan penelitian permeasi reaksi eterifikasi dalam. Oleh karena itu, pengaduk adonan memiliki keterbatasan tertentu sebagai peralatan reaksi CMC, dan merupakan hambatan dalam pengembangan industri selulosa eter. Kekurangan model utama reaksi eterifikasi pada tahun 1990an dapat diringkas dalam tiga kata: kecil (output kecil dari satu perangkat), rendah (tingkat pemanfaatan zat eterifikasi rendah), buruk (reaksi eterifikasi menggantikan keseragaman distribusi dasar buruk). Mengingat adanya cacat pada struktur pengaduk, maka perlu dikembangkan peralatan reaksi yang dapat mempercepat reaksi eterifikasi bahan, dan distribusi substituen dalam reaksi eterifikasi lebih seragam, sehingga tingkat pemanfaatannya. agen eterifikasi lebih tinggi. Pada akhir tahun 1990-an, banyak perusahaan selulosa eter dalam negeri berharap Institut Penelitian Industri Kimia Zhejiang akan meneliti dan mengembangkan peralatan produksi yang sangat dibutuhkan oleh industri selulosa eter. Institut Penelitian Industri Kimia Zhejiang mulai terlibat dalam penelitian proses dan peralatan pencampuran bubuk pada tahun 1970-an, membentuk tim Litbang yang kuat, dan mencapai hasil yang memuaskan. Banyak teknologi dan peralatan telah dianugerahi oleh Kementerian Industri Kimia dan Penghargaan Kemajuan Sains dan Teknologi Zhejiang. Pada tahun 1980-an, kami bekerja sama dengan Institut Penelitian Kebakaran Tianjin dari Kementerian Keamanan Publik untuk mengembangkan peralatan khusus untuk produksi bubuk kering, yang memenangkan hadiah ketiga Penghargaan Kemajuan Sains dan Teknologi Kementerian Keamanan Publik; pada tahun 1990an, kami meneliti dan mengembangkan teknologi dan peralatan pencampuran padat-cair. Sadar akan prospek pengembangan masa depan industri selulosa eter, para peneliti dari Institut Penelitian Industri Kimia Provinsi Zhejiang mulai meneliti dan mengembangkan peralatan produksi khusus untuk selulosa eter.

2. Proses pengembangan reaktor khusus selulosa eter

2.1 Fitur mixer coulter

Prinsip kerja mixer coulter adalah di bawah aksi agitator berbentuk mata bajak, serbuk di dalam mesin bergolak di sepanjang dinding silinder dalam arah melingkar dan radial di satu sisi, dan serbuk dilemparkan ke kedua sisi. dari mata bajak di sisi lain. Lintasan pergerakannya saling bersilangan dan saling bertabrakan, sehingga menimbulkan pusaran turbulen dan membentuk keseluruhan pergerakan ruang tiga dimensi. Karena fluiditas bahan baku reaksi berserat yang relatif buruk, model lain tidak dapat menggerakkan gerakan melingkar, radial, dan aksial selulosa di dalam silinder. Melalui penelitian tentang proses produksi CMC dan peralatan industri selulosa eter di dalam dan luar negeri, dengan memanfaatkan sepenuhnya hasil penelitian selama 30 tahun, coulter mixer yang dikembangkan pada tahun 1980-an pada awalnya dipilih sebagai model dasar untuk pengembangan selulosa. peralatan reaksi eter.

2.2 Proses pengembangan reaktor coulter

Melalui pengujian mesin percobaan kecil memang diperoleh efek yang lebih baik dibandingkan pengaduk adonan. Namun bila digunakan langsung dalam industri selulosa eter, masih terdapat permasalahan sebagai berikut: 1) Pada reaksi eterifikasi, fluiditas bahan baku reaksi berserat relatif buruk, sehingga struktur coulter dan pisau terbangnya tidak baik. memadai. Mendorong selulosa untuk bergerak dalam arah melingkar, radial, dan aksial laras, sehingga pencampuran reaktan tidak mencukupi, mengakibatkan rendahnya pemanfaatan reaktan dan produk yang relatif sedikit. 2) Karena kekakuan poros utama yang ditopang oleh rusuk buruk, mudah menyebabkan eksentrisitas setelah pengoperasian dan masalah kebocoran segel poros; oleh karena itu, udara luar dengan mudah masuk ke dalam silinder melalui segel poros dan mempengaruhi operasi vakum di dalam silinder, sehingga menghasilkan bubuk di dalam silinder. Melarikan diri. 3) Katup pelepasannya adalah katup penutup atau katup cakram. Yang pertama mudah untuk menghirup udara luar karena kinerja penyegelan yang buruk, sedangkan yang kedua mudah menahan bahan dan menyebabkan hilangnya reaktan. Oleh karena itu, permasalahan tersebut harus diselesaikan satu per satu.

Para peneliti telah memperbaiki desain reaktor coulter berkali-kali, dan memberikannya ke beberapa perusahaan selulosa eter untuk penggunaan uji coba, dan secara bertahap memperbaiki desain sesuai dengan umpan balik. Dengan mengubah bentuk struktural coulter dan susunan terhuyung-huyung dari dua coulter yang berdekatan di kedua sisi poros utama, reaktan di bawah aksi coulter tidak hanya bergolak dalam arah melingkar dan radial di sepanjang dinding bagian dalam silinder, tetapi juga juga Percikan sepanjang arah normal kedua sisi coulter, sehingga reaktan tercampur sempurna, dan reaksi alkalisasi dan eterifikasi yang diselesaikan dalam proses pencampuran dilakukan secara menyeluruh, tingkat pemanfaatan reaktan tinggi, kecepatan reaksi cepat dan konsumsi energi rendah. Selain itu, segel poros dan dudukan bantalan di kedua ujung silinder dipasang pada pelat ujung braket melalui flensa untuk meningkatkan kekakuan poros utama, sehingga pengoperasiannya stabil. Pada saat yang sama, efek penyegelan segel poros dapat dipastikan karena poros utama tidak bengkok dan berubah bentuk, dan bubuk di dalam silinder tidak keluar. Dengan mengubah struktur katup pembuangan dan memperbesar diameter tangki pembuangan, tidak hanya efektif mencegah retensi material di katup pembuangan, tetapi juga mencegah hilangnya bubuk material selama pembuangan, sehingga secara efektif mengurangi hilangnya reaksi. produk. Struktur reaktor baru masuk akal. Ini tidak hanya menyediakan lingkungan persiapan yang stabil dan andal untuk selulosa eter CMC, tetapi juga secara efektif mencegah bubuk di dalam silinder keluar dengan meningkatkan kedap udara pada segel poros dan katup pelepasan. Ramah lingkungan, mewujudkan ide desain industri kimia hijau.

2.3 Pengembangan reaktor coulter

Karena cacat pada mesin pengaduk yang kecil, rendah, dan buruk, reaktor coulter telah memasuki banyak pabrik produksi CMC dalam negeri, dan produknya mencakup enam model 4m³, 6m³, 8m³, 10m³, 15m³, dan 26m³. Pada tahun 2007, reaktor coulter memenangkan otorisasi paten model Utilitas nasional (nomor publikasi paten: CN200957344). Setelah tahun 2007, reaktor khusus untuk lini produksi selulosa eter non-ionik (seperti MC/HPMC) dikembangkan. Saat ini, produksi CMC dalam negeri sebagian besar mengadopsi metode pelarut.

Menurut umpan balik terkini dari produsen selulosa eter, penggunaan reaktor coulter dapat mengurangi penggunaan pelarut sebesar 20% hingga 30%, dan dengan bertambahnya peralatan produksi, terdapat potensi pengurangan penggunaan pelarut lebih lanjut. Karena reaktor coulter bisa mencapai 15-26m³, keseragaman distribusi substituen pada reaksi eterifikasi jauh lebih baik dibandingkan dengan pengaduk.

3. Peralatan produksi selulosa eter lainnya

Dalam beberapa tahun terakhir, ketika mengembangkan reaktor alkalisasi dan eterifikasi selulosa eter, model alternatif lainnya juga sedang dikembangkan.

Pengangkat udara (nomor publikasi paten: CN200955897). Dalam proses produksi CMC metode pelarut, pengering vakum rake terutama digunakan dalam proses pemulihan dan pengeringan pelarut di masa lalu, namun pengering vakum rake hanya dapat dioperasikan sebentar-sebentar, sedangkan pengangkat udara dapat mewujudkan operasi berkelanjutan. Pengangkat udara menghancurkan bahan CMC melalui putaran cepat coulter dan pisau terbang di dalam silinder untuk meningkatkan permukaan perpindahan panas, dan menyemprotkan uap ke dalam silinder untuk menguapkan etanol sepenuhnya dari bahan CMC dan memfasilitasi pemulihan, sehingga Mengurangi biaya produksi. CMC dan menghemat sumber daya etanol, dan menyelesaikan pengoperasian proses pengeringan selulosa eter pada saat yang bersamaan. Produk ini memiliki dua model 6,2m³dan 8m³.

Granulator (nomor publikasi paten: CN200957347). Dalam proses produksi selulosa eter dengan metode pelarut, granulator ekstrusi sekrup kembar terutama digunakan di masa lalu untuk menggranulasi bahan natrium karboksimetil selulosa setelah reaksi eterifikasi, pencucian dan pengeringan. Granulator selulosa eter tipe ZLH tidak hanya dapat menggranulasi secara terus menerus seperti granulator ekstrusi sekrup kembar yang ada, namun juga dapat terus menerus menghilangkan material dengan memasukkan udara ke dalam silinder dan mendinginkan air ke dalam jaket. Mereaksikan limbah panas, sehingga meningkatkan kualitas granulasi, dan menghemat listrik, serta dapat meningkatkan laju keluaran produk dengan meningkatkan kecepatan spindel, serta dapat mengatur ketinggian level material sesuai dengan kebutuhan proses. Produk ini memiliki dua model 3,2m³dan 4m³.

Mixer aliran udara (nomor publikasi paten: CN200939372). Mixer aliran udara tipe MQH mengirimkan udara terkompresi ke dalam ruang pencampuran melalui nosel pada kepala pencampur, dan material langsung naik secara spiral di sepanjang dinding silinder dengan udara terkompresi untuk membentuk keadaan pencampuran terfluidisasi. Setelah beberapa interval hembusan pulsa dan jeda, pencampuran bahan yang cepat dan seragam dalam volume penuh dapat terwujud. Perbedaan antara batch produk yang berbeda disatukan melalui pencampuran. Saat ini, ada lima jenis produk: 15m³, 30m³, 50m³, 80m³, dan 100m³.

Meskipun kesenjangan antara peralatan produksi selulosa eter di negara saya dan tingkat lanjutan di luar negeri semakin dipersempit, masih perlu untuk lebih meningkatkan tingkat proses dan melakukan perbaikan lebih lanjut untuk mengatasi masalah yang tidak kompatibel dengan peralatan produksi saat ini.

4. Pandangan

industri selulosa eter di negara saya secara aktif mengembangkan desain dan pemrosesan peralatan baru, dan menggabungkan karakteristik peralatan untuk terus meningkatkan prosesnya. Produsen dan produsen peralatan sudah mulai bersama-sama mengembangkan dan menerapkan peralatan baru. Ini semua mencerminkan kemajuan industri selulosa eter di negara saya. , kaitan ini akan berdampak penting terhadap perkembangan industri. Dalam beberapa tahun terakhir, industri selulosa eter di negara saya, berdasarkan teknologi dengan karakteristik Tiongkok, telah menyerap pengalaman maju internasional, memperkenalkan perangkat asing, atau memanfaatkan sepenuhnya peralatan dalam negeri untuk menyelesaikan transformasi dari yang semula “kotor, berantakan, miskin” dan produksi bengkel padat karya ke Transisi mekanisasi dan otomatisasi untuk mencapai lompatan besar dalam kapasitas produksi, kualitas dan efisiensi di industri selulosa eter telah menjadi tujuan bersama para produsen selulosa eter di negara saya.