Come migliorare la produzione di etere di cellulosa?

Kima Chemical Co.,Ltd vorrei presenta il miglioramento del processo e delle attrezzature di produzione dell'etere di cellulosa negli ultimi dieci anni e analizza le diverse caratteristiche dell'impastatrice e del reattore coltro nel processo di produzione dell'etere di cellulosa. Con il rapido sviluppo dell'industria dell'etere di cellulosa, la capacità produttiva di un singolo set di apparecchiature sta passando da centinaia a diverse migliaia di tonnellate. È una tendenza inevitabile che le nuove apparecchiature sostituiscano quelle vecchie.

Parole chiave: etere di cellulosa; attrezzature di produzione; impastatrice; reattore coltro

Guardando indietro agli ultimi dieci anni dell'industria cinese dell'etere di cellulosa, si tratta di un decennio glorioso per lo sviluppo dell'industria dell'etere di cellulosa. La capacità produttiva di etere di cellulosa ha raggiunto oltre 250.000 tonnellate. Nel 2007, la produzione di CMC è stata di 122.000 tonnellate e la produzione di etere di cellulosa non ionico è stata di 62.000 tonnellate. 10.000 tonnellate di etere di cellulosa (nel 1999, Cina'La produzione totale di etere di cellulosa è stata di sole 25.660 tonnellate), pari a più di un quarto della produzione mondiale'l'uscita; un certo numero di imprese a livello di migliaia di tonnellate sono entrate con successo nei ranghi delle imprese a livello di 10.000 tonnellate; le varietà di prodotti sono aumentate in modo significativo, la qualità del prodotto è stata costantemente migliorata; alla base di tutto ciò c'è l'ulteriore maturità della tecnologia di processo e l'ulteriore miglioramento del livello delle attrezzature di produzione. Rispetto al livello avanzato estero, il divario è stato significativamente ridotto.

Questo articolo presenta gli ultimi sviluppi del processo di produzione nazionale dell'etere di cellulosa e del miglioramento delle attrezzature negli ultimi anni, nonché il lavoro svolto dall'Istituto di ricerca sull'industria chimica di Zhejiang nella ricerca e nello sviluppo di apparecchiature per la produzione di etere di cellulosa basate sulla teoria e sul pensiero dell'industria chimica verde. Lavoro di ricerca sul reattore di eterificazione alcalinizzazione etere di cellulosa.

1. Tecnologia di produzione e attrezzature dell'etere di cellulosa domestico CMC negli anni '90

Da quando la Shanghai Celluloid Factory ha sviluppato il processo a mezzo acqua nel 1958, il processo con solvente a basso consumo con attrezzatura singola e altri processi di produzione sono stati utilizzati per produrre CMC. A livello nazionale, gli impastatori vengono utilizzati principalmente per le reazioni di eterificazione. Negli anni '90, la capacità di produzione annuale di un singolo impianto di produzione CMC della maggior parte dei produttori era di 200-500 tonnellate, e i modelli tradizionali di reazione di eterificazione erano di 1,5 milioni di tonnellate.³ e 3m³ impastatrici. Tuttavia, quando l'impastatrice viene utilizzata come apparecchiatura di reazione, a causa della bassa velocità del braccio impastatore, del lungo tempo di reazione di eterificazione, dell'elevata percentuale di reazioni collaterali, del basso tasso di utilizzo dell'agente di eterificazione e della scarsa uniformità del distribuzione dei sostituenti della reazione di eterificazione, le principali condizioni di reazione Ad esempio, la controllabilità del rapporto del bagno, della concentrazione degli alcali e della velocità del braccio impastatore è scarsa, quindi è difficile realizzare l'omogeneità approssimativa della reazione di eterificazione ed è ancora più difficile effettuare il trasferimento di massa e ricerca sulla permeazione della reazione di eterificazione profonda. Pertanto, l'impastatrice presenta alcune limitazioni come attrezzatura di reazione della CMC e costituisce il collo di bottiglia dello sviluppo dell'industria dell'etere di cellulosa. Le inadeguatezze dei modelli tradizionali di reazione di eterificazione negli anni '90 possono essere riassunte in tre parole: piccolo (piccola produzione di un singolo dispositivo), basso (basso tasso di utilizzo dell'agente di eterificazione), scarso (la reazione di eterificazione sostituisce l'uniformità della distribuzione della base è povero). In considerazione dei difetti nella struttura dell'impastatrice, è necessario sviluppare un'apparecchiatura di reazione che possa accelerare la reazione di eterificazione del materiale e la distribuzione dei sostituenti nella reazione di eterificazione sia più uniforme, in modo che il tasso di utilizzo dell'agente eterificante è maggiore. Alla fine degli anni '90, molte imprese nazionali di etere di cellulosa speravano che l'Istituto di ricerca dell'industria chimica di Zhejiang ricercasse e sviluppasse le apparecchiature di produzione urgentemente necessarie all'industria dell'etere di cellulosa. L'Istituto di ricerca dell'industria chimica di Zhejiang ha iniziato a impegnarsi nella ricerca sui processi e sulle apparecchiature di miscelazione delle polveri negli anni '70, ha formato un forte team di ricerca e sviluppo e ha ottenuto risultati gratificanti. Molte tecnologie e attrezzature sono state premiate dal Ministero dell'industria chimica e dal Premio per il progresso scientifico e tecnologico di Zhejiang. Negli anni '80, abbiamo collaborato con l'Istituto di ricerca antincendio di Tianjin del Ministero della pubblica sicurezza per sviluppare attrezzature speciali per la produzione di polvere secca, che hanno vinto il terzo premio del Premio per il progresso scientifico e tecnologico del Ministero della pubblica sicurezza; negli anni '90, abbiamo ricercato e sviluppato tecnologie e apparecchiature per la miscelazione solido-liquido. Consapevoli delle future prospettive di sviluppo dell'industria dell'etere di cellulosa, i ricercatori dell'Istituto provinciale di ricerca sull'industria chimica dello Zhejiang hanno iniziato a ricercare e sviluppare apparecchiature di produzione speciali per l'etere di cellulosa.

2. Il processo di sviluppo di un reattore speciale per etere di cellulosa

2.1 Caratteristiche del miscelatore del coltro

Il principio di funzionamento del miscelatore del coltro è che sotto l'azione dell'agitatore a forma di vomere, la polvere nella macchina viene turbolenta lungo la parete del cilindro nelle direzioni circonferenziale e radiale da un lato, e la polvere viene lanciata lungo i due lati del vomere invece. Le traiettorie del movimento si incrociano e si scontrano tra loro, generando così un vortice turbolento e formando una gamma completa di movimento spaziale tridimensionale. A causa della fluidità relativamente scarsa delle materie prime fibrose di reazione, altri modelli non possono guidare i movimenti circonferenziali, radiali e assiali della cellulosa nel cilindro. Attraverso la ricerca sul processo di produzione della CMC e sulle attrezzature dell'industria dell'etere di cellulosa in patria e all'estero, sfruttando appieno i suoi 30 anni di risultati di ricerca, il miscelatore di coltro sviluppato negli anni '80 è stato inizialmente selezionato come modello base per lo sviluppo della cellulosa apparecchiature per la reazione dell'etere.

2.2 Processo di sviluppo del reattore coltro

Attraverso la prova di una piccola macchina sperimentale, si è infatti ottenuto un effetto migliore rispetto all'impastatrice. Tuttavia, quando vengono utilizzati direttamente nell'industria dell'etere di cellulosa, ci sono ancora i seguenti problemi: 1) Nella reazione di eterificazione, la fluidità della materia prima di reazione fibrosa è relativamente scarsa, quindi la struttura del suo coltro e del coltello volante non è sufficiente. Spingere la cellulosa a muoversi nelle direzioni circonferenziale, radiale e assiale del barile, quindi la miscelazione dei reagenti non è sufficiente, con conseguente basso utilizzo dei reagenti e relativamente pochi prodotti. 2) A causa della scarsa rigidità dell'albero principale supportato dalle nervature, è facile causare eccentricità dopo il funzionamento e il problema della perdita della tenuta meccanica; pertanto, l'aria esterna invade facilmente il cilindro attraverso la tenuta meccanica e influenza il funzionamento del vuoto nel cilindro, provocando la formazione di polvere nel cilindro. Fuga. 3) Le loro valvole di scarico sono valvole a cerniera o valvole a disco. Il primo è facile da inalare l'aria esterna a causa delle scarse prestazioni di tenuta, mentre il secondo trattiene facilmente i materiali e causa la perdita di reagenti. Pertanto, questi problemi devono essere risolti uno per uno.

I ricercatori hanno migliorato più volte la progettazione del reattore coltro e lo hanno fornito a diverse imprese di etere di cellulosa per un uso di prova e hanno gradualmente migliorato la progettazione in base al feedback. Modificando la forma strutturale dei coltri e la disposizione sfalsata di due coltri adiacenti su entrambi i lati dell'albero principale, i reagenti sotto l'azione dei coltri non solo creano turbolenze nelle direzioni circonferenziale e radiale lungo la parete interna del cilindro, ma inoltre spruzzare lungo la direzione normale di entrambi i lati del coltro, in modo che i reagenti siano completamente miscelati e le reazioni di alcalinizzazione ed eterificazione completate nel processo di miscelazione siano complete, il tasso di utilizzo dei reagenti sia elevato, la velocità di reazione sia elevata e il il consumo energetico è basso. Inoltre, le tenute dell'albero e le sedi dei cuscinetti su entrambe le estremità del cilindro sono fissate alla piastra terminale della staffa attraverso la flangia per aumentare la rigidità dell'albero principale, quindi il funzionamento è stabile. Allo stesso tempo, l'effetto di tenuta della tenuta meccanica può essere garantito perché l'albero principale non si piega e non si deforma e la polvere nel cilindro non fuoriesce. Modificando la struttura della valvola di scarico e ampliando il diametro del serbatoio di scarico, non solo è possibile prevenire efficacemente la ritenzione di materiali nella valvola di scarico, ma anche prevenire la perdita di polvere di materiale durante lo scarico, riducendo così efficacemente la perdita di reazione prodotti. La struttura del nuovo reattore è ragionevole. Non solo può fornire un ambiente di preparazione stabile e affidabile per l'etere di cellulosa CMC, ma impedisce anche efficacemente la fuoriuscita della polvere nel cilindro migliorando l'ermeticità della tenuta dell'albero e della valvola di scarico. Rispettoso dell'ambiente, realizzando l'idea progettuale dell'industria chimica verde.

2.3 Sviluppo del reattore coltro

A causa dei difetti delle impastatrici piccole, basse e scadenti, il reattore coltro è entrato in molti impianti di produzione nazionali di CMC e i prodotti includono sei modelli da 4 m³, 6mt³, 8m³, 10m³, 15m³e 26 milioni³. Nel 2007, il reattore coltro ha ottenuto l'autorizzazione al brevetto nazionale per modello di utilità (numero di pubblicazione del brevetto: CN200957344). Dopo il 2007 è stato sviluppato un reattore speciale per la linea di produzione di etere di cellulosa non ionico (come MC/HPMC). Attualmente, la produzione nazionale di CMC adotta principalmente il metodo con solvente.

Secondo il feedback attuale dei produttori di etere di cellulosa, l’uso di reattori coltro può ridurre l’utilizzo di solventi dal 20% al 30% e con l’aumento delle attrezzature di produzione, esiste il potenziale per un’ulteriore riduzione dell’utilizzo di solventi. Poiché il reattore del coltro può raggiungere i 15-26 m³, l'uniformità della distribuzione dei sostituenti nella reazione di eterificazione è molto migliore di quella dell'impastatore.

3. Altre apparecchiature per la produzione di etere di cellulosa

Negli ultimi anni, oltre allo sviluppo di reattori di alcalinizzazione ed eterificazione dell'etere di cellulosa, sono in fase di sviluppo anche altri modelli alternativi.

Sollevatore pneumatico (numero di pubblicazione del brevetto: CN200955897). Nel processo di produzione CMC con metodo solvente, in passato l'essiccatore a rastrello sottovuoto veniva utilizzato principalmente nel processo di recupero e essiccazione dei solventi, ma l'essiccatore a rastrello sottovuoto può essere utilizzato solo in modo intermittente, mentre il sollevatore d'aria può realizzare un funzionamento continuo. Il sollevatore d'aria frantuma il materiale CMC attraverso la rapida rotazione dei coltri e dei coltelli volanti nel cilindro per aumentare la superficie di trasferimento del calore e spruzza vapore nel cilindro per volatilizzare completamente l'etanolo dal materiale CMC e facilitarne il recupero, riducendo così i costi di produzione di CMC e risparmiare risorse di etanolo e completare contemporaneamente l'operazione del processo di essiccazione dell'etere di cellulosa. Il prodotto ha due modelli da 6,2 m³e 8m³.

Granulatore (numero di pubblicazione del brevetto: CN200957347). Nel processo di produzione dell'etere di cellulosa con il metodo del solvente, in passato il granulatore per estrusione a doppia vite veniva utilizzato principalmente per granulare il materiale di carbossimetilcellulosa di sodio dopo la reazione di eterificazione, lavaggio e asciugatura. Il granulatore di etere di cellulosa di tipo ZLH non solo può granulare in modo continuo come l'attuale granulatore per estrusione a doppia vite, ma può anche rimuovere in modo continuo i materiali alimentando aria nel cilindro e raffreddando acqua nella camicia. Reagisce al calore di scarto, migliorando così la qualità della granulazione e risparmiando elettricità, e può aumentare la velocità di produzione del prodotto aumentando la velocità del mandrino e regolare l'altezza del livello del materiale in base ai requisiti del processo. Il prodotto ha due modelli da 3,2 m³e 4m³.

Miscelatore del flusso d'aria (numero di pubblicazione del brevetto: CN200939372). Il miscelatore del flusso d'aria di tipo MQH invia aria compressa nella camera di miscelazione attraverso l'ugello sulla testa di miscelazione e il materiale sale istantaneamente a spirale lungo la parete del cilindro con l'aria compressa per formare uno stato di miscelazione fluidizzato. Dopo diversi intervalli di soffiaggio e pausa, è possibile realizzare la miscelazione rapida e uniforme dei materiali nell'intero volume. Le differenze tra diversi lotti di prodotto vengono riunite mediante miscelazione. Attualmente esistono cinque tipi di prodotti: 15m³, 30 mt³, 50 mt³, 80 mt³, e 100 mt³.

Sebbene il divario tra le apparecchiature di produzione di etere di cellulosa del mio paese e i livelli avanzati esteri si stia ulteriormente riducendo, è ancora necessario migliorare ulteriormente il livello del processo e apportare ulteriori miglioramenti per affrontare i problemi che non sono compatibili con le attuali apparecchiature di produzione.

4. Prospettive

L'industria dell'etere di cellulosa del mio paese sta sviluppando attivamente la progettazione e la lavorazione di nuove apparecchiature e combinando le caratteristiche delle apparecchiature per migliorare continuamente il processo. Produttori e produttori di apparecchiature hanno iniziato a sviluppare e applicare congiuntamente nuove apparecchiature. Tutti questi riflettono il progresso dell'industria dell'etere di cellulosa del mio paese. , questo collegamento avrà un impatto importante sullo sviluppo del settore. Negli ultimi anni, l'industria dell'etere di cellulosa del mio Paese, basata sulla tecnologia con caratteristiche cinesi, ha assorbito l'esperienza avanzata internazionale, introdotto dispositivi stranieri o fatto pieno uso di apparecchiature domestiche per completare la trasformazione dall'originale "sporco, disordinato, povero" e produzione in officina ad alta intensità di manodopera per La transizione della meccanizzazione e dell'automazione per ottenere un grande balzo in avanti in termini di capacità produttiva, qualità ed efficienza nel settore dell'etere di cellulosa è diventato l'obiettivo comune dei produttori di etere di cellulosa del mio paese.