セルロースエーテルの生産を改善するにはどうすればよいですか?

キマケミカル株式会社 したいです 過去10年間のセルロースエーテル製造プロセスと設備の改善を紹介し、セルロースエーテル製造プロセスにおけるニーダーとコールターリアクターの異なる特性を分析します。セルロースエーテル産業の急速な発展に伴い、一式の設備の生産能力は数百トンから数千トンに移行しつつあります。新しい機器が古い機器を置き換えるのは避けられない傾向です。

キーワード: セルロースエーテル；生産設備;混練機。コールターリアクター

中国のセルロースエーテル産業の過去 10 年を振り返ると、セルロースエーテル産業の発展にとって輝かしい 10 年でした。セルロースエーテルの生産能力は25万トン以上に達しました。 2007年のCMCの生産量は122,000トン、ノニオンセルロースエーテルの生産量は62,000トンでした。セルロースエーテル10,000トン（1999年、中国）'セルロースエーテルの総生産量はわずか 25,660 トン）、世界の 4 分の 1 以上を占めています。'出力。多くの千トンレベルの企業が 10,000 トンレベルの企業の仲間入りを果たしている。製品の種類が大幅に増加し、製品の品質が着実に向上しました。その背景には、プロセス技術のさらなる成熟と生産設備レベルのさらなる向上があります。海外の上級レベルと比較すると、その差は大幅に縮まっています。

この記事では、近年の国内セルロースエーテル製造プロセスと設備改善の最新の発展状況を紹介し、グリーン化学産業の理論と考え方に基づいてセルロースエーテル製造設備の研究開発における浙江化学工業研究院の取り組みを紹介します。セルロースエーテルアルカリ化エーテル化反応器の研究。

1. 1990年代の国産セルロースエーテルCMCの製造技術と設備

上海セルロイド工場が 1958 年に水媒体プロセスを開発して以来、CMC の製造には単一設備の低電力溶剤プロセスおよびその他の製造プロセスが使用されてきました。国内では主にエーテル化反応にニーダーが使用されています。 1990年代、ほとんどのメーカーのCMC単体製造プラントの年間生産能力は200～500トンで、エーテル化反応の主流機種は1.5mでした。³ そして3m³ ニーダー。しかし、反応装置としてニーダーを使用した場合、混練アームの速度が遅く、エーテル化反応時間が長く、副反応の割合が高く、エーテル化剤の利用率が低く、反応の均一性が低いため、エーテル化反応の主な反応条件である置換基分布、例えば浴比、アルカリ濃度、混練アーム速度の制御性が悪く、エーテル化反応のほぼ均一性を実現することが難しく、物質移動を行うことはさらに困難です。深エーテル化反応の浸透研究。したがって、ニーダーはCMCの反応装置として一定の限界があり、セルロースエーテル産業発展のボトルネックとなっている。 1990年代に主流だったエーテル化反応モデルの欠点は、小さい（単体装置の出力が小さい）、低い（エーテル化剤の利用率が低い）、劣る（エーテル化反応が塩基分布の均一性に置き換わる）の3つの言葉で要約できます。貧しいです）。混練機の構造上の欠陥を考慮すると、材料のエーテル化反応を高速化し、エーテル化反応における置換基の分布がより均一になり、利用率が向上する反応装置を開発する必要があります。エーテル化剤の方が高い。 1990年代後半、多くの国内セルロースエーテル企業は、浙江省化学工業研究院がセルロースエーテル産業に緊急に必要な生産設備を研究開発することを期待していた。浙江化学工業研究院は 1970 年代から粉末混合プロセスと装置の研究に取り組み始め、強力な研究開発チームを形成し、満足のいく成果を上げました。多くの技術と設備が化学工業省と浙江省科学技術進歩賞を受賞しました。 1980年代、当社は公安省天津消防研究所と協力して乾燥粉末製造用の特殊装置を開発し、公安省科学技術進歩賞の第3回賞を受賞しました。 1990年代には固液混合技術や装置の研究開発を行ってきました。浙江省化学工業研究院の研究者らは、セルロースエーテル産業の将来の発展見通しを認識し、セルロースエーテルの特殊な製造装置の研究開発を開始した。

2. セルロースエーテル専用反応器の開発経緯

2.1 コールターミキサーの特徴

コールターミキサーの動作原理は、鋤の刃の形をした撹拌機の作用により、機械内の粉末がシリンダー壁に沿って円周方向および半径方向に乱流される一方で、粉末が両側に沿って投げられることです。一方、すきの刃については。運動の軌跡が交差し、衝突することで乱流の渦が発生し、あらゆる三次元空間運動を形成します。繊維状反応原料の流動性が比較的低いため、他のモデルではシリンダー内のセルロースの円周方向、半径方向、軸方向の動きを駆動することができません。 30年にわたる研究成果を活かし、国内外のセルロースエーテル業界のCMC製造プロセスと設備を研究し、セルロース開発の基本モデルとして1980年代に開発されたコールターミキサーが最初に選ばれました。エーテル反応装置。

2.2 コールターリアクターの開発プロセス

小型の実験機でテストしたところ、確かにニーダーよりも優れた効果が得られました。しかし、セルロースエーテル工業にそのまま使用する場合には、次のような問題が残る。 1) エーテル化反応において、繊維状反応原料の流動性が比較的悪く、コールターやフライングナイフの構造が不安定である。十分な。セルロースをバレルの円周方向、半径方向、軸方向に移動させると、反応物の混合が不十分となり、反応物の利用率が低くなり、生成物が比較的少なくなります。 ２）リブで支持された主軸の剛性が低いため、作動後の偏心や軸シールの漏れの問題が発生しやすい。そのため、外気が軸シールを通じてシリンダ内に侵入しやすく、シリンダ内の真空動作に影響を与え、シリンダ内に粉体が発生する可能性があります。逃げる。 3) 吐出弁はフラッパ弁またはディスク弁です。前者はシール性が悪いため外気を吸い込みやすく、後者は原料が滞留しやすく反応物の損失が起こりやすい。したがって、これらの問題を 1 つずつ解決する必要があります。

研究者らはコールターリアクターの設計を何度も改良し、いくつかのセルロースエーテル企業に試用提供し、フィードバックに従って徐々に設計を改良してきました。コールターの構造形状と、主軸の両側に隣接する 2 つのコールターの千鳥状の配置を変更することにより、コールターの作用下で反応物がシリンダーの内壁に沿って周方向および半径方向に乱流するだけでなく、また、コールターの両側の法線方向に沿ってスプラッシュするため、反応物は完全に混合され、混合プロセスで完了するアルカリ化およびエーテル化反応は完全であり、反応物の利用率が高く、反応速度が速く、エネルギー消費が少ない。また、シリンダ両端の軸シールと軸受座をブラケットの端板にフランジを介して固定することで主軸の剛性を高め、動作が安定します。同時に主軸の曲がりや変形がなく、シリンダー内の粉体が外に漏れないため、軸シールのシール効果も確保できます。排出バルブの構造変更と排気タンク径の拡大により、排出バルブ内での原料の滞留を効果的に防止するだけでなく、排気時の原料粉の損失も防ぎ、反応ロスを効果的に低減します。製品。新しい原子炉の構造は合理的である。セルロースエーテルCMCの安定かつ確実な調製環境を提供するだけでなく、軸シールや排出バルブの気密性を高めることでシリンダー内の粉体の流出を効果的に防止します。環境に優しく、グリーン化学産業の設計思想を実現します。

2.3 コールターリアクターの開発

小型、低圧、貧弱な混練機の欠陥のため、コールター反応器は多くの国内 CMC 生産工場に導入されており、製品には 4m の 6 つのモデルが含まれます。³、6m³、8m³、10m³、15m³、26m³。 2007年、コールターリアクターは国の実用新案特許を取得しました（特許公開番号：CN200957344）。 2007年以降、非イオン性セルロースエーテル製造ライン（MC/HPMCなど）用の専用反応器が開発されました。現在、国内におけるCMCの製造は溶剤法が主流となっています。

セルロースエーテルメーカーからの現在のフィードバックによると、コールター反応器の使用により溶媒の使用量を 20% ～ 30% 削減でき、製造設備の増加に伴い、溶媒の使用量をさらに削減できる可能性があります。コールターリアクターは15～26mまで届くので³、エーテル化反応における置換基分布の均一性はニーダーよりもはるかに優れています。

3. その他セルロースエーテル製造設備

近年、セルロースエーテルのアルカリ化反応器やエーテル化反応器の開発と同時に、他の代替モデルも開発中です。

エアリフター（特許公開番号：CN200955897）。溶剤法CMC製造工程における溶剤回収・乾燥工程では、従来はレーキ真空乾燥機が主に使用されてきましたが、レーキ真空乾燥機は断続運転しかできないのに対し、エアリフターは連続運転が可能です。エアリフターは、シリンダー内でコールターとフライングナイフを高速回転させてCMC素材を粉砕し、伝熱面積を増やし、シリンダー内に蒸気を噴射してCMC素材からエタノールを完全に揮発させ、回収を促進することで、CMC素材の製造コストを削減します。 CMCとエタノール資源を節約し、同時にセルロースエーテル乾燥プロセスの操作を完了します。製品には6.2mの2つのモデルがあります³そして8m³.

造粒機（特許公開番号：CN200957347）。溶媒法によるセルロースエーテルの製造プロセスでは、カルボキシメチルセルロースナトリウム原料をエーテル化反応、洗浄、乾燥した後、造粒するために、従来は主に二軸押出造粒機が使用されていました。 ZLH型セルロースエーテル造粒機は、従来の二軸押出造粒機と同様に連続造粒できるだけでなく、シリンダー内に空気、ジャケット内に冷却水を供給することで連続的に原料を除去することができます。廃熱を反応させることにより、造粒の品質が向上し、電力が節約され、スピンドル速度を上げることで製品の生産率を高めることができ、プロセス要件に応じて材料レベルの高さを調整できます。製品には3.2mの2つのモデルがあります³そして4m³.

エアフローミキサー（特許公開番号：CN200939372）。 MQH型エアフローミキサーは、ミキシングヘッドのノズルから混合室内に圧縮空気を送り込み、材料は圧縮空気とともにシリンダー壁に沿って螺旋状に瞬時に上昇し、流動混合状態を形成します。数回のパルスブローと休止期間を経て、全量の材料を迅速かつ均一に混合することができます。製品の異なるバッチ間の差異は、ブレンドによって統合されます。現在、15mの5種類の製品がございます。³、30m³、50メートル³、80m³、100m³.

我が国のセルロースエーテル製造設備と海外の先進レベルとの差はさらに縮まりつつあるものの、プロセスレベルの更なる向上や、現状の製造設備では対応できない問題点への更なる改善が必要である。

4. 今後の見通し

私の国のセルロースエーテル産業は、新しい装置の設計と処理を積極的に開発し、装置の特性を組み合わせてプロセスを継続的に改善しています。メーカーと装置メーカーが共同で新たな装置を開発・適用し始めている。これらはすべて、我が国のセルロースエーテル産業の進歩を反映しています。 、このリンクは業界の発展に重要な影響を及ぼします。近年、我が国のセルロースエーテル産業は、中国の特色ある技術を基盤として、国際先進経験を吸収し、外国機器を導入し、あるいは国産設備を最大限に活用して、元の「汚くて、乱雑で、貧しい」状態からの転換を完了した。セルロースエーテル産業における生産能力、品質、効率の大幅な飛躍を達成するための機械化と自動化への移行は、我が国のセルロースエーテルメーカーの共通の目標となっています。