셀룰로오스 에테르 생산을 개선하는 방법은 무엇입니까?

키마화학(주) 하고 싶다 지난 10년간의 셀룰로오스 에테르 생산 공정 및 장비의 개선 사항을 소개하고, 셀룰로오스 에테르 생산 공정에서 혼련기와 쿨터 반응기의 다양한 특성을 분석합니다. 셀룰로오스 에테르 산업의 급속한 발전으로 단일 장비 세트의 생산 능력은 수백 톤에서 수천 톤으로 전환되고 있습니다. 새로운 장비가 오래된 장비를 대체하는 것은 피할 수 없는 추세입니다.

핵심 단어: 셀룰로오스 에테르; 생산 설비; 반죽기; 쿨터 반응기

중국 셀룰로오스 에테르 산업의 지난 10년을 되돌아보면 올해는 셀룰로오스 에테르 산업 발전의 영광스러운 10년이었습니다. 셀룰로오스 에테르의 생산 능력은 250,000톤 이상에 도달했습니다. 2007년 CMC 생산량은 122,000톤, 비이온성 셀룰로오스 에테르 생산량은 62,000톤이었다. 셀룰로오스에테르 10,000톤(1999년 중국)'총 셀룰로오스 에테르 생산량은 25,660톤에 불과하며 전 세계의 4분의 1 이상을 차지합니다.'출력; 수많은 천톤급 기업이 만톤급 기업 대열에 성공적으로 진입했습니다. 제품 종류가 대폭 증가하고 제품 품질이 꾸준히 향상되었습니다. 이 모든 것 뒤에는 공정 기술이 더욱 성숙해지고 생산 장비 수준이 더욱 향상되었습니다. 외국의 선진 수준과 비교하면 격차가 크게 줄어들었다.

이 기사에서는 최근 국내 셀룰로오스 에테르 생산 공정의 최신 개발 상황과 장비 개선을 소개하고, 절강 화학 공업 연구소에서 녹색 화학 산업의 이론과 사고를 바탕으로 셀룰로오스 에테르 생산 장비를 연구 개발하는 작업을 소개합니다. 셀룰로오스 에테르 알칼리화 에테르화 반응기 연구.

1. 1990년대 국내 셀룰로오스에테르 CMC 생산기술 및 설비

상하이 셀룰로이드 공장은 1958년에 물 매체 공정을 개발한 이후 단일 장비 저전력 용매 공정 및 기타 생산 공정을 사용하여 CMC를 생산해 왔습니다. 국내에서는 에테르화 반응에 주로 니더(kneader)를 사용하고 있다. 1990년대 대부분의 제조업체의 단일 생산공장 CMC의 연간 생산능력은 200~500톤이었고, 에테르화 반응의 주류 모델은 150만톤이었다.³ 그리고 3m³ 반죽기. 그러나 반응장치로 혼련기를 사용하는 경우에는 혼련암의 속도가 느리고, 에테르화 반응시간이 길고, 부반응의 비율이 높고, 에테르화제의 활용률이 낮으며, 균일성이 불량하기 때문에 에테르화 반응 치환기 분포, 주요 반응 조건 예를 들어 욕비, 알칼리 농도 및 반죽 암 속도의 제어성이 좋지 않아 에테르화 반응의 대략적인 균질성을 구현하기 어렵고 물질 전달을 수행하는 것이 더욱 어렵습니다. 및 심부 에테르화 반응의 투과 연구. 따라서 반죽기는 CMC의 반응장치로서 일정한 한계를 갖고 있으며, 이는 셀룰로오스 에테르 산업 발전의 병목 현상이다. 1990년대 에테르화 반응의 주류 모델의 부적절함은 세 가지 단어로 요약될 수 있습니다: 작음(단일 장치의 작은 출력), 낮음(에테르화제의 낮은 활용률), 열악함(에테르화 반응이 대체합니다. 기본 분포의 균일성) 가난하다). 혼련기 구조의 결함을 고려하여, 물질의 에테르화 반응을 빠르게 할 수 있는 반응장치의 개발이 필요하며, 에테르화 반응에 있어서 치환기의 분포가 보다 균일하여 활용률이 높아지게 된다. 에테르화제의 함량이 더 높습니다. 1990년대 후반, 국내 많은 셀룰로오스 에테르 기업들은 절강화학공업연구소가 셀룰로오스 에테르 산업에 시급히 필요한 생산 장비를 연구 개발할 수 있기를 희망했습니다. 절강화학공업연구소는 1970년대부터 분말 혼합 공정 및 장비 연구에 참여하기 시작하여 강력한 R&D 팀을 구성하고 만족스러운 결과를 얻었습니다. 많은 기술과 장비가 화학 산업부와 절강 과학 기술 발전상을 수상했습니다. 1980년대에 우리는 공안부 천진 화재 연구소와 협력하여 건조 분말 생산용 특수 장비를 개발하여 공안부 과학 기술 진보상 3위를 받았습니다. 1990년대에는 고액혼합기술 및 장비를 연구개발하였습니다. 절강성 화학공업연구소의 연구원들은 셀룰로오스 에테르 산업의 미래 발전 전망을 인식하고 셀룰로오스 에테르를 위한 특수 생산 장비를 연구 개발하기 시작했습니다.

2. 셀룰로오스에테르용 특수반응기 개발과정

2.1 코울터 믹서의 특징

코울터 믹서의 작동 원리는 쟁기 모양의 교반기의 작용으로 기계의 분말이 실린더 벽을 따라 원주 및 반경 방향으로 난류를 일으키고 분말이 양면을 따라 던져지는 것입니다. 반면에 쟁기의. 운동의 궤적은 십자형으로 교차하고 서로 충돌하여 난류 소용돌이를 생성하고 전체 범위의 3차원 공간 운동을 형성합니다. 섬유질 반응 원료의 유동성이 상대적으로 낮기 때문에 다른 모델은 실린더 내 셀룰로오스의 원주 방향, 반경 방향 및 축 방향 움직임을 구동할 수 없습니다. 국내외 셀룰로오스 에테르 산업의 CMC 생산공정 및 장비 연구를 통해 30년간의 연구성과를 십분 활용하여 1980년대에 개발된 코울터 믹서를 셀룰로오스 개발의 기본모델로 당초 선정하였습니다. 에테르 반응 장비 .

2.2 코울터 반응기 개발 과정

소형 실험 기계의 테스트를 통해 실제로 반죽기보다 더 나은 효과를 얻었습니다. 그러나 이를 셀룰로오스 에테르 산업에 직접 사용하는 경우 여전히 다음과 같은 문제가 있다. 1) 에테르화 반응에서 섬유상 반응 원료의 유동성이 상대적으로 좋지 않아 코울터와 플라잉 나이프의 구조가 좋지 않다. 충분한. 셀룰로오스를 배럴의 원주 방향, 반경 방향 및 축 방향으로 이동하도록 구동하므로 반응물의 혼합이 충분하지 않아 반응물의 활용도가 낮고 상대적으로 생성물이 적습니다. 2) 리브에 의해 지지되는 주축의 강성이 낮기 때문에 작동 후 편심이 발생하기 쉽고 샤프트 씰 누출 문제가 발생합니다. 따라서 외부 공기가 샤프트 씰을 통해 실린더 내부로 쉽게 침입하여 실린더 내부의 진공 작동에 영향을 미쳐 실린더 내부에 분말이 발생하게 됩니다. 탈출하다. 3) 토출 밸브는 플래퍼 밸브 또는 디스크 밸브입니다. 전자는 밀봉 성능이 좋지 않아 외부 공기를 흡입하기 쉬운 반면, 후자는 재료를 유지하기 쉽고 반응물의 손실을 유발합니다. 그러므로 이러한 문제는 하나씩 해결되어야 한다.

연구원들은 코울터 반응기의 설계를 여러 번 개선했으며 여러 셀룰로오스 에테르 기업에 시험 사용을 위해 제공했으며 피드백에 따라 점차적으로 설계를 개선했습니다. 코울터의 구조적 형상과 메인 샤프트 양쪽에 있는 인접한 두 코울터의 엇갈린 배열을 변경함으로써 코울터의 작용에 따른 반응물은 실린더 내벽을 따라 원주 방향과 반경 방향으로 난류를 일으킬 뿐만 아니라 또한 코울터 양측의 정방향을 따라 Splash를 발생시켜 반응물이 완전히 혼합되며 혼합공정에서 완성되는 알칼리화 및 에테르화 반응이 철저하여 반응물의 이용률이 높고 반응속도가 빠르며 에너지 소비가 적습니다. 또한, 실린더 양단의 샤프트 씰과 베어링 시트를 플랜지를 통해 브라켓의 엔드 플레이트에 고정시켜 주축의 강성을 높여 작동이 안정적입니다. 동시에, 메인 샤프트가 구부러지거나 변형되지 않고 실린더 내의 분말이 빠져나가지 않기 때문에 샤프트 씰의 밀봉 효과를 보장할 수 있습니다. 토출 밸브의 구조를 변경하고 배기 탱크의 직경을 확대함으로써 토출 밸브에 재료가 머무는 것을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라 배기 중 재료 분말의 손실을 방지하여 반응 손실을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 제품. 새로운 원자로의 구조는 합리적이다. 셀룰로오스 에테르 CMC에 대한 안정적이고 신뢰할 수 있는 준비 환경을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 샤프트 씰과 배출 밸브의 기밀성을 향상시켜 실린더 내의 분말이 빠져나가는 것을 효과적으로 방지할 수 있습니다. 친환경, 그린화학산업의 디자인 이념을 구현합니다.

2.3 쿨터 반응기 개발

소형, 낮음, 열악한 반죽기의 결함으로 인해 코울터 반응기는 국내 많은 CMC 생산 공장에 진입했으며 제품에는 4m 6개 모델이 포함됩니다.³, 6분³, 8분³, 10분³, 15분³, 그리고 26분³. 2007년에 코울터 반응기는 국가 실용신안 특허 승인을 획득했습니다(특허 공개 번호: CN200957344). 2007년 이후에는 비이온성 셀룰로오스 에테르 생산 라인(예: MC/HPMC)을 위한 특수 반응기가 개발되었습니다. 현재 CMC의 국내 생산은 주로 용제법을 채택하고 있다.

셀룰로오스 에테르 제조업체의 현재 피드백에 따르면 코울터 반응기를 사용하면 용매 사용량을 20~30% 줄일 수 있으며, 생산 장비가 증가함에 따라 용매 사용량을 더욱 줄일 수 있는 가능성이 있습니다. 코울터 반응기는 15-26m에 도달할 수 있기 때문에³, 에테르화 반응에서 치환기 분포의 균일성은 반죽기의 균일성보다 훨씬 우수합니다.

3. 기타 셀룰로오스에테르 생산설비

최근에는 셀룰로오스 에테르 알칼리화 및 에테르화 반응기를 개발하는 동시에 다른 대체 모델도 개발 중입니다.

에어 리프터(특허 공개 번호: CN200955897). 용매 방식 CMC 생산 공정에서 과거에는 용매 회수 및 건조 공정에 레이크 진공 건조기가 주로 사용되었지만 레이크 진공 건조기는 간헐적으로만 작동할 수 있는 반면 에어 리프터는 연속 작동을 실현할 수 있습니다. 에어리프터는 실린더 내부의 코울터와 플라잉나이프의 빠른 회전을 통해 CMC 재료를 파쇄하여 전열면적을 높이고, 증기를 실린더 내부에 분사하여 CMC 재료로부터 에탄올을 완전히 휘발시켜 회수를 용이하게 함으로써 생산원가를 절감시키는 장치입니다. CMC와 에탄올 자원을 절약하는 동시에 셀룰로오스 에테르 건조 공정의 운영을 완료합니다. 제품에는 6.2m의 두 가지 모델이 있습니다.³그리고 8m³.

제립기(특허 공개 번호: CN200957347). 용매법으로 셀룰로오스 에테르를 생산하는 과정에서 과거에는 에테르화 반응, 세척 및 건조 후 카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨 물질을 과립화하기 위해 이축 압출 제립기를 주로 사용했습니다. ZLH형 셀룰로오스 에테르 과립기는 기존의 이축 압출 과립기와 같이 연속적으로 과립화할 수 있을 뿐만 아니라 실린더에 공기를 공급하고 재킷에 물을 냉각시켜 물질을 연속적으로 제거할 수 있습니다. 폐열을 반응시켜 과립 품질을 향상시키고 전기를 절약하며 스핀들 속도를 높여 제품 출력 속도를 높이고 공정 요구 사항에 따라 재료 레벨의 높이를 조정할 수 있습니다. 제품에는 3.2m의 두 가지 모델이 있습니다.³그리고 4m³.

기류 믹서(특허 공개 번호: CN200939372). MQH형 기류 믹서는 믹싱 헤드의 노즐을 통해 압축 공기를 믹싱 챔버로 보내고, 재료는 압축 공기와 함께 실린더 벽을 따라 나선형으로 순간적으로 상승하여 유동화된 혼합 상태를 형성합니다. 몇 번의 펄스 블로잉 및 일시 중지 간격 후에 전체 부피의 재료를 빠르고 균일하게 혼합할 수 있습니다. 서로 다른 제품 배치 간의 차이점은 혼합을 통해 하나로 합쳐집니다. 현재 5가지 유형의 제품이 있습니다.³, 30분³, 50m³, 80m³, 그리고 100m³.

우리나라의 셀룰로오스 에테르 생산 장비와 외국의 선진 수준 간의 격차가 더욱 좁아지고 있지만, 현재 생산 장비와 호환되지 않는 문제를 해결하기 위해서는 여전히 공정 수준을 더욱 향상시키고 추가 개선이 필요합니다.

4. 전망

우리나라의 셀룰로오스 에테르 산업은 새로운 장비의 설계 및 가공을 적극적으로 개발하고 장비의 특성을 결합하여 지속적으로 프로세스를 개선하고 있습니다. 제조업체와 장비 제조업체가 새로운 장비를 공동 개발하고 적용하기 시작했습니다. 이는 모두 우리나라의 셀룰로오스 에테르 산업의 발전을 반영합니다. , 이 링크는 업계 발전에 중요한 영향을 미칠 것입니다. 최근 몇 년 동안 우리나라 셀룰로오스 에테르 산업은 중국 특색의 기술을 기반으로 국제 선진 경험을 흡수하고 외국 장비를 도입하거나 국내 장비를 최대한 활용하여 원래의 “더러움, 난잡함, 열악함”에서 전환을 완료했습니다. 셀룰로오스 에테르 산업의 생산 능력, 품질 및 효율성의 큰 도약을 달성하기 위한 기계화 및 자동화의 전환은 우리나라 셀룰로오스 에테르 제조업체의 공통 목표가 되었습니다.