Hoe kan ik de productie van cellulose-ether verbeteren?

Kima Chemical Co., Ltd zou graag willen introduceert de verbetering van het productieproces en de apparatuur voor cellulose-ether in de afgelopen tien jaar, en analyseert de verschillende kenmerken van de kneder- en kouterreactor in het productieproces van cellulose-ether. Met de snelle ontwikkeling van de cellulose-etherindustrie gaat de productiecapaciteit van een enkele set apparatuur over van honderden tonnen naar enkele duizenden tonnen. Het is een onvermijdelijke trend dat nieuwe apparatuur oude apparatuur vervangt.

Trefwoorden: cellulose-ether; productieapparatuur; kneder; kouterreactor

Terugkijkend op de afgelopen tien jaar van de Chinese cellulose-etherindustrie, is het een glorieus decennium voor de ontwikkeling van de cellulose-etherindustrie. De productiecapaciteit van cellulose-ether heeft meer dan 250.000 ton bereikt. In 2007 bedroeg de productie van CMC 122.000 ton en de productie van niet-ionische cellulose-ether 62.000 ton. 10.000 ton cellulose-ether (in 1999, China'De totale productie van cellulose-ether bedroeg slechts 25.660 ton), goed voor meer dan een kwart van de wereldproductie's-uitvoer; een aantal ondernemingen met een omvang van duizend ton zijn met succes toegetreden tot de gelederen van ondernemingen met een omvang van 10.000 ton; productvariëteiten zijn aanzienlijk toegenomen. De productkwaliteit is gestaag verbeterd; achter dit alles schuilt de verdere volwassenheid van de procestechnologie en de verdere verbetering van het niveau van de productieapparatuur. Vergeleken met het buitenlandse geavanceerde niveau is de kloof aanzienlijk kleiner geworden.

Dit artikel introduceert de nieuwste ontwikkeling van het binnenlandse productieproces voor cellulose-ether en de verbetering van de apparatuur van de afgelopen jaren, en introduceert het werk van het Zhejiang Chemical Industry Research Institute bij het onderzoeken en ontwikkelen van cellulose-ether-productieapparatuur, gebaseerd op de theorie en het denken van de groene chemische industrie. Onderzoekswerk aan de alkalisatie-veretheringsreactor van cellulose-ether.

1. Productietechnologie en apparatuur voor huishoudelijke cellulose-ether CMC in de jaren negentig

Sinds de Shanghai Celluloid Factory in 1958 het water-mediumproces ontwikkelde, zijn het oplosmiddelproces met laag vermogen en andere productieprocessen met één apparatuur gebruikt om CMC te produceren. In eigen land worden kneders voornamelijk gebruikt voor veretheringsreacties. In de jaren negentig bedroeg de jaarlijkse productiecapaciteit van een enkele productie-installatie (CMC) van de meeste fabrikanten 200-500 ton, en de reguliere modellen van veretheringsreacties waren 1,5 miljoen ton.³ en 3m³ kneders. Wanneer de kneder echter als reactieapparatuur wordt gebruikt, vanwege de lage snelheid van de kneedarm, de lange veretheringsreactietijd, het hoge aandeel nevenreacties, de lage benuttingsgraad van het veretheringsmiddel en de slechte uniformiteit van de substituentverdeling van de veretheringsreactie, de belangrijkste reactieomstandigheden De beheersbaarheid van de badverhouding, de alkaliconcentratie en de snelheid van de kneedarm is bijvoorbeeld slecht, dus het is moeilijk om de geschatte homogeniteit van de veretheringsreactie te realiseren, en het is zelfs nog moeilijker om massaoverdracht uit te voeren en permeatieonderzoek van diepe veretheringsreacties. Daarom heeft de kneder bepaalde beperkingen als reactieapparatuur van CMC, en vormt hij het knelpunt in de ontwikkeling van de cellulose-etherindustrie. De tekortkomingen van de reguliere modellen van veretheringsreacties in de jaren negentig kunnen in drie woorden worden samengevat: klein (kleine output van een enkel apparaat), laag (lage benuttingsgraad van veretheringsmiddel), slecht (veretheringsreactie vervangt de uniformiteit van de basisverdeling is arm). Met het oog op de gebreken in de structuur van de kneder is het noodzakelijk om reactieapparatuur te ontwikkelen die de veretheringsreactie van het materiaal kan versnellen, en de verdeling van de substituenten in de veretheringsreactie is uniformer, zodat de benuttingsgraad van het veretheringsmiddel is hoger. Eind jaren negentig hoopten veel binnenlandse cellulose-etherbedrijven dat het Zhejiang Research Institute of Chemical Industry productieapparatuur zou onderzoeken en ontwikkelen die dringend nodig was voor de cellulose-etherindustrie. Het Zhejiang Research Institute of Chemical Industry begon in de jaren zeventig betrokken te raken bij het onderzoek naar poedermengprocessen en -apparatuur, vormde een sterk R & D-team en behaalde bevredigende resultaten. Veel technologieën en apparatuur zijn bekroond door het Ministerie van Chemische Industrie en de Zhejiang Science and Technology Progress Award. In de jaren tachtig werkten we samen met het Tianjin Fire Research Institute van het Ministerie van Openbare Veiligheid om speciale apparatuur te ontwikkelen voor de productie van droog poeder, dat de derde prijs won van de Science and Technology Progress Award van het Ministerie van Openbare Veiligheid; in de jaren negentig hebben we de technologie en apparatuur voor het mengen van vaste en vloeibare stoffen onderzocht en ontwikkeld. Zich bewust van de toekomstige ontwikkelingsvooruitzichten van de cellulose-etherindustrie, begonnen de onderzoekers van het Zhejiang Provincial Research Institute of Chemical Industry speciale productieapparatuur voor cellulose-ether te onderzoeken en te ontwikkelen.

2. Het ontwikkelingsproces van een speciale reactor voor cellulose-ether

2.1 Kenmerken koutermixer

Het werkingsprincipe van de koutermenger is dat onder invloed van het ploegschaarvormige roerwerk het poeder in de machine enerzijds in omtreks- en radiale richting langs de cilinderwand turbulenteert en het poeder langs beide zijden wordt geworpen. van de ploegschaar daarentegen. De trajecten van de beweging lopen door elkaar en botsen met elkaar, waardoor een turbulente draaikolk ontstaat en een volledig scala aan driedimensionale ruimtebewegingen ontstaat. Vanwege de relatief slechte vloeibaarheid van de vezelachtige reactiegrondstoffen kunnen andere modellen de omtreks-, radiale en axiale bewegingen van de cellulose in de cilinder niet aandrijven. Door het onderzoek naar het CMC-productieproces en de apparatuur van de cellulose-etherindustrie in binnen- en buitenland, waarbij volledig gebruik werd gemaakt van de 30 jaar aan onderzoeksresultaten, werd de in de jaren tachtig ontwikkelde koutermenger aanvankelijk geselecteerd als basismodel voor de ontwikkeling van cellulose apparatuur voor etherreacties.

2.2 Ontwikkelingsproces kouterreactor

Door de test van een kleine experimentele machine heeft deze inderdaad een beter effect verkregen dan de kneder. Wanneer ze echter rechtstreeks in de cellulose-etherindustrie worden gebruikt, zijn er nog steeds de volgende problemen: 1) Bij de veretheringsreactie is de vloeibaarheid van de vezelige reactiegrondstof relatief slecht, dus de structuur van het kouter en het vliegende mes is dat niet. voldoende. Laat de cellulose bewegen in de omtreks-, radiale en axiale richting van het vat, zodat het mengen van de reactanten niet voldoende is, wat resulteert in een laag gebruik van de reactanten en relatief weinig producten. 2) Vanwege de slechte stijfheid van de hoofdas, ondersteund door ribben, is het gemakkelijk om excentriciteit te veroorzaken na gebruik en het probleem van lekkage van de asafdichting; daarom dringt de buitenlucht gemakkelijk de cilinder binnen via de asafdichting en beïnvloedt de vacuümwerking in de cilinder, wat resulteert in poeder in de cilinder. Ontsnappen. 3) Hun afvoerkleppen zijn flapkleppen of schijfkleppen. Bij de eerstgenoemde is het gemakkelijk om buitenlucht in te ademen vanwege de slechte afdichtingsprestaties, terwijl bij de laatste gemakkelijk materialen kunnen worden vastgehouden en verlies van reactanten kan worden veroorzaakt. Daarom moeten deze problemen één voor één worden opgelost.

Onderzoekers hebben het ontwerp van de kouterreactor vele malen verbeterd en aan verschillende cellulose-etherbedrijven ter beschikking gesteld voor proefgebruik, en het ontwerp geleidelijk verbeterd op basis van de feedback. Door de structurele vorm van de kouters en de verspringende opstelling van twee aangrenzende kouters aan weerszijden van de hoofdas te veranderen, zorgen de reactanten onder invloed van de kouters niet alleen voor turbulentie in de omtreks- en radiale richtingen langs de binnenwand van de cilinder, maar Spat ook langs de normale richting van beide zijden van het kouter, zodat de reactanten volledig gemengd zijn en de alkalisatie- en veretheringsreacties voltooid in het mengproces grondig zijn, de benuttingsgraad van de reactanten hoog is, de reactiesnelheid snel is en de het energieverbruik is laag. Bovendien zijn de asafdichtingen en lagerzittingen aan beide uiteinden van de cilinder via de flens aan de eindplaat van de beugel bevestigd om de stijfheid van de hoofdas te vergroten, zodat de werking stabiel is. Tegelijkertijd kan de afdichtende werking van de asafdichting worden gewaarborgd, omdat de hoofdas niet buigt en vervormt en het poeder in de cilinder niet ontsnapt. Door de structuur van de afvoerklep te veranderen en de diameter van de uitlaattank te vergroten, kan deze niet alleen effectief het vasthouden van materialen in de afvoerklep voorkomen, maar ook het verlies van materiaalpoeder tijdens de uitlaat voorkomen, waardoor het reactieverlies effectief wordt verminderd producten. De structuur van de nieuwe reactor is redelijk. Het kan niet alleen een stabiele en betrouwbare bereidingsomgeving voor cellulose-ether CMC bieden, maar ook effectief voorkomen dat het poeder in de cilinder ontsnapt door de luchtdichtheid van de asafdichting en de afvoerklep te verbeteren. Milieuvriendelijk, waarbij het ontwerpidee van de groene chemische industrie wordt gerealiseerd.

2.3 Ontwikkeling kouterreactor

Vanwege de gebreken van kleine, lage en slechte kneders is de kouterreactor in veel binnenlandse CMC-productiefabrieken terechtgekomen en omvatten de producten zes modellen van 4 meter³, 6m³, 8m³, 10m³, 15m³en 26m³. In 2007 won de kouterreactor de nationale octrooivergunning voor gebruiksmodellen (patentpublicatienummer: CN200957344). Na 2007 werd een speciale reactor voor de productielijn voor niet-ionische cellulose-ether (zoals MC/HPMC) ontwikkeld. Momenteel maakt de binnenlandse productie van CMC voornamelijk gebruik van de oplosmiddelmethode.

Volgens de huidige feedback van fabrikanten van cellulose-ether kan het gebruik van kouterreactoren het oplosmiddelverbruik met 20% tot 30% verminderen, en met de toename van de productieapparatuur is er een potentieel voor een verdere vermindering van het oplosmiddelgebruik. Omdat de kouterreactor 15-26 meter kan bereiken³is de uniformiteit van de substituentverdeling bij de veretheringsreactie veel beter dan die van de kneder.

3. Andere productieapparatuur voor cellulose-ether

Tijdens de ontwikkeling van cellulose-ether-alkalisatie- en veretheringsreactoren zijn de afgelopen jaren ook andere alternatieve modellen in ontwikkeling.

Luchtheffer (patentpublicatienummer: CN200955897). In het CMC-productieproces met oplosmiddelmethode werd de harkvacuümdroger in het verleden voornamelijk gebruikt bij het terugwinnen en drogen van oplosmiddelen, maar de harkvacuümdroger kan alleen met tussenpozen worden gebruikt, terwijl de luchtheffer een continue werking kan realiseren. De luchtheffer verplettert het CMC-materiaal door de snelle rotatie van kouters en vliegende messen in de cilinder om het warmteoverdrachtsoppervlak te vergroten, en spuit stoom in de cilinder om ethanol volledig uit het CMC-materiaal te vervluchtigen en terugwinning te vergemakkelijken, waardoor de productiekosten worden verlaagd CMC en bespaar ethanolbronnen, en voltooi tegelijkertijd de werking van het droogproces van cellulose-ether. Het product heeft twee modellen van 6,2 m³en 8m³.

Granulator (patentpublicatienummer: CN200957347). Bij het proces van het produceren van cellulose-ether volgens de oplosmiddelmethode, werd in het verleden voornamelijk een dubbelschroefsextrusiegranulator gebruikt om het natriumcarboxymethylcellulosemateriaal te granuleren na de veretheringsreactie, wassen en drogen. De cellulose-ethergranulator van het ZLH-type kan niet alleen continu granuleren zoals de bestaande extrusiegranulator met dubbele schroef, maar kan ook continu materialen verwijderen door lucht in de cilinder te voeren en water in de mantel te koelen. Reageer op afvalwarmte, waardoor de kwaliteit van de granulatie wordt verbeterd en elektriciteit wordt bespaard, en kan de productuitvoersnelheid worden verhoogd door de spilsnelheid te verhogen, en kan de hoogte van het materiaalniveau worden aangepast aan de procesvereisten. Het product heeft twee modellen van 3,2 m³en 4m³.

Luchtstroommenger (patentpublicatienummer: CN200939372). Een luchtstroommixer van het MQH-type stuurt gecomprimeerde lucht de mengkamer in via het mondstuk op de mengkop, en het materiaal stijgt onmiddellijk spiraalvormig langs de cilinderwand met de gecomprimeerde lucht om een ​​gefluïdiseerde mengtoestand te vormen. Na verschillende pulsblaas- en pauze-intervallen kan het snelle en uniforme mengen van materialen in het volledige volume worden gerealiseerd. Door het mengen worden verschillen tussen verschillende batches product bij elkaar gebracht. Momenteel zijn er vijf soorten producten: 15m³, 30m³, 50m³, 80m³en 100m³.

Hoewel de kloof tussen de productieapparatuur voor cellulose-ether in mijn land en de geavanceerde niveaus in het buitenland verder wordt verkleind, is het nog steeds nodig om het procesniveau verder te verbeteren en verdere verbeteringen aan te brengen om de problemen aan te pakken die niet compatibel zijn met de huidige productieapparatuur.

4. Vooruitzichten

De cellulose-etherindustrie van mijn land ontwikkelt actief het ontwerp en de verwerking van nieuwe apparatuur en combineert de kenmerken van de apparatuur om het proces voortdurend te verbeteren. Fabrikanten en fabrikanten van apparatuur zijn begonnen met het gezamenlijk ontwikkelen en toepassen van nieuwe apparatuur. Deze weerspiegelen allemaal de vooruitgang van de cellulose-etherindustrie in mijn land. zal deze link een belangrijke impact hebben op de ontwikkeling van de industrie. De afgelopen jaren heeft de cellulose-etherindustrie van mijn land, gebaseerd op de technologie met Chinese kenmerken, óf internationale geavanceerde ervaring geabsorbeerd, buitenlandse apparaten geïntroduceerd, óf volledig gebruik gemaakt van binnenlandse apparatuur om de transformatie van het oorspronkelijke ‘vieze, rommelige, arme’ te voltooien. en arbeidsintensieve werkplaatsproductie naar De transitie van mechanisatie en automatisering om een ​​grote sprong te maken in productiecapaciteit, kwaliteit en efficiëntie in de cellulose-etherindustrie is het gemeenschappelijke doel geworden van de cellulose-etherfabrikanten in mijn land.