Como melhorar a produção de éter de celulose?

Kima Chemical Co., Ltd gostaria de apresenta a melhoria do processo e equipamentos de produção de éter de celulose nos últimos dez anos e analisa as diferentes características do amassador e reator relha no processo de produção de éter de celulose. Com o rápido desenvolvimento da indústria do éter de celulose, a capacidade de produção de um único conjunto de equipamentos está passando de centenas de toneladas para vários milhares de toneladas. É uma tendência inevitável que novos equipamentos substituam equipamentos antigos.

Palavras-chave: éter de celulose; equipamentos de produção; amassador; reator de relha

Olhando para trás, para os últimos dez anos da indústria de éter de celulose na China, esta é uma década gloriosa para o desenvolvimento da indústria de éter de celulose. A capacidade de produção de éter de celulose atingiu mais de 250 mil toneladas. Em 2007, a produção de CMC foi de 122 mil toneladas e a produção de éter de celulose não iônico foi de 62 mil toneladas. 10.000 toneladas de éter de celulose (em 1999, China'A produção total de éter de celulose foi de apenas 25.660 toneladas), representando mais de um quarto da produção mundial'saída; várias empresas de nível de mil toneladas entraram com sucesso nas fileiras das empresas de nível de 10.000 toneladas; as variedades de produtos aumentaram significativamente. A qualidade do produto tem melhorado constantemente; por trás de tudo isso está a maior maturidade da tecnologia de processo e a melhoria adicional do nível do equipamento de produção. Em comparação com o nível avançado estrangeiro, a diferença foi significativamente reduzida.

Este artigo apresenta o mais recente desenvolvimento do processo de produção de éter de celulose doméstico e melhoria de equipamentos nos últimos anos, e apresenta o trabalho realizado pelo Instituto de Pesquisa da Indústria Química de Zhejiang na pesquisa e desenvolvimento de equipamentos de produção de éter de celulose com base na teoria e no pensamento da indústria química verde. Trabalho de pesquisa em reator de eterificação de alcalinização de éter de celulose.

1. Tecnologia de produção e equipamentos de éter de celulose doméstico CMC na década de 1990

Desde que a Shanghai Celluloid Factory desenvolveu o processo de meio água em 1958, o processo solvente de baixo consumo de energia de equipamento único e outros processos de produção têm sido usados ​​para produzir CMC. Internamente, os amassadores são usados ​​principalmente para reações de eterificação. Na década de 1990, a capacidade de produção anual de uma única planta de produção CMC da maioria dos fabricantes era de 200-500 toneladas, e os modelos convencionais de reação de eterificação eram de 1,5 milhões.³ e 3m³ amassadores. No entanto, quando o amassador é usado como equipamento de reação, devido à velocidade lenta do braço de amassamento, ao longo tempo de reação de eterificação, à alta proporção de reações secundárias, à baixa taxa de utilização do agente de eterificação e à baixa uniformidade do distribuição de substituintes da reação de eterificação, as principais condições de reação Por exemplo, a controlabilidade da proporção do banho, da concentração de álcalis e da velocidade do braço de amassamento é baixa, por isso é difícil perceber a homogeneidade aproximada da reação de eterificação, e é ainda mais difícil conduzir a transferência de massa e pesquisa de permeação de reação de eterificação profunda. Portanto, o amassador tem certas limitações como equipamento de reação do CMC, e é o gargalo do desenvolvimento da indústria do éter de celulose. As inadequações dos modelos convencionais de reação de eterificação na década de 1990 podem ser resumidas em três palavras: pequeno (pequena produção de um único dispositivo), baixo (baixa taxa de utilização do agente de eterificação), pobre (a reação de eterificação substitui A uniformidade da distribuição de base é pobre). Tendo em vista os defeitos na estrutura do amassador, é necessário desenvolver um equipamento de reação que possa acelerar a reação de eterificação do material, e a distribuição dos substituintes na reação de eterificação seja mais uniforme, para que a taxa de utilização do agente de eterificação é maior. No final da década de 1990, muitas empresas nacionais de éter de celulose esperavam que o Instituto de Pesquisa da Indústria Química de Zhejiang pesquisasse e desenvolvesse equipamentos de produção urgentemente necessários para a indústria de éter de celulose. O Instituto de Pesquisa da Indústria Química de Zhejiang começou a se envolver na pesquisa de processos e equipamentos de mistura de pós na década de 1970, formou uma forte equipe de P&D e alcançou resultados gratificantes. Muitas tecnologias e equipamentos foram concedidos pelo Ministério da Indústria Química e pelo Prêmio de Progresso Científico e Tecnológico de Zhejiang. Na década de 1980, cooperamos com o Instituto de Pesquisa de Incêndios de Tianjin do Ministério de Segurança Pública para desenvolver equipamentos especiais para a produção de pólvora seca, que ganhou o terceiro prêmio do Prêmio de Progresso em Ciência e Tecnologia do Ministério de Segurança Pública; na década de 1990, pesquisamos e desenvolvemos tecnologia e equipamentos de mistura sólido-líquido. Conscientes das perspectivas futuras de desenvolvimento da indústria de éter de celulose, os pesquisadores do Instituto Provincial de Pesquisa da Indústria Química de Zhejiang começaram a pesquisar e desenvolver equipamentos especiais de produção para éter de celulose.

2. O processo de desenvolvimento de reator especial para éter de celulose

2.1 Características do misturador de relhas

O princípio de funcionamento do misturador de relha é que sob a ação do agitador em forma de relha, o pó na máquina é turbulento ao longo da parede do cilindro nas direções circunferencial e radial por um lado, e o pó é lançado ao longo dos dois lados do arado, por outro lado. As trajetórias do movimento se cruzam e colidem entre si, gerando um vórtice turbulento e formando uma gama completa de movimento espacial tridimensional. Devido à fluidez relativamente fraca das matérias-primas da reação fibrosa, outros modelos não conseguem conduzir os movimentos circunferenciais, radiais e axiais da celulose no cilindro. Por meio da pesquisa sobre o processo de produção de CMC e equipamentos da indústria de éter de celulose no país e no exterior, aproveitando ao máximo seus 30 anos de resultados de pesquisa, o misturador de relha desenvolvido na década de 1980 foi inicialmente selecionado como modelo básico para o desenvolvimento de celulose equipamento de reação de éter.

2.2 Processo de desenvolvimento do reator coulter

Através do teste de uma pequena máquina experimental, obteve-se de fato um efeito melhor do que o amassador. Porém, quando são utilizados diretamente na indústria de éter de celulose, ainda existem os seguintes problemas: 1) Na reação de eterificação, a fluidez da matéria-prima da reação fibrosa é relativamente baixa, portanto a estrutura de sua relha e faca voadora não é suficiente. Faça com que a celulose se mova nas direções circunferencial, radial e axial do barril, de forma que a mistura dos reagentes não seja suficiente, resultando em baixa utilização dos reagentes e relativamente poucos produtos. 2) Devido à baixa rigidez do eixo principal suportado por nervuras, é fácil causar excentricidade após a operação e o problema de vazamento da vedação do eixo; portanto, o ar externo invade facilmente o cilindro através da vedação do eixo e afeta a operação de vácuo no cilindro, resultando em pó no cilindro. Escapar. 3) Suas válvulas de descarga são válvulas de retenção ou válvulas de disco. O primeiro é fácil de inalar o ar externo devido ao baixo desempenho de vedação, enquanto o último é fácil de reter materiais e causar perda de reagentes. Portanto, esses problemas devem ser resolvidos um por um.

Os pesquisadores melhoraram o projeto do reator de relha muitas vezes e o forneceram a várias empresas de éter de celulose para uso experimental, e melhoraram gradualmente o projeto de acordo com o feedback. Ao alterar a forma estrutural das relhas e o arranjo escalonado de duas relhas adjacentes em ambos os lados do eixo principal, os reagentes sob a ação das relhas não apenas provocam turbulência nas direções circunferencial e radial ao longo da parede interna do cilindro, mas também também Splash ao longo da direção normal de ambos os lados da relha, de modo que os reagentes sejam totalmente misturados e as reações de alcalinização e eterificação concluídas no processo de mistura sejam completas, a taxa de utilização dos reagentes seja alta, a velocidade da reação seja rápida e o o consumo de energia é baixo. Além disso, as vedações do eixo e os assentos dos rolamentos em ambas as extremidades do cilindro são fixados à placa final do suporte através do flange para aumentar a rigidez do eixo principal, de modo que a operação seja estável. Ao mesmo tempo, o efeito de vedação da vedação do eixo pode ser garantido porque o eixo principal não dobra e deforma e o pó no cilindro não escapa. Ao alterar a estrutura da válvula de descarga e aumentar o diâmetro do tanque de exaustão, pode não apenas prevenir eficazmente a retenção de materiais na válvula de descarga, mas também evitar a perda de pó de material durante a exaustão, reduzindo assim efetivamente a perda de reação produtos. A estrutura do novo reator é razoável. Ele pode não apenas fornecer um ambiente de preparação estável e confiável para o éter de celulose CMC, mas também impedir efetivamente que o pó no cilindro escape, melhorando a estanqueidade da vedação do eixo e da válvula de descarga. Ecologicamente correto, concretizando a ideia de design da indústria química verde.

2.3 Desenvolvimento do reator de relha

Devido aos defeitos de amassadores pequenos, baixos e ruins, o reator coulter entrou em muitas fábricas domésticas de produção de CMC, e os produtos incluem seis modelos de 4m³, 6m³, 8m³, 10m³, 15m³e 26m³. Em 2007, o reator coulter ganhou a autorização nacional de patente de modelo de utilidade (número de publicação da patente: CN200957344). Após 2007, foi desenvolvido um reator especial para linha de produção de éter de celulose não iônico (como MC/HPMC). Atualmente, a produção nacional de CMC adota principalmente o método solvente.

De acordo com o feedback atual dos fabricantes de éter de celulose, o uso de reatores coulter pode reduzir o uso de solventes em 20% a 30% e, com o aumento do equipamento de produção, existe um potencial para redução adicional no uso de solventes. Como o reator coulter pode atingir 15-26m³, a uniformidade da distribuição de substituintes na reação de eterificação é muito melhor do que a do amassador.

3. Outros equipamentos de produção de éter de celulose

Nos últimos anos, enquanto se desenvolvem reatores de alcalinização e eterificação de éter de celulose, outros modelos alternativos também estão em desenvolvimento.

Air lifter (número de publicação da patente: CN200955897). No processo de produção do método solvente CMC, o secador a vácuo com ancinho foi usado principalmente na recuperação de solvente e no processo de secagem no passado, mas o secador a vácuo com ancinho só pode ser operado de forma intermitente, enquanto o elevador de ar pode realizar operação contínua. O elevador de ar esmaga o material CMC através da rotação rápida de relhas e facas voadoras no cilindro para aumentar a superfície de transferência de calor e pulveriza vapor no cilindro para volatilizar totalmente o etanol do material CMC e facilitar a recuperação, reduzindo assim o custo de produção de CMC e economizar recursos de etanol, e ao mesmo tempo completar a operação do processo de secagem do éter de celulose. O produto possui dois modelos de 6,2m³e 8m³.

Granulador (número de publicação da patente: CN200957347). No processo de produção de éter de celulose pelo método de solvente, o granulador de extrusão de parafuso duplo foi usado principalmente no passado para granular o material de carboximetilcelulose de sódio após reação de eterificação, lavagem e secagem. O granulador de éter de celulose tipo ZLH não só pode granular continuamente como o granulador de extrusão de parafuso duplo existente, mas também pode remover continuamente materiais alimentando ar no cilindro e água de resfriamento na camisa. Reaja ao calor residual, melhorando assim a qualidade da granulação e economizando eletricidade, e pode aumentar a taxa de produção do produto aumentando a velocidade do fuso e pode ajustar a altura do nível do material de acordo com os requisitos do processo. O produto possui dois modelos de 3,2m³e 4m³.

Misturador de fluxo de ar (número de publicação de patente: CN200939372). O misturador de fluxo de ar tipo MQH envia ar comprimido para a câmara de mistura através do bico na cabeça de mistura, e o material sobe instantaneamente em espiral ao longo da parede do cilindro com o ar comprimido para formar um estado de mistura fluidizado. Após vários intervalos de sopro de pulso e pausa, a mistura rápida e uniforme de materiais no volume total pode ser realizada. As diferenças entre diferentes lotes de produto são reunidas por mistura. Atualmente, existem cinco tipos de produtos: 15m³, 30m³, 50m³, 80m³e 100m³.

Embora a lacuna entre o equipamento de produção de éter de celulose do meu país e os níveis avançados estrangeiros esteja a diminuir ainda mais, ainda é necessário melhorar ainda mais o nível do processo e fazer mais melhorias para resolver os problemas que não são compatíveis com o equipamento de produção actual.

4. Perspectivas

a indústria de éter de celulose do meu país está desenvolvendo ativamente o projeto e o processamento de novos equipamentos e combinando as características dos equipamentos para melhorar continuamente o processo. Fabricantes e fabricantes de equipamentos começaram a desenvolver e aplicar novos equipamentos em conjunto. Tudo isto reflecte o progresso da indústria de éter de celulose do meu país. , esta ligação terá um impacto importante no desenvolvimento da indústria. Nos últimos anos, a indústria de éter de celulose do meu país, baseada na tecnologia com características chinesas, absorveu experiência internacional avançada, introduziu dispositivos estrangeiros ou fez pleno uso de equipamentos nacionais para completar a transformação do original “sujo, bagunçado, pobre” e produção oficinal com uso intensivo de mão de obra para A transição da mecanização e automação para alcançar um grande salto na capacidade de produção, qualidade e eficiência na indústria de éter de celulose tornou-se o objetivo comum dos fabricantes de éter de celulose do meu país.