จะปรับปรุงการผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ได้อย่างไร

บริษัท คิมาเคมีคอล จำกัด ต้องการที่จะ แนะนำการปรับปรุงกระบวนการผลิตและอุปกรณ์การผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา และวิเคราะห์ลักษณะที่แตกต่างกันของเครื่องปฏิกรณ์ kneader และ coulter ในกระบวนการผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมเซลลูโลสอีเทอร์ กำลังการผลิตของอุปกรณ์ชุดเดียวกำลังเปลี่ยนจากหลายร้อยตันเป็นหลายพันตัน ถือเป็นกระแสที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่อุปกรณ์ใหม่จะมาแทนที่อุปกรณ์เก่า

คำสำคัญ: เซลลูโลสอีเทอร์; อุปกรณ์การผลิต เครื่องนวด; เครื่องปฏิกรณ์โคลเตอร์

เมื่อมองย้อนกลับไปในช่วงสิบปีที่ผ่านมาของอุตสาหกรรมเซลลูโลสอีเทอร์ของจีน ถือเป็นทศวรรษอันรุ่งโรจน์สำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมเซลลูโลสอีเทอร์ กำลังการผลิตเซลลูโลสอีเทอร์มีมากกว่า 250,000 ตัน ในปี 2550 ผลผลิตของ CMC อยู่ที่ 122,000 ตัน และผลผลิตของเซลลูโลสอีเทอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิกอยู่ที่ 62,000 ตัน เซลลูโลสอีเทอร์ 10,000 ตัน (ในปี 1999 ประเทศจีน-ผลผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ทั้งหมดมีเพียง 25,660 ตัน คิดเป็นมากกว่าหนึ่งในสี่ของโลก-เอาท์พุท; วิสาหกิจระดับพันตันจำนวนหนึ่งประสบความสำเร็จในการเข้าสู่อันดับวิสาหกิจระดับ 10,000 ตัน ความหลากหลายของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ คุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง เบื้องหลังทั้งหมดนี้คือความเป็นผู้ใหญ่ที่เพิ่มขึ้นของเทคโนโลยีกระบวนการและการปรับปรุงระดับอุปกรณ์การผลิตเพิ่มเติม เมื่อเทียบกับระดับสูงจากต่างประเทศ ช่องว่างก็แคบลงอย่างมาก

บทความนี้แนะนำการพัฒนาล่าสุดของกระบวนการผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ในประเทศและการปรับปรุงอุปกรณ์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และแนะนำผลงานที่ทำโดยสถาบันวิจัยอุตสาหกรรมเคมีเจ้อเจียงในการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์การผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ตามทฤษฎีและความคิดของอุตสาหกรรมเคมีสีเขียว งานวิจัยเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์อีเทอร์ริฟิเคชันของเซลลูโลสอีเทอร์อัลคาไลเซชัน

1. เทคโนโลยีการผลิตและอุปกรณ์เซลลูโลสอีเทอร์ CMC ในประเทศในปี 1990

นับตั้งแต่โรงงานเซี่ยงไฮ้เซลลูลอยด์พัฒนากระบวนการตัวกลางน้ำในปี 1958 กระบวนการตัวทำละลายพลังงานต่ำในอุปกรณ์เดียวและกระบวนการผลิตอื่นๆ ได้ถูกนำมาใช้เพื่อผลิต CMC ในประเทศ เครื่องนวดส่วนใหญ่จะใช้สำหรับปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชั่น ในทศวรรษ 1990 กำลังการผลิตประจำปีของโรงงานผลิตเดียว CMC ของผู้ผลิตส่วนใหญ่อยู่ที่ 200-500 ตัน และแบบจำลองกระแสหลักของปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชันอยู่ที่ 1.5 ล้าน³ และ 3ม³ เครื่องนวดแป้ง อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้เครื่องนวดเป็นอุปกรณ์ทำปฏิกิริยา เนื่องจากความเร็วที่ช้าของแขนนวด เวลาปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชั่นที่ยาวนาน สัดส่วนของปฏิกิริยาข้างเคียงที่สูง อัตราการใช้งานต่ำของสารอีเทอร์ริฟิเคชั่น และความสม่ำเสมอที่ไม่ดีของ การกระจายตัวของปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชั่น เงื่อนไขการทำปฏิกิริยาหลัก ตัวอย่างเช่น ความสามารถในการควบคุมอัตราส่วนการอาบน้ำ ความเข้มข้นของอัลคาไล และความเร็วของแขนนวดไม่ดี ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะตระหนักถึงความเป็นเนื้อเดียวกันโดยประมาณของปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชั่น และยิ่งยากยิ่งขึ้นที่จะดำเนินการถ่ายโอนมวล และการวิจัยการซึมผ่านของปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชั่นเชิงลึก ดังนั้นเครื่องนวดจึงมีข้อจำกัดบางประการเนื่องจากเป็นอุปกรณ์ทำปฏิกิริยาของ CMC และเป็นคอขวดของการพัฒนาอุตสาหกรรมเซลลูโลสอีเทอร์ ความไม่เพียงพอของแบบจำลองกระแสหลักของปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชันในทศวรรษ 1990 สามารถสรุปได้เป็นสามคำ: ขนาดเล็ก (เอาต์พุตขนาดเล็กของอุปกรณ์เดียว), ต่ำ (อัตราการใช้สารอีเทอร์ริฟิเคชันต่ำ), ไม่ดี (ปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชันแทนที่ ความสม่ำเสมอของการกระจายฐาน ยากจน) เมื่อพิจารณาถึงข้อบกพร่องในโครงสร้างของเครื่องนวด จำเป็นต้องพัฒนาอุปกรณ์ทำปฏิกิริยาที่สามารถเร่งปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชันของวัสดุได้ และการกระจายตัวของสารทดแทนในปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชันมีความสม่ำเสมอมากขึ้น เพื่อให้อัตราการใช้ ของสารอีเทอร์ริฟิเคชั่นจะสูงกว่า ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 บริษัทเซลลูโลสอีเทอร์ในประเทศหลายแห่งหวังว่าสถาบันวิจัยอุตสาหกรรมเคมีเจ้อเจียงจะวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์การผลิตซึ่งอุตสาหกรรมเซลลูโลสอีเทอร์จำเป็นเร่งด่วน สถาบันวิจัยอุตสาหกรรมเคมีเจ้อเจียงเริ่มมีส่วนร่วมในการวิจัยกระบวนการผสมผงและอุปกรณ์ในปี 1970 ได้ก่อตั้งทีม R&D ที่แข็งแกร่ง และบรรลุผลลัพธ์ที่น่าพึงพอใจ เทคโนโลยีและอุปกรณ์มากมายได้รับรางวัลจากกระทรวงอุตสาหกรรมเคมีและรางวัลความก้าวหน้าด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเจ้อเจียง ในช่วงทศวรรษ 1980 เราร่วมมือกับสถาบันวิจัยอัคคีภัยเทียนจิน กระทรวงความมั่นคงสาธารณะเพื่อพัฒนาอุปกรณ์พิเศษสำหรับการผลิตผงแห้ง ซึ่งได้รับรางวัลที่สามจากรางวัลความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของกระทรวงความมั่นคงสาธารณะ ในปี 1990 เราได้วิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีและอุปกรณ์การผสมของแข็งและของเหลว นักวิจัยของสถาบันวิจัยอุตสาหกรรมเคมีประจำจังหวัดเจ้อเจียงตระหนักถึงแนวโน้มการพัฒนาในอนาคตของอุตสาหกรรมเซลลูโลสอีเทอร์ จึงเริ่มทำการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์การผลิตพิเศษสำหรับเซลลูโลสอีเทอร์

2. กระบวนการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์พิเศษสำหรับเซลลูโลสอีเทอร์

2.1 คุณสมบัติของเครื่องผสมโคลเตอร์

หลักการทำงานของเครื่องผสมโคลเตอร์คือภายใต้การกระทำของเครื่องกวนรูปไถพรวนผงในเครื่องจะปั่นป่วนไปตามผนังกระบอกสูบในทิศทางเส้นรอบวงและรัศมีในมือข้างหนึ่งและผงถูกโยนไปตามทั้งสองด้าน ของคันไถอีกทางหนึ่ง วิถีการเคลื่อนที่เป็นแบบกากบาทและชนกัน ทำให้เกิดกระแสน้ำวนที่ปั่นป่วนและก่อตัวเป็นการเคลื่อนที่ในอวกาศสามมิติอย่างเต็มรูปแบบ เนื่องจากวัตถุดิบที่ทำปฏิกิริยาแบบเส้นใยมีความลื่นไหลค่อนข้างต่ำ รุ่นอื่นๆ จึงไม่สามารถขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ตามเส้นรอบวง แนวรัศมี และแนวแกนของเซลลูโลสในกระบอกสูบได้ จากการวิจัยเกี่ยวกับกระบวนการผลิตและอุปกรณ์ CMC ของอุตสาหกรรมเซลลูโลสอีเทอร์ทั้งในและต่างประเทศ โดยใช้ผลการวิจัยตลอด 30 ปีอย่างเต็มที่ เครื่องผสมโคลเตอร์ที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษปี 1980 ได้รับเลือกให้เป็นต้นแบบพื้นฐานสำหรับการพัฒนาเซลลูโลสในขั้นต้น อุปกรณ์ปฏิกิริยาอีเทอร์

2.2 กระบวนการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์โคลเตอร์

ผ่านการทดสอบด้วยเครื่องทดลองขนาดเล็ก ได้ผลดีกว่าเครื่องนวดอย่างแน่นอน อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้โดยตรงในอุตสาหกรรมอีเทอร์เซลลูโลส ยังคงมีปัญหาต่อไปนี้: 1) ในปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชัน ความลื่นไหลของวัตถุดิบปฏิกิริยาเส้นใยค่อนข้างไม่ดี ดังนั้นโครงสร้างของโคลเตอร์และมีดบินจึงไม่ เพียงพอ. ขับเคลื่อนเซลลูโลสให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางเส้นรอบวง รัศมี และแนวแกนของถัง ดังนั้นการผสมสารตั้งต้นจึงไม่เพียงพอ ส่งผลให้มีการใช้สารตั้งต้นต่ำและมีผลิตภัณฑ์ค่อนข้างน้อย 2) เนื่องจากความแข็งแกร่งที่ไม่ดีของเพลาหลักที่รองรับโดยซี่โครง จึงง่ายต่อการทำให้เกิดความเยื้องศูนย์หลังการใช้งานและปัญหาการรั่วไหลของซีลเพลา ดังนั้นอากาศภายนอกจึงเข้ามาบุกรุกกระบอกสูบได้ง่ายผ่านทางซีลเพลาและส่งผลต่อการทำงานของสุญญากาศในกระบอกสูบทำให้เกิดผงในกระบอกสูบ หนี. 3) วาล์วปล่อยของพวกเขาคือวาล์วลูกนกหรือวาล์วดิสก์ แบบแรกสามารถสูดอากาศภายนอกได้ง่ายเนื่องจากประสิทธิภาพการซีลไม่ดี ในขณะที่แบบหลังง่ายต่อการกักเก็บวัสดุและทำให้สูญเสียสารตั้งต้น ดังนั้นปัญหาเหล่านี้จึงต้องแก้ไขทีละคน

นักวิจัยได้ปรับปรุงการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์โคลเตอร์หลายครั้ง และมอบให้กับบริษัทเซลลูโลสอีเทอร์หลายแห่งเพื่อทดลองใช้ และค่อยๆ ปรับปรุงการออกแบบตามความคิดเห็นที่ได้รับ โดยการเปลี่ยนรูปร่างโครงสร้างของโคลเตอร์และการจัดเรียงเซของโคลเตอร์สองตัวที่อยู่ติดกันทั้งสองด้านของเพลาหลัก สารตั้งต้นภายใต้การกระทำของโคลเตอร์ไม่เพียงแต่จะเกิดความปั่นป่วนในทิศทางเส้นรอบวงและแนวรัศมีตามผนังด้านในของกระบอกสูบเท่านั้น แต่ สาดไปตามทิศทางปกติของทั้งสองด้านของโคลเตอร์ ดังนั้นสารตั้งต้นจึงผสมกันอย่างเต็มที่ และปฏิกิริยาอัลคาไลเซชันและอีเทอร์ริฟิเคชั่นที่เสร็จสมบูรณ์ในกระบวนการผสมนั้นละเอียดถี่ถ้วน อัตราการใช้ของสารตั้งต้นสูง ความเร็วของปฏิกิริยารวดเร็วและ การใช้พลังงานต่ำ นอกจากนี้ ซีลเพลาและที่นั่งแบริ่งที่ปลายทั้งสองของกระบอกสูบจะถูกยึดเข้ากับแผ่นปลายของตัวยึดผ่านหน้าแปลนเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งของเพลาหลัก ดังนั้นการทำงานจึงมีเสถียรภาพ ในเวลาเดียวกันสามารถมั่นใจได้ถึงผลการปิดผนึกของซีลเพลาเนื่องจากเพลาหลักไม่โค้งงอและทำให้เสียรูปและผงในกระบอกสูบจะไม่หลุดออกมา ด้วยการเปลี่ยนโครงสร้างของวาล์วระบายและขยายเส้นผ่านศูนย์กลางของถังไอเสีย ไม่เพียงแต่สามารถป้องกันการกักเก็บวัสดุในวาล์วระบายได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยังป้องกันการสูญเสียผงวัสดุระหว่างไอเสีย จึงช่วยลดการสูญเสียปฏิกิริยาได้อย่างมีประสิทธิภาพ สินค้า. โครงสร้างของเครื่องปฏิกรณ์ใหม่มีความสมเหตุสมผล ไม่เพียงแต่สามารถจัดเตรียมสภาพแวดล้อมการเตรียมการสำหรับเซลลูโลสอีเทอร์ CMC ที่มั่นคงและเชื่อถือได้เท่านั้น แต่ยังป้องกันผงในกระบอกสูบหลุดออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการปรับปรุงการกันอากาศของซีลเพลาและวาล์วระบาย เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ตระหนักถึงแนวคิดการออกแบบอุตสาหกรรมเคมีสีเขียว

2.3 การพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์โคลเตอร์

เนื่องจากข้อบกพร่องของเครื่องนวดขนาดเล็ก ต่ำ และไม่ดี เครื่องปฏิกรณ์โคลเตอร์จึงได้เข้าสู่โรงงานผลิต CMC ในประเทศหลายแห่ง และผลิตภัณฑ์ดังกล่าวมีหกรุ่นขนาด 4m³, 6ม³, 8ม³, 10ม³, 15ม³, และ 26ม³- ในปี 2550 เครื่องปฏิกรณ์โคลเตอร์ได้รับการอนุมัติสิทธิบัตรแบบจำลองยูทิลิตี้ระดับชาติ (หมายเลขการตีพิมพ์สิทธิบัตร: CN200957344) หลังจากปี 2007 ได้มีการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์พิเศษสำหรับสายการผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ที่ไม่มีไอออนิก (เช่น MC/HPMC) ปัจจุบันการผลิต CMC ในประเทศใช้วิธีการตัวทำละลายเป็นหลัก

ตามผลตอบรับในปัจจุบันจากผู้ผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ การใช้เครื่องปฏิกรณ์โคลเตอร์สามารถลดการใช้ตัวทำละลายได้ 20% ถึง 30% และด้วยอุปกรณ์การผลิตที่เพิ่มขึ้น จึงมีศักยภาพในการลดการใช้ตัวทำละลายลงอีก เนื่องจากเครื่องปฏิกรณ์โคลเตอร์สามารถเข้าถึง 15-26m³ความสม่ำเสมอของการกระจายตัวของสารทดแทนในปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชันนั้นดีกว่าของตัวนวดมาก

3. อุปกรณ์การผลิตอื่นๆ ของเซลลูโลสอีเทอร์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในขณะที่กำลังพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์เซลลูโลสอีเทอร์อัลคาไลเซชันและอีเธอริฟิเคชัน โมเดลทางเลือกอื่น ๆ ก็อยู่ระหว่างการพัฒนาเช่นกัน

ตัวยกอากาศ (หมายเลขประกาศสิทธิบัตร: CN200955897) ในกระบวนการผลิต CMC ด้วยวิธีตัวทำละลายนั้น ในอดีตเครื่องเป่าสุญญากาศแบบคราดส่วนใหญ่จะใช้ในการกู้คืนตัวทำละลายและทำให้แห้ง แต่เครื่องเป่าสูญญากาศแบบคราดสามารถทำงานได้เป็นระยะ ๆ เท่านั้น ในขณะที่ตัวยกอากาศสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง เครื่องยกอากาศบดขยี้วัสดุ CMC ด้วยการหมุนอย่างรวดเร็วของโคลเตอร์และมีดบินในกระบอกสูบเพื่อเพิ่มพื้นผิวการถ่ายเทความร้อน และพ่นไอน้ำเข้าไปในกระบอกสูบเพื่อทำให้เอธานอลจากวัสดุ CMC ระเหยได้เต็มที่ และอำนวยความสะดวกในการกู้คืน จึงช่วยลดต้นทุนการผลิตของ CMC และประหยัดทรัพยากรเอธานอล และดำเนินการกระบวนการอบแห้งเซลลูโลสอีเทอร์ให้เสร็จสิ้นในเวลาเดียวกัน สินค้ามี 2 รุ่น 6.2m³และ 8ม³.

เครื่องบดย่อย (หมายเลขประกาศสิทธิบัตร: CN200957347) ในกระบวนการผลิตเซลลูโลสอีเทอร์โดยวิธีตัวทำละลาย ในอดีตเครื่องบดย่อยแบบสกรูคู่ถูกนำมาใช้เป็นหลักในการบดวัสดุโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสหลังจากปฏิกิริยาอีเธอริฟิเคชั่น การซักและการอบแห้ง เครื่องบดย่อยเซลลูโลสอีเธอร์ประเภท ZLH ไม่เพียงแต่สามารถบดเป็นเม็ดอย่างต่อเนื่องเหมือนกับเครื่องบดย่อยแบบสกรูคู่ที่มีอยู่เท่านั้น แต่ยังสามารถเอาวัสดุออกได้อย่างต่อเนื่องโดยการป้อนอากาศเข้าไปในกระบอกสูบและทำให้น้ำหล่อเย็นเข้าไปในแจ็คเก็ต ทำปฏิกิริยาความร้อนเหลือทิ้ง ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณภาพของแกรนูลและประหยัดไฟฟ้า และสามารถเพิ่มอัตราผลผลิตของผลิตภัณฑ์โดยการเพิ่มความเร็วแกนหมุน และสามารถปรับความสูงของระดับวัสดุตามความต้องการของกระบวนการ สินค้ามี 2 รุ่น 3.2m³และ 4ม³.

เครื่องผสมการไหลของอากาศ (หมายเลขประกาศสิทธิบัตร: CN200939372) เครื่องผสมการไหลของอากาศประเภท MQH จะส่งอากาศอัดเข้าไปในห้องผสมผ่านหัวฉีดบนหัวผสม และวัสดุจะลอยขึ้นเป็นเกลียวทันทีตามผนังกระบอกสูบพร้อมกับอากาศอัด เพื่อสร้างสถานะการผสมแบบฟลูอิไดซ์ หลังจากเป่าพัลส์และหยุดชั่วคราวหลายครั้ง การผสมวัสดุในปริมาณเต็มอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอสามารถเกิดขึ้นได้ ความแตกต่างระหว่างผลิตภัณฑ์ชุดต่างๆ จะถูกนำมารวมกันโดยการผสม ปัจจุบันมีสินค้าอยู่ 5 ประเภท คือ 15ม³, 30ม³, 50ม³, 80ม³และ 100 ม³.

แม้ว่าช่องว่างระหว่างอุปกรณ์การผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ในประเทศของฉันกับระดับสูงจากต่างประเทศจะถูกแคบลง แต่ก็ยังจำเป็นต้องปรับปรุงระดับกระบวนการเพิ่มเติมและทำการปรับปรุงเพิ่มเติมเพื่อแก้ไขปัญหาที่ไม่เข้ากันกับอุปกรณ์การผลิตในปัจจุบัน

4. แนวโน้ม

อุตสาหกรรมเซลลูโลสอีเทอร์ในประเทศของฉันกำลังพัฒนาการออกแบบและการประมวลผลอุปกรณ์ใหม่อย่างแข็งขัน และผสมผสานคุณลักษณะของอุปกรณ์เพื่อปรับปรุงกระบวนการอย่างต่อเนื่อง ผู้ผลิตและผู้ผลิตอุปกรณ์ได้เริ่มร่วมกันพัฒนาและใช้อุปกรณ์ใหม่ ทั้งหมดนี้สะท้อนให้เห็นถึงความก้าวหน้าของอุตสาหกรรมเซลลูโลสอีเทอร์ในประเทศของฉัน ลิงค์นี้จะมีผลกระทบสำคัญต่อการพัฒนาอุตสาหกรรม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุตสาหกรรมเซลลูโลสอีเทอร์ในประเทศของฉันซึ่งมีพื้นฐานอยู่บนเทคโนโลยีที่มีลักษณะเฉพาะของจีน ได้ซึมซับประสบการณ์ขั้นสูงระดับนานาชาติ แนะนำอุปกรณ์จากต่างประเทศ หรือใช้อุปกรณ์ภายในประเทศอย่างเต็มที่เพื่อทำให้การเปลี่ยนแปลงจากเดิม "สกปรก ยุ่งเหยิง ยากจน" และการผลิตเชิงปฏิบัติการที่ใช้แรงงานเข้มข้นไปสู่การเปลี่ยนแปลงของการใช้เครื่องจักรและระบบอัตโนมัติเพื่อให้บรรลุการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในด้านกำลังการผลิต คุณภาพ และประสิทธิภาพในอุตสาหกรรมเซลลูโลสอีเทอร์ ได้กลายเป็นเป้าหมายร่วมกันของผู้ผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ในประเทศของฉัน