Làm thế nào để cải thiện việc sản xuất Ether Cellulose?

Công Ty TNHH Hóa Chất Kima muốn giới thiệu sự cải tiến của quy trình và thiết bị sản xuất ete xenlulo trong mười năm qua, đồng thời phân tích các đặc điểm khác nhau của lò phản ứng nhào và lò phản ứng coulter trong quy trình sản xuất ete xenlulo. Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp ete xenlulo, năng lực sản xuất của một bộ thiết bị đang chuyển từ hàng trăm tấn lên vài nghìn tấn. Việc thiết bị mới thay thế thiết bị cũ là xu hướng tất yếu.

Từ khóa: ete xenlulo; thiết bị sản xuất; máy nhào; lò phản ứng coulter

Nhìn lại mười năm qua của ngành công nghiệp ete xenlulo của Trung Quốc, đây là một thập kỷ huy hoàng cho sự phát triển của ngành công nghiệp ete xenlulo. Năng lực sản xuất ete cellulose đã đạt hơn 250.000 tấn. Năm 2007, sản lượng của CMC là 122.000 tấn, sản lượng ete cellulose không ion là 62.000 tấn. 10.000 tấn ete xenlulo (năm 1999, Trung Quốc'tổng sản lượng ete xenlulo chỉ đạt 25.660 tấn), chiếm hơn 1/4 sản lượng thế giới.'đầu ra s; một số doanh nghiệp cỡ nghìn tấn đã lọt vào hàng ngũ doanh nghiệp cỡ 10.000 tấn; chủng loại sản phẩm tăng lên đáng kể, chất lượng sản phẩm không ngừng được cải thiện; Đằng sau tất cả những điều này là sự trưởng thành hơn nữa của công nghệ xử lý và sự cải tiến hơn nữa về trình độ thiết bị sản xuất. So với trình độ tiên tiến của nước ngoài, khoảng cách đã được thu hẹp đáng kể.

Bài viết này giới thiệu những phát triển mới nhất của quy trình sản xuất ete xenlulo trong nước và cải tiến thiết bị trong những năm gần đây, đồng thời giới thiệu công trình của Viện nghiên cứu công nghiệp hóa chất Chiết Giang trong việc nghiên cứu và phát triển thiết bị sản xuất ete xenlulo dựa trên lý thuyết và tư duy của ngành hóa chất xanh. Nghiên cứu lò phản ứng kiềm hóa ete cellulose ete.

1. Công nghệ và thiết bị sản xuất ete xenlulo CMC trong nước những năm 1990

Kể từ khi Nhà máy Celluloid Thượng Hải phát triển quy trình trung bình nước vào năm 1958, quy trình dung môi tiêu thụ năng lượng thấp dành cho một thiết bị và các quy trình sản xuất khác đã được sử dụng để sản xuất CMC. Trong nước, máy trộn chủ yếu được sử dụng cho các phản ứng ete hóa. Vào những năm 1990, công suất sản xuất hàng năm của một nhà máy sản xuất CMC của hầu hết các nhà sản xuất là 200-500 tấn, và các mô hình phản ứng ete hóa chủ đạo là 1,5m.³ và 3m³ máy nhào. Tuy nhiên, khi sử dụng máy nhào làm thiết bị phản ứng, do tốc độ của cánh tay nhào chậm, thời gian phản ứng ether hóa dài, tỷ lệ phản ứng phụ cao, tỷ lệ sử dụng tác nhân ether hóa thấp và tính đồng nhất kém của Phân phối nhóm thế phản ứng ether hóa, các điều kiện phản ứng chính. Ví dụ, khả năng kiểm soát tỷ lệ dung dịch tắm, nồng độ kiềm và tốc độ cánh tay nhào trộn kém, do đó khó nhận ra tính đồng nhất gần đúng của phản ứng ether hóa và việc tiến hành chuyển khối càng khó khăn hơn và nghiên cứu thẩm thấu của phản ứng ether hóa sâu. Do đó, máy nhào trộn có những hạn chế nhất định với tư cách là thiết bị phản ứng của CMC và nó là điểm nghẽn cho sự phát triển của ngành công nghiệp ete xenlulo. Những bất cập của các mô hình phản ứng ether hóa chính thống trong những năm 1990 có thể được tóm tắt bằng ba từ: nhỏ (đầu ra nhỏ của một thiết bị), thấp (tỷ lệ sử dụng tác nhân ether hóa thấp), kém (phản ứng ether hóa thay thế. Tính đồng nhất của phân bố bazơ là nghèo). Do những khiếm khuyết trong cấu trúc của máy nhào, cần phát triển một thiết bị phản ứng có thể tăng tốc độ phản ứng ether hóa của vật liệu và sự phân bố các nhóm thế trong phản ứng ether hóa đồng đều hơn, để tỷ lệ sử dụng của tác nhân ether hóa cao hơn. Vào cuối những năm 1990, nhiều doanh nghiệp ete xenlulo trong nước hy vọng rằng Viện nghiên cứu công nghiệp hóa chất Chiết Giang sẽ nghiên cứu và phát triển các thiết bị sản xuất rất cần thiết cho ngành công nghiệp ete xenlulo. Viện Nghiên cứu Công nghiệp Hóa chất Chiết Giang bắt đầu tham gia nghiên cứu quy trình và thiết bị trộn bột vào những năm 1970, thành lập đội ngũ R&D mạnh mẽ và đạt được kết quả đáng hài lòng. Nhiều công nghệ và thiết bị đã được Bộ Công nghiệp Hóa chất và Giải thưởng Tiến bộ Khoa học và Công nghệ Chiết Giang trao tặng. Vào những năm 1980, chúng tôi hợp tác với Viện nghiên cứu hỏa hoạn Thiên Tân của Bộ Công an để phát triển thiết bị đặc biệt để sản xuất bột khô, đạt giải ba Giải thưởng Tiến bộ Khoa học và Công nghệ của Bộ Công an; vào những năm 1990, chúng tôi đã nghiên cứu và phát triển công nghệ và thiết bị trộn chất lỏng rắn. Nhận thức được triển vọng phát triển trong tương lai của ngành ete xenlulo, các nhà nghiên cứu của Viện nghiên cứu công nghiệp hóa chất tỉnh Chiết Giang bắt đầu nghiên cứu và phát triển thiết bị sản xuất đặc biệt cho ete xenlulo.

2. Quá trình phát triển lò phản ứng đặc biệt cho ete xenlulo

2.1 Đặc điểm của máy trộn coulter

Nguyên lý làm việc của máy trộn coulter là dưới tác dụng của máy khuấy hình lưỡi cày, một mặt bột trong máy chuyển động hỗn loạn dọc theo thành xi lanh theo hướng chu vi và hướng tâm, một mặt bột được ném dọc theo hai bên. mặt khác của lưỡi cày. Các quỹ đạo chuyển động đan chéo nhau và va chạm với nhau, từ đó tạo ra một dòng xoáy hỗn loạn và hình thành một loạt chuyển động không gian ba chiều. Do tính lưu động tương đối kém của nguyên liệu thô phản ứng dạng sợi, các mô hình khác không thể điều khiển các chuyển động theo chu vi, hướng tâm và trục của xenlulo trong xi lanh. Thông qua nghiên cứu về quy trình và thiết bị sản xuất CMC của ngành ete xenlulo trong và ngoài nước, tận dụng tối đa kết quả nghiên cứu trong 30 năm của mình, máy trộn coulter được phát triển vào những năm 1980 ban đầu được chọn làm mô hình cơ bản cho sự phát triển của xenlulo. thiết bị phản ứng ether.

2.2 Quá trình phát triển lò phản ứng coulter

Qua thử nghiệm trên một máy thí nghiệm nhỏ, quả thực nó đã thu được hiệu quả tốt hơn so với máy nhào. Tuy nhiên, khi chúng được sử dụng trực tiếp trong ngành công nghiệp cellulose ether, vẫn còn những vấn đề sau: 1) Trong phản ứng ether hóa, tính lưu động của nguyên liệu thô phản ứng dạng sợi tương đối kém nên cấu trúc của dao và dao bay của nó không ổn định. hợp lý. Thúc đẩy cellulose di chuyển theo hướng chu vi, hướng tâm và hướng trục của thùng, do đó việc trộn các chất phản ứng là không đủ, dẫn đến việc sử dụng chất phản ứng thấp và tương đối ít sản phẩm. 2) Do độ cứng của trục chính được đỡ bằng các gân kém nên dễ gây lệch tâm sau khi vận hành và xảy ra hiện tượng rò rỉ phốt trục; do đó, không khí bên ngoài dễ dàng xâm nhập vào xi lanh thông qua phốt trục và ảnh hưởng đến hoạt động chân không trong xi lanh, dẫn đến tạo ra bột trong xi lanh. Bỏ trốn. 3) Van xả là van flapper hoặc van đĩa. Loại thứ nhất dễ hít phải không khí bên ngoài do hiệu suất bịt kín kém, trong khi loại thứ hai dễ giữ lại vật liệu và gây thất thoát chất phản ứng. Vì vậy, những vấn đề này phải được giải quyết từng vấn đề một.

Các nhà nghiên cứu đã nhiều lần cải tiến thiết kế của lò phản ứng coulter và cung cấp nó cho một số doanh nghiệp cellulose ether để sử dụng thử nghiệm và dần dần cải tiến thiết kế theo phản hồi. Bằng cách thay đổi hình dạng cấu trúc của các coulter và sự sắp xếp so le của hai coulter liền kề ở hai bên của trục chính, các chất phản ứng dưới tác động của các coulter không chỉ chuyển động hỗn loạn theo hướng chu vi và hướng tâm dọc theo thành trong của hình trụ mà còn Ngoài ra, Splash dọc theo hướng bình thường của cả hai mặt của coulter, do đó các chất phản ứng được trộn hoàn toàn, và các phản ứng kiềm hóa và ether hóa được hoàn thành trong quá trình trộn là triệt để, tốc độ sử dụng chất phản ứng cao, tốc độ phản ứng nhanh và tiêu thụ năng lượng thấp. Hơn nữa, phốt trục và ổ trục ở hai đầu của xi lanh được cố định vào tấm cuối của giá đỡ thông qua mặt bích để tăng độ cứng của trục chính nên hoạt động ổn định. Đồng thời, có thể đảm bảo hiệu quả bịt kín của phốt trục do trục chính không bị uốn cong và biến dạng, bột trong xi lanh không thoát ra ngoài. Bằng cách thay đổi cấu trúc của van xả và mở rộng đường kính của bình xả, nó không chỉ có thể ngăn chặn hiệu quả việc giữ lại vật liệu trong van xả mà còn ngăn ngừa sự thất thoát bột vật liệu trong quá trình xả, do đó làm giảm hiệu quả tổn thất phản ứng các sản phẩm. Cấu trúc của lò phản ứng mới là hợp lý. Nó không chỉ có thể cung cấp một môi trường chuẩn bị ổn định và đáng tin cậy cho cellulose ether CMC mà còn ngăn chặn hiệu quả bột trong xi lanh thoát ra ngoài bằng cách cải thiện độ kín khí của phốt trục và van xả. Thân thiện với môi trường, hiện thực hóa ý tưởng thiết kế ngành hóa chất xanh.

2.3 Phát triển lò phản ứng coulter

Do khuyết điểm của máy nhào nhỏ, thấp và kém nên lò phản ứng coulter đã được đưa vào sử dụng tại nhiều nhà máy sản xuất CMC trong nước và sản phẩm bao gồm sáu mẫu 4m³, 6m³, 8m³, 10m³, 15m³, và 26m³. Năm 2007, lò phản ứng coulter đã giành được bằng sáng chế mô hình tiện ích quốc gia (số công bố bằng sáng chế: CN200957344). Sau năm 2007, một lò phản ứng đặc biệt dành cho dây chuyền sản xuất ete xenlulo không ion (như MC/HPMC) đã được phát triển. Hiện nay, hoạt động sản xuất trong nước của CMC chủ yếu áp dụng phương pháp dung môi.

Theo phản hồi hiện tại từ các nhà sản xuất ete xenlulo, việc sử dụng lò phản ứng coulter có thể giảm mức sử dụng dung môi từ 20% đến 30% và với sự gia tăng thiết bị sản xuất, có khả năng giảm thêm việc sử dụng dung môi. Vì lò phản ứng coulter có thể đạt tới 15-26m³, tính đồng nhất của phân bố nhóm thế trong phản ứng ether hóa tốt hơn nhiều so với máy trộn.

3. Thiết bị sản xuất ete cellulose khác

Trong những năm gần đây, trong khi phát triển các lò phản ứng kiềm hóa và ete hóa cellulose, các mô hình thay thế khác cũng đang được phát triển.

Máy nâng không khí (số công bố bằng sáng chế: CN200955897). Trong quy trình sản xuất CMC theo phương pháp dung môi, trước đây máy sấy chân không cào chủ yếu được sử dụng trong quá trình thu hồi và sấy khô dung môi, nhưng máy sấy chân không cào chỉ có thể hoạt động không liên tục, trong khi máy nâng không khí có thể hoạt động liên tục. Máy nâng không khí nghiền nát vật liệu CMC thông qua chuyển động quay nhanh của dao cắt và dao bay trong xi lanh để tăng bề mặt truyền nhiệt, đồng thời phun hơi vào xi lanh để làm bay hơi hoàn toàn etanol từ vật liệu CMC và tạo điều kiện thu hồi, từ đó giảm chi phí sản xuất CMC và tiết kiệm tài nguyên ethanol, đồng thời hoàn thành quá trình vận hành quá trình sấy ete cellulose. Sản phẩm có 2 mẫu 6,2m³và 8m³.

Máy tạo hạt (số công bố bằng sáng chế: CN200957347). Trong quá trình sản xuất ete cellulose bằng phương pháp dung môi, trước đây máy tạo hạt ép đùn trục vít đôi chủ yếu được sử dụng để tạo hạt vật liệu cellulose natri carboxymethyl sau phản ứng ete hóa, rửa và sấy khô. Máy tạo hạt ete cellulose loại ZLH không chỉ có thể tạo hạt liên tục giống như máy tạo hạt ép đùn trục vít đôi hiện có mà còn có thể loại bỏ vật liệu liên tục bằng cách cấp không khí vào xi lanh và làm mát nước vào áo khoác. Phản ứng nhiệt thải, từ đó cải thiện chất lượng tạo hạt và tiết kiệm điện, đồng thời có thể tăng tốc độ đầu ra của sản phẩm bằng cách tăng tốc độ trục chính và có thể điều chỉnh độ cao của mức vật liệu theo yêu cầu của quy trình. Sản phẩm có 2 mẫu 3.2m³và 4m³.

Máy trộn luồng không khí (số công bố bằng sáng chế: CN200939372). Bộ trộn luồng khí loại MQH gửi khí nén vào buồng trộn thông qua vòi trên đầu trộn, và vật liệu ngay lập tức bay lên theo hình xoắn ốc dọc theo thành xi lanh cùng với khí nén để tạo thành trạng thái trộn tầng sôi. Sau vài khoảng thời gian thổi và tạm dừng xung, có thể nhận ra sự trộn vật liệu nhanh chóng và đồng đều với toàn bộ thể tích. Sự khác biệt giữa các lô sản phẩm khác nhau được tập hợp lại bằng cách pha trộn. Hiện nay có 5 loại sản phẩm: 15m³, 30m³, 50m³, 80m³, và 100m³.

Mặc dù khoảng cách giữa thiết bị sản xuất ete cellulose của nước tôi với trình độ tiên tiến của nước ngoài đang ngày càng được thu hẹp, nhưng vẫn cần phải cải thiện hơn nữa trình độ quy trình và cải tiến hơn nữa để giải quyết những vấn đề không tương thích với thiết bị sản xuất hiện tại.

4. Triển vọng

Ngành công nghiệp ete cellulose của nước tôi đang tích cực phát triển thiết kế và xử lý thiết bị mới, đồng thời kết hợp các đặc tính của thiết bị để liên tục cải tiến quy trình. Các nhà sản xuất và sản xuất thiết bị đã bắt đầu cùng nhau phát triển và áp dụng các thiết bị mới. Tất cả những điều này đều phản ánh sự tiến bộ của ngành công nghiệp ete xenlulo ở nước tôi. , liên kết này sẽ có tác động quan trọng đến sự phát triển của ngành. Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp ete cellulose của nước tôi, dựa trên công nghệ đặc trưng của Trung Quốc, đã tiếp thu kinh nghiệm tiên tiến quốc tế, giới thiệu các thiết bị của nước ngoài hoặc tận dụng tối đa thiết bị trong nước để hoàn thành quá trình chuyển đổi từ “bẩn, lộn xộn, kém” ban đầu. và sản xuất xưởng sử dụng nhiều lao động sang Quá trình chuyển đổi cơ giới hóa và tự động hóa để đạt được bước nhảy vọt về năng lực sản xuất, chất lượng và hiệu quả trong ngành ete xenlulo đã trở thành mục tiêu chung của các nhà sản xuất ete xenlulo ở nước ta.