메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드 록시 에틸 셀룰로오스 등을 제조하는 복합 플랜트 기술.

셀룰로오스는 다재다능한

셀룰로오스만큼 인류의 역사와 밀접한 관련이 있는 원료는 거의 없습니다. 종이가 없었다면 인류의 역사는 달라졌을 것입니다. 처음에는 헝겊도 종이를 만드는 데 사용되었습니다. 면으로 만들어졌기 때문입니다. 섬유질에는 셀룰로오스가 특히 순수한 형태로 존재합니다.

셀룰로오스의 화학적 사용은 1846년 셀룰로오스 삼염산염이라고도 불리는 니트로셀룰로오스의 생산으로 시작되었습니다. 처음에는 군사 목적으로 사용되었으며 건 코튼이라고도 불렀습니다. 셀룰로오스가 황산과 질산의 혼합물인 질산으로 처리될 때 형성됩니다. 추가 공정 단계에서는 건 코튼을 세척, 제분 및 건조합니다.

셀룰로오스는 생분해성입니다.

면의 셀룰로오스 함량은 약 84-91%입니다. 섬유질이 길기 때문에 주로 섬유 원료로 가공됩니다. 반면 목재의 셀룰로오스 함량은 약 40~45%에 불과하며 복잡한 화학적 분해 과정을 거쳐 분리해야 합니다. 주로 제재소 찌꺼기와 저급 침엽수는 종이로 재활용하는 산업 원료로 사용됩니다. 그러나 주로 농장에서 생산되는 고품질 침엽수 및 경재 등급도 화학 펄프에 사용됩니다.

아황산염 소화 과정의 도움으로 목재에서 특히 순수한 셀룰로오스를 얻을 수 있습니다. 이렇게 얻은 화학 셀룰로오스를 용해성 펄프 또는 특수 펄프라고도 합니다.

하지만 먼저 셀룰로오스를 나무에서 녹여내야 합니다. 통나무는 나무 조각으로 잘립니다. 목표는 균일한 크기를 달성하는 것입니다.

이 우드 칩은 산성 화학 물질이 담긴 내압 반응기에서 열과 압력을 가해 몇 시간 동안 조리됩니다. 리그닌 및 헤미셀룰로오스와 같은 셀룰로오스의 동반 물질은 산에 용해되어 여과액과 함께 분리됩니다. 여과액은 흑주라고 불리며 리그닌 잔류물, 헤미셀룰로오스 분해로 인한 탄수화물, 탄산나트륨, 황산나트륨 및 기타 무기염류가 포함되어 있습니다. 나트륨, 유황, 칼슘은 대부분 흑주에서 회수되어 재활용됩니다. 바닐린은 나무 껍질과 비슷한 리그닌에서 추출할 수 있습니다.

우리는 거의 모든 곳에서 셀룰로오스 유도체와 마주칩니다.

고분자 화학의 발전으로 귀중한 특성을 지닌 다양한 셀룰로오스 유도체가 개발되었습니다.

셀룰로오스 에스테르: 1856년 장뇌와 질산 셀룰로오스로 최초의 열가소성 플라스틱이 생산되었습니다. 그 결과 탁구공과 사진 및 동영상 촬영용 필름 소재가 탄생했습니다.

셀룰로오스 아세테이트: 그 다음에는 폼(담배 필터)과 섬유로 가공할 수 있는 두 번째 열가소성 플라스틱이 이어졌습니다. 추가 개발을 통해 투명한 몰딩 바디, 큐브 및 도구 손잡이가 개발되었습니다.

셀룰로오스 에테르: 1930년대 초부터 이 셀룰로오스 유도체 그룹은 오늘날까지 계속되는 승리의 행진으로 산업적 중요성을 얻었으며, 그 응용 범위가 점점 더 넓어지고 있습니다. 셀룰로오스 에테르는 무독성이며 대부분 수용성인 제품으로, 일반적으로 흰색 분말이나 과립으로 거래됩니다. 개별 셀룰로오스 에테르의 특정 특성은 수산화나트륨 용액으로 셀룰로오스 분자를 활성화한 후 화학 반응에 의해 도입된 치환체의 유형, 수 및 분포에 따라 달라집니다.

카보일메틸셀룰로오스의 복잡한 반응 공정

양적인 측면에서 가장 중요한 셀룰로오스 에테르는 카보일메틸셀룰로오스(CMC)입니다. 목재 또는 면화에서 정제된 셀룰로오스를 미세한 분말(입자 크기 약 100~200μm)로 분쇄하여 10~30m³의 대용량 믹서로 공압으로 이송합니다.

거기에서 균질화된 펄프는 합성 반응기로 전달됩니다. 50% 가성 소다를 원자로에 분사합니다. 발열 반응은 셀룰로오스 나트륨을 생성합니다. 그런 다음 클로로아세트산을 반응기에 분사합니다. 이것은 카르복실 메틸 셀룰로오스를 생성합니다. 선택적으로, CMC 합성은 용매(이소프로난올 또는 에탄올)를 사용하지 않거나 용매를 사용하여 슬러리 형태로 수행할 수 있습니다.

다른 셀룰로오스 유도체(예: 히드록시프로필메틸셀룰로오스)도 비슷한 방식으로 생산됩니다. 유일한 차이점은 일반적으로 용매가 사용되지 않고 반응 화학 물질이 기체(염화메틸, 산화프로필렌 또는 산화에틸렌)라는 점입니다. 그런 다음 물질을 변환하려면 기체 반응물이 고온에서 시스템에 남아있도록 비교적 높은 시스템 압력(최대 20bar)이 필요합니다.

셀룰로오스 유도체 생산용 반응기는 내압성을 갖도록 설계되었습니다. 또한 내용물을 데우거나 식힐 수 있도록 이중 재킷이 장착되어 있습니다. 대형 원자로에는 상부 구조물 및 원자로와 병렬로 추가 냉각 시스템이 있습니다.

반응 생성물은 촉촉한 셀룰로오스 유도체로, 여전히 일반적인 염분과 일부 부산물(고알코올)을 함유하고 있습니다. 원액을 90°C 수조로 옮겨 현탁합니다. 염분과 부산물은 뜨거운 물에 녹습니다. 하지만 셀룰로오스 에테르는 아닙니다: MC, HEMC 및 HPMC는 50-60°C 이상의 온도에서 물에 용해되지 않습니다.

그런 다음 뜨거운 세척수를 여과하여 분리하고 필터 케이크를 염분 없이 세척합니다. 뜨거운 세척수는 일반 염분을 최대 30%까지 흡수할 수 있으므로 세척에 여러 번 사용할 수 있습니다. 이러한 측면에서 에너지와 물을 절약할 수 있습니다. 필터 및 세척 단계 후에도 세척된 제품의 잔류 수분은 여전히 약 50~60%입니다. 세척 후에도 여전히 분쇄 셀룰로오스의 벌크 밀도(약 150g/l)를 유지하는 셀룰로오스 에테르는 이제 연속적으로 작동하는 링층 혼합기 응집기에서 냉수 또는 플레이크 얼음을 추가하여 물에 용해되는 온도(약 45°C)에 근접하도록 선택적으로 냉각됩니다.

최종 제품의 지속적인 혼합

이 유형의 믹서의 흥미로운 점은 크기에 관계없이 불연속적으로 또는 연속적으로 작동할 수 있다는 것입니다. 그러나 더욱 흥미로운 점은 배출된 믹스가 처음부터 이상적인 믹스 품질에 부합한다는 것입니다. "시작 손실"은 없습니다. 이에 대한 자세한 내용은 아래에 설명되어 있습니다:

생산 시작 시 작동 모드:

믹서 콘센트가 닫혀 있습니다. 중력식으로 작동하는 모든 계량 장치는 낮은 질량 유량으로 동시에 시작됩니다. 마스터 도징 제어는 모든 제품 흐름을 조화시킵니다. 믹서 충전 레벨은 지속적으로 증가하며, 믹서 드라이브는 충전 레벨의 절반에서 시작됩니다. 이퀄라이제이션 프로세스는 믹서가 절반 이상 채워지면 완료됩니다. 원하는 충전 수준(사용 가능한 용량의 약 60~80%)에 도달하면 배출구가 천천히 열립니다. 이 충전 레벨은 일정하게 유지됩니다. 투약 유량은 최대 질량 유량까지 일정한 제어하에 증가시킬 수 있습니다.

생산 종료 시 작동 모드:

모든 계량 요소는 질량 흐름을 차례로 감속한 다음 동시에 꺼지고 닫힙니다. 믹서는 마지막 잔여물까지 계속 비웁니다. 자유롭게 흐르는 제품은 완전히 흘러나옵니다.

아믹슨® 기술 센터에서 체험하기

혼합, 균질화, 응집, 합성, 냉각 또는 진공 혼합 건조 분야에서 투자 결정을 내려야 하는 경우 당사와 상담해야 합니다. amixon®은 탁월하고 매우 효율적인 솔루션을 제공합니다. 당사는 광범위한 공정 엔지니어링 노하우를 제공하며 우수한 장비를 갖춘 기계/장비 구축 부서를 보유하고 있습니다. 가까운 시일 내에 기술 센터에서 테스트를 위한 약속을 잡아드리겠습니다.