Технология производства и перспективы развития гидроксипропилметилцеллюлозы

Аннотация: Гидроксипропилметилцеллюлоза (сокращенно ГПМЦ) представляет собой высокотехнологичный продукт тонкой химии, дефицитный в Китае и широко используемый во многих областях промышленности и повседневной жизни. В нашей стране технология производства и разработки приложений таких продуктов все еще находятся в зачаточном состоянии. Поэтому особенно важно осваивать новейшие технологии производства и выдвигать идеи по технологии их применения и развития рынка.

Ключевые слова: гидроксипропилметилцеллюлоза; технологический процесс; разработка приложения

Гидроксипропилметилцеллюлоза (сокращенно ГПМЦ) — это высокотехнологичный продукт тонкой химии, которого в Китае не хватает. Это сорт с самым широким применением и лучшими характеристиками среди всех видов целлюлозы. Благодаря отличным свойствам загущения, эмульгирования, защитного коллоида и удержания влаги продукт широко используется в покрытиях, полимеризации, строительных материалах, бурении и добыче нефти, текстиле, продуктах питания, медицине, повседневной керамике, электронных устройствах и сельскохозяйственных семенах. и др. отдел. В развитых странах ГПМЦ широко используются в различных областях промышленности и повседневной жизни. Он называется «промышленный глутамат натрия» и стал незаменимой химической добавкой.

1. Обзор продукта

Эфир целлюлозы представляет собой важный класс водорастворимых полимерных соединений. Это общий термин для ряда продуктов, получаемых путем подщелачивания и этерификации натуральной целлюлозы (α-целлюлозы, включая хлопковый линт или древесную массу). Эфиры целлюлозы делятся на два типа: ионные и неионогенные. Ионные продукты в основном представляют собой карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), а неионные продукты включают метилцеллюлозу (МЦ), гидроксипропилметилцеллюлозу (ГПМЦ), этилцеллюлозу (ЭЦ), гидроксиэтилцеллюлозу (ГЭЦ), гидроксипропилцеллюлозу (ГПЦ) и т. д. .

ГПМЦ представляет собой водорастворимый неионный эфир целлюлозы, который является продуктом, полученным при замене некоторых метоксигрупп в метилцеллюлозе (МЦ) на гидроксипропоксигруппы.

ГПМЦ представляет собой белый порошок без вкуса и запаха, нетоксичный, полностью неизмененный в организме человека и выводится из организма. Продукт растворим в воде, но не растворим в горячей воде. Водный раствор представляет собой бесцветное прозрачное вязкое вещество. ГПМЦ обладает отличными загущающими, эмульгирующими, пленкообразующими, диспергирующими, защитными коллоидными, влагоудерживающими, адгезионными, кислото- и щелочестойкими, ферментоустойчивыми и другими свойствами и широко используется в строительстве, покрытиях, медицине, пищевых продуктах, текстиле, нефтяных месторождениях, косметика, моющие средства, керамика, чернила и процессы химической полимеризации.

2. Статус производства в стране и за рубежом

2.1 Статус производства за рубежом

С середины 30-х годов последовательно разрабатываются и внедряются в производство водорастворимые эфиры целлюлозы в промышленно развитых странах за рубежом, получившие бурное развитие в 50-е годы. К настоящему времени сформировалась огромная индустрия двух основных типов продуктов, ионогенных и неионогенных. КМЦ, МС и ГЭЦ являются наиболее важными разновидностями ионогенных и неионогенных эфиров целлюлозы соответственно.

В настоящее время общая мощность производства эфира целлюлозы в мире достигла 500 000 тонн, из которых 67% приходится на ионный тип. В 2000 году общий объем производства в мире составил 470 000 тонн, а неионогенного эфира целлюлозы было значительно меньше, чем ионного эфира целлюлозы. Это связано с тем, что цена неионогенных эфиров целлюлозы обычно выше, а цена ионных эфиров целлюлозы ниже, поэтому в большинстве случаев общего применения выбирают КМЦ. Поскольку при производстве МЦ и ГЭЦ в качестве этерифицирующих агентов используются хлористый метил и этиленоксид, требуется полный комплекс технологических систем обращения с этими низкокипящими опасными веществами, предъявляются высокие требования к безопасности и охране окружающей среды. Пока только США и Европа. Крупномасштабное производство может быть реализовано только в нескольких промышленно развитых странах, таких как Япония и Япония.

Соединенные Штаты и Германия являются крупнейшими производителями водорастворимой целлюлозы в мире с относительно крупномасштабным производственным оборудованием и передовыми технологиями производства. Южная Корея и Япония в Азии внедрили технологии и оборудование из Германии и США для организации производства, и их производственные мощности достигли или превысили уровень 10 000 тонн соответственно, став крупнейшими мировыми производителями. Серия MC в основном используется в строительстве в мире, и ее использование в строительстве достигло более 50% в странах Европы и Америки. Особо следует упомянуть Южную Корею. Производство водорастворимой целлюлозы, появившееся для строительства олимпийских объектов в 1988 году, за последние 10 лет достигло масштаба 18 500 тонн в год.

2.2 Статус внутреннего производства

Промышленное производство продуктов эфира целлюлозы в моей стране началось в середине 1960-х годов, когда Усиский химический научно-исследовательский и проектный институт, Лучжоуский химический завод и Хуэйаньский химический завод начали исследования и разработку ГПМЦ. В последние годы технология HPMC достигла больших успехов, и спрос на нее растет со скоростью 15% в год. В настоящее время основными производителями ГПМЦ в моей стране являются Feicheng Ruitai Fine Chemical Co., Ltd. и Luzhou Chemical Plant. Среди них Тяньпуский химический завод тонкой очистки Лучжоуского химического завода был реконструирован и расширен, и в начале 1999 года он сформировал общую производственную мощность 1400 т/год HPMC и метилцеллюлозы (MC).

Согласно статистике, производственная мощность ГПМЦ в моей стране в 2002 г. составляла 3500 т/год, но фактический объем производства составлял лишь более 2000 т. Основные производители расположены в провинциях Хэбэй, Шаньдун, Хунань, Фуцзянь, Сычуань, Чжэцзян и Шэньси.

3. Технология производства

3.1 Текущее состояние технологий в стране и за рубежом

В настоящее время более передовые технологии производства неионного эфира целлюлозы в мире в основном включают технологии производства Dow Chemical Company из США, Hercules Company и Clarite Company из Германии. Японская Shin-Etsu Chemical и южнокорейская Samsung Fine Chemicals представили технологии американской Dow Chemical Company и немецкой Ludigo Company соответственно.

Внутренний процесс производства ГПМЦ обычно использует прерывистое производство, но технология является относительно отсталой, и ее продукты имеют дефекты в контроле качества, и существуют различия в качестве каждого продукта чайника. Продукцию можно продавать только с понижением индекса, что не может удовлетворить требования во многих областях. В то же время из-за в целом небольших масштабов отечественного производства существуют большие риски при расширении масштабов.

По сравнению с зарубежной техникой отечественная техника находится в явно невыгодном положении с точки зрения технологии, оборудования, масштабов, послепродажного обслуживания, защиты окружающей среды и самоконтроля.

3.2 Краткое введение в производственный процесс

Процесс производства эфиров целлюлозы имеет общие черты, то есть очищенную хлопковую или древесную массу пропитывают жидкой каустической содой, а избыток щелочи удаляют прессованием для получения щелочной целлюлозы, а затем добавляют растворитель и этерифицирующий агент, этерификацию. проводят при определенной температуре и давлении реакцию, в конце реакции подвергают необходимой степени этерификации, после чего получают готовый продукт путем нейтрализации, промывки, сушки и измельчения.

При производстве ГПМЦ в качестве агентов этерификации используются метилхлорид и пропиленоксид, а передовые зарубежные производственные технологии используют одностадийный метод производства ГПМЦ.

Основным оборудованием для производства ГПМЦ являются реактор, сушилка, гранулятор, измельчитель и др. В настоящее время многие зарубежные производители используют оборудование, произведенное в Германии. Отечественное оборудование не может удовлетворить потребности качественного производства ГПМЦ по производственной мощности и качеству изготовления.

Универсальный реактор, произведенный в Германии, может выполнять несколько этапов процесса с помощью одного устройства, осуществлять автоматическое управление, стабильное качество продукции, а также безопасную и надежную работу производства.

Основным сырьем для производства ГПМЦ являются рафинированный хлопок, гидроксид натрия, метилхлорид, пропиленоксид и др.

4. Предложения по развитию проектов HPMC

4.1 Строительство проектов HPMC в Китае имеет хорошие возможности для развития

В 2001 и 2003 годах Государственная комиссия по экономике и торговле выпустила вторую и третью партии проектно-ориентированных планов ключевых национальных технологических преобразований «двойное высокое и одно превосходное» (т.е. высокотехнологичная индустриализация, университетские технологии и передовые и применимые технологии для преобразование традиционных отраслей промышленности, оптимизация ключевых продуктов и технологической структуры), четко указывающее, что специальные продукты тонкой химии, особенно те, которые имеют большой разрыв на внутреннем рынке, в основном полагаются на импортные продукты, такие как гидроксипропилметилцеллюлоза и т. д., для выполнения ключевых преобразований , улучшить качество и глубину обработки существующих продуктов, добавлены спецификации продукта. Эта ориентация политики не только разъясняет, что ГПМЦ является продуктом с большим разрывом на внутреннем рынке и в основном зависит от импорта, но также показывает политику страны, направленную на поощрение разработки специальных продуктов тонкой химии.

В 2000 году Китайская ассоциация производителей волокнистого эфира предложила активно разрабатывать тонкие химические продукты, такие как производные целлюлозы. В плане перестройки промышленной структуры было предложено сосредоточиться на разработке неионного эфира целлюлозы, особенно продуктов MC/HPMC; Китайская ассоциация производителей хлора и щелочи развивается. В планировании последующих продуктов хлора была выдвинута идея разработки продуктов MC/HPMC; Инвестиционный научно-исследовательский институт Госплана, Китайская инженерно-консалтинговая ассоциация и местные органы власти включили MC/HPMC в список ключевых проектов развития.

Согласно опыту разработки целлюлозных продуктов за рубежом, потребность страны в таких продуктах, как ГПМЦ, увеличивается с развитием экономики. Сегодня Китай является одной из стран с самым быстрым экономическим развитием в мире. Таким образом, перспективы применения HPMC в нашей стране очень широки, и в настоящее время это благоприятная возможность для развития этого проекта.

4.2 Продукты HPMC моей страны имеют огромный рыночный потенциал

В настоящее время на китайском рынке эфиров целлюлозы по-прежнему преобладают ионные продукты (КМЦ), на долю которых приходится более 95% общего потребления, а неионные эфиры целлюлозы (МЦ/ГПМЦ/ГЭЦ и т. д.) составляют лишь 5%. от общего потребления. В развитых странах Европы и США потребление этих двух видов продукции составляет по 50%. Благодаря хорошей солеустойчивости, термостойкости и соответствующей поверхностной активности неионогенного эфира целлюлозы он очень подходит для современных пропагандистских тенденций и очень быстро развивается. КМЦ по-прежнему имеет большой рынок из-за простоты производства и низкой цены, но некоторые части традиционного рынка были заменены неионными эфирами. Ожидается, что при дальнейшем улучшении и совершенствовании процесса производства неионогенного эфира стоимость будет снижаться, а потребление неионогенного эфира будет демонстрировать общую тенденцию к росту. По оценкам целлюлозной промышленности Китая и зарубежных производителей, в ближайшие несколько лет спрос на МС/ГПМЦ в моей стране может достигать ежегодных темпов роста 15%, в основном по следующим причинам:

Во-первых, с успехом заявки Пекина на проведение Олимпийских игр 2008 года строительство олимпийских объектов и городской инфраструктуры постепенно выйдет на передовой международный уровень. MC/HPMC, как превосходная добавка для строительства и покрытий, будет широко использоваться, и это будет использоваться в качестве демонстрационного эффекта, чтобы заставить национальную строительную и лакокрасочную промышленность использовать продукты MC/HPMC в больших количествах.

Во-вторых, с популяризацией городского коммерческого бетона и снижением цен на продукты из целлюлозы большое количество коммерческого бетона может быть добавлено к продуктам MC / HPMC для улучшения реологических свойств и водоудерживающих свойств и постепенной замены существующих цементных добавок. MC/HPMC будет иметь широкие перспективы применения на рынке.

В-третьих, развитие отечественной индустрии ПВХ будет стимулировать спрос на МС/ГПМЦ. Ожидается, что в 2005 году объем производства ПВХ в моей стране достигнет 4 миллионов тонн, а необходимое количество ГПМЦ составит 1200–1400 тонн.

В-четвертых, в области медицины и пищевых продуктов, с улучшением здоровья людей и экологической осведомленности, неионогенные целлюлозные продукты, такие как MC/HPMC, которые безвредны для физиологии и не загрязняют окружающую среду, постепенно заменят смц и будут быстро развиваться. .

Согласно приведенному выше анализу, к 2006 году ожидается, что спрос на рынке MC/HPMC в моей стране составит 4000–5000 тонн. По этой причине все крупные иностранные производители рассматривают Китай как крупнейший потенциальный рынок, один за другим расширяют производственные мощности и занимают китайский рынок.

4.3 Строительство проекта HPMC имеет хорошие экономические выгоды

По предварительным оценкам, в соответствии с текущими потребностями рынка в Китае будут внедрены зарубежные производственные технологии для строительства завода HPMC с мировым уровнем производства и годовой производительностью 6000 тонн. Общий объем инвестиций в проект составляет около 400 млн юаней (включая оборотные средства). Цена рассчитана из расчета 65 000 юаней/т, среднегодовой доход от продаж составляет 390 млн юаней, среднегодовая общая прибыль составляет 150 млн юаней, а среднегодовой налог на прибыль составляет 46,77 млн юаней. Согласно оценке экономической выгоды, ставка инвестиционной прибыли проекта достигает 36%, ставка налога на инвестиционную прибыль составляет 46%, а финансовая внутренняя норма прибыли проекта составляет 30%. Экономические выгоды очень значительны. После того, как проект будет завершен и введен в эксплуатацию, потребуется всего 5 лет, чтобы окупить все инвестиции.

Можно видеть, что при нынешних благоприятных условиях активно развивающиеся проекты HPMC не только соответствуют политике промышленного развития страны и отрасли, удовлетворяют потребности внутреннего рынка, но и сокращают разрыв между целлюлозной промышленностью моей страны и зарубежными передовых странах и способствует развитию национальной целлюлозной промышленности. Экономическое развитие создает огромные экономические выгоды для предприятий.