羧甲基纖維素鈉（CMC）生產工藝

棉短絨制造CMC可行分析

?? 一 . 前言

??? 目前，全世界羧甲基纖維素鈉總產量約20萬噸/年；國內生產能力約5萬噸/年，有40余家生產，而實際產量約4萬噸/年。我國高純度的產品很少，大約6000噸。在國際上，美國食品藥品監督管理局等都明確要求CMC產品的純度要在99.5%以上。目前我國CMC產量已經占到世界產量的1/3，但產品質量較低，出口大多是低端產品，附加值不高。

國內純化工藝的機械裝備水平低，嚴重制約著行業的發展。產品的主要雜質是氯化鈉，以前我國普遍采用三足離心機，純化過程為間歇操作，勞動強度大，能耗物耗高，產品質量也難以提高。全國纖維素醚行業協會從2003年開始組織攻關，現在已取得了可喜的成果，有些企業產品的純度也可達99.5%以上。

目前國內無序競爭比較嚴重，行業利潤不斷降低。近年來由于國內產能不斷過剩，CMC出口量一直保持高度增長。但今年出口退稅率下調、人民幣升值，都使得該產品出口利潤不斷下降，因此，加強技術改造、提高產品質量、出口高端產品同國際壟斷企業競爭才是行業的出路。

生產成本也發生變化。在上世紀80年代以前，生產CMC的原料棉短絨是農業廢料；而現今的棉短絨由于現代膠粘纖維的飛速發展已成為“寶中寶”，價格在6700-7000元/噸，并且貨源緊張。
??? CMC具有高分子結構和多種物理、化學性質，如：增粘、乳化、懸浮、降失水。CMC是一種高分子陽離子型電解質，不會發酵，具有抗鹽的能力和一定的熱穩定性，因此廣泛應用于各經濟領域。
??? 二 .特性

1.溫度的影響：
??? 干態的CMC能夠耐140-152 0173 3840℃以下的溫度幾分鐘。和大多數溶液一樣，當溫度升高時CMC溶液粘度降低。但是這些溶液在加熱時保持穩定，在冷卻后粘度又會回到初始粘度。
??? 2.酸堿的影響：
??? CMC是一種具有較強酸性的酸。如果用強酸處理CMC，會釋放出游離酸HCMC。這種酸不溶于水。
??? 注意析出的情況只發生在PH值較低的情況下（大約為2.5），如果PH值超過這個值就不會產生析出的情況，例如在PH值為3.5的醋酸介質中。
??? NaCMC可作為緩沖器和離子交換器。如果PH值保持在上述的限度內，可以向水溶液中添加少量的酸，而不引起溶解性的變化。
??? 3.鹽的影響：
??? 某些金屬鹽與CMC反應，析出相應的纖維素羥乙酸金屬鹽。鋁鹽，錫鹽和鉛鹽，高鐵鹽，銀鹽，銅鹽和鋯鹽都會發生此反應。 CMC不會和鈣鹽和鎂鹽反應而沉淀，所以可以用于硬水。弱濃度堿金屬鹽的存在通常會降低溶液的粘度，但強濃度的堿金屬鹽的存在將增加溶液的粘度，在有些情況下甚至引起膠凝作用。
??? 4.抗溶劑性：
??? CMC不溶于有機溶劑。雖然可能產生一些溶脹反應，但NaCMC不會溶解。不過可以在CMC溶液中加入一定百分比的水溶性有機溶劑（通常是30-40%）。
??? 5.含水量：
??? CMC是一種易潮濕的物質。放置在空氣中，干燥的CMC吸收12%-25%的水分（取決于空氣的濕度和選擇的等級）。為了避免在給定的時間段因含水量的變化而導致活性物濃度的改變，CMC應儲存在原始包裝中或密封容器內。建議儲存在干燥的地方。?
??? 三 . CMC的應用
??? CMC有廣泛的應用領域。通常用作水溶膠，增稠劑，懸浮劑，成膜活性劑，乳化穩定劑，上漿劑，涂布劑，膠粘劑、保護性膠體等。
??? 1.洗滌劑：CMC是粉劑洗滌劑的基本成分，特別是無磷粉劑。它有膠體的特性，可以阻止灰塵污染紡織纖維，在使用合成洗滌劑的時候經常發生這樣的情況。它可以穩定泡沫，保護雙手。CMC可以加入到非離子液體洗滌劑中，同樣可以防止紡織纖維重復吸收灰塵。CMC也可用作增稠劑，穩定劑，肥皂和洗衣粉的粘合劑和增塑劑。
??? 2.鉆探：CMC可用作鉆探泥漿的基本添加劑，作為保護性膠體和粘度調節劑，并減少濾液。還可以開發專用型號以使鉆機適應泥漿的特性。 CMC用于石油和天然氣鉆探，鉆水井，鉆孔，空心鉆，水平鉆以及鉆礦。具有較高的失水控制能力， CMC還 是高效的降濾失劑，在較低的加量下，就可以把失水控制在較高的水平，而不影響泥漿的其他性能。形成的泥餅質量好，堅而韌。耐溫性能好，且抗鹽性優越，在一 定鹽濃度下，有較好的降失水能力及保持一定的流變性，在溶于鹽水與溶于水相比，粘度幾乎不改變，特別適用于海上鉆井和深井的要求。此外，CMC用做固井液，可阻止流體進入孔隙及裂縫；用做壓裂液可控制流體進入油井的損失。
??? 3.涂裝：CMC對于填料和石膏是一種良好的粘合劑，可用于增厚和穩定乳膠漆。
??? 4.造紙業：在造紙行業中用做施膠劑等。
??? 5.建筑材料：由于CMC的塑化性，通常用于傳統的石膏料，使其減慢硬化過程，因此混合后可以延長石膏的使用時間。
??? 6.紡織品：CMC可涂在沙布上，在織布的的過程中起保護作用，保留良好的彈性，改善平滑性。CMC也是一種良好的整理劑，與大多數標準產品兼容。它改善了纖維的觸感并使之保持自然鮮艷的顏色。
??? 7.壁紙漿糊：CMC很適合粘貼壁紙。這種糊劑很容易制備和使用。它不容易污染壁紙或使之退色，效果很好。用于印刷壁紙時，CMC是良好的顏料粘合劑。
??? 8.制陶：CMC用于釉質的粘合劑和增稠劑。也用于陶瓷泥坯的粘合劑和塑化劑。
??? 9.食品工業：它是冰激凌的穩定劑，果醬和果凍、果脯等的增稠劑。它用于糖，果汁，食品，面包，冷凍食品，罐頭食品，速食食品，飲料等等。CMC廣泛用于大部分的牛飼料，雞飼料，寵物飼料，魚飼料中。
?? 10.制藥：CMC在多種藥劑中用作賦形劑。對于某些乳劑和懸浮液，它可作為*好的穩定劑，也用于軟膏的基料和各種抗生素的載體。在片劑、糖衣以及眼/耳/鼻滴劑中也很常用。
?? 11.化妝品：CMC用作牙膏增稠劑，還用于護膚霜和洗發膏，沐浴液和香波。
?? 12.電*：專用于電*應用的CMC，在擠出時加入鍍層電*化合物中，作為粘合劑，塑化劑，整理劑。
?? 13.農藥：CMC在殺蟲劑和殺菌劑中用作增稠劑和穩定劑。采用飛機噴灑時，它可以延長藥效。
?? ?四 . 原材料及生產機理：?
??? 原料：精制棉短絨、一氯乙酸、乙醇、氫氧化鈉溶液?。

?? 生產工藝有水溶液法和溶劑法，溶劑法所出產品質量高，生產穩定且無三廢排放，因此應用較多。所以本工藝擬采用溶劑法。

CMC是精制棉短絨與氫氧化鈉在溶劑中反應生成堿纖維，再與一氯乙酸反應生成CMC產品。

取代度（DS）和聚合度（DP）是各等級CMC的典型指標。
??? 1.取代度和溶解性：取代度指連接在每個纖維素單元上的羧甲基鈉基團平均數量。纖維素分子上的葡萄糖酐有三個醇基：一個伯醇，兩個仲醇。三個醇基都能與氯乙酸鈉發生反應。伯醇基團反應活性*大，因此取代基**會取代此基團使反應物分子變長。取代度的*大值是3，但是在工業上用途*大的是取代度在0.5到1.2之間變化的CMC。
??? 取代度為0.55-0.65的CMC與取代度為0.85-0.95的CMC的特性存在著很大的區別。前者只是耐溫性能不好，且抗鹽性不優越，但后者是耐溫性能好，且抗鹽性以優越。

2.聚合度和粘度：聚合度指纖維素鏈的長度，決定著粘度的大小。纖維素鏈越長粘度越大，CMC溶液也是如此。 CMC分子呈現出線性結構，因此能夠形成高粘度溶液。粘度反映了分子間的相互作用力。
??? 3.粘度：改變CMC水溶液的濃度可獲得粘度高度變化的溶液。涉及CMC的粘度時，有三個因素必須考慮：
?????????????? a? 溶液濃度?
?????????????? b? 測量時的溫度?
?????????????? c? 所使用的粘度計的類型

?

生產流程：

?

（纖維素、溶劑、堿、?醚化劑）—反應—<中和洗滌>——（溶劑回收）——干燥——粉碎——成品

?

?

?????????

???

???五.生產成本及市場售價：

成本核算：（以石油級噸產品為例）
序號?CMC?????? 單耗（t）?? ?單價（元）???? 金額（元）????
1?精制棉短絨??? ???0.60???????????? 13000????????? ???? 7800

2?酒精??????? ???????0.30????????????? 6000?????????? ????1800
3?氯乙酸?? ? ??????0.42????????????? 11200????????????? ?4704
4?燒堿(48%)?????? 0.700??????????? 1400??????????? ???? 980
5?包裝材料??????? 40條?????????????????????????????????? ????? 120???
6?水???????????? ?????? 20??????????????? ?1.0???????????????? ???? 20???
7?電?????????????????? 800度?????????????0.60?????????????????? 480
8?汽????????????? ??????4?????????????????? 100???????????????????? 400??
9?折舊費???????????????????????????????????????????????? ???????????200???
10?大修費???????? ????????????????????????????????????????????????? 50???
11?工???費??????????????????????????????????????????????????????????? 400????????????????????????????????????????????12 不可估計開支???????????????????????????? 300?
合計：??????????????????? ??????????????????????????????????????????? 17250元

現今市場價：?????????????????????????????? 18500元/噸

每噸利潤：???????????????????????????????? 1250元/噸

六.投資情況：

生產5000噸/年石油級CMC；
廠房面積：2000m2
裝機容量：1000千瓦。

年產5000t/aCMC主要設備明細表????? 單價：萬元

序號??????設備名稱???? 規格型號?? ?數量?? ?單價??????? 合?計???????????
?? 1，捏合機???????????????? 152 0173 38400L?????? 8臺??????? ?20萬/臺??? ?160萬元

? ?2,? 洗滌池???????????????? 3000L???? 8臺???????? ?6元/臺?? ???48萬元

? ?3,? 脫水機???????????????? SS1000? ??8臺???????? 15元/臺?? ?120萬元?

? 4,? 耙干機???????????????? 2000L???? ??4臺????????? 10萬元?? ??40萬元

? 5，鏈烘機??????????????? CMC專用?? 4臺?????????20萬/臺?? ??80萬元

? 6，粉碎機???????????? ???CMC專用 4臺????????? 10萬/臺???? 40萬元

? 7，混合機??????????? ?? ?6M3???????? ?1臺????????? 35萬/臺??? ?35萬元

? 8,? 酒精回收塔??????? 1000??????????? 2臺?????????? 50元/臺?? 100萬元

? 9，冷凍機?????????? 40萬大卡?????1臺????????? 50萬/臺?? ??50萬元

??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 合計： 673萬元

本項目總投資995萬元，(其中：定型設備673萬元，非標設備200萬元，工程安裝費30萬元，土建50萬元，設計費20萬元，技術費20萬元)

年收益：? 1250*5000=6250000元

利稅（35%）：6250000*35%=2187500元

純利：406.25萬

投資回收期：3年? （含建設期）

七、本項目建設周期為7個月。
各階段實施進度規劃及投產時間
1、可行性研究技術方案及施工圖設計????? ?2個月
2、設備定貨、安裝工程?????????????????????????? ??2個月
3、設備安裝及單機調試?????????????????????????? ??2個月
4、化工試車及投產????????????????????????????????? ??1個月?
?? 八、三廢情況：