羧甲基纤维素钠（CMC）生产工艺
一 . 前言
目前，全世界羧甲基纤维素钠总产量约20万吨/年；国内生产能力约5万吨/年，有40余家生产，而实际产量约4万吨/年。我国高纯度的产品很少，大约6000吨。在国际上，美国食品药品监督管理局等都明确要求CMC产品的纯度要在99.5%以上。目前我国CMC产量已经占到世界产量的1/3，但产品质量较低，出口大多是低端产品，附加值不高。
国内纯化工艺的机械装备水平低，严重制约着行业的发展。产品的主要杂质是氯化钠，以前我国普遍采用三足离心机，纯化过程为间歇操作，劳动强度大，能耗物耗高，产品质量也难以提高。全国纤维素醚行业协会从2003年开始组织攻关，现在已取得了可喜的成果，有些企业产品的纯度也可达99.5%以上。
目前国内无序竞争比较严重，行业利润不断降低。近年来由于国内产能不断过剩，CMC出口量一直保持高度增长。但今年出口退税率下调、人民币升值，都使得该产品出口利润不断下降，因此，加强技术改造、提高产品质量、出口高端产品同国际垄断企业竞争才是行业的出路。
生产成本也发生变化。在上世纪80年代以前，生产CMC的原料棉短绒是农业废料；而现今的棉短绒由于现代胶粘纤维的飞速发展已成为“宝中宝”，价格在6700-7000元/吨，并且货源紧张。
CMC具有高分子结构和多种物理、化学性质，如：增粘、乳化、悬浮、降失水。CMC是一种高分子阳离子型电解质，不会发酵，具有抗盐的能力和一定的热稳定性，因此广泛应用于各经济领域。
二 .特性
1.温度的影响：
干态的CMC能够耐140-152 0173 3840℃以下的温度几分钟。和大多数溶液一样，当温度升高时CMC溶液粘度降低。但是这些溶液在加热时保持稳定，在冷却后粘度又会回到初始粘度。
2.酸碱的影响：
CMC是一种具有较强酸性的酸。如果用强酸处理CMC，会释放出游离酸HCMC。这种酸不溶于水。
注意析出的情况只发生在PH值较低的情况下（大约为2.5），如果PH值超过这个值就不会产生析出的情况，例如在PH值为3.5的醋酸介质中。
NaCMC可作为缓冲器和离子交换器。如果PH值保持在上述的限度内，可以向水溶液中添加少量的酸，而不引起溶解性的变化。
3.盐的影响：
某些金属盐与CMC反应，析出相应的纤维素羟乙酸金属盐。铝盐，锡盐和铅盐，高铁盐，银盐，铜盐和锆盐都会发生此反应。 CMC不会和钙盐和镁盐反应而沉淀，所以可以用于硬水。弱浓度碱金属盐的存在通常会降低溶液的粘度，但强浓度的碱金属盐的存在将增加溶液的粘度，在有些情况下甚至引起胶凝作用。
4.抗溶剂性：
CMC不溶于有机溶剂。虽然可能产生一些溶胀反应，但NaCMC不会溶解。不过可以在CMC溶液中加入一定百分比的水溶性有机溶剂（通常是30-40%）。
5.含水量：
CMC是一种易潮湿的物质。放置在空气中，干燥的CMC吸收12%-25%的水分（取决于空气的湿度和选择的等级）。为了避免在给定的时间段因含水量的变化而导致活性物浓度的改变，CMC应储存在原始包装中或密封容器内。建议储存在干燥的地方。
三 . CMC的应用
CMC有广泛的应用领域。通常用作水溶胶，增稠剂，悬浮剂，成膜活性剂，乳化稳定剂，上浆剂，涂布剂，胶粘剂、保护性胶体等。
1.洗涤剂：CMC是粉剂洗涤剂的基本成分，特别是无磷粉剂。它有胶体的特性，可以阻止灰尘污染纺织纤维，在使用合成洗涤剂的时候经常发生这样的情况。它可以稳定泡沫，保护双手。CMC可以加入到非离子液体洗涤剂中，同样可以防止纺织纤维重复吸收灰尘。CMC也可用作增稠剂，稳定剂，肥皂和洗衣粉的粘合剂和增塑剂。
2.钻探：CMC可用作钻探泥浆的基本添加剂，作为保护性胶体和粘度调节剂，并减少滤液。还可以开发专用型号以使钻机适应泥浆的特性。 CMC用于石油和天然气钻探，钻水井，钻孔，空心钻，水平钻以及钻矿。具有较高的失水控制能力， CMC还 是高效的降滤失剂，在较低的加量下，就可以把失水控制在较高的水平，而不影响泥浆的其他性能。形成的泥饼质量好，坚而韧。耐温性能好，且抗盐性优越，在一 定盐浓度下，有较好的降失水能力及保持一定的流变性，在溶于盐水与溶于水相比，粘度几乎不改变，特别适用于海上钻井和深井的要求。此外，CMC用做固井液，可阻止流体进入孔隙及裂缝；用做压裂液可控制流体进入油井的损失。
3.涂装：CMC对于填料和石膏是一种良好的粘合剂，可用于增厚和稳定乳胶漆。
4.造纸业：在造纸行业中用做施胶剂等。
5.建筑材料：由于CMC的塑化性，通常用于传统的石膏料，使其减慢硬化过程，因此混合后可以延长石膏的使用时间。
6.纺织品：CMC可涂在沙布上，在织布的的过程中起保护作用，保留良好的弹性，改善平滑性。CMC也是一种良好的整理剂，与大多数标准产品兼容。它改善了纤维的触感并使之保持自然鲜艳的颜色。
7.壁纸浆糊：CMC很适合粘贴壁纸。这种糊剂很容易制备和使用。它不容易污染壁纸或使之退色，效果很好。用于印刷壁纸时，CMC是良好的颜料粘合剂。
8.制陶：CMC用于釉质的粘合剂和增稠剂。也用于陶瓷泥坯的粘合剂和塑化剂。
9.食品工业：它是冰激凌的稳定剂，果酱和果冻、果脯等的增稠剂。它用于糖，果汁，食品，面包，冷冻食品，罐头食品，速食食品，饮料等等。CMC广泛用于大部分的牛饲料，鸡饲料，宠物饲料，鱼饲料中。
10.制药：CMC在多种药剂中用作赋形剂。对于某些乳剂和悬浮液，它可作为*好的稳定剂，也用于软膏的基料和各种抗生素的载体。在片剂、糖衣以及眼/耳/鼻滴剂中也很常用。
11.化妆品：CMC用作牙膏增稠剂，还用于护肤霜和洗发膏，沐浴液和香波。
12.电*：专用于电*应用的CMC，在挤出时加入镀层电*化合物中，作为粘合剂，塑化剂，整理剂。
13.农药：CMC在杀虫剂和杀菌剂中用作增稠剂和稳定剂。采用飞机喷洒时，它可以延长药效。
四 . 原材料及生产机理：
原料：精制棉短绒、一氯乙酸、乙醇、氢氧化钠溶液 。
生产工艺有水溶液法和溶剂法，溶剂法所出产品质量高，生产稳定且无三废排放，因此应用较多。所以本工艺拟采用溶剂法。
CMC是精制棉短绒与氢氧化钠在溶剂中反应生成碱纤维，再与一氯乙酸反应生成CMC产品。
取代度（DS）和聚合度（DP）是各等级CMC的典型指标。
1.取代度和溶解性：取代度指连接在每个纤维素单元上的羧甲基钠基团平均数量。纤维素分子上的葡萄糖酐有三个醇基：一个伯醇，两个仲醇。三个醇基都能与氯乙酸钠发生反应。伯醇基团反应活性*大，因此取代基**会取代此基团使反应物分子变长。取代度的*大值是3，但是在工业上用途*大的是取代度在0.5到1.2之间变化的CMC。
取代度为0.55-0.65的CMC与取代度为0.85-0.95的CMC的特性存在着很大的区别。前者只是耐温性能不好，且抗盐性不优越，但后者是耐温性能好，且抗盐性以优越。
2.聚合度和粘度：聚合度指纤维素链的长度，决定着粘度的大小。纤维素链越长粘度越大，CMC溶液也是如此。 CMC分子呈现出线性结构，因此能够形成高粘度溶液。粘度反映了分子间的相互作用力。
3.粘度：改变CMC水溶液的浓度可获得粘度高度变化的溶液。涉及CMC的粘度时，有三个因素必须考虑：
a 溶液浓度
b 测量时的温度
c 所使用的粘度计的类型
生产流程：
（纤维素、溶剂、碱、 醚化剂）—反应—<中和洗涤>——（溶剂回收）——干燥——粉碎——成品
五.生产成本及市场售价：
成本核算：（以石油级吨产品为例）
序号 CMC 单耗（t） 单价（元） 金额（元）
1 精制棉短绒 0.60 13000 7800
2 酒精 0.30 6000 1800
3 氯乙酸 0.42 11200 4704
4 烧碱(48%) 0.700 1400 980
5 包装材料 40条 120
6 水 20 1.0 20
7 电 800度 0.60 480
8 汽 4 100 400
9 折旧费 200
10 大修费 50
11 工 费 400 12 不可估计开支 300
合计： 17250元
现今市场价： 18500元/吨
每吨利润： 1250元/吨
六.投资情况：
生产5000吨/年石油级CMC；
厂房面积：2000m2
装机容量：1000千瓦。
年产5000t/aCMC主要设备明细表 单价：万元
序号 设备名称 规格型号 数量 单价 合 计
1，捏合机 152 0173 38400L 8台 20万/台 160万元
2, 洗涤池 3000L 8台 6元/台 48万元
3, 脱水机 SS1000 8台 15元/台 120万元
4, 耙干机 2000L 4台 10万元 40万元
5，链烘机 CMC专用 4台 20万/台 80万元
6，粉碎机 CMC专用 4台 10万/台 40万元
7，混合机 6M3 1台 35万/台 35万元
8, 酒精回收塔 1000 2台 50元/台 100万元
9，冷冻机 40万大卡 1台 50万/台 50万元
合计： 673万元
本项目总投资995万元，(其中：定型设备673万元，非标设备200万元，工程安装费30万元，土建50万元，设计费20万元，技术费20万元)
年收益： 1250*5000=6250000元
利税（35%）：6250000*35%=2187500元
纯利：406.25万
投资回收期：3年 （含建设期）
七、本项目建设周期为7个月。
各阶段实施进度规划及投产时间
1、可行性研究技术方案及施工图设计 2个月
2、设备定货、安装工程 2个月
3、设备安装及单机调试 2个月
4、化工试车及投产 1个月
八、三废情况：
