Контрол на концентрацията на етилен в синтеза на каучук

Синтетичният каучук е изкуствен еластомер, произведен от петролни странични продукти. Често се използва за приложения като автомобилния сектор – гуми, врати и прозорци. Екстракцията на сурови мономери включва рафиниране на тези петролни фракции – чрез процеси като крекинг и дестилация на нафта – за пречистване на целевите мономери, тъй като замърсителите биха нарушили последващата реакция на полимеризация. Получените пречистени мономери обикновено имат чистота от 99,5% или по-висока, което полага основите за синтез на каучук.

Основната стъпка в производството е полимеризацията: пречистените мономери се смесват с инициатори и или се диспергират във вода, или се разтварят в органични разтворители. Този процес превръща малките мономерни молекули в дълги полимерни вериги, което води до суров каучук със съдържание на каучукови въглеводороди от 80–90%. Критична последваща стъпка е вулканизацията, при която се добавят сяра или пероксиди и се нагряват, за да се образуват кръстосани връзки между полимерните вериги – невулканизираният каучук е твърде мек и лепкав, за да бъде полезен. Вулканизираният каучук първоначално има полимерна чистота от 95–98%, но за високопроизводителни приложения е необходимо допълнително пречистване.

Трудност при измерване на концентрацията на етилен

При синтеза на каучук, особено за етилен-пропилен-диенов мономер (EPDM) или етилен-пропиленов каучук (EPR/EPM), прецизното измерване на концентрацията на етилен е от решаващо значение за контролиране на кинетиката на полимеризация, осигуряване на постоянни свойства на полимера и минимизиране на отпадъците.

Преглед на процеса на синтез на каучук

Синтезът на каучук за EPDM/EPR обикновено включва:

Доставка на суровиниЕтиленът и пропиленът (и диенът за EPDM) се подават като газове в реактор, често разтворени в разтворител или поддържани в газова/течна фаза.

Полимеризационен реакторCSTR или циркулационен реактор, където мономерите реагират с катализатори при 30-90°C и 10-30 бара, образувайки полимерни вериги.

Възстановяване на разтворител/мономерНереагиралите мономери се отстраняват, рециклират или продухват, често чрез деволетизация или флаш барабани.

Довършителни работиПолимерът се отделя, измива и екструдира, като се извършват проверки за качество по отношение на плътност и вискозитет по Муни.

Етиленът служи като критичен мономер в синтеза на каучук, ключова суровина в нефтохимическата промишленост. Концентрацията на този мономер в реакционния съд директно диктува кинетиката на полимеризацията и следователно физичните и химичните свойства на крайния полимер, като молекулно тегло и температура на топене. Когато концентрацията на етилен не е прецизно контролирана, полученият полимер може да прояви неконтролирана полидисперсност, което води до по-широко разпределение на молекулните тегла и непостоянно качество на крайния продукт. Например, съществува линейна зависимост между нарастващото налягане на етилена и съдържанието на етилен в получените съполимери, което от своя страна влияе върху температурата им на топене.

Тази променливост в качеството на продукта има пряко и осезаемо финансово въздействие. За да гарантират, че всяка произведена партида отговаря на минималните спецификации за качество, операторите често прилагат метод, известен като „отказ от качество“. Това включва умишлено производство на продукт с качествени характеристики, които надвишават изискваните спецификации, като по този начин се преработва процеса, за да се компенсира променливостта в измерването и контрола. Тази практика, макар и да гарантира приемането на продукта, води директно до увеличена консумация на суровини, по-висока консумация на енергия и удължени цикли, като всичко това се изразява в значителни оперативни разходи и намалени маржове на печалба. В основата на този проблем не е недостатък в самия химичен процес, а дефицит в цикъла за измерване и контрол в реално време, който го управлява, което води до реактивен, а не проактивен режим на работа.

Говорете с нашия експерт, за да оцените вашите оперативни изисквания.

Консултирайте се с експерт

Решение за непрекъснато измерване на концентрация на лонметър

Традиционният офлайн лабораторен анализ е неподходящ за динамичните, непрекъснати изисквания на съвременната производствена линия. Той често води до забавяне на анализа и многократни трудоемки измервания. С други думи, данните, които операторите получават, са моментна снимка на процеса от минути или дори часове. Дефицитът на информация причинява отклонения в качеството, след като те вече са се случили и потенциално след като цяла партида е била компрометирана, което води до скъпи отпадъци и преработка.

Lonnmeter е проектиралконцентрация на етиленов сензорда се реализира прецизно измерване на концентрацията в реално време в непрекъснат химичен процес. Работи добре дори в бързо променяща се среда; Онлайн измервателят на концентрацията на етилен е инструмент от индустриален клас, проектиран да отговори на изискванията за прецизно измерване на химичните процеси. Той използва усъвършенствани сензорни технологии - източник на акустичен сигнал за възбуждане на метален камертон, карайки вилицата да вибрира с естествената си резонансна честота. Забележително е, че тази резонансна честота показва пряка корелация с плътността на течността, с която камертонът е в контакт. Впоследствие плътността на течността може да се определи чрез честотен анализ - с температурна компенсация, внедрена за противодействие на температурния дрейф в системата, осигурявайки точност на измерването.

Измервател на концентрацията на етилен

За непрекъснато измерване на концентрацията в тръбопроводи или резервоари

Структура на камертона

Разположения на инсталации в процеса на синтез на каучук

Мономерна захранваща линияПоставете сензора в тръбопровода за подаване на етилен след компресора, за да осигурите чистотата и да регулирате дозирането.
Вход на реактораИнсталирайте в точката на смесване на мономер-разтворител с хексан/пропилен, за да контролирате разтворения етилен.
В реактораПозиционирайте вътре в CSTR близо до бъркалката за контрол на полимеризацията в реално време.
Линия за рециклиранеРазположете на изхода на изпарителния барабан, за да оптимизирате възстановяването на нереагирания етилен.
Вентилационна линияМонтирайте в продухваща/вентилационна линия, за да наблюдавате емисиите и да осигурите безопасност.