Kontrol af ethylenkoncentration i gummisyntese

Syntetisk gummi er en menneskeskabt elastomer produceret af biprodukter fra olie. Den bruges ofte til anvendelser som bilindustrien - dæk, døre og vinduer. Udvinding af rå monomerer involverer raffinering af disse oliefraktioner - gennem processer som nafta-krakning og destillation - for at rense de ønskede monomerer, da forurenende stoffer ville forstyrre den efterfølgende polymerisationsreaktion. De resulterende rensede monomerer har typisk en renhed på 99,5 % eller højere, hvilket lægger grundlaget for gummisyntese.

Det centrale produktionstrinn er polymerisation: rensede monomerer blandes med initiatorer og enten dispergeres i vand eller opløses i organiske opløsningsmidler. Denne proces omdanner små monomermolekyler til lange polymerkæder, hvilket giver rågummi med et kulbrinteindhold på 80-90% i gummi. Et kritisk opfølgningstrin er vulkanisering, hvor svovl eller peroxider tilsættes og opvarmes for at danne tværbindinger mellem polymerkæder – uvulkaniseret gummi er for blødt og klæbrigt til at være nyttigt. Det vulkaniserede gummi har i starten en polymerrenhed på 95-98%, men til højtydende applikationer kræves yderligere rensning.

Vanskeligheder ved koncentrationsmåling af ethylenkoncentration

I gummisyntese, især for ethylen-propylen-dienmonomer (EPDM) eller ethylen-propylengummi (EPR/EPM), er præcis måling af ethylenkoncentrationen afgørende for at kontrollere polymerisationskinetikken, sikre ensartede polymeregenskaber og minimere spild.

Oversigt over gummisynteseprocessen

Gummisyntese til EPDM/EPR involverer typisk:

Levering af råmaterialerEthylen og propylen (og dien til EPDM) føres som gasser ind i en reaktor, ofte opløst i et opløsningsmiddel eller holdt i gas/væskefaser.

PolymerisationsreaktorEn CSTR- eller loopreaktor, hvor monomerer reagerer med katalysatorer ved 30-90 °C og 10-30 bar og danner polymerkæder.

Genvinding af opløsningsmiddel/monomerUreagerede monomerer strippes, genbruges eller udrenses, ofte via afdampning eller flashtromler.

EfterbehandlingPolymeren separeres, vaskes og ekstruderes med kvalitetskontrol for densitet og Mooney-viskositet.

Ethylen fungerer som en kritisk monomer i gummisyntese, et vigtigt råmateriale i den petrokemiske industri. Koncentrationen af denne monomer i reaktionsbeholderen dikterer direkte polymerisationens kinetik og dermed de fysiske og kemiske egenskaber af den endelige polymer, såsom molekylvægt og smeltetemperatur. Når ethylenkoncentrationen ikke kontrolleres præcist, kan den resulterende polymer udvise en ukontrolleret polydispersitet, hvilket fører til en bredere fordeling af molekylvægte og inkonsistent slutproduktkvalitet. For eksempel eksisterer der en lineær sammenhæng mellem stigende ethylentryk og ethylenindholdet i de producerede copolymerer, hvilket igen påvirker deres smeltetemperatur.

Denne variation i produktkvalitet har en direkte og håndgribelig økonomisk indvirkning. For at sikre, at hvert produceret parti opfylder minimumskvalitetsspecifikationerne, anvender operatører ofte en metode kendt som "kvalitetsafsavn". Dette involverer bevidst at producere et produkt med kvalitetsegenskaber, der overstiger de krævede specifikationer, hvilket i realiteten overkonstruerer processen for at kompensere for måle- og kontrolvariationer. Denne praksis, samtidig med at den sikrer produktaccept, fører direkte til øget råvareforbrug, højere energiforbrug og forlængede cyklustider, som alle resulterer i betydelige driftsomkostninger og formindskede profitmarginer. Kernen i dette problem er ikke en fejl i selve den kemiske proces, men et underskud i realtidsmålings- og kontrolsløjfen, der styrer den, hvilket fører til en reaktiv snarere end proaktiv driftstilstand.

Tal med vores ekspert for at vurdere dine driftskrav.

Konsulter en ekspert

Løsning til kontinuerlig koncentrationsmåling af lonnmeter

Traditionel offline laboratoriebaseret analyse er uegnet til de dynamiske, kontinuerlige krav fra en moderne produktionslinje. De forårsager ofte analyseforsinkelser og gentagne arbejdskrævende målinger. Med andre ord er de data, som operatører modtager, et øjebliksbillede af processen fra minutter eller endda timer. Informationsmangel forårsager kvalitetsafvigelser, efter at de allerede er opstået, og potentielt efter at en hel batch er blevet kompromitteret, hvilket fører til dyrt spild og omarbejde.

Lonnmeter har konstrueretethylensensorkoncentrationat opnå præcis koncentrationsmåling i realtid i en kontinuerlig kemisk proces. Den fungerer godt selv i et miljø med hastig forandring; Online ethylenkoncentrationsmåler er et instrument i industriel kvalitet, der er designet til at imødekomme de præcise målekrav i kemiske processer. Den anvender avancerede sensorteknologier -- en akustisk signalkilde til at excitere en metalstemmegaffel, hvilket får gaflen til at vibrere ved sin naturlige resonansfrekvens. Bemærkelsesværdigt viser denne resonansfrekvens en direkte korrelation med densiteten af den væske, som stemmegaflen er i kontakt med. Derefter kan væskens densitet bestemmes gennem frekvensanalyse -- med temperaturkompensation implementeret for at modvirke temperaturdrift i systemet, hvilket sikrer målenøjagtighed.

Ethylenkoncentrationsmåler

Til kontinuerlig koncentrationsmåling i rørledninger eller tanke

Stemmegaffelstruktur

Installationsplaceringer i gummisynteseprocessen

Monomer-tilførselslinjePlacer sensoren i ethylen-tilførselsrørledningen efter kompressoren for at sikre renhed og justere doseringen.
ReaktorindløbInstaller ved blandingspunktet for monomer og opløsningsmiddel med hexan/propylen for at kontrollere opløst ethylen.
I reaktorenPlacering inde i CSTR nær omrøreren for polymerisationskontrol i realtid.
GenbrugslinjePlacer ved flashtromlens udløb for at optimere genvinding af ureageret ethylen.
UdluftningsledningMonter i udluftnings-/rensningsledningen for at overvåge emissioner og sikre sikkerheden.