קושי במדידת ריכוז אתילן

בסינתזת גומי, במיוחד עבור מונומר אתילן-פרופילן-דיאן (EPDM) או גומי אתילן-פרופילן (EPR/EPM), מדידה מדויקת של ריכוז האתילן היא קריטית לשליטה בקינטיקה של פילמור, הבטחת תכונות פולימר עקביות ומזעור פסולת.

סקירה כללית של תהליך סינתזת הגומי

סינתזת גומי עבור EPDM/EPR כוללת בדרך כלל:

אספקת חומרי גלםאתילן ופרופילן (ודיאן עבור EPDM) מוזנים כגזים לתוך כור, לרוב מומסים בממס או נשמרים בשלבי גז/נוזל.

כור פולימריזציהכור CSTR או כור לולאה שבו מונומרים מגיבים עם זרזים בטמפרטורה של 30-90 מעלות צלזיוס ו-10-30 בר, ויוצרים שרשראות פולימריות.

שחזור ממסים/מונומריםמונומרים שלא הגיבו עוברים הסרת חומרים, ממוחזרים או ניקוי, לרוב באמצעות הסרת נדיפות או ניקוי באמצעות תופי פלאש.

גימורהפולימר מופרד, נשטף ומיוצר באקסטרודה, תוך בדיקות איכות לצפיפות וצמיגות מוני.

אתילן משמש כמונומר קריטי בסינתזת גומי, חומר גלם מרכזי בתעשייה הפטרוכימית. ריכוז המונומר הזה בכלי התגובה מכתיב ישירות את הקינטיקה של הפולימריזציה, וכתוצאה מכך, את התכונות הפיזיקליות והכימיות של הפולימר הסופי, כגון משקל מולקולרי וטמפרטורת התכה. כאשר ריכוז האתילן אינו נשלט במדויק, הפולימר המתקבל יכול להציג פיזור רב בלתי מבוקר, מה שמוביל לפיזור רחב יותר של משקלים מולקולריים ואיכות מוצר סופי לא עקבית. לדוגמה, קיים קשר ליניארי בין עלייה בלחץ האתילן לבין תכולת האתילן בקופולימרים המיוצרים, אשר בתורו משפיע על טמפרטורת ההיתוך שלהם.

לשונות זו באיכות המוצר יש השפעה כלכלית ישירה ומוחשית. כדי להבטיח שכל אצווה מיוצרת עומדת במפרטי האיכות המינימליים, מפעילים נוקטים לעתים קרובות בשיטה המכונה "ויתור איכות". שיטה זו כרוכה בייצור מכוון של מוצר בעל מאפייני איכות העולים על המפרטים הנדרשים, ובכך למעשה מתוכננת תהליך הנדסי יתר כדי לפצות על שונות המדידה והבקרה. נוהג זה, תוך הבטחת קבלת המוצר, מוביל ישירות לצריכת חומרי גלם מוגברת, צריכת אנרגיה גבוהה יותר וזמני מחזור ארוכים יותר, שכולם מתורגמים לעלויות תפעול משמעותיות ולירידה בשולי הרווח. ליבת הבעיה אינה פגם בתהליך הכימי עצמו, אלא גירעון בלולאת המדידה והבקרה בזמן אמת השולטת בו, מה שמוביל למצב פעולה ריאקטיבי ולא פרואקטיבי.