エチレン濃度の測定の難しさ

ゴムの合成、特にエチレン-プロピレン-ジエンモノマー (EPDM) またはエチレン-プロピレンゴム (EPR/EPM) の場合、エチレン濃度の正確な測定は、重合速度を制御し、一貫したポリマー特性を確保し、廃棄物を最小限に抑えるために重要です。

ゴム合成プロセスの概要

EPDM/EPR のゴム合成には通常、次の工程が含まれます。

原料供給エチレンとプロピレン（EPDM の場合はジエンも）はガスとして反応器に供給され、多くの場合、溶媒に溶解されるか、ガス/液体相で維持されます。

重合反応器: モノマーが 30 ～ 90 °C、10 ～ 30 bar で触媒と反応し、ポリマー鎖を形成する CSTR またはループリアクター。

溶媒/モノマー回収未反応モノマーは、多くの場合、脱揮またはフラッシュドラムによって除去、リサイクル、またはパージされます。

仕上げ: ポリマーは分離、洗浄、押し出され、密度とムーニー粘度の品質チェックが行われます。

エチレンは、石油化学産業の主要原料であるゴム合成において、極めて重要なモノマーとして機能します。反応容器内のこのモノマー濃度は、重合の速度論、ひいては最終ポリマーの分子量や融点などの物理的・化学的特性を直接的に決定します。エチレン濃度が正確に制御されていない場合、得られるポリマーは制御不能な多分散性を示し、分子量分布が広がり、最終製品の品質が一定でなくなる可能性があります。例えば、エチレン圧力の上昇と生成される共重合体中のエチレン含有量の間には直線関係があり、これが融点に影響を与えます。

製品品質のばらつきは、直接的かつ具体的な財務的影響を及ぼします。製造されたすべてのバッチが最低品質仕様を満たすことを保証するために、オペレーターはしばしば「品質ギブアウェイ」と呼ばれる手法を採用します。これは、要求仕様を超える品質特性を持つ製品を意図的に製造することを意味し、測定と制御のばらつきを補うためにプロセスを過剰に設計することになります。この手法は製品の合格を保証する一方で、原材料の消費量の増加、エネルギー使用量の増加、サイクルタイムの延長に直接つながり、これらはすべて多大な運用コストと利益率の低下につながります。この問題の核心は化学プロセス自体の欠陥ではなく、それを制御するリアルタイムの計測・制御ループの欠陥であり、これが予防的ではなく受動的な運用モードにつながっています。