에틸렌 농도 측정의 어려움

고무 합성, 특히 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체(EPDM) 또는 에틸렌-프로필렌 고무(EPR/EPM)의 경우, 중합 속도를 제어하고 일관된 고분자 특성을 확보하며 폐기물을 최소화하기 위해서는 에틸렌 농도를 정밀하게 측정하는 것이 매우 중요합니다.

고무 합성 공정 개요

EPDM/EPR용 고무 합성에는 일반적으로 다음과 같은 과정이 포함됩니다.

원료 배송에틸렌과 프로필렌(EPDM의 경우 디엔 포함)은 기체 상태로 반응기에 공급되며, 종종 용매에 용해되거나 기체/액체 상태로 유지됩니다.

중합 반응기연속 교반 반응기(CSTR) 또는 루프 반응기에서 단량체는 30~90°C 및 10~30bar의 압력 하에서 촉매와 반응하여 고분자 사슬을 형성합니다.

용매/모노머 회수미반응 단량체는 탈휘발 또는 플래시 드럼을 통해 제거, 재활용 또는 정화됩니다.

마무리 손질폴리머는 분리, 세척 및 압출되며, 밀도 및 무니 점도에 대한 품질 검사가 수행됩니다.

에틸렌은 석유화학 산업의 핵심 원료인 고무 합성에서 중요한 단량체로 사용됩니다. 반응 용기 내 에틸렌 단량체의 농도는 중합 반응 속도에 직접적인 영향을 미치며, 결과적으로 최종 중합체의 분자량 및 용융 온도와 같은 물리적, 화학적 특성에도 영향을 줍니다. 에틸렌 농도를 정밀하게 제어하지 못하면 생성되는 중합체의 다분산성이 제어되지 않아 분자량 분포가 넓어지고 최종 제품의 품질이 저하될 수 있습니다. 예를 들어, 에틸렌 압력이 증가함에 따라 생성된 공중합체의 에틸렌 함량이 증가하고, 이는 다시 용융 온도에 영향을 미치는 선형 관계가 존재합니다.

제품 품질의 이러한 변동성은 직접적이고 실질적인 재정적 영향을 미칩니다. 모든 생산 배치가 최소 품질 사양을 충족하도록 하기 위해 운영자는 종종 "품질 양보"라는 방법을 사용합니다. 이는 요구되는 사양을 초과하는 품질 특성을 가진 제품을 의도적으로 생산하는 것으로, 측정 및 제어 변동성을 보완하기 위해 공정을 과도하게 설계하는 것입니다. 이러한 방식은 제품 수용을 보장하지만 원자재 소비 증가, 에너지 사용량 증가, 사이클 시간 연장으로 이어져 운영 비용을 크게 증가시키고 이윤폭을 감소시킵니다. 이 문제의 핵심은 화학 공정 자체의 결함이 아니라, 공정을 제어하는 ​​실시간 측정 및 제어 시스템의 결함으로 인해 예방적 운영이 아닌 사후 대응적인 운영 방식이 초래된다는 점입니다.