Etileno koncentracijos kontrolė gumos sintezėje

Sintetinis kaučiukas yra dirbtinis elastomeras, gaminamas iš naftos šalutinių produktų. Jis dažnai naudojamas tokiose srityse kaip automobilių pramonė – padangos, durys ir langai. Neapdoroto monomero gavyba apima šių naftos frakcijų rafinavimą – tokiais procesais kaip petroleterio krekingas ir distiliavimas – siekiant išgryninti tikslinius monomerus, nes teršalai sutrikdytų vėlesnę polimerizacijos reakciją. Gauti išgryninti monomerai paprastai yra 99,5 % ar didesnio grynumo, o tai sudaro pagrindą kaučiuko sintezei.

Pagrindinis gamybos etapas yra polimerizacija: išgryninti monomerai sumaišomi su iniciatoriais ir disperguojami vandenyje arba ištirpinami organiniuose tirpikliuose. Šio proceso metu mažos monomerų molekulės paverčiamos ilgomis polimerų grandinėmis, gaunant neapdorotą gumą, kurioje yra 80–90 % gumos angliavandenilių. Svarbus tolesnis žingsnis yra vulkanizavimas, kurio metu pridedama sieros arba peroksidų ir jie kaitinami, kad susidarytų skersinės jungtys tarp polimerų grandinių – nevulkanizuota guma yra per minkšta ir lipni, kad būtų naudinga. Iš pradžių vulkanizuotos gumos polimero grynumas yra 95–98 %, tačiau norint pasiekti didelio našumo, reikia toliau valyti.

Etileno koncentracijos matavimo sunkumai

Gumos sintezėje, ypač etileno-propileno-dieno monomero (EPDM) arba etileno-propileno gumos (EPR/EPM) atveju, tikslus etileno koncentracijos matavimas yra labai svarbus norint kontroliuoti polimerizacijos kinetiką, užtikrinti nuoseklias polimero savybes ir sumažinti atliekas.

Gumos sintezės proceso apžvalga

EPDM/EPR gumos sintezė paprastai apima:

Žaliavų pristatymasEtilenas ir propilenas (ir diena EPDM atveju) į reaktorių tiekiami kaip dujos, dažnai ištirpintos tirpiklyje arba palaikomos dujų / skysčio fazėse.

Polimerizacijos reaktoriusCSTR arba kilpinis reaktorius, kuriame monomerai reaguoja su katalizatoriais 30–90 °C temperatūroje ir 10–30 barų slėgyje, sudarydami polimerų grandines.

Tirpiklio / monomero regeneravimasNesureagavę monomerai yra pašalinami, perdirbami arba išvalomi, dažnai naudojant devolatilizacijos arba greito išgarinimo būgnus.

ApdailaPolimeras atskiriamas, plaunamas ir ekstruduojamas, atliekant kokybės patikrinimus dėl tankio ir Mooney klampumo.

Etilenas yra labai svarbus monomeras gumos sintezėje – pagrindinė žaliava naftos chemijos pramonėje. Šio monomero koncentracija reakcijos inde tiesiogiai lemia polimerizacijos kinetiką ir, atitinkamai, galutinio polimero fizikines bei chemines savybes, tokias kaip molekulinė masė ir lydymosi temperatūra. Kai etileno koncentracija nėra tiksliai kontroliuojama, gautas polimeras gali pasižymėti nekontroliuojamu polidispersiškumu, dėl kurio molekulinė masė pasiskirsto plačiau ir galutinio produkto kokybė būna nepastovi. Pavyzdžiui, egzistuoja tiesinis ryšys tarp didėjančio etileno slėgio ir etileno kiekio pagamintuose kopolimeruose, o tai savo ruožtu turi įtakos jų lydymosi temperatūrai.

Šis produkto kokybės kintamumas turi tiesioginį ir apčiuopiamą finansinį poveikį. Siekdami užtikrinti, kad kiekviena pagaminta partija atitiktų minimalius kokybės reikalavimus, operatoriai dažnai taiko metodą, vadinamą „kokybės išdavyste“. Tai reiškia, kad sąmoningai gaminamas produktas, kurio kokybės charakteristikos viršija reikalaujamas specifikacijas, iš esmės pernelyg modifikuojant procesą, kad būtų kompensuoti matavimo ir valdymo kintamumas. Ši praktika, nors ir užtikrina produkto priėmimą, tiesiogiai lemia padidėjusį žaliavų sunaudojimą, didesnį energijos suvartojimą ir ilgesnį ciklo laiką, o visa tai reiškia dideles eksploatavimo išlaidas ir mažesnes pelno maržas. Šios problemos esmė yra ne paties cheminio proceso trūkumas, o jį valdančios realaus laiko matavimo ir valdymo grandinės trūkumas, dėl kurio veikimo būdas yra reaktyvus, o ne proaktyvus.

Pasitarkite su mūsų ekspertu, kad įvertintumėte savo veiklos poreikius.

Pasikonsultuokite su ekspertu

Nuolatinio lonmetro koncentracijos matavimo tirpalas

Tradicinė neprisijungus prie laboratorijos atliekama analizė netinka dinamiškiems, nuolatiniams šiuolaikinės gamybos linijos poreikiams. Ji dažnai sukelia analizės vėlavimą ir pakartotinius darbo jėgos reikalaujančius matavimus. Kitaip tariant, operatoriai gauna duomenis, kurie yra proceso momentinė nuotrauka, užfiksuota praėjus kelioms minutėms ar net valandoms. Informacijos trūkumas sukelia kokybės nuokrypius po to, kai jie jau įvyksta, ir galbūt po to, kai pažeidžiama visa partija, todėl susidaro brangios atliekos ir pakartotinis darbas.

„Lonnmeter“ sukūrėetileno jutiklio koncentracijasiekiant tiksliai išmatuoti koncentraciją realiuoju laiku nepertraukiamo cheminio proceso metu. Jis gerai veikia net ir sparčiai kintančioje aplinkoje; internetinis etileno koncentracijos matuoklis yra pramoninės klasės prietaisas, skirtas tiksliems cheminių procesų matavimo reikalavimams patenkinti. Jame naudojamos pažangios jutimo technologijos – akustinio signalo šaltinis, sužadinantis metalinį kamertoną, priversdamas jį vibruoti natūraliu rezonansiniu dažniu. Pažymėtina, kad šis rezonansinis dažnis tiesiogiai koreliuoja su skysčio, su kuriuo liečiasi kamertonas, tankiu. Vėliau skysčio tankį galima nustatyti atliekant dažnio analizę – įdiegus temperatūros kompensaciją, siekiant neutralizuoti temperatūros svyravimus sistemoje, užtikrinant matavimo tikslumą.

Etileno koncentracijos matuoklis

Nuolatiniam koncentracijos matavimui vamzdynuose arba rezervuaruose

Kamertono struktūra

Įrengimo vietos gumos sintezės procese

Monomerų tiekimo linijaĮdėkite jutiklį į etileno tiekimo vamzdyną po kompresoriaus, kad būtų užtikrintas grynumas ir sureguliuotas dozavimas.
Reaktoriaus įleidimo angaĮrenkite monomero ir tirpiklio maišymo taške su heksanu/propilenu, kad būtų kontroliuojamas ištirpusio etileno kiekis.
ReaktoriujePadėkite CSTR viduje šalia maišytuvo, kad būtų galima valdyti polimerizaciją realiuoju laiku.
Perdirbimo linija: Įrenkite prie išmetimo būgno išleidimo angos, kad optimizuotumėte nesureagavusio etileno regeneravimą.
Ventiliacijos linijaSumontuokite prapūtimo/ventiliacijos linijoje, kad būtų galima stebėti išmetamuosius teršalus ir užtikrinti saugą.