Полимержих реактор дахь шингэний нягтралын хэмжилтийг ойлгох нь
Полиэтилен полимержих реакторт химийн процессыг хянахын тулд нягтралыг нарийн хэмжих шингэн чухал үүрэгтэй. Полиэтилен полимержих процесст нягтрал нь полимерийн салаалалт, талст чанар, молекулын жингийн тархалтын шууд үзүүлэлт болж, хатуулаг, цохилтын эсэргүүцэл, боловсруулах чадвар зэрэг материалын гол шинж чанарыг тодорхойлдог. Жишээлбэл, бага нягтралтай полиэтилен (LDPE) нь урт гинжин салаалалтыг хатуу хянах шаардлагатай байдаг бол өндөр нягтралтай полиэтилен (HDPE) нь хамгийн бага салаалалттай байдаг; хоёулаа зорилтот гүйцэтгэлд хүрэхийн тулд урвалын нөхцлийг чиглүүлэхийн тулд шингэний нягтралын уншилтын нарийвчлалд тулгуурладаг.
Полиэтилен полимержих урвалын үед шингэний нягтралыг бодит цаг хугацаанд хэмжих нь процессын операторуудад температур, даралт, мономерийн тэжээлийн хурдыг тохируулах, оновчтой урвалын нөхцөл, бүтээгдэхүүний чанарыг тогтвортой байлгах боломжийг олгодог. Нягтрал нь полиэтиленийн зэрэглэлийг (LDPE, HDPE, LLDPE) ялгах, полиэтилен үйлдвэрлэлийн процессын туршид багцын жигд байдлыг хангах гол параметр юм. Lonnmeter-ийн үйлдвэрлэсэн шиг шугаман нягтрал хэмжигчээр дамжуулан нягтралыг найдвартай хянах нь зөвхөн чанарын баталгааг дэмжихээс гадна бүтээгдэхүүний хувьсах чанарыг бууруулж, гарцыг сайжруулдаг.
Аж үйлдвэрийн полиэтилен үйлдвэрлэлийн диаграмм
*
Полиэтилен полимержих реакторуудын үндэс
Полиэтилен үйлдвэрлэлийн гол реакторын загварууд
Шингэн ортой реакторууд (FBRs) нь полиэтилен полимержих процесст, ялангуяа LLDPE болон HDPE-ийн хийн фазын үйлдвэрлэлд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр реакторууд нь полимер хэсгүүдийг хийн урсгалд түдгэлзүүлж, жигд бөөмийн тархалттай динамик ортой болгодог. Үр ашигтай дулааны менежмент нь онцгой давуу тал юм; хатуу бодис ба хийн хоорондох тасралтгүй харилцан үйлчлэл нь урвалын дулааныг хурдан арилгахад хувь нэмэр оруулж, халуун цэгүүд болон полимержих эрсдэлийг бууруулдаг. Гэсэн хэдий ч хяналтын бэрхшээлүүд гарч ирдэг бөгөөд үүнд катализаторын тун эсвэл хөргөлтийн шингэний тэжээлийн хурдны хэлбэлзэлтэй холбоотой түр зуурын температурын хэлбэлзэл орно. Эдгээр хэлбэлзлийг дарангуйлах, үйл ажиллагааны тогтвортой байдлыг хадгалахын тулд дэвшилтэт PID хяналтын системийг ашигладаг бөгөөд полимерийн тогтвортой чанар, реакторын аюулгүй ажиллагааг дэмждэг. Хүн амын тэнцвэрийн загварууд (PBM) нь тооцооллын шингэний динамик (CFD)-тэй хослуулан бөөмийн динамик болон гидродинамикийг дуурайж, оновчтой болгох нарийн төвөгтэй аргыг санал болгодог бөгөөд бүтээгдэхүүний шинж чанарыг өргөжүүлэх, нарийн тохируулах боломжийг олгодог.
Өндөр даралтын реакторууд нь LDPE синтезийн гол тулгуур бөгөөд ихэвчлэн 2000 бараас давсан даралттай ажилладаг. Ийм нөхцөлд радикал полимержилт нь холих болон хадгалах хугацааг хэт хянах шаардлагатай. Үр дүнтэй холих нь бүтээгдэхүүний тогтвортой байдал болон аюулгүй байдалд сөргөөр нөлөөлж болзошгүй орон нутгийн халуун цэгүүд үүсэхээс сэргийлдэг. Хадгалах хугацаа нь полимер гинжин хэлхээний уртыг тодорхойлдог - богино хугацаа нь бага молекул жинг илүүд үздэг бол удаан хугацаагаар хадгалах нь өндөр молекул жинг дэмждэг. Ортогональ коллокаци болон төгсгөлөг элементийн аргыг ашигласан судалгаагаар инициаторын тэжээлийн хурд болон бүрхүүлийн температур нь этилений хувиргалтыг хамгийн их байлгах, хайлалтын урсгалын индексийн зорилтот түвшинд хүрэхийг баталгаажуулахад чухал ач холбогдолтой болохыг харуулж байна. Муу холих нь молекулын жингийн жигд бус тархалт, бохирдол нэмэгдэхэд хүргэж, аюулгүй байдал болон бүтээгдэхүүний жигд байдалд заналхийлж болзошгүй.
Олон бүсийн эргэлтийн реакторууд (MZCRs) нь полиэтилен полимержих урвалын менежментийн модульчлагдсан аргыг санал болгодог. Эдгээр загварууд нь полимержилтийг тохируулж болох урсгал, температур, этилен нэвтрүүлэх боломжтой хэд хэдэн хоорондоо холбогдсон бүс болгон хуваадаг. Дотоод хөргөлтийн механизмууд, ялангуяа өргөгч хэсгүүдэд температурын хэлбэлзлийг мэдэгдэхүйц бууруулж, 8°C хүртэлх хэлбэлзлээс ойролцоогоор 4°C хүртэл температурын жигд байдлыг сайжруулдаг. Энэхүү нарийн тохируулсан орчин нь этилений хувиргалтын түвшинг 7%-иас дээш нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд молекулын жингийн тархалтыг илүү хатуу хянах боломжийг олгодог. Хийн хурд болон бүсүүдийн хоорондох хатуу эргэлтийг салгаснаар бөөмсийн шинж чанар илүү тогтвортой байдаг. MZCRs нь мөн өргөтгөх боломжтой платформуудыг бий болгож, үйл явц болон бүтээгдэхүүний тогтвортой байдлыг хадгалахын зэрэгцээ лабораторийн үйлдвэрлэлээс туршилтын болон үйлдвэрлэлийн хэмжээний үйлдвэрлэл рүү шилжих боломжийг хөнгөвчилдөг.
Процессийн хувьсагчдын нөлөө
Температур нь полиэтилен полимержих урвалын хурд, молекулын жин, талстжилтад нөлөөлдөг гол параметр юм. Өндөр температур нь гинжин хэлхээний дамжуулалт болон төгсгөлийн давтамжийг нэмэгдүүлж, дундаж молекулын жин буурахад хүргэдэг. Бага температур нь урт полимер гинж үүсэхийг дэмждэг боловч хувиргалтын түвшинг бууруулж болзошгүй. Катализаторын тун нь идэвхжил болон полимер гинжин хэлхээний цөмжилтөд нөлөөлдөг. Катализаторын өндөр концентраци нь полимержилтийг хурдасгадаг боловч катализаторын хими болон реакторын загвараас хамааран молекулын жингийн тархалтыг нарийсгаж эсвэл өргөжүүлж болзошгүй. Оновчтой тун нь хэт их оруулга эсвэл бүтцийн согоггүйгээр хүссэн полимер шинж чанарыг хангадаг.
Полимержих реактор доторх холих нь бүтээгдэхүүний жигд байдалтай шууд пропорциональ байдаг. Төгс бус холих нь радикал концентраци болон температурын орон зайн хэлбэлзлийг бий болгож, өргөн эсвэл олон төрлийн молекулын жингийн тархалтыг үүсгэдэг. CFD судалгаагаар оновчтой эргэлтийн хэв маяг болон оршин тогтнох хугацааны тэнцвэр нь хүсээгүй кинетик хэт туйлшралыг дарангуйлж, тохируулсан боловсруулалтын чадвар болон механик гүйцэтгэлтэй полиэтиленийг гаргаж авдаг болохыг баталж байна. MZCR системд бүсийн параметрүүдийг салгах нь холих болон температурыг цаашид хянаж, нэг удаагийн дамжуулалттай этилений хувиргалтыг сайжруулж, стандартаас гажсан материалыг багасгадаг.
Полимержих реакторын дизайн ба бүтээгдэхүүний шинж чанаруудын хоорондын холбоо нь шууд бөгөөд тоон үзүүлэлттэй байдаг. FBR нь хальс болон эргэлтийн хэвэнд тохиромжтой полиэтиленийн зэрэглэлийг гаргаж авдаг бөгөөд нарийн хайлмал урсгалын индекс болон бат бөх молекул жингийн хяналтаас ашиг хүртдэг. LDPE-ийн өндөр даралттай реакторууд нь шахмал болон сав баглаа боодлын хэрэглээнд илүүд үздэг өвөрмөц гинжин архитектурыг өгдөг. Олон бүсийн дизайн нь нарийн төвөгтэй молекул жингийн профайлыг чиглүүлэхэд уян хатан байдлыг хангаж, тусгай зэрэглэлийг дэмждэг. Lonnmeter-ийн шугаман нягтрал хэмжигч зэрэг дэвшилтэт нягтрал хэмжих шингэний техникүүд нь процессын нягтрал болон полимерийн концентрацийг нарийн хянах боломжийг олгосноор бодит цагийн чанарын хяналтыг дэмждэг бөгөөд энэ нь полиэтилен үйлдвэрлэлийн процессын туршид техникийн үзүүлэлтүүдийн нийцлийг хангахад чухал үүрэгтэй.
Реакторын орчин дахь шингэний нягтыг хэмжих аргууд
Нягтрал хэмжих зарчмууд
Нягтыг бодисын нэгж эзэлхүүн дэх масс гэж тодорхойлдог. Полиэтилен полимержих реакторын хувьд нягтралыг бодит цагийн хэмжилт хийх нь чухал бөгөөд учир нь энэ нь полимерийн талст чанар болон механик шинж чанартай шууд холбоотой бөгөөд процессын хяналт болон бүтээгдэхүүний чанарт нөлөөлдөг. Жишээлбэл, нягтралыг хянах нь инженерүүдэд полимержих кинетикийн өөрчлөлтийг илрүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь катализаторын гүйцэтгэл эсвэл мономерын тэжээлийн хурдны өөрчлөлтийг дохио өгч болно.
Физик болон химийн хүчин зүйлс хоёулаа реакторын орчинд нягтралд нөлөөлдөг. Температурын өсөлт нь шингэний тэлэлт болон нягтралыг бууруулдаг бол өндөр даралт нь шингэнийг шахаж, нягтралыг нь нэмэгдүүлдэг. Полимержих реакторт найрлагын өөрчлөлтүүд (мономерын концентраци, ууссан хий, нэмэлт бодис эсвэл дайвар бүтээгдэхүүн гэх мэт) нь хэмжилтийг улам хүндрүүлдэг тул нягтралын нарийн хяналтанд бүх процессын хувьсагчдыг харгалзан үзэх шаардлагатай болдог. Зуурмаг эсвэл түдгэлзүүлэлтийн полимержилт зэрэг олон янзын урвалын хувьд бөөмсийн ачаалал, бөөгнөрөл, бөмбөлөг үүсэх нь нягтралын заалтад эрс нөлөөлдөг.
Шингэний нягтралыг хэмжих тогтсон аргууд
Шууд хэмжилтийн аргуудад гидрометр, дижитал нягтрал хэмжигч, чичиргээт хоолойн мэдрэгч орно. Гидрометр нь энгийн гар ажиллагаатай боловч өндөр даралтын полимержих процесст шаардлагатай нарийвчлал, автоматжуулалтгүй байдаг. Дижитал нягтрал хэмжигч нь сайжруулсан нарийвчлалыг хангаж, температурын нөхөн төлбөрийг нэгтгэж чаддаг тул лабораторийн тохируулга болон ердийн хяналтад тохиромжтой болгодог. Lonnmeter-ийн гол санал болгож буй чичиргээт хоолойн нягтрал хэмжигч нь шингэнийг нарийн зохион бүтээсэн хоолойгоор дүүргэх үед хэлбэлзлийн давтамжийн өөрчлөлтийг хэмжих замаар ажилладаг. Эдгээр өөрчлөлтүүд нь шингэний нягтралтай шууд хамааралтай бөгөөд даралт ба температурын хамаарлыг харгалзан үздэг тохируулгын загварууд байдаг.
Реакторын тасралтгүй, автоматжуулсан ажиллагаанд дэвшилтэт болон шууд бус аргуудыг илүүд үздэг. Хэт авианы мэдрэгч нь өндөр давтамжийн дууны долгионыг ашигладаг бөгөөд энэ нь өндөр температур, даралттай үед ч нягтралыг бодит цагийн хэмжилт хийх боломжийг олгодог бөгөөд химийн орчинд бохирдол үүсэхээс сэргийлдэг. Цөмийн суурьтай мэдрэгч нь тунгалаг бус процессын урсгал болон өндөр температурт реакторын суурилуулалтад, ялангуяа гамма эсвэл нейтроны орон байгаа газарт тохиромжтой цацраг шингээлтийн зарчмуудыг ашигладаг. Бичил долгионы мэдрэгч нь шингэний нягтралтай хамааралтай диэлектрик шинж чанарын өөрчлөлтийг хэмждэг бөгөөд энэ нь тодорхой уусгагчаар баялаг эсвэл олон фазын урсгалд үнэ цэнэтэй юм.
Хэцүү орчинд онлайн болон газар дээр нь хэмжилт хийх системүүд нь өндөр даралтын шивхний гогцоо эсвэл полиэтилен үйлдвэрлэлийн процесст хийн фазын реактор гэх мэт процессын хэт туйлшралыг тэсвэрлэх ёстой. Чичиргээт хоолойн нягтруулагч нь бага хэмжээний дээжийн эзэлхүүнтэй бөгөөд өргөн температур, даралтын хүрээнд бат бөх ажиллагаатай байдаг. Үүний эсрэгээр хэт авианы болон цөмийн мэдрэгч нь дохионы үнэн зөв байдлыг хадгалахын зэрэгцээ химийн халдлага, бохирдол, цацрагийг тэсвэрлэхдээ онцгой сайн байдаг. Реакторын гогцоонд шууд байрлуулсан бодит цагийн мэдрэгч нь оновчтой нягтралын зорилтыг хадгалахын тулд динамик процессын тохируулга хийх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь техникийн шаардлага хангаагүй бүтээгдэхүүнийг багасгаж, завсарлагатай лабораторийн шинжилгээнд найдахаас сэргийлдэг.
Процессын медиа нарийн төвөгтэй байдлыг шийдвэрлэх
Гетероген зутан, эмульс эсвэл урвалын суспенз зэрэг нарийн төвөгтэй реакторын орчин нь шингэний нягтралыг хэмжихэд ихээхэн бэрхшээл учруулдаг. Хатуу бодисын концентраци, хийн бөмбөлөг, эмульсийн дусал нь үр дүнтэй массын дамжуулалт болон гидродинамикийг өөрчлөх замаар уншилтыг гажуудуулж болзошгүй. Зондын загвар нь бөөмсийн тунадасжилт болон орон нутгийн кластерийн нөлөөллийг харгалзан үзэх ёстой бөгөөд нягтралын хэмжилтийн алдааг багасгахын тулд шингэний урсгалын менежментийг шаарддаг. Жишээлбэл, зутан фазын ажиллагаатай полиэтилен полимержих реакторуудад бөөмийн хэмжээний тархалт болон инертийн хий нэмэгдэх нь нягтралын хэмжилтийн тогтвортой байдалд бэрхшээл учруулдаг.
Температур, даралт болон найрлагын хэлбэлзлийг нарийн нөхөн төлөх нь чухал юм. Шингэний нягтрал хэмжих ихэнх аргууд нь температур болон даралтын мэдрэгчийг нэгтгэж, бодит цагийн урсгалын тохируулгын эмпирик залруулгын хүснэгт эсвэл автоматжуулсан тооцооллын алгоритмыг ашигладаг. Лоннметр чичиргээт хоолойн тоолуур нь мэдрэгчийн хэлбэлзэлд үзүүлэх хүрээлэн буй орчны нөлөөллийг нөхөхийн тулд тохируулгын загварыг ашигладаг. Олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй орчинд нягтралын заалтыг лавлагаа хольц эсвэл хүлээгдэж буй процессын найрлагатай тохируулсан тохируулгын горимыг ашиглан засаж болно. Тос-усны эмульс эсвэл полимер суспенз гэх мэт фазын тусгаарлалтыг нөхөн төлөхийн тулд тоосонцор, хий, шингэнийг ялгахын тулд нэмэлт датчик эсвэл мэдрэгчийн хайлш шаардлагатай байж болно.
Реакторын процессыг оновчтой болгохын тулд шингэний нягтралын өгөгдлийг нэгтгэх
Полимержилтэд бодит цагийн өгөгдлийн ач холбогдлыг хяналтын стратегиар дүрслэн харуулсан нь
Полиэтилен полимержих процесст урвалын хольцын нягтралыг тасралтгүй хянах нь чухал юм. Нягтралын тогтмол хэмжилт нь аюултай температурын хэлбэлзлийг өдөөж эсвэл стандартаас гажсан полимер үйлдвэрлэлд хүргэж болзошгүй хазайлтыг шууд илрүүлэх боломжийг олгосноор реакторын аюулгүй ажиллагааг хангадаг. Шингэний нягтралыг тогтвортой байлгах нь үүссэн полиэтилен нь жигд молекул жин болон механик шинж чанартай байх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь бараа бүтээгдэхүүний болон тусгай бүтээгдэхүүний аль алинд нь чухал юм.
PID (Пропорциональ-Интеграл-Үрэвсэл) хяналтын стратегиуд нь реакторын параметрүүдийг динамикаар тохируулахын тулд бодит цагийн нягтралын хариу үйлдлийг ашигладаг. Лоннметрийн шугаман нягтралын хэмжигч гэх мэт мэдрэгчүүд нь нягтралын тасралтгүй хэмжилтийн шингэний өгөгдлийг өгөх үед хяналтын систем нь этилений тэжээлийн хурд, катализаторын тун, температурын тохируулгын цэгийг шууд боловсронгуй болгодог. Нягтралын хариу үйлдлээр удирддаг эдгээр өөрчлөлтүүд нь саад тотгорыг арилгаж, полимержих реакторыг тогтворжуулж, процессын найдвартай байдал, ашиглалтын аюулгүй байдлыг нэмэгдүүлдэг.
Мэдрэмжийн шинжилгээгээр мономер болон катализаторын урсгал, түүнчлэн урвалын температур зэрэг хувьсагчид полимержих реакторын тогтвортой байдалд шууд нөлөөлдөг болохыг харуулж байна. Тэжээлийн хурд эсвэл катализаторын концентрацийн бага зэргийн өөрчлөлтүүд тархаж, нягтралын өөрчлөлтөд хүргэдэг бөгөөд хэрэв шалгаагүй бол халуун цэгүүд эсвэл оновчтой бус хувиргалт үүсгэж болзошгүй юм. Бодит цагийн өгөгдлийг ашиглах нь PID хянагчдад чухал тохиргооны цэгүүдийг урьдчилан тохируулах, үйл явцын бүрэн бүтэн байдлыг хадгалах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, амьд нягтралын дохион дээр тулгуурлан дасан зохицох PID хяналт нь түүхий эдийн найрлагын огцом өөрчлөлтийг нарийвчлалтайгаар эсэргүүцэж, гүйлтийн урвалаас сэргийлж, полиэтиленийн тогтвортой шинж чанарыг хадгалах боломжтой.
Нягтралын өгөгдлийг бүтээгдэхүүний чанар болон үйл явцын үр ашигтай холбох
Шингэний нягтралыг бодит цаг хугацаанд хэмжих нь полимержих реакторын дотоод динамик болон эцсийн бүтээгдэхүүний чанарын талаар бодитой ойлголт өгдөг. Нягтралын чиг хандлага нь холилт муу, температурын нарийвчлал алдагдах эсвэл катализаторын идэвхжил буурсантай холбоотой хэлбэлзлийг илрүүлэх боломжийг олгодог. Эдгээр хэлбэлзэл нь орон нутгийн халуун цэгүүд буюу хэт их урвалын бүсүүдийг илтгэж болох бөгөөд энэ нь хүсээгүй полимер шинж чанар, бохирдол үүсэх эрсдэлийг нэмэгдүүлдэг.
Нягтрал хэмжих шингэний өгөгдлийг реакторын ажиллагаанд нэгтгэснээр операторууд нягтралын хазайлтыг нөхөхийн тулд түүхий эдийн хурд, катализаторын хангамж, дулааны нөхцлийг тасралтгүй тохируулж чадна. Нягтралын чиг хандлагад суурилсан өөрчлөлтүүд нь бохирдлыг бууруулдаг, учир нь тэдгээр нь реакторын ханан дээр задарсан полимер эсвэл олигомер хуримтлагдахад таатай нөхцөл байдлаас сэргийлдэг. Сайжруулсан нягтралын хяналт нь реактор доторх шингээлтийн десорбцийн процессыг илүү үр ашигтай болгож, полиэтилен үйлдвэрлэхэд хийн шингээлт болон десорбцийн техникийг сайжруулдаг.
Нягтын чиг хандлагын график гэх мэт өгөгдлийн дүрслэл нь ажиглагдсан нягтралын өөрчлөлтийг дараагийн процессын тохируулгатай холбоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Гогцооны реактор дахь бодит цагийн нягтралын графикийн дараах жишээг авч үзье.
Зурагт үзүүлсэнчлэн, нягтралын бууралтыг цаг тухайд нь илрүүлэх нь катализаторын тунг шууд нэмэгдүүлж, температурыг бага зэрэг бууруулж, процессын гаралтыг үр дүнтэй тогтворжуулдаг. Үүний үр дүнд бохирдол багасч, мономер хувиргалтын түвшин сайжирч, полиэтилен полимержих урвалын үр дүнгийн нягтрал нэмэгддэг.
Товчхондоо, Lonnmeter-ийн зохион бүтээсэн шиг шингэний нягтралыг хэмжих аргуудаар дамжуулан тасралтгүй, шугаман шингэний нягтралыг хянах нь полимер реакторын дэвшилтэт дизайн, үйл ажиллагаанд түүний үүргийг бататгаж, бүтээгдэхүүний чанарыг оновчлох, үйл явцын үр ашгийг дээшлүүлэхийг дэмжсэнээр полиэтилен үйлдвэрлэлийн процесст шууд нөлөөлдөг.
Полиэтилен үйлдвэрлэл дэх шингээлтийн десорбцийн процессууд
Шингээлт ба десорбцийн динамик нь полиэтилен полимержих процессын гол цөм бөгөөд полимержих реактор доторх катализаторын гадаргуутай харилцан үйлчлэх үед мономер хийн хөдөлгөөн ба хувирлыг зохицуулдаг. Полиэтилен полимержих урвалын үед мономер молекулууд катализаторын гадаргуу дээр шингэдэг. Энэхүү шингээлт нь мономерын молекулын шинж чанар болох масс, туйлшрал, хэлбэлзэл зэрэг болон реактор доторх химийн орчноос хамаарна. Үүний эсрэгээр десорбци нь эдгээр адсорбцлогдсон молекулууд салж, их хэмжээний фаз руугаа буцаж орох үйл явц юм. Эдгээр процессын хурд ба үр ашиг нь мономерын хүртээмж, полимерийн өсөлт, реакторын нийт бүтээмжид шууд нөлөөлдөг.
Десорбцийн энерги нь мономер молекул катализаторын гадаргуугаас гарахын тулд даван туулах ёстой саадыг тоон үзүүлэлтээр илэрхийлдэг. Параметржүүлэлтийн судалгаагаар энэ энерги нь тодорхой гадаргуугийн төрлөөс илүү мономерын молекулын бүтцээс ихээхэн хамаардаг бөгөөд энэ нь янз бүрийн реакторын системүүдийн ерөнхий урьдчилсан загваруудыг гаргах боломжийг олгодог болохыг харуулж байна. Десорбцийн ашиглалтын хугацаа буюу молекул адсорбцлогдсон хэвээр байх дундаж хугацаа нь реакторын доторх температурт маш мэдрэмтгий байдаг. Бага температур нь ашиглалтын хугацааг уртасгаж, урвалын хурдыг удаашруулж болзошгүй бол өндөр температур нь хурдан эргэлтийг дэмжиж, полиэтилен бүтээгдэхүүний гаралтын нягтралд нөлөөлдөг.
Мономер шингээлт ба катализаторын харилцан үйлчлэл нь зөвхөн нэгдүгээр эрэмбийн кинетикээр зохицуулагддаггүй. Сүүлийн үеийн судалгаагаар адсорбат-адсорбатын харилцан үйлчлэл нь шугаман бус кинетикийг, ялангуяа өндөр гадаргуугийн бүрхүүлд хүргэдэг бүрхүүлээс хамааралтай десорбцийн зан үйлүүд үүсч болохыг харуулж байна. Жишээлбэл, катализаторын гадаргуу ханасан үед анхны десорбци нь гадаргуугийн бүрхүүл чухал босго хэмжээнээс доош унах хүртэл удаан бөгөөд шугаман байдлаар явагддаг бөгөөд энэ үед хурдан десорбци хурдасдаг. Энэ динамикийг полимер реакторын дизайн болон ажиллагаанд анхаарч үзэх хэрэгтэй, учир нь энэ нь мономер ашиглалтын үр ашиг болон полимер гаралтын тогтвортой байдалд нөлөөлдөг.
Шингээлт ба десорбцийн өгөгдлийг бодит цагийн нягтрал хэмжих шингэний аргуудтай нэгтгэх нь полиэтилен үйлдвэрлэлийн тогтвортой үйл явцыг хадгалахын тулд үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг. Lonnmeter-ийн үйлдвэрлэсэн шугаман тоолуур нь мономерын концентраци болон полимерийн өсөлтийн хурдны нарийн өөрчлөлтийг тусгасан шингэн фазын нягтралын талаар тасралтгүй мэдээлэл өгдөг. Шингээлт нь мономеруудыг урвалын бүсэд авчирч, десорбци нь зарцуулсан эсвэл илүүдэл молекулуудыг зайлуулдаг тул аливаа тэнцвэргүй байдал эсвэл кинетик хэлбэлзэл нь нягтралын заалтад шууд ажиглагдах бөгөөд энэ нь хурдан үйл ажиллагааны тохируулга хийх боломжийг олгодог. Жишээлбэл, десорбци гэнэтийн байдлаар хурдасвал хэмжсэн нягтралын бууралт нь мономеруудын ашиглалт хангалтгүй байгааг эсвэл катализаторын идэвхгүйжүүлэлтийг дохиолж, операторуудад тэжээлийн хурд эсвэл дулааны профайлыг өөрчлөхөд чиглүүлдэг.
Доорх Зураг 1-т симуляцийн нөхцөлд үндэслэн ердийн полиэтилен полимержих реакторт мономер шингээлт ба десорбцийн хурд, гадаргуугийн бүрхүүл болон үүссэн шингэний нягтралын хоорондын хамаарлыг харуулав.
| Нягт (г/см³) | Мономерын бүрхүүл (%) | Шингээлтийн хурд | Десорбцийн хурд |
|----------------|- ...|------------------------|
| 0.85 | 90 | Өндөр | Доод |
| 0.91 | 62 | Дунд зэрэг | Дунд зэрэг |
| 0.94 | 35 | Бага | Өндөр |
Эдгээр динамикийг ойлгож, Lonnmeter-ээс авах боломжтой нарийн шингэний нягтрал хэмжих аргуудыг нэгтгэснээр полиэтилен полимержих процессыг хатуу хянах боломжтой болно. Энэ нь тасралтгүй үйлдвэрлэлийн туршид бүтээгдэхүүний оновчтой тогтвортой байдал, хамгийн их гарц, катализаторын үр ашигтай ашиглалтыг баталгаажуулдаг.
Полиэтилен полимержих процесст нягтралыг нарийвчлалтай хэмжих шилдэг туршлагууд
Полиэтилен полимержих урвалыг нарийн хянахын тулд бат бөх нягтралыг хэмжих нь чухал юм. Энэ орчинд шингэний нягтралыг шугаман хэлбэрээр хэмжихэд.
Дээж авах стратеги: Шингэнийг төлөөлөх аргаар гаргаж авах эсвэл тасралтгүй урсгалын хэмжилт
Полимержих реактор дахь шингэний нягтралыг зөв хэмжих нь үр дүнтэй дээж авах загвараас хамаарна. Төлөөллийн олборлолтын аргууд нь дээжийн гажуудлаас зайлсхийхийн тулд изокинетик цорго ашигладаг бөгөөд тусгаарлах хавхлага, дээжийн хөргөгч зэрэг системийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь дамжуулах явцад дээжийн бүрэн бүтэн байдлыг хадгалдаг. Олборлолтын гол эрсдэл нь дээжийг унтраахгүй эсвэл хурдан хөргөхгүй бол дэгдэмхий фракц алдагдах эсвэл полимер найрлага өөрчлөгдөх явдал юм. Шугаман Лоннметр мэдрэгч ашиглан тасралтгүй урсгалын нягтралыг хэмжих нь полиэтилен үйлдвэрлэлийн процесст чухал ач холбогдолтой бодит цагийн өгөгдлийг өгдөг; Гэсэн хэдий ч энэ арга нь бохирдол, фазын тусгаарлалт, эсвэл нарийвчлалыг бууруулж болзошгүй бөмбөлөг зэрэг асуудлуудыг зохицуулахыг шаарддаг. Тасралтгүй шингэн-шингэн олборлолтын загвар нь олон үе шаттай тохиргоо, автоматжуулсан дээжийн агааржуулалттай тогтвортой төлөв байдлыг хадгалахын тулд уусгагчийг дахин боловсруулах боломжийг олгодог бөгөөд төлөөллийн чанар болон хариу өгөх хугацааг тэнцвэржүүлдэг. Дискрет болон тасралтгүй аргуудын хоорондох сонголт нь процессын цар хүрээ болон динамик хариу үйлдлийн шаардлагаас хамаардаг бөгөөд полимер реакторын хяналтад тасралтгүй бодит цагийн санал хүсэлтийг ихэвчлэн илүүд үздэг.
Хэмжилтийн алдааг багасгах нь: Температурын градиент, фазын тусгаарлалт болон өндөр зуурамтгай чанар бүхий орчны нөлөө
Нягт мэдрэгчийн хэмжилтийн алдаа нь голчлон температурын градиент, фазын тусгаарлалт, өндөр зуурамтгай чанараас үүсдэг. Реактор доторх температурын градиент, ялангуяа масштабын хувьд шингэний нягтралын орон нутгийн хэлбэлзлийг үүсгэж, мэдрэгчийн хариу үйлдлийг хүндрүүлдэг. Полимерээр баялаг болон уусгагчаар баялаг домэйнүүдийн хоорондох фазын тусгаарлалт нь нягтралын олон янз байдалд хүргэдэг - интерфейсийн ойролцоо байрладаг мэдрэгчүүд нь буруу эсвэл төлөөлөлгүй өгөгдөл өгч болзошгүй. Полимержүүлэлтийн орчинд түгээмэл тохиолддог өндөр зуурамтгай чанар нь дулааны болон найрлагын тэнцвэрт байдалд саад учруулж, мэдрэгчийн хариу урвалын хоцрогдол, алдааг нэмэгдүүлдэг. Эдгээр нөлөөллийг багасгахын тулд реакторын дизайн нь жигд холих, стратегийн мэдрэгчийн байршлыг нэн тэргүүнд тавьж, мэдрэгчийг орон нутгийн фазын интерфейсээс хамгаалсан эсвэл тусгаарласан эсэхийг баталгаажуулах ёстой. Эмпирик судалгаагаар ногдуулсан дулааны градиент ба мэдрэгчийн гүйцэтгэлийн хоорондын холбоог онцолж, урвалын бүсэд алдааны хэмжээ нэмэгдэх нь муу холилдох эсвэл фазын хурдан өөрчлөлтийг харуулдаг болохыг тогтоожээ. Кан-Хиллиард, Фурьегийн дулаан дамжуулалт, популяцийн тэнцвэрийн хосолсон аргыг ашиглан урьдчилан таамаглах загварчлал нь жигд бус байдлыг урьдчилан таамаглах, засах хүрээг бий болгож, улмаар шугаман шингэний нягтралын хэмжилтийн найдвартай байдлыг нэмэгдүүлдэг.
Хүн амын тэнцвэр ба CFD загварчлалын аргуудаар баталгаажуулах
Полиэтилен полимержих реакторт шингэний нягтралын хэмжилтийг баталгаажуулах ажлыг ажиглагдсан бодит цагийн өгөгдлийг загварт суурилсан таамаглалтай холбох замаар гүйцэтгэдэг. Популяцийн тэнцвэрийн загварууд (PBMs) нь полимер хэсгүүдийн өсөлт, тархалтыг хянаж, катализаторын идэвхжил, молекулын жин, тэжээлийн хурдны хэлбэлзлийг харгалзан үздэг. Тооцооллын шингэний динамик (CFD) нь реакторын гидродинамик, холих, температурын профайлыг дуурайлган, хүлээгдэж буй мэдрэгчийн нөхцөл байдлыг мэдээлдэг. PBM-ийг CFD-тэй нэгтгэх нь реакторын туршид фазын тархалт болон нягтралын өөрчлөлтийн өндөр нарийвчлалтай таамаглалыг өгдөг. Эдгээр загваруудыг тэдгээрийн гаралтыг бодит мэдрэгчийн уншилттай харьцуулж баталгаажуулдаг - ялангуяа түр зуурын эсвэл төгс бус нөхцөлд. Судалгаагаар CFD-PBM хүрээ нь хэмжсэн нягтралын хэлбэлзлийг давтаж, хэмжилтийн найдвартай байдал, реакторын дизайны оновчлолыг дэмжиж чаддаг болохыг харуулж байна. Мэдрэмжийн шинжилгээ, температур эсвэл холих хурд зэрэг үйл ажиллагааны параметрүүдийн өөрчлөлттэй загварын хариу үйлдлийг харьцуулах нь нарийвчлал болон оношилгооны чадварыг улам боловсронгуй болгодог. Ихэнх нөхцөлд загварын тохиролцоонд бат бөх байдаг ч шууд хэмжилт хийхэд бэрхшээлтэй хэвээр байгаа хэт зуурамтгай чанар эсвэл олон янз байдлын хувьд тасралтгүй сайжруулалт шаардлагатай байдаг. Нягтын алдааг температурын градиент, фазын тусгаарлалтын хүндийн зэрэг, зуурамтгай чанарыг харьцуулсан диаграммууд нь үйл ажиллагааны шилдэг туршлага болон загварын тасралтгүй баталгаажуулалтын харааны удирдамж болж өгдөг.
Полимержих реакторын дэвшилтэт хяналтын асуудлууд
Тооцооллын шингэний динамик (CFD) загварчлалыг туршилтын өгөгдөлтэй нэгтгэх нь полимержих реакторуудад, ялангуяа полиэтилен полимержих процесст хяналтыг сайжруулахад чухал үүрэгтэй. CFD нь полимержих реактор доторх шингэний урсгал, холих, температурын тархалт, холих үр ашгийг маш нарийвчилсан симуляци хийх боломжийг олгодог. Эдгээр таамаглалыг туршилтын судалгаагаар баталгаажуулдаг бөгөөд ихэвчлэн загвар реакторууд нь тунгалаг сав, оршин суух хугацааны тархалтын ул мөр дээр суурилсан хэмжилтийг ашигладаг. Симуляцилагдсан болон туршилтын нягтралын профайлууд тохирч байх үед энэ нь полиэтилен полимержих урвалын үед урвалжийн жигд тархалт, дулааны менежмент гэх мэт бодит ертөнцийн үйл явцын нөхцөл байдлын нарийвчлалтай загварчлалыг баталгаажуулдаг. Нягтад суурилсан процессын хяналт нь загварын нарийвчлал болон өдөр тутмын үйл ажиллагааны хяналтын аль алиных нь хувьд шууд санал хүсэлтийг өгдөг бөгөөд энэ нь бүтээгдэхүүний чанар эсвэл аюулгүй байдалд нөлөөлөхөөс өмнө үхсэн бүс эсвэл хангалтгүй холилтыг илрүүлэх боломжийг олгодог.
Туршилтын жишиг үзүүлэлтүүдтэй CFD баталгаажуулалт нь эрсдэлийг бууруулахад чухал үүрэгтэй. Өндөр даралттай полимержих реакторуудад муу холих нь орон нутгийн хэт халалт (халуун цэгүүд) үүсгэж, улмаар хяналтгүй инициаторын задралыг өдөөж болзошгүй, ялангуяа хэт исэл хэрэглэх үед. Халуун цэгүүд нь стандарт температурын датчик илрүүлэхээс ихэвчлэн зугтдаг боловч орон нутгийн нягтралын огцом өөрчлөлтөөр илэрдэг. Лоннметр гэх мэт шугаман мэдрэгчүүдээр үүсгэгдсэн бодит цагийн нягтралын хэмжилтийн шингэний өгөгдөл нь реактор даяар урсгалын олон янз байдал болон хувиргах бүсийн талаар нарийн ойлголт өгдөг. Чухал бүс нутагт шингэний нягтралыг хянах нь операторуудад экзотермик шилжилтийг илрүүлж, температурын алдагдал гарахаас өмнө хяналтын үйл ажиллагааг эхлүүлэх боломжийг олгодог. Ийм алдагдал гарах нөхцөл байдлаас урьдчилан сэргийлэх нь аюулгүй байдлыг хангаж, хэт исэлийн үр ашигтай хэрэглээг хангахаас гадна полимержих хурдны огцом өсөлтөөс болж стандартаас гадуурх бүтээгдэхүүнийг багасгадаг.
Нягтралын хяналтад хүчтэй нөлөөлдөг өөр нэг тал бол молекул жингийн тархалт (MWD)-ийн хяналт юм. MWD-ийн хувьсах чанар нь полиэтилений механик болон боловсруулалтын шинж чанаруудад нөлөөлдөг. Мөхлөгт, бодит цагийн нягтралын өгөгдөл нь MWD-ийн чиг хандлагыг шууд бус боловч хурдан тодорхойлох боломжийг олгодог. Загварт суурилсан хяналтын стратегиуд нь нягтралын өөрчлөлтөд хариу үйлдэл үзүүлэхийн тулд эхлүүлэгч тэжээлийн хурд болон хөргөлтийн профайлыг динамикаар тохируулж, багц хоорондын MWD-ийн хувьсах чанарыг бууруулж, полиэтиленийн нарийн шинж чанарыг баталгаажуулдаг. Симуляци болон эмпирик судалгаагаар тогтвортой нягтралыг хадгалах нь хүсээгүй цөмжилт эсвэл талсжих зан үйлээс урьдчилан сэргийлж, зорилтот шинж чанартай гурван төрлийн полиэтиленийн үйлдвэрлэлийг дэмждэг болохыг баталж байна.
Хөрвүүлэлтийн үр ашгийг цаашид нэмэгдүүлэхийн тулд реакторын зураг төсөл, үйл ажиллагаа нь тасралтгүй нягтралын хэмжилтээр оновчтой холих болон дотоод хөргөлтийг ашиглах ёстой. Орчин үеийн олон бүсийн эргэлттэй автоклавын реакторуудад in situ нягтралын өгөгдлөөр дэмжигдсэн CFD-д суурилсан загвар нь дотоод хаалт болон өргөгч хөргөлтийн ороомгийг байрлуулахыг удирддаг. Эдгээр арга хэмжээ нь фазын нэгдмэл байдлыг хангаж, халуун цэгийн магадлалыг бууруулж, хөрвүүлэлтийг сайжруулдаг. Жишээлбэл, нягтралын зураглалаар мэдээлэлжүүлсэн дотоод хөргөлтийг нэвтрүүлснээр полиэтилен үйлдвэрлэлийн процессын явцад этилений хувиргалт ~7% -иар нэмэгдэж, температурын профайлууд илүү жигд болсон байна. Нягтад суурилсан топологийн оновчлол нь олон талт геометр болон урсгалын сувгийн зохион байгуулалтад нөлөөлж, урвалжийн ашиглалтыг сайжруулж, бүтээгдэхүүний дээд зэргийн жигд байдлыг бий болгодог.
Практикт полимержих реакторт шингэний нягтралыг хэмжих нь зөвхөн процессыг баталгаажуулах хэрэгсэл төдийгүй бодит цагийн санал хүсэлт болон эрсдэлийн менежментийн салшгүй хэсэг юм. Lonnmeter-ийн чичиргээт элемент болон дифференциал даралтын төрлүүд зэрэг дэвшилтэт шугаман мэдрэгчүүд нь полиэтилен полимержих орчинд тохиромжтой, өндөр даралт болон температурын дор нягтралыг найдвартай, нарийвчлалтай хянах боломжийг олгодог. Тэдгээрийг автоматжуулсан процессын хяналтын системд нэгтгэх нь шингээлтийн десорбцийн процессын кинетикийг хатуу зохицуулахыг дэмжиж, молекулын жингийн хазайлтыг багасгаж, реакторын аюулгүй байдлыг баталгаажуулдаг.
Ерөнхийдөө, туршилтын болон бодит цагийн нягтралын хэмжилтийн өгөгдлөөр баталгаажсан CFD-ийг үр дүнтэй ашиглах нь полимер реакторын зураг төсөл, ашиглалтын орчин үеийн хандлагыг дэмждэг. Эдгээр техникийг ашиглах нь операторуудад гарцыг хамгийн их байлгах, эрсдэлийг багасгах, полиэтилен полимержих урвалын чухал чанарын шинж чанаруудыг нарийн хянах боломжийг олгодог.
Түгээмэл асуултууд
Полиэтилен полимержих процессын үед шингэний нягтыг хэрхэн хэмжих вэ?
Полиэтилен полимержих процесс дахь шингэний нягтралыг чичиргээт хоолойн нягтрал хэмжигч эсвэл хэт авианы төхөөрөмж зэрэг in situ мэдрэгч ашиглан хэмждэг. Эдгээр нь шингэн нь мэдрэгчийн гадаргуутай харилцан үйлчлэх үед резонансын давтамж, импеданс эсвэл фазын шилжилтийн өөрчлөлтөөс хамаардаг. Ялангуяа хэт авианы мэдрэгч нь хурдан, бодит цагийн шинжилгээг санал болгодог бөгөөд полимержих реакторуудад түгээмэл тохиолддог өндөр даралт, температурын хүнд нөхцөлд үр дүнтэй ажилладаг. Бодит цагийн хяналт нь нягтралын хурдан өөрчлөлтийг илрүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь автоматжуулсан процессын хяналтыг дэмжих, урвалын туршид бүтээгдэхүүний чанарыг хадгалахад чухал үүрэгтэй. Пьезоэлектрик микро машинтай хэт авианы дамжуулагчийн сүүлийн үеийн хөгжил нь нягтралыг тасралтгүй хянах зорилгоор миниатюрчлал, өндөр нарийвчлал, үйлдвэрлэлийн тохиргоотой найдвартай интеграцчилал хийх боломжийг олгодог.
Полимержих реакторт шингэний нягтыг хэмжих нь ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ?
Шингэний нягтралыг нарийн хэмжих нь полимержих реакторын ажиллагаанд чухал үүрэгтэй. Энэ нь операторуудад урвалж бодисын концентрацийг хянах, фазын тусгаарлалтыг илрүүлэх, процессын хувьсагчдын хэлбэлзэлд динамикаар хариу үйлдэл үзүүлэх боломжийг олгодог. Жишээлбэл, нягтралын заалт нь катализаторын тун, холих хурд эсвэл температурын профайлыг шууд тохируулах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь полиэтилен полимержих урвалын кинетик ба сонгомол байдалд шууд нөлөөлдөг параметрүүд юм. Нягтралын өөрчлөлтийг бодит цаг хугацаанд ажиглах чадвар нь хүссэн молекулын жингийн тархалт, урвалын хувиргалтын хурд, полимерийн чанарыг тогтвортой байлгахад тусалдаг.
Абсорбцийн десорбцийн процесс гэж юу вэ, энэ нь нягтралын хэмжилттэй хэрхэн холбогддог вэ?
Полимержих реактор дахь шингээлтийн десорбцийн процесс нь мономерууд урвалын орчинд уусах эсвэл түүнээс ялгарах үйл явцыг хэлнэ. Мономер эсвэл хий шингэх үед шингэний нягтрал өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь ууссан бодисын концентраци нэмэгдсэнийг харуулж байна; десорбци үүсэх үед бүрэлдэхүүн хэсгүүд шингэн фазаас гарах үед нягтрал буурдаг. Эдгээр нягтралын хэлбэлзлийг хянах нь шингээлт эсвэл ялгарах үйл явдлыг илрүүлэхэд чухал ач холбогдолтой бөгөөд полимержих явц, фазын тэнцвэрийн байдал, реактор доторх тогтвортой байдлын талаар ойлголт өгдөг. Шингээлт ба десорбцийн хариуд нягтралыг динамикаар хянах нь массын дамжуулалтын загварчлалыг сайжруулж, үйлдвэрлэлийн реакторуудад үр ашигтай өргөтгөл хийх боломжийг олгодог.
Полиэтилен полимержих процесст нягтралыг хэмжих нь яагаад чухал вэ?
Полиэтилен полимержилтийн оновчтой процессын хяналтыг хангахын тулд нягтралыг хэмжих нь зайлшгүй шаардлагатай. Энэ нь реакторын дотоод найрлагад шууд хариу үйлдэл үзүүлж, катализаторын хэрэглээ, хольцын харьцаа, дулааны нөхцлийг нарийн тохируулах боломжийг олгодог. Эдгээр хүчин зүйлүүд нь зөвхөн молекулын жин болон хувиргалтын түвшинд нөлөөлөхөөс гадна стандарт бус полимер багцуудаас хамгаалдаг. Нягтралыг шууд хэмжих нь аюулгүй ажиллагааг дэмжиж, нөөцийн үр ашгийг нэмэгдүүлж, эрчим хүчний менежментийг сайжруулж, үйлдвэрлэлийн мөчлөгийн туршид эцсийн бүтээгдэхүүний жигд байдлыг сайжруулдаг.
Реакторын төрөл нь нягтрал хэмжих шингэний арга барилд хэрхэн нөлөөлдөг вэ?
Шингэн ортой реактор (FBR) болон өндөр даралттай хоолойн реактор (HPTR) зэрэг полиэтилен полимержих реакторуудын дизайн, ажиллагаа нь нягтрал хэмжих стратегийг тодорхойлдог. FBR нь олон төрлийн бөөмийн тархалт болон олон фазын хий-хатуу урсгал зэрэг бэрхшээлүүдийг дагуулдаг бөгөөд нягтралын хурдан шилжилтийг хянах чадвартай орон зайн хувьд шийдэгдсэн мэдрэгч шаарддаг. Симуляцийн хэрэгслүүд (CFD болон DEM гэх мэт) болон олон фазын нөхцөлд оновчтой болгосон бат бөх шугаман нягтрал хэмжигч нь нарийн хяналт хийхэд чухал үүрэгтэй. Үүний эсрэгээр HPTR нь турбулент, өндөр даралтын орчинд ажиллахын тулд жижигрүүлсэн, даралтад тэсвэртэй, хурдан хариу үйлдэл үзүүлдэг мэдрэгч шаарддаг. Зохих мэдрэгчийн сонголт, байршил нь найдвартай өгөгдөл үүсгэх, процессын тогтвортой байдлыг хадгалах, хоёр төрлийн реакторт үр ашигтай өргөтгөлийг дэмжих боломжийг олгодог.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 12-р сарын 16
