Kontrola stężenia etylenu w syntezie kauczuku
Kauczuk syntetyczny to syntetyczny elastomer wytwarzany z produktów ubocznych ropy naftowej. Jest często wykorzystywany w przemyśle motoryzacyjnym, np. do produkcji opon, drzwi i okien. Ekstrakcja surowego monomeru polega na rafinacji tych frakcji ropy naftowej – w procesach takich jak kraking nafty i destylacja – w celu oczyszczenia docelowych monomerów, ponieważ zanieczyszczenia mogłyby zakłócić późniejszą reakcję polimeryzacji. Uzyskane w ten sposób oczyszczone monomery charakteryzują się zazwyczaj czystością 99,5% lub wyższą, co stanowi podstawę syntezy kauczuku.
Głównym etapem produkcji jest polimeryzacja: oczyszczone monomery miesza się z inicjatorami i dysperguje w wodzie lub rozpuszcza w rozpuszczalnikach organicznych. Proces ten przekształca małe cząsteczki monomeru w długie łańcuchy polimerowe, dając surowy kauczuk o zawartości węglowodorów kauczukowych wynoszącej 80–90%. Krytycznym etapem jest wulkanizacja, w której dodaje się siarkę lub nadtlenki i podgrzewa w celu utworzenia wiązań poprzecznych między łańcuchami polimerowymi – niezwulkanizowana guma jest zbyt miękka i lepka, aby nadawała się do użytku. Zwulkanizowana guma ma początkowo czystość polimeru na poziomie 95–98%, ale w przypadku zastosowań o wysokiej wydajności wymagane jest dalsze oczyszczanie.
Trudności w pomiarze stężenia etylenu
W syntezie gumy, zwłaszcza w przypadku monomeru etylenowo-propylenowo-dienowego (EPDM) lub kauczuku etylenowo-propylenowego (EPR/EPM), precyzyjny pomiar stężenia etylenu jest kluczowy dla kontrolowania kinetyki polimeryzacji, zapewnienia spójnych właściwości polimeru i minimalizacji odpadów.
Przegląd procesu syntezy kauczuku
Synteza gumy EPDM/EPR zwykle obejmuje:
Dostawa surowców:Etylen i propylen (oraz dien w przypadku EPDM) są wprowadzane do reaktora w postaci gazów, często rozpuszczone w rozpuszczalniku lub utrzymywane w fazie gazowej/ciekłej.
Reaktor polimeryzacyjny:Reaktor CSTR lub reaktor pętlowy, w którym monomery reagują z katalizatorami w temperaturze 30–90°C i ciśnieniu 10–30 barów, tworząc łańcuchy polimerowe.
Odzysk rozpuszczalnika/monomeru:Niezareagowane monomery są usuwane, poddawane recyklingowi lub oczyszczane, często poprzez odgazowanie lub w bębnach błyskowych.
Wykończeniowy:Polimer jest oddzielany, myty i wytłaczany, przeprowadzane są także kontrole jakości pod kątem gęstości i lepkości Mooneya.
Etylen jest kluczowym monomerem w syntezie kauczuku, kluczowego surowca w przemyśle petrochemicznym. Stężenie tego monomeru w naczyniu reakcyjnym bezpośrednio determinuje kinetykę polimeryzacji, a w konsekwencji właściwości fizyczne i chemiczne końcowego polimeru, takie jak masa cząsteczkowa i temperatura topnienia. Brak precyzyjnej kontroli stężenia etylenu może prowadzić do niekontrolowanej polidyspersyjności powstałego polimeru, co prowadzi do szerszego rozkładu mas cząsteczkowych i niespójnej jakości produktu końcowego. Na przykład istnieje liniowa zależność między wzrostem ciśnienia etylenu a zawartością etylenu w wytwarzanych kopolimerach, co z kolei wpływa na ich temperaturę topnienia.
Ta zmienność jakości produktu ma bezpośredni i namacalny wpływ na finanse. Aby zapewnić, że każda wyprodukowana partia spełnia minimalne wymagania jakościowe, operatorzy często stosują metodę znaną jako „utrata jakości”. Polega ona na celowym wytwarzaniu produktu o parametrach jakościowych przewyższających wymagane specyfikacje, a w efekcie na przeprojektowywaniu procesu w celu skompensowania zmienności pomiarów i kontroli. Praktyka ta, zapewniając akceptację produktu, prowadzi bezpośrednio do zwiększonego zużycia surowców, wyższego zużycia energii i wydłużenia cykli produkcyjnych, co przekłada się na znaczne koszty operacyjne i zmniejszenie marży zysku. Sednem tego problemu nie jest wada samego procesu chemicznego, ale deficyt w pętli pomiaru i sterowania w czasie rzeczywistym, która nim zarządza, co prowadzi do reaktywnego, a nie proaktywnego trybu działania.
Porozmawiaj z naszym ekspertem, aby ocenić Twoje wymagania operacyjne.
Rozwiązanie do ciągłego pomiaru stężenia Lonnmeter
Tradycyjna analiza laboratoryjna offline nie jest dostosowana do dynamicznych i ciągłych wymagań nowoczesnej linii produkcyjnej. Często powoduje opóźnienia w analizie i powtarzalne, pracochłonne pomiary. Innymi słowy, dane otrzymywane przez operatorów to migawki procesu z kilku minut, a nawet godzin. Niedobór informacji powoduje odchylenia jakości już po ich wystąpieniu, a potencjalnie nawet po uszkodzeniu całej partii, co prowadzi do kosztownych odpadów i przeróbek.
Lonnmeter zaprojektowałstężenie czujnika etylenudo precyzyjnego pomiaru stężenia w czasie rzeczywistym w ciągłym procesie chemicznym. Działa on dobrze nawet w szybko zmieniającym się środowisku. Miernik stężenia etylenu online to przyrząd klasy przemysłowej, zaprojektowany w celu spełnienia wymagań precyzyjnego pomiaru w procesach chemicznych. Wykorzystuje on zaawansowane technologie pomiarowe – źródło sygnału akustycznego wzbudza metalowy kamerton, powodując jego drgania z własną częstotliwością rezonansową. Warto zauważyć, że ta częstotliwość rezonansowa wykazuje bezpośrednią korelację z gęstością cieczy, z którą styka się kamerton. Następnie, gęstość cieczy można określić poprzez analizę częstotliwościową – z kompensacją temperatury, która przeciwdziała dryftowi temperatury w systemie, zapewniając dokładność pomiaru.
Struktura kamertonu
Rozmieszczenie instalacji w procesie syntezy gumy
-
Linia podawania monomeru:Umieść czujnik w rurociągu doprowadzającym etylen za sprężarką, aby zapewnić czystość i wyregulować dawkowanie.
Wlot reaktora: Zainstaluj w punkcie mieszania monomeru z rozpuszczalnikiem przy użyciu heksanu/propylenu, aby kontrolować rozpuszczony etylen.
W reaktorze:Umiejscowienie wewnątrz CSTR w pobliżu mieszadła umożliwiające kontrolę polimeryzacji w czasie rzeczywistym.
Linia recyklingu:Znajduje się przy wylocie bębna błyskowego w celu optymalizacji odzysku niereagującego etylenu.
Linia odpowietrzająca:Zamontować na linii oczyszczającej/odpowietrzającej w celu monitorowania emisji i zapewnienia bezpieczeństwa.
Dowiedz się więcej o naszych produktach
Zalety miernika stężenia etylenu w linii
●Monitorowanie w czasie rzeczywistym umożliwia precyzyjną kontrolę etylenu, co pozwala na poprawę jakości polimerów i zmniejszenie liczby odrzuconych partii.
●Eliminuje przedawkowanie, oszczędzając etylen.
●Optymalizuje odzysk monomerów w liniach recyklingowych.
●Wykrywa nieprawidłowości w celu przeprowadzenia konserwacji predykcyjnej.
●Niskie wymagania konserwacyjne.
