Controlul concentrației de etilenă în sinteza cauciucului

Cauciucul sintetic este un elastomer artificial produs din subproduse petroliere. Este adesea utilizat în aplicații precum sectoarele auto - anvelope, uși și ferestre. Extracția monomerilor bruti implică rafinarea acestor fracțiuni de petrol - prin procese precum cracarea și distilarea naftei - pentru a purifica monomerii țintă, deoarece contaminanții ar perturba reacția ulterioară de polimerizare. Monomerii purificați rezultați au de obicei o puritate de 99,5% sau mai mare, punând bazele sintezei cauciucului.

Etapa principală de producție este polimerizarea: monomerii purificați sunt amestecați cu inițiatori și fie dispersați în apă, fie dizolvați în solvenți organici. Acest proces transformă moleculele mici de monomer în lanțuri lungi de polimeri, rezultând cauciuc brut cu un conținut de hidrocarburi de cauciuc de 80-90%. O etapă ulterioară critică este vulcanizarea, în care se adaugă sulf sau peroxizi și se încălzesc pentru a forma legături încrucișate între lanțurile de polimeri - cauciucul nevulcanizat este prea moale și lipicios pentru a fi util. Cauciucul vulcanizat are inițial o puritate a polimerului de 95-98%, dar pentru aplicații de înaltă performanță, este necesară o purificare suplimentară.

Dificultăți în măsurarea concentrației de etilenă

În sinteza cauciucului, în special pentru monomerul etilen-propilen-dienă (EPDM) sau cauciucul etilen-propilenă (EPR/EPM), măsurarea precisă a concentrației de etilenă este esențială pentru controlul cineticii de polimerizare, asigurând proprietăți polimerice consistente și minimizând deșeurile.

Prezentare generală a procesului de sinteză a cauciucului

Sinteza cauciucului pentru EPDM/EPR implică de obicei:

Livrare de materii primeEtilena și propilena (și diena pentru EPDM) sunt introduse sub formă de gaze într-un reactor, adesea dizolvate într-un solvent sau menținute în faze gazoase/lichid.

Reactor de polimerizareUn reactor CSTR sau în buclă în care monomerii reacționează cu catalizatori la 30-90°C și 10-30 bar, formând lanțuri polimerice.

Recuperarea solventului/monomeruluiMonomerii nereacționați sunt stripați, reciclați sau purjați, adesea prin devolatilizare sau prin tambure flash.

FinisarePolimerul este separat, spălat și extrudat, cu verificări ale calității pentru densitate și vâscozitate Mooney.

Etilena servește drept monomer critic în sinteza cauciucului, o materie primă cheie în industria petrochimică. Concentrația acestui monomer în vasul de reacție dictează direct cinetica polimerizării și, în consecință, proprietățile fizice și chimice ale polimerului final, cum ar fi greutatea moleculară și temperatura de topire. Atunci când concentrația de etilenă nu este controlată cu precizie, polimerul rezultat poate prezenta o polidispersitate necontrolată, ceea ce duce la o distribuție mai largă a greutăților moleculare și la o calitate inconsistentă a produsului final. De exemplu, există o relație liniară între creșterea presiunii etilenei și conținutul de etilenă din copolimerii produși, ceea ce, la rândul său, afectează temperatura lor de topire.

Această variabilitate a calității produsului are un impact financiar direct și tangibil. Pentru a se asigura că fiecare lot fabricat îndeplinește specificațiile minime de calitate, operatorii practică adesea o metodă cunoscută sub numele de „cedare a calității”. Aceasta implică producerea intenționată a unui produs cu caracteristici de calitate care depășesc specificațiile cerute, practic supra-inginerind procesul pentru a compensa variabilitatea măsurătorilor și controlului. Această practică, asigurând în același timp acceptarea produsului, duce direct la creșterea consumului de materii prime, la un consum mai mare de energie și la durate de ciclu extinse, toate acestea traducându-se în costuri operaționale semnificative și marje de profit diminuate. Nucleul acestei probleme nu este un defect al procesului chimic în sine, ci un deficit în bucla de măsurare și control în timp real care îl guvernează, ceea ce duce la un mod de operare reactiv mai degrabă decât proactiv.

Discutați cu expertul nostru pentru a evalua cerințele operaționale ale dumneavoastră.

Consultați un expert

Soluție continuă de măsurare a concentrației cu Lonnmeter

Analizele tradiționale offline, bazate pe laborator, nu sunt potrivite pentru cerințele dinamice și continue ale unei linii de producție moderne. Acestea cauzează adesea întârzieri în analiză și măsurători repetate care necesită multă muncă. Cu alte cuvinte, datele pe care le primesc operatorii reprezintă o instantanee a procesului, înregistrată în câteva minute sau chiar ore. Deficitul de informații provoacă abateri de calitate după ce acestea au avut loc deja și, potențial, după ce un lot întreg a fost compromis, ceea ce duce la risipă și la reluări costisitoare.

Lonnmeter a proiectatconcentrația senzorului de etilenăpentru a realiza măsurarea precisă a concentrației în timp real într-un proces chimic continuu. Funcționează bine chiar și într-un mediu în continuă schimbare; Contorul online de etilenă este un instrument de calitate industrială conceput pentru a răspunde cerințelor de măsurare precisă ale proceselor chimice. Acesta utilizează tehnologii avansate de detectare - o sursă de semnal acustic pentru a excita un diapazon metalic, determinând vibrația diapazonului la frecvența sa naturală de rezonanță. În special, această frecvență de rezonanță prezintă o corelație directă cu densitatea lichidului cu care diapazonul intră în contact. Ulterior, densitatea lichidului poate fi determinată prin analiza frecvenței - cu compensarea temperaturii implementată pentru a contracara deviația temperaturii în cadrul sistemului, asigurând precizia măsurării.

Contor de concentrație de etilenă

Pentru măsurarea continuă a concentrației în conducte sau rezervoare

Structura furcii de diapazon

Plasamente de instalare în procesul de sinteză a cauciucului

Linie de alimentare cu monomerPlasați senzorul în conducta de alimentare cu etilenă post-compresor pentru a asigura puritatea și a ajusta dozajul.
Intrarea reactoruluiSe instalează la punctul de amestecare monomer-solvent cu hexan/propilenă pentru a controla etilena dizolvată.
În reactorPoziționați în interiorul CSTR-ului, lângă agitator, pentru controlul polimerizării în timp real.
Linie de reciclareAmplasați la ieșirea din tamburul de declanșare rapidă pentru a optimiza recuperarea etilenei nereacționate.
Linie de ventilațieSe montează în conducta de purjare/ventilare pentru a monitoriza emisiile și a asigura siguranța.