Kontrola koncentrácie etylénu pri syntéze kaučuku

Syntetický kaučuk je umelý elastomér vyrobený z ropných vedľajších produktov. Často sa používa v aplikáciách, ako je automobilový priemysel – pneumatiky, dvere a okná. Extrakcia surových monomérov zahŕňa rafináciu týchto ropných frakcií – prostredníctvom procesov, ako je krakovanie a destilácia nafty – na čistenie cieľových monomérov, pretože kontaminanty by narušili následnú polymerizačnú reakciu. Výsledné čistené monoméry majú zvyčajne čistotu 99,5 % alebo vyššiu, čo kladie základ pre syntézu kaučuku.

Hlavným krokom výroby je polymerizácia: vyčistené monoméry sa zmiešajú s iniciátormi a buď dispergujú vo vode, alebo rozpustia v organických rozpúšťadlách. Tento proces premieňa malé molekuly monomérov na dlhé polymérne reťazce, čím sa získa surový kaučuk s obsahom uhľovodíkov z kaučuku 80 – 90 %. Kritickým následným krokom je vulkanizácia, pri ktorej sa pridáva síra alebo peroxidy a zahrieva sa za vzniku zosieťovania medzi polymérnymi reťazcami – nevulkanizovaný kaučuk je príliš mäkký a lepkavý na to, aby bol užitočný. Vulkanizovaný kaučuk má spočiatku polymérnu čistotu 95 – 98 %, ale pre vysokoúčinné aplikácie je potrebné ďalšie čistenie.

Ťažkosti s meraním koncentrácie etylénu

Pri syntéze kaučuku, najmä pre etylén-propylén-diénový monomér (EPDM) alebo etylén-propylénový kaučuk (EPR/EPM), je presné meranie koncentrácie etylénu rozhodujúce pre riadenie kinetiky polymerizácie, zabezpečenie konzistentných vlastností polyméru a minimalizáciu odpadu.

Prehľad procesu syntézy kaučuku

Syntéza kaučuku pre EPDM/EPR zvyčajne zahŕňa:

Dodávka vstupných surovínEtylén a propylén (a dién v prípade EPDM) sa privádzajú ako plyny do reaktora, často rozpustené v rozpúšťadle alebo udržiavané v plynnej/kvapalnej fáze.

Polymerizačný reaktorCSTR alebo slučkový reaktor, kde monoméry reagujú s katalyzátormi pri teplote 30 – 90 °C a tlaku 10 – 30 barov, čím vytvárajú polymérne reťazce.

Regenerácia rozpúšťadla/monoméruNezreagované monoméry sa stripujú, recyklujú alebo preplachujú, často pomocou odplyňovacích alebo bleskových bubnov.

DokončovaniePolymér sa separuje, premyje a extruduje s kontrolami kvality z hľadiska hustoty a Mooneyho viskozity.

Etylén slúži ako kritický monomér pri syntéze kaučuku, kľúčovej suroviny v petrochemickom priemysle. Koncentrácia tohto monoméru v reakčnej nádobe priamo určuje kinetiku polymerizácie a následne aj fyzikálne a chemické vlastnosti konečného polyméru, ako je molekulová hmotnosť a teplota topenia. Ak koncentrácia etylénu nie je presne kontrolovaná, výsledný polymér môže vykazovať nekontrolovanú polydisperzitu, čo vedie k širšiemu rozloženiu molekulových hmotností a nekonzistentnej kvalite konečného produktu. Napríklad existuje lineárny vzťah medzi zvyšujúcim sa tlakom etylénu a obsahom etylénu vo vyrobených kopolyméroch, čo následne ovplyvňuje ich teplotu topenia.

Táto variabilita v kvalite produktu má priamy a hmatateľný finančný dopad. Aby sa zabezpečilo, že každá vyrobená šarža spĺňa minimálne špecifikácie kvality, prevádzkovatelia často používajú metódu známu ako „prezradenie kvality“. Ide o zámernú výrobu produktu s kvalitatívnymi charakteristikami, ktoré presahujú požadované špecifikácie, čím sa v skutočnosti proces prepracúva s cieľom kompenzovať variabilitu merania a kontroly. Táto prax síce zabezpečuje prijateľnosť produktu, ale priamo vedie k zvýšenej spotrebe surovín, vyššej spotrebe energie a predĺženým časom cyklov, čo všetko sa premieta do značných prevádzkových nákladov a zníženia ziskových marží. Jadrom tohto problému nie je chyba v samotnom chemickom procese, ale deficit v meracej a regulačnej slučke v reálnom čase, ktorá ho riadi, čo vedie k reaktívnemu, a nie proaktívnemu režimu prevádzky.

Porozprávajte sa s naším odborníkom a posúďte svoje prevádzkové požiadavky.

Poraďte sa s odborníkom

Riešenie pre kontinuálne meranie koncentrácie lonmetrom

Tradičná offline laboratórna analýza nie je vhodná pre dynamické a nepretržité požiadavky modernej výrobnej linky. Často spôsobuje oneskorenie analýzy a opakované merania náročné na pracovnú silu. Inými slovami, údaje, ktoré operátori dostávajú, sú len snímkou procesu za niekoľko minút alebo dokonca hodín. Nedostatok informácií spôsobuje odchýlky kvality po tom, čo už k nim došlo, a potenciálne aj po tom, čo bola ohrozená celá dávka, čo vedie k nákladnému plytvaniu a prepracovaniu.

Spoločnosť Lonnmeter navrhlakoncentrácia etylénu zo senzorana realizáciu presného merania koncentrácie v reálnom čase v kontinuálnom chemickom procese. Funguje dobre aj v rýchlo sa meniacom prostredí; Online merač koncentrácie etylénu je priemyselný prístroj navrhnutý tak, aby spĺňal presné požiadavky na meranie chemických procesov. Využíva pokročilé snímacie technológie – zdroj akustického signálu na budenie kovovej ladičky, čo spôsobuje, že ladička vibruje na svojej prirodzenej rezonančnej frekvencii. Je pozoruhodné, že táto rezonančná frekvencia vykazuje priamu koreláciu s hustotou kvapaliny, s ktorou sa ladička dotýka. Následne je možné hustotu kvapaliny určiť pomocou frekvenčnej analýzy – s implementovanou teplotnou kompenzáciou, ktorá pôsobí proti teplotnému driftu v systéme, čím sa zabezpečí presnosť merania.

Merač koncentrácie etylénu

Na kontinuálne meranie koncentrácie v potrubiach alebo nádržiach

Štruktúra ladičky

Umiestnenie inštalácií v procese syntézy kaučuku

Monomérové prívodné potrubieUmiestnite senzor do prívodného potrubia etylénu za kompresorom, aby ste zabezpečili jeho čistotu a upravili dávkovanie.
Vstup reaktoraInštalujte v mieste miešania monoméru a rozpúšťadla s hexánom/propylénom na kontrolu rozpusteného etylénu.
V reaktoreUmiestnite ho do CSTR blízko miešadla pre riadenie polymerizácie v reálnom čase.
Recyklačná linkaUmiestnite na výstupe z odparovacej nádoby, aby ste optimalizovali regeneráciu nezreagovaného etylénu.
Odvzdušňovacie potrubieNamontujte do odvzdušňovacieho/odvzdušňovacieho potrubia na monitorovanie emisií a zaistenie bezpečnosti.