Nadzor koncentracije etilena pri sintezi gume
Sintetični kavčuk je umetni elastomer, proizveden iz naftnih stranskih produktov. Pogosto se uporablja v avtomobilskem sektorju – pnevmatikah, vratih in oknih. Ekstrakcija surovega monomera vključuje rafiniranje teh naftnih frakcij – s postopki, kot sta kreking in destilacija nafte – za čiščenje ciljnih monomerov, saj bi onesnaževalci motili nadaljnjo polimerizacijsko reakcijo. Nastali prečiščeni monomeri imajo običajno čistost 99,5 % ali več, kar postavlja temelje za sintezo kavčuka.
Osrednji proizvodni korak je polimerizacija: prečiščeni monomeri se zmešajo z iniciatorji in bodisi dispergirajo v vodi bodisi raztopijo v organskih topilih. Ta postopek pretvori majhne molekule monomerov v dolge polimerne verige, kar da surov kavčuk z vsebnostjo ogljikovodikov kavčuka 80–90 %. Ključni nadaljnji korak je vulkanizacija, pri kateri se doda žveplo ali peroksidi in segrejejo, da se tvorijo zamrežene povezave med polimernimi verigami – nevulkaniziran kavčuk je premehak in lepljiv, da bi bil uporaben. Vulkaniziran kavčuk ima sprva polimerno čistost 95–98 %, vendar je za visokozmogljive aplikacije potrebno nadaljnje čiščenje.
Težave pri merjenju koncentracije etilena
Pri sintezi kavčuka, zlasti za etilen-propilen-dienski monomer (EPDM) ali etilen-propilenski kavčuk (EPR/EPM), je natančno merjenje koncentracije etilena ključnega pomena za nadzor kinetike polimerizacije, zagotavljanje doslednih lastnosti polimera in zmanjšanje odpadkov.
Pregled postopka sinteze gume
Sinteza kavčuka za EPDM/EPR običajno vključuje:
Dostava surovinEtilen in propilen (in dien za EPDM) se dovajata kot plina v reaktor, pogosto raztopljena v topilu ali vzdrževana v plinsko/tekoči fazi.
Polimerizacijski reaktorCSTR ali zančni reaktor, kjer monomeri reagirajo s katalizatorji pri 30–90 °C in 10–30 barih, pri čemer tvorijo polimerne verige.
Rekuperacija topila/monomeraNereagirani monomeri se odstranijo, reciklirajo ali prečistijo, pogosto z odstranjevanjem hlapnih snovi ali bliskovnimi bobni.
Končna obdelavaPolimer se loči, opere in ekstrudira, pri čemer se preverjata gostota in Mooneyjeva viskoznost.
Etilen služi kot ključni monomer pri sintezi kavčuka, ključne surovine v petrokemični industriji. Koncentracija tega monomera v reakcijski posodi neposredno narekuje kinetiko polimerizacije in posledično fizikalne in kemijske lastnosti končnega polimera, kot sta molekulska masa in temperatura taljenja. Če koncentracija etilena ni natančno nadzorovana, lahko nastali polimer kaže nenadzorovano polidisperznost, kar vodi do širše porazdelitve molekulskih mas in nedosledne kakovosti končnega izdelka. Na primer, obstaja linearna povezava med naraščajočim tlakom etilena in vsebnostjo etilena v proizvedenih kopolimerih, kar posledično vpliva na njihovo temperaturo taljenja.
Ta variabilnost v kakovosti izdelkov ima neposreden in oprijemljiv finančni vpliv. Da bi zagotovili, da vsaka izdelana serija izpolnjuje minimalne specifikacije kakovosti, upravljavci pogosto uporabljajo metodo, znano kot "izdaja kakovosti". To vključuje namerno proizvodnjo izdelka s kakovostnimi značilnostmi, ki presegajo zahtevane specifikacije, s čimer se dejansko pretirano izpopolnjuje postopek, da se kompenzira variabilnost meritev in nadzora. Ta praksa sicer zagotavlja sprejemljivost izdelka, vendar neposredno vodi do povečane porabe surovin, večje porabe energije in podaljšanih časov ciklov, kar vse skupaj pomeni znatne obratovalne stroške in zmanjšane dobičkonosne marže. Jedro te težave ni napaka v samem kemijskem procesu, temveč primanjkljaj v zanki meritev in nadzora v realnem času, ki ga ureja, kar vodi v reaktivni in ne proaktivni način delovanja.
Za oceno vaših operativnih zahtev se posvetujte z našim strokovnjakom.
Rešitev za neprekinjeno merjenje koncentracije lonmetra
Tradicionalne analize v laboratoriju brez povezave niso primerne za dinamične, neprekinjene zahteve sodobne proizvodne linije. Pogosto povzročajo zamik pri analizi in ponavljajoče se delovno intenzivne meritve. Z drugimi besedami, podatki, ki jih prejmejo operaterji, so posnetek procesa iz nekaj minut ali celo ur. Pomanjkanje informacij povzroči odstopanja v kakovosti, ko so se že zgodila, in potencialno šele po tem, ko je bila ogrožena celotna serija, kar vodi do dragih odpadkov in ponovne obdelave.
Lonnmeter je zasnovalkoncentracija etilenskega senzorjaza natančno merjenje koncentracije v realnem času v neprekinjenem kemijskem procesu. Dobro deluje tudi v hitro spreminjajočem se okolju; Spletni merilnik koncentracije etilena je industrijski instrument, zasnovan za izpolnjevanje natančnih merilnih zahtev kemijskih procesov. Uporablja napredne tehnologije zaznavanja – vir akustičnega signala za vzbujanje kovinskih glasbenih vilic, zaradi česar vilice vibrirajo na svoji naravni resonančni frekvenci. Omeniti velja, da ta resonančna frekvenca kaže neposredno povezavo z gostoto tekočine, s katero se glasbene vilice stikajo. Nato je mogoče gostoto tekočine določiti s frekvenčno analizo – z izvedeno temperaturno kompenzacijo za preprečevanje temperaturnega drifta v sistemu, kar zagotavlja natančnost meritev.
Struktura glasbenih vilic
Namestitev naprav v procesu sinteze gume
-
Dovodna linija monomerovZa zagotovitev čistosti in prilagoditev doziranja namestite senzor v dovodni cevovod etilena za kompresorjem.
Vhod v reaktorNamestite na mestu mešanja monomera in topila s heksanom/propilenom za nadzor raztopljenega etilena.
V reaktorjuZa nadzor polimerizacije v realnem času namestite v CSTR blizu mešala.
Reciklirna linijaPostavite na izhod iz bliskovnega bobna, da optimizirate pridobivanje nereagiranega etilena.
Prezračevalna cevNamestite v odzračevalni/prezračevalni vod za spremljanje emisij in zagotavljanje varnosti.
Prednosti, ki jih prinaša linijski merilnik koncentracije etilena
●Spremljanje v realnem času zagotavlja natančen nadzor etilena, izboljšuje kakovost polimerov in zmanjšuje zavrnitve serij.
●Odpravlja preveliko odmerjanje in s tem varčuje z etilenom.
●Optimizira pridobivanje monomerov v recirkulacijskih linijah.
●Zaznava anomalije za prediktivno vzdrževanje.
●Nizko vzdrževanje.
