ความยากลำบากในการวัดความเข้มข้นของเอทิลีน

ในการสังเคราะห์ยาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับยางเอทิลีน-โพรพิลีน-ไดอีนโมโนเมอร์ (EPDM) หรือยางเอทิลีน-โพรพิลีน (EPR/EPM) การวัดความเข้มข้นของเอทิลีนอย่างแม่นยำมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมจลนศาสตร์การเกิดพอลิเมอไรเซชัน การรับประกันคุณสมบัติของพอลิเมอร์ที่สม่ำเสมอ และการลดของเสียให้น้อยที่สุด

ภาพรวมของกระบวนการสังเคราะห์ยาง

โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการสังเคราะห์ยางสำหรับ EPDM/EPR จะเกี่ยวข้องกับขั้นตอนดังต่อไปนี้:

การจัดส่งวัตถุดิบเอทิลีนและโพรพิลีน (และไดอีนสำหรับ EPDM) จะถูกป้อนเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ในรูปของก๊าซ โดยมักจะละลายอยู่ในตัวทำละลายหรือคงอยู่ในสถานะก๊าซ/ของเหลว

เครื่องปฏิกรณ์พอลิเมอไรเซชัน: เครื่องปฏิกรณ์แบบ CSTR หรือแบบวงจรปิด ที่ซึ่งโมโนเมอร์ทำปฏิกิริยากับตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 30-90°C และความดัน 10-30 บาร์ ก่อให้เกิดสายโซ่พอลิเมอร์

การกู้คืนตัวทำละลาย/โมโนเมอร์โมโนเมอร์ที่ไม่ได้ทำปฏิกิริยาจะถูกแยกออก นำกลับมาใช้ใหม่ หรือกำจัดทิ้ง ซึ่งมักจะทำโดยวิธีการระเหยหรือการใช้ถังแยกสารแบบฉับพลัน

เสร็จสิ้น: โพลิเมอร์จะถูกแยก ล้าง และขึ้นรูปด้วยการอัดรีด โดยมีการตรวจสอบคุณภาพด้านความหนาแน่นและความหนืดตามมาตรฐานมูนีย์

เอทิลีนเป็นโมโนเมอร์ที่สำคัญยิ่งในการสังเคราะห์ยาง ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี ความเข้มข้นของโมโนเมอร์นี้ภายในภาชนะปฏิกิริยาจะกำหนดจลนศาสตร์ของการเกิดพอลิเมอร์โดยตรง และส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของพอลิเมอร์ขั้นสุดท้าย เช่น น้ำหนักโมเลกุลและอุณหภูมิหลอมเหลว เมื่อความเข้มข้นของเอทิลีนไม่ได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำ พอลิเมอร์ที่ได้อาจแสดงค่าการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุลที่ไม่สามารถควบคุมได้ ส่งผลให้มีการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุลที่กว้างขึ้นและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายไม่สม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น มีความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความดันเอทิลีนที่เพิ่มขึ้นกับปริมาณเอทิลีนในโคพอลิเมอร์ที่ผลิตได้ ซึ่งส่งผลต่ออุณหภูมิหลอมเหลวของโคพอลิเมอร์เหล่านั้น

ความผันแปรของคุณภาพผลิตภัณฑ์นี้ส่งผลกระทบทางการเงินโดยตรงและเป็นรูปธรรม เพื่อให้แน่ใจว่าทุกชุดการผลิตเป็นไปตามข้อกำหนดคุณภาพขั้นต่ำ ผู้ปฏิบัติงานมักใช้วิธีที่เรียกว่า "การยอมเสียคุณภาพ" ซึ่งเกี่ยวข้องกับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีคุณลักษณะด้านคุณภาพเกินกว่าข้อกำหนดที่ต้องการโดยเจตนา ซึ่งเป็นการออกแบบกระบวนการเกินความจำเป็นเพื่อชดเชยความผันแปรในการวัดและการควบคุม การปฏิบัติเช่นนี้ แม้ว่าจะทำให้ผลิตภัณฑ์เป็นที่ยอมรับ แต่ก็ส่งผลให้มีการใช้วัตถุดิบเพิ่มขึ้น การใช้พลังงานสูงขึ้น และระยะเวลาการผลิตนานขึ้น ซึ่งทั้งหมดนี้ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานสูงขึ้นและอัตรากำไรลดลง ปัญหาหลักไม่ได้อยู่ที่ข้อบกพร่องในกระบวนการทางเคมีเอง แต่เป็นข้อบกพร่องในวงจรการวัดและการควบคุมแบบเรียลไทม์ที่ควบคุมกระบวนการนั้น ทำให้เกิดการทำงานแบบตอบสนองต่อปัญหามากกว่าการทำงานเชิงรุก