Контроль концентрації етилену в синтезі каучуку

Синтетичний каучук – це штучний еластомер, що виробляється з побічних продуктів нафтопереробки. Його часто використовують у таких галузях, як автомобільна промисловість – шини, двері та вікна. Екстракція сирих мономерів включає рафінування цих нафтових фракцій за допомогою таких процесів, як крекінг нафти та дистиляція, для очищення цільових мономерів, оскільки забруднюючі речовини можуть порушити подальшу реакцію полімеризації. Отримані очищені мономери зазвичай мають чистоту 99,5% або вище, що закладає основу для синтезу каучуку.

Основним етапом виробництва є полімеризація: очищені мономери змішуються з ініціаторами та або диспергуються у воді, або розчиняються в органічних розчинниках. Цей процес перетворює невеликі молекули мономерів на довгі полімерні ланцюги, що призводить до отримання сирого каучуку з вмістом вуглеводнів каучуку 80–90%. Критичним наступним етапом є вулканізація, під час якої додають сірку або пероксиди та нагрівають для утворення зшивок між полімерними ланцюгами — невулканізований каучук занадто м’який і липкий, щоб бути корисним. Вулканізований каучук спочатку має полімерну чистоту 95–98%, але для високопродуктивного застосування потрібне подальше очищення.

Складність вимірювання концентрації етилену

У синтезі каучуку, зокрема для мономеру етилен-пропілен-дієну (EPDM) або етилен-пропіленового каучуку (EPR/EPM), точне вимірювання концентрації етилену має вирішальне значення для контролю кінетики полімеризації, забезпечення стабільних властивостей полімеру та мінімізації відходів.

Огляд процесу синтезу каучуку

Синтез каучуку для EPDM/EPR зазвичай включає:

Доставка сировиниЕтилен та пропілен (і дієн для EPDM) подаються у вигляді газів у реактор, часто розчиняючись у розчиннику або підтримуючись у газоподібній/рідинній фазах.

Реактор полімеризаціїCSTR або петлевий реактор, де мономери реагують з каталізаторами при температурі 30-90°C та тиску 10-30 бар, утворюючи полімерні ланцюги.

Відновлення розчинника/мономеруНепрореаговані мономери відганяють, переробляють або продувають, часто за допомогою установок для видалення летких речовин або флеш-баків.

ОздобленняПолімер відокремлюють, промивають та екструдують, з перевіркою якості на щільність та в'язкість за Муні.

Етилен служить критично важливим мономером у синтезі каучуку, ключової сировини в нафтохімічній промисловості. Концентрація цього мономеру в реакційній посудині безпосередньо визначає кінетику полімеризації та, як наслідок, фізичні та хімічні властивості кінцевого полімеру, такі як молекулярна маса та температура плавлення. Якщо концентрація етилену точно не контролюється, отриманий полімер може демонструвати неконтрольовану полідисперсність, що призводить до ширшого розподілу молекулярних мас та нестабільної якості кінцевого продукту. Наприклад, існує лінійна залежність між збільшенням тиску етилену та вмістом етилену в отриманих кополімерах, що, у свою чергу, впливає на їх температуру плавлення.

Ця мінливість якості продукції має прямий та відчутний фінансовий вплив. Щоб забезпечити відповідність кожної виготовленої партії мінімальним вимогам якості, оператори часто практикують метод, відомий як «зниження якості». Це передбачає навмисне виробництво продукту з якісними характеристиками, які перевищують необхідні специфікації, фактично надмірне вдосконалення процесу для компенсації мінливості вимірювань та контролю. Така практика, забезпечуючи прийнятність продукції, безпосередньо призводить до збільшення споживання сировини, вищого споживання енергії та збільшення тривалості циклу, що призводить до значних експлуатаційних витрат та зменшення норми прибутку. Суть цієї проблеми полягає не в недоліку самого хімічного процесу, а в дефіциті циклу вимірювання та контролю в режимі реального часу, який ним керує, що призводить до реактивного, а не проактивного режиму роботи.

Зверніться до нашого експерта, щоб оцінити ваші експлуатаційні вимоги.

Зверніться до експерта

Рішення для безперервного вимірювання концентрації лонметра

Традиційний офлайн-лабораторний аналіз погано підходить для динамічних, безперервних вимог сучасної виробничої лінії. Він часто призводить до затримки аналізу та повторних трудомістких вимірювань. Іншими словами, дані, які отримують оператори, є знімком процесу за лічені хвилини або навіть години. Дефіцит інформації призводить до відхилень якості після того, як вони вже відбулися, і потенційно після того, як вся партія була скомпрометована, що призводить до дорогих відходів та повторної обробки.

Lonnmeter розробивконцентрація етиленового датчикадля реалізації точного вимірювання концентрації в режимі реального часу в безперервному хімічному процесі. Він добре працює навіть у швидкозмінному середовищі; Онлайн-вимірювач концентрації етилену – це прилад промислового класу, призначений для задоволення потреб точного вимірювання хімічних процесів. Він використовує передові технології сенсорних датчиків – джерело акустичного сигналу для збудження металевого камертона, що змушує його вібрувати на його природній резонансній частоті. Примітно, що ця резонансна частота має пряму кореляцію з густиною рідини, з якою контактує камертон. Згодом густину рідини можна визначити за допомогою частотного аналізу – з температурною компенсацією, що застосовується для протидії температурному дрейфу в системі, забезпечуючи точність вимірювання.

Вимірювач концентрації етилену

Для безперервного вимірювання концентрації в трубопроводах або резервуарах

Структура камертона

Розміщення установок у процесі синтезу гуми

Лінія подачі мономерівРозмістіть датчик у трубопроводі подачі етилену після компресора, щоб забезпечити чистоту та відрегулювати дозування.
Вхід реактораВстановіть у точці змішування мономеру та розчинника з гексаном/пропіленом для контролю розчиненого етилену.
У реакторіРозташуйте всередині CSTR поруч із мішалкою для контролю полімеризації в режимі реального часу.
Лінія переробкиРозташуйте на виході з іспарювальної камери для оптимізації відновлення непрореагованого етилену.
Вентиляційна лініяВстановлюється на лінії продувки/вентиляції для контролю викидів та забезпечення безпеки.