औद्योगिक पॉलिमर अनुप्रयोगों के लिए विश्वसनीय प्रतिक्रिया प्रणाली प्रदान करने वाला चीन लेटेक्स रिएक्टर निर्माता

चीन लेटेक्स रिएक्टर निर्माता औद्योगिक बहुलक अनुप्रयोगों के लिए विश्वसनीय प्रतिक्रिया प्रणाली प्रदान करता है

मूल प्रश्न का उत्तरःशिजियाजुआंग झेंगझोंग टेक्नोलॉजी कं, लिमिटेड का एक लेटेक्स रिएक्टर औद्योगिक पॉलिमर उत्पादन के लिए क्या प्रदान करता है?शिजियाझुआंग झेंगझोंग टेक्नोलॉजी कं, लिमिटेड (सेंटर इनामेल) स्टायरिन-बुटाडीन, विनाइल एसीटेट, एक्रिलिक और स्टायरिन-एक्रिलिक सिस्टम के पायसीकरण के लिए लेटेक्स रिएक्टरों का डिजाइन और निर्माण करता है,2,000 से 50,000 लीटर तक की कार्य मात्रा के साथ। इंजीनियरिंग चुनौती गर्मी हटाने की हैः पॉलिमरिंग स्टायरेन 73 kJ प्रति मोल और vinyl acetate 88 kJ प्रति मोल जारी करता है,और गर्मी को पर्याप्त तेजी से निकाला जाना चाहिए ताकि बैच को उसके 50-90°C सेटपॉइंट या कण आकार वितरण के ±1°C के भीतर रखा जा सकेरिएक्टरों को एएसएमई VIII डिवीजन 1 के अनुसार 316L स्टेनलेस स्टील में बनाया गया है, जिसका रेटिंग 1.0 एमपीए है, जिसमें उत्पाद-संपर्क खत्म Ra 0.4-0.8 μm है।

1एमुल्शन पॉलीमराइजेशन के लिए लेटेक्स रिएक्टर का निर्माण

एमुल्शन पॉलीमराइजेशन अद्वितीय रूप से मांग है क्योंकि उत्पाद एक कोलोइडल फैलाव है जो अपरिवर्तनीय रूप से कोएग्यूलेट हो सकता है।तीन डिजाइन क्षेत्रों से यह निर्धारित होता है कि क्या एक रिएक्टर एक-एक बैच के बाद स्पेस लेटेक्स का उत्पादन करता है:

• गर्मी हटाने की क्षमता:73 kJ/mol के स्टायरीन और 50% की अंतिम ठोस सामग्री के साथ, 20,000 L के बैच में फ़ीड अवधि के दौरान लगभग 7,000 MJ का उत्सर्जन होता है, औसत 200-400 kW और एक शिखर काफी अधिक होता है।गर्मी हटाने के बाद Q = U·A·LMTD, और लेटेक्स रिएक्टर में दीवार गुणांक घटता है क्योंकि चिपचिपाहट बढ़ जाती है और सतह पर पॉलिमर फिल्म बनती है।व्यावहारिक डिजाइनों में 400-900 W/m2 K की U पर एक जैकेट या आधा पाइप कॉइल को एक रिफ्लक्स कंडेनसर के साथ जोड़ा जाता है जो मोनोमर और पानी को वाष्पित और कंडेनस करके गर्मी को हटा देता है, साथ ही बड़े जहाजों पर हीट एक्सचेंजर के माध्यम से एक बाहरी परिसंचरण लूप। रिफ्लक्स कूलिंग अक्सर प्रमुख मार्ग है क्योंकि यह बिना किसी दीवार की सतह के गर्मी को हटा देता है।
• मोनोमर फ़ीड और कण न्यूक्लिएशनःलेटेक्स कणों का गठन स्मिथ-ईवर्ट सिद्धांत का अनुसरण करता है, जिसमें कण प्रारंभिक अंतराल के दौरान सर्फेक्टेंट माइसेल में न्यूक्लियट होते हैं और फिर बूंदों से मोनोमर प्रसार द्वारा बढ़ते हैं। कण का आकार,आम तौर पर 80-500 एनएम, जल्दी सेट किया जाता है और महत्वपूर्ण माइसेल एकाग्रता के सापेक्ष सर्फेक्टेंट सांद्रता, आरंभक अपघटन दर और तापमान प्रोफ़ाइल द्वारा शासित होता है।क्योंकि कणों की संख्या चक्र के पहले 10-20% के भीतर तय है, बीज चरण और 3-8 घंटे में मोनोमर इमल्शन फ़ीड दर का सटीक नियंत्रण बाद में होने वाली किसी भी चीज से अधिक महत्वपूर्ण है। इसलिए रिएक्टर को सटीक मीटरिंग पंपों की आवश्यकता होती है,तरल सतह के नीचे एक अच्छी तरह से डिजाइन फ़ीड बिंदु, और तंग तापमान नियंत्रण।
• रक्तस्राव और ग्रिट नियंत्रण:कोएग्युलेटेड पॉलिमर, जिसे ग्रिट या कोएग्युलम कहा जाता है, लेटेक्स उत्पादन में गुणवत्ता और रखरखाव की प्राथमिक समस्या है। यह बढ़ते कणों के कतरन-प्रेरित टकराव के माध्यम से बनता है,ठंड-तलना या इलेक्ट्रोलाइट शॉक के माध्यम से, स्थानीय मोनोमर पूलिंग के माध्यम से जहां फ़ीड खराब रूप से फैला हुआ है, और दीवार और इम्पेलर पर पॉलिमर फिल्म के निर्माण के माध्यम से जो बाद में ढीला हो जाता है। डिजाइन प्रतिक्रियाःरेडियल टर्बाइन के बजाय 2-4 मीटर/सेकंड की स्पीड पर कम कतरनी वाले अक्षीय टर्बाइन, कम और संकीर्ण या एक ऑफ-सेंट्रल या कोण माउंट के पक्ष में छोड़ा गया है, तत्काल फैलाव के लिए रोलर के नीचे फ़ीड वितरण, और Ra 0 पर एक चिकनी इलेक्ट्रोपोलिश्ड सतह।फिल्म चिपकने को कम करने के लिए 4 μm0.05-0.5% वजन से अधिक घन आमतौर पर इन कारणों में से एक का संकेत देता है।

2रिएक्टर विन्यास और डाउनस्ट्रीम चरण

एक लेटेक्स संयंत्र एक रिएक्टर से अधिक है। चार तत्व एक पूर्ण और विश्वसनीय उत्पादन प्रणाली को परिभाषित करते हैंः

• अर्ध-बैच बनाम निरंतर संचालनःअधिकतर विशेष लेटेक्स अर्ध-बैच में बनाया जाता हैः पानी, सर्फेक्टेंट, और मोनोमर का एक हिस्सा चार्ज किया जाता है, बीज का गठन किया जाता है, और शेष मोनोमर पायस और आरंभिक समाधान को 3-8 घंटों तक खिलाया जाता है।यह कण आकार और संरचना पर अधिकतम नियंत्रण देता है और एक पोत कई ग्रेड बनाने के लिए अनुमति देता हैकार्पेट और कागज कोटिंग के लिए स्टायरेन-बुटाडीन जैसे उच्च मात्रा वाले कमोडिटी लेटेक्स को अक्सर 6-12 हलचल टैंकों की एक ट्रेन में लगातार बनाया जाता है, जिसमें कई बिंदुओं पर मोनोमर और इनिशिएटर खिलाया जाता है,लचीलापन की कीमत पर स्थिर गुणवत्ता और बहुत अधिक अंतरिक्ष-समय उपज प्रदान करना.
• अवशिष्ट मोनोमर स्ट्रिपिंग:बहुलकरण के बाद, उत्पाद विनिर्देश और उत्सर्जन सीमाओं को पूरा करने के लिए अवशिष्ट मोनोमर को आमतौर पर 0.5-2% से घटाकर 100-1,000 ppm से कम किया जाना चाहिए।स्ट्रिपिंग रिएक्टर या एक समर्पित कंटेनर में 40-70°C पर वैक्यूम के तहत भाप स्ट्रिपिंग द्वारा किया जाता है, या रासायनिक स्ट्रिपिंग के साथ एक redox जोड़ी है कि शेष मोनोमर का उपभोग करता है। भाप स्ट्रिपिंग एक वैक्यूम प्रणाली, एक कंडेनसर के लिए एक स्ट्रिप्ड मोनोमर और पानी और विरोधी फोम क्षमता की आवश्यकता होती है,क्योंकि लेटेक्स वैक्यूम के तहत भारी फोमरासायनिक स्ट्रिपिंग सरल है लेकिन इसमें अवशिष्ट आरंभक टुकड़े जोड़े जाते हैं जो उत्पाद के रंग और गंध को प्रभावित कर सकते हैं।
• सामग्री, परिष्करण और सफाई:Ra 0.4 μm पर इलेक्ट्रोपोलिश्ड सतहों के साथ 316L स्टेनलेस स्टील मानक है, क्योंकि दीवार पर चिपके हुए कोई भी पॉलिमर फिल्म अंततः चट्टान के रूप में अलग हो जाती है और उत्पाद को दूषित करती है।पोतों को ढलान वाली तल के साथ निर्दिष्ट किया गया है, एक बड़ा निचला फ्लश या पूर्ण-होर वाल्व जो कोएगुलम गांठों को अवरुद्ध किए बिना गुजरता है, और फिल्म को हटाने के लिए 60-90 डिग्री सेल्सियस पर 0.5-1.0 एमपीए की क्षमता वाली उच्च दबाव सीआईपी प्रणाली।विभिन्न पोलीमर प्रकारों के अभियानों के बीच, एक विलायक या कास्टिक उबलने की आवश्यकता हो सकती है, इसलिए कंटेनर और इसके सील को सफाई रसायन और तापमान के लिए रेटेड किया जाना चाहिए।
• नियंत्रण, सुरक्षा और उत्सर्जनःविनाइल एसीटेट, बुटाडीन और एक्रिलिक मोनोमर ज्वलनशील होते हैं और बुटाडीन के मामले में मृत स्थानों में पेरोक्साइड और पॉपकॉर्न पॉलिमर बन सकते हैं।इनसे निपटने वाले रिएक्टरों को एटीईएक्स या आईईसीईएक्स वर्गीकरण की आवश्यकता होती है, नाइट्रोजन निष्क्रिय, दबाव राहत DIERS पद्धति का उपयोग करते हुए एक रनवे बहुलकरण के लिए आकार, और रक्षा की अंतिम पंक्ति के रूप में एक आपातकालीन अवरोधक इंजेक्शन प्रणाली।नियंत्रण में जैकेट और रिफ्लक्स पर कैस्केड तापमान नियंत्रण शामिल होना चाहिए, तापमान और दबाव के लिए इंटरलॉक फीड दर, और एक बैच रिकॉर्डर जो प्रत्येक अभियान के लिए पूरी प्रोफ़ाइल को दस्तावेज करता है, जो गैर-स्पेस बैचों की समस्या निवारण के लिए आवश्यक है।

लेटेक्स रिएक्टर गर्मी हटाने की रणनीतियाँ तुलना मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: एक लेटेक्स रिएक्टर को एक मानक रासायनिक रिएक्टर से अलग क्या बनाता है?

उत्तर: चार मतभेद। गर्मी हटाने का वर्चस्व हैः 73-88 kJ/mol की पॉलीमेराइजेशन एंथलपी के साथ विस्कोसिटी बढ़ रही है, जिससे शीतलन, न कि मिश्रण, सीमित कारक है, इसलिए लेटेक्स रिएक्टर जैकेट को जोड़ते हैं,रिफ्लक्स कंडेनसर, और बाहरी लूप जहां एक मानक रिएक्टर केवल एक जैकेट का उपयोग करता है। कतरनी को कम से कम किया जाना चाहिएः लेटेक्स एक कोलोइडल फैलाव है और उच्च कतरनी या उच्च टिप गति कणों को कोagulates,तो अक्षीय टरबाइन 2-4 मीटर/सेकंड पर 5-7 मीटर/सेकंड पर रेडियल टरबाइन की जगह लेते हैंसतह बहुत चिकनी होनी चाहिएः दीवार पर बनी कोई भी पॉलिमर फिल्म अंततः चट्टान के रूप में ढल जाती है, इसलिए Ra 0 पर इलेक्ट्रोपोलिश 316L।4 μm वैकल्पिक के बजाय मानक हैऔर उत्पाद को फ़िल्टर नहीं किया जा सकता है: कोएग्युलेटेड सामग्री को डाउनस्ट्रीम नहीं हटाया जा सकता है, इसलिए कंटेनर में रोकथाम एकमात्र उपलब्ध गुणवत्ता नियंत्रण है।

प्रश्न: इमल्शन पॉलीमराइजेशन में कणों के आकार को कैसे नियंत्रित किया जाता है?

उत्तरः कण संख्या न्यूक्लेएशन अंतराल के दौरान निर्धारित की जाती है, चक्र के लगभग पहले 5-20% के दौरान,और मुख्य रूप से महत्वपूर्ण माइकल एकाग्रता से ऊपर सर्फेक्टेंट की एकाग्रता और प्रतिक्रिया तापमान पर आरंभिक अपघटन दर द्वारा शासित है. उच्च सर्फेक्टेंट अधिक माइसेल देता है और इसलिए अधिक, छोटे कण; उच्च आरंभकर्ता अधिक कण और अधिक कण देता है। एक बार न्यूक्लेएशन पूरा हो जाने के बाद,कणों की संख्या अनिवार्य रूप से तय है और आगे मोनोमर फ़ीड बस मौजूदा कणों को बढ़ाता हैइसलिए व्यावहारिक नियंत्रण बीज के चरण पर केंद्रित हैः ± 2% के भीतर सटीक सतह सक्रिय पदार्थ शुल्क, ± 1 °C के भीतर तापमान रखा, और न्यूक्लेएशन के दौरान लगातार हलचल।पिछले बैच से बीज लेटेक्स जोड़ना कण आकार को सटीक रूप से ग्रेड के बाद ग्रेड पुनः पेश करने के लिए मानक औद्योगिक विधि है.

प्रश्न: पलायन पोलीमराइजेशन को कैसे रोका जाता है?

A: स्तरित सुरक्षा के माध्यम से। प्राथमिक नियंत्रण कैस्केड तापमान नियंत्रण है जो मोनोमर फ़ीड दर को सीमित करता है, क्योंकि फ़ीड दोनों प्रतिक्रियाशील और गर्मी स्रोत है;यदि तापमान सेटपॉइंट से ऊपर उठता है, फ़ीड स्वचालित रूप से बंद हो जाता है। माध्यमिक सुरक्षा जैकेट, रिफ्लक्स,और ठंडा पानी सभी उपलब्ध है और रिफ्लक्स कंडेनसर स्वतंत्र रूप से पूर्ण पीक गर्मी भार को हटाने के लिए आकारतृतीयक सुरक्षा एक उचित आकार की आपातकालीन राहत प्रणाली है जिसे एक वेंटिलेटेड भागने के लिए DIERS पद्धति का उपयोग करके डिज़ाइन किया गया है,क्योंकि पॉलीमराइजेशन एक साधारण वाष्प-दबाव प्रणाली के बजाय एक टेम्परिंग या संकर प्रणाली है. अंतिम सुरक्षा एक आपातकालीन अवरोधक इंजेक्शन प्रणाली है, आमतौर पर एक हाइड्रोक्विनोन या इसी तरह के शॉर्ट-स्टॉप एजेंट, जो अपने स्वयं के बिजली की आपूर्ति के साथ एक नाइट्रोजन-दबावयुक्त कंटेनर से खुराक दी जाती है,जो सेकंड के भीतर रासायनिक प्रतिक्रिया को रोकता है.

प्रश्न: चट्टान या कोएगुलम के गठन का कारण क्या है और इसे कैसे कम किया जाता है?

उत्तर: चार तंत्रों के माध्यम से ग्रिट बनता है। यांत्रिक कतरनीः अत्यधिक इम्पेलर टिप गति या बाहरी लूप में एक उच्च कतरनी पंप बढ़ते कणों से टकराता है और उन्हें पुल करता है,दो से चार मीटर/सेकंड पर टॉप स्पीड बनाए रखने और सर्कुलेशन लूप में कम कतरनी वाले पंपों का उपयोग करके कम किया गयास्थानीय मोनोमर पूलिंगः सतह पर या खराब मिश्रित क्षेत्र में जोड़ा गया फ़ूड मोनोमर समृद्ध क्षेत्रों का निर्माण करता है जहां थोक बहुलकरण होता है,यंत्र के नीचे सीधे तरल सतह के नीचे खिलाकर तय. दीवार की फिल्मः पॉलिमर असभ्य या खराब ठंडा सतहों पर चिपके रहता है और अंततः दूर हो जाता है, जिसे रा 0.4 माइक्रोन तक इलेक्ट्रोपॉलिशिंग और पर्याप्त दीवार गति बनाए रखने से रोका जाता है। रासायनिक अस्थिरताःइलेक्ट्रोलाइट जोड़ना, पीएच शिफ्ट, या फ्रीज-डिग, विद्युत दोहरी परत को संपीड़ित करता है और फैलाव को ढह जाता है,जमा करने के क्रम को नियंत्रित करके और भंडारण या परिवहन के दौरान कभी भी लेटेक्स को जमे रहने की अनुमति नहीं देकर प्रबंधित किया जाता है.

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