पिगमेंट रिएक्टर क्या हैः संश्लेषण, फैलाव और प्रक्रिया डिजाइन

मूल प्रश्न का उत्तरःपिगमेंट रिएक्टर क्या है?पिगमेंट रिएक्टर एक हलचल पोत है जिसमें कार्बनिक या अकार्बनिक पिगमेंट या तो रासायनिक रूप से संश्लेषित होता है या भौतिक रूप से वाहक में फैला होता है, और अधिकांश पौधे दोनों कर्तव्यों को करते हैं।संश्लेषण में एज़ो कपलिंग शामिल है, जहां एक डायज़ोनियम नमक को एक युग्मन घटक के साथ 0-5 डिग्री सेल्सियस और 4-7 के नियंत्रित पीएच पर क्रोमोफोर बनाने के लिए प्रतिक्रिया में लाया जाता है, और फथलोसियानिन का गठन होता है,जो इसके बजाय एक उच्च उबलते विलायक में 180-220°C की आवश्यकता होती हैफैलाव एक भौतिक कार्य है जिसमें 15-30 मीटर/सेकंड की गति से चलने वाले उच्च-कतरनी फैलाव का उपयोग करके एग्लोमेरेट्स को 0.1-1 माइक्रोमीटर के लक्ष्य कण आकार तक तोड़ दिया जाता है।इसलिए रिएक्टर को असामान्य रूप से व्यापक रेंज को कवर करना होगा: एक छोर पर क्रायोजेनिक युग्मन, दूसरे छोर पर गर्म संश्लेषण और बीच में उच्च ऊर्जा विसारण,यही कारण है कि वर्णक संयंत्रों आमतौर पर एक सार्वभौमिक मशीन के बजाय कई समर्पित जहाजों निर्दिष्ट.

1पिगमेंट रिएक्टर के दो कर्तव्य वर्गों की सेवा करनी चाहिए

संश्लेषण और फैलाव लगभग विपरीत आवश्यकताओं को लागू करते हैं और एक ही पात्र में उन्हें मिश्रण करना गुणवत्ता की समस्याओं का सबसे आम स्रोत हैः

• एज़ो युग्मन और निम्न तापमान संश्लेषणःएज़ो रंगद्रव्य, जो सभी कार्बनिक रंगद्रव्यों का लगभग आधा हिस्सा हैं, एक प्राथमिक सुगंधित अमाइन को सोडियम नाइट्राइट और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ 0-5 डिग्री सेल्सियस पर डायज़ोटिसिंग करके तैयार किए जाते हैं,उसके बाद प्राप्त डायज़ोनियम नमक को एक नाफथॉल के साथ जोड़ना, एसीटोएसीटानिलाइड या पाइराज़ोलोन घटक। दोनों चरणों को सख्ती से प्रतिबंधित किया जाता है। डायज़ोनियम नमक लगभग 5-10 डिग्री सेल्सियस से ऊपर विघटित होते हैं, नाइट्रोजन का विकास करते हैं और टार उप-उत्पादों का गठन करते हैं,इसलिए डिआज़ोटिज़ेशन के एक्सोथर्म को अवशोषित करने के लिए पर्याप्त क्षमता के साथ बर्तन को एक ठंडे सैलून या ग्लाइकोल जैकेट की आवश्यकता होती है।युग्मन दर पीएच द्वारा शासित होती है, जिसे एक संकीर्ण बैंड में रखा जाना चाहिए, आमतौर पर 4-7, एक साथ एसिड या क्षार के अतिरिक्त द्वारा,गलत पीएच के बाद से बस अंगूठी पर गलत युग्मन स्थिति और इसलिए गलत छाया का उत्पादन करता हैक्रिस्टल का आकार और कण का आकार, जो टोनिंग शक्ति और पारदर्शिता को निर्धारित करते हैं, यहां निर्धारित हैं और बाद में आसानी से सही नहीं किया जा सकता है।
• फाथलोसियानिन और उच्च तापमान संश्लेषणःCopper phthalocyanine blue and green are made by reacting phthalic anhydride or phthalonitrile with a copper salt and urea or a nitrogen source at 180-220°C in a high-boiling solvent such as alkylbenzene or trichlorobenzene, मोलिब्डेनम या अमोनियम मोलिब्डेट उत्प्रेरक के साथ। रिएक्टर एक रिफ्लक्स कंडेनसर और एक विलायक वसूली प्रणाली के साथ एक गर्म दबाव कंटेनर है,और यह एक विषम मिश्रण है कि प्रतिक्रिया आगे बढ़ने के रूप में बहुत मोटी हो जाता है संभाल करना चाहिए, एक भारी शुल्क लंगर या हेलिकल रिबन हलचल की आवश्यकता होती है। संश्लेषण के बाद कच्चे रंगद्रव्य को एसिड पेस्ट या नमक मिट्टी के रूप में विकसित किया जाता है,चूंकि संश्लेषित उत्पाद एक मोटा हैइस मार्ग में पूंजी और ऊर्जा की आवश्यकता होती है और रिएक्टर के बजाय सॉल्वेंट रिकवरी और वेंटिलेशन ट्रीटमेंट सिस्टम संयंत्र पर हावी होते हैं।
• उच्च कतरनी फैलाव और डीएग्लूमेरेशनःनिर्मित वर्णक 10-100 माइक्रोग्राम के एग्लोमेरेट के रूप में आता है और प्राप्त होने वाली रंग शक्ति, चमक और पारदर्शिता 0 के प्राथमिक कणों में इन्हें तोड़ने पर निर्भर करती है।05-1 माइक्रोमीटरविसारण तीन चरणों में किया जाता है। प्रीमिक्सिंग राल समाधान या सर्फेक्टेंट के साथ वर्णक सतह को गीला करता है, फंसे हुए हवा और पानी की जगह लेता है। डीएग्लूमेरेशन तीव्र कतरनी लागू करता है,आम तौर पर एक रोटर-स्टेटर विसारक के साथ जिसका टॉप स्पीड 15-30 m/s तक पहुँचता है, या सबसे अच्छे ग्रेड के लिए एक मोती मिल के साथ। लेटडाउन फिर ध्यान से हलचल के तहत अंतिम फॉर्मूला के लिए एकाग्रता को पतला करता है,क्योंकि उस चरण में आगे काटना पहले से विकसित फैलाव को क्षतिग्रस्त कर सकता है या इसे पुनर्मूल्यांकन कर सकता हैतापमान को पूरे क्षेत्र में नियंत्रित किया जाना चाहिए, क्योंकि ऊर्जा का इनपुट बड़ा होता है और कई कार्बनिक रंगद्रव्य ऊष्मा के प्रति संवेदनशील होते हैं।
• परिष्करणः निस्पंदन, धोने और सूखनेःरिएक्टर के बाद जो होता है वह रिएक्टर के समान ही अंतिम वर्णक को निर्धारित करता है। वर्णक स्लरी को फिल्टर प्रेस, नट्सचे फिल्टर या रोटरी वैक्यूम फिल्टर पर फ़िल्टर किया जाता है,और नमक हटाने के लिए धोया, जो महत्वपूर्ण है क्योंकि अवशिष्ट इलेक्ट्रोलाइट तैयार कोटिंग में फ्लोकुलेशन का कारण बनता है और चमक को कम करता है। प्रेस केक, आमतौर पर 25-45% ठोस, फिर एक ट्रे, पैडल या स्प्रे ड्रायर में सूख जाता है,और सुखाने की स्थिति अंतिम कण कठोरता निर्धारित करती हैः अत्यधिक सुखाने से कठिन एग्लोमेरेट उत्पन्न होते हैं जिन्हें किसी भी मात्रा में फैलाव नहीं किया जाएगा। कुछ रंगद्रव्य सतह उपचार के अधीन होते हैं,कणों को सिलिका के साथ कोटिंग, एल्यूमिना या एक कार्बनिक संशोधक फैलावशीलता, मौसम प्रतिरोध या पुनरावृत्ति में सुधार करने के लिए।रिएक्टर डिस्चार्ज ठोस पदार्थों और कण आकार में सुसंगत होना चाहिए या डाउनस्ट्रीम उपकरण अनुकूलित नहीं किया जा सकता है.

2रंग स्थिरता के लिए एक रंगद्रव्य रिएक्टर का डिजाइन

तीन डिजाइन निर्णय यह निर्धारित करते हैं कि क्या एक पौधा छाया को छू सकता है और इसे बैच के बाद बैच रख सकता है:

• ड्यूटी के अनुसार हलचलकर्ता का चयन:कोई भी एकल हलचलकर्ता सभी वर्णक कर्तव्यों को पूरा नहीं करता है। डायज़ोटिकेशन और युग्मन के लिए एक कम कतरनी, उच्च प्रवाह वाले इम्पेलर की आवश्यकता होती है, आमतौर पर एक तिरछी ब्लेड टरबाइन या एक हाइड्रोफिल,क्योंकि लक्ष्य एसिड के तेजी से थोक मिश्रण है, नाइट्राइट और युग्मन घटक और जैकेट की दीवार पर एक्सोथर्म की त्वरित हटाने, नहीं कतरनी। उच्च तापमान phthalocyanine संश्लेषण एक लंगर या दीवार scrapers के साथ एक हेलिकल रिबन की जरूरत है,क्योंकि द्रव्यमान मोटा हो जाता है और दीवार फिल्म गर्मी हस्तांतरण पर हावी हैफैलाव के लिए इसके विपरीत की आवश्यकता होती हैः एक उच्च कटाव रोटर-स्टेटर, एक विलायक डिस्क, या एक धीमी लंगर के साथ एक उच्च गति फैलाव का एक समाक्षीय संयोजन जो पूरे बैच को आगे बढ़ता रहता है।आरपीएम के बजाय टॉप स्पीड द्वारा थ्रूपुट निर्दिष्ट करना आवश्यक है, क्योंकि एक बड़े पोत में एक ही शाफ्ट गति से बहुत कम टिप गति और बहुत कमजोर फैलाव होता है।
• तापमान और पीएच नियंत्रण सटीकताःरंग क्रिस्टल के रूप और कण के आकार से निर्धारित होता है, और दोनों प्रतिक्रिया के दौरान तापमान और पीएच के कार्य हैं। डायज़ोटाइजेशन 0-5°C पर आयोजित किया जाता है, और लक्ष्य के कुछ डिग्री के भीतर युग्मन,क्योंकि 3-5 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि भी क्रिस्टल की आदत को बदल देती है और इसलिए छाया और पारदर्शिताइसके लिए ठंडे नमकीन या ग्लाइकोल के साथ एक जैकेट वाले बर्तन की आवश्यकता होती है।और एक नियंत्रण प्रणाली है कि एक तापमान वृद्धि के बाद प्रतिक्रिया करने के बजाय अभिकर्मक फ़ीड ramping द्वारा exotherm का अनुमान लगाता है. कुपलिंग के दौरान पीएच को लगभग प्लस या माइनस 0.2 इकाइयों के भीतर रखा जाना चाहिए, जिसके लिए तेजी से प्रतिक्रिया देने वाले, अच्छी तरह से रखे गए जांच की आवश्यकता होती है, एक व्यापक टर्नडाउन के साथ एक मीटरिंग पंप,और तरल सतह पर नहीं बल्कि इम्पेलर के पास उच्च उथल-पुथल वाले क्षेत्र में स्थित एक जोड़ बिंदु, जहां मिश्रण में कई सेकंड लगेंगे।
• सामग्री, सफाई और क्रॉस-कंटॉमिनेशनःपिगमेंट संयंत्र एक ही उपकरण में कई रंगों का उत्पादन करते हैं, और प्रमुख गुणवत्ता जोखिम पिछले बैच से स्थानांतरण है।मानक है क्योंकि यह साफ किया जा सकता है और लोहे का योगदान नहीं करताग्लास-लाइन स्टील का उपयोग तब किया जाता है जब रसायन एसिडिक या क्लोरीनेट होता है, जैसे डायज़ोनियम काम में, हालांकि इसमें खराब गर्मी हस्तांतरण होता है।साफ करने के लिए डिजाइन का मतलब है कोई मृत पैर नहीं, हलचल करने वाले शाफ्ट या बैफल्स में कोई दरारें नहीं, पूर्ण जल निकासी, और या तो स्प्रे गेंदों के साथ साफ-सफाई प्रणाली या, छोटे संयंत्रों के लिए, एक डिजाइन जो तेजी से मैन्युअल सफाई की अनुमति देता है।कई उत्पादक रंग परिवार के अनुसार पात्रों को समर्पित करते हैं, पीले, लाल और नीले रंग को अलग रखें, क्योंकि पूरी तरह से साफ करने से भी एक गास्केट ग्रूव से हर निशान नहीं हटाया जा सकता है।

पिगमेंट रिएक्टर कार्य तुलना मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: वर्णक संश्लेषण और वर्णक फैलाव में क्या अंतर है?

उत्तर: संश्लेषण रसायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से वर्णक अणु और उसकी क्रिस्टलीय संरचना बनाता है, जबकि फैलाव वर्णक के भौतिक संघटनों को तोड़ता है जो पहले से मौजूद हैं। संश्लेषण में,एक एज़ो वर्णक 0-5°C पर डायज़ोटिज़ेशन और युग्मन द्वारा बनाया जाता है, और परिस्थितियां क्रिस्टल के रूप, कण आकार और इसलिए छाया, पारदर्शिता और दृढ़ता निर्धारित करती हैं; यहां एक त्रुटि को नीचे की ओर सही नहीं किया जा सकता है।ऊर्जा अलग-अलग कणों पर लागू होती है जो एक साथ चिपके हुए होते हैंइसलिए एक ही रंगद्रव्य पाउडर अलग-अलग फॉर्मूलेशन में बहुत अलग परिणाम दे सकता है।और एक संयंत्र एक मशीन में दोनों करने की कोशिश करने के बजाय एक अच्छी तरह से नियंत्रित प्रतिक्रिया पोत और एक अलग उच्च कतरनी फैलाव कदम दोनों की जरूरत है.

प्रश्न: एज़ो युग्मन को 5°C से नीचे क्यों चलाया जाना चाहिए?

एः क्योंकि डायज़ोनियम मध्यवर्ती थर्मल रूप से अस्थिर है। डायज़ोनियम नमक लगभग 5-10 डिग्री सेल्सियस से ऊपर तेजी से विघटित होते हैं, नाइट्रोजन जारी करते हैं और फेनोलिक टार और अन्य रंगीन उप-उत्पादों का गठन करते हैं;कि अपघटन अभिकर्मक है कि युग्मन किया जाना चाहिए खपत, इसलिए उपज गिर जाती है, और उप-उत्पाद रंगद्रव्य को दूषित करते हैं और छाया को मंद करते हैं। कम तापमान भी परिणाम को प्रभावित करता है जो वाणिज्यिक रूप से सबसे महत्वपूर्ण हैःक्रिस्टल रूप और कण आकार वितरण युग्मन के दौरान उत्पादित टोनिंग ताकत निर्धारित, पारदर्शिता और तैयार रंगद्रव्य के रियोलॉजी, और दोनों की गति के लिए संवेदनशील हैं जिसमें नाभिक बनते हैं और बढ़ते हैं, जो बदले में तापमान पर निर्भर है।इस कारण से रिएक्टर diazotisation exotherm के लिए आकार दिया समर्पित ठंडा नमकीन या ग्लाइकोल क्षमता की जरूरत है, केवल परिवेश शीतलन के लिए नहीं।

प्रश्न: आप कैसे मापते हैं कि कोई वर्णक विसारण पूर्ण है या नहीं?

उत्तर: तीन विधियों का प्रयोग एक साथ किया जाता है। हेगमैन बारीकता गेज या ग्राइंडोमीटर एक कॉपर ग्रूव में फैलाव को खींचकर और कणों के पहले दिखाई देने के स्थान को नोट करके कार्यशाला के फर्श पर एक त्वरित रीडिंग देता है;कोटिंग ग्रेड के लिए आमतौर पर हेगमैन पैमाने पर 5 से 7 की आवश्यकता होती है, जो लगभग 15-25 माइक्रोमीटर से नीचे के अधिकतम कण आकार के अनुरूप होता है।लेजर विवर्तन एक पूर्ण कण आकार वितरण देता है और जहां लक्ष्य एक विशिष्ट d50 या d90 है उपयोग किया जाता हैउच्च प्रदर्शन वाले रंगद्रव्यों के लिए आमतौर पर 0.1-1 माइक्रोमीटर। और रंग माप, स्पेक्ट्रोफोटोमीटर द्वारा एक मानक के खिलाफ रंग शक्ति और छाया की तुलना, अंतिम परीक्षण है,क्योंकि यह एक स्वीकार्य कण आकार पढ़ने के लिए संभव है और अभी भी पूर्ण रंग विकसित नहीं किया है. सबसे पहले ड्रॉडाउन को चलाना, फिर कण आकार के साथ पुष्टि करना, फिर रंग पर जारी करना अच्छा अभ्यास है.

प्रश्न: पिगमेंट रिएक्टर में बैच-टू-बैच छाया परिवर्तन का कारण क्या है?

उत्तर: इसके पांच कारण हैं। युग्मन के दौरान तापमान में उतार-चढ़ाव, क्योंकि कुछ डिग्री भी क्रिस्टल की आदत और छाया को बदल देता है; यह सबसे आम है। पीएच उतार-चढ़ाव,क्योंकि सुगंधित अंगूठी पर युग्मन की स्थिति पीएच पर निर्भर करती हैकच्चे माल में परिवर्तन, विशेष रूप से शुद्धता और युग्मन घटक के आइसोमर सामग्री में,यही कारण है कि आने वाली सामग्री को केवल प्रमाण पत्र पर स्वीकार किए जाने के बजाय पिघलने की बिंदु और परीक्षण द्वारा योग्य किया जाता है. जोड़ने की दर और मिश्रण ऊर्जा, जो स्थानीय अतिसंतृप्ति और इसलिए न्यूक्लेएशन और कण आकार को नियंत्रित करती है।यही कारण है कि रंग परिवारों अक्सर पोत द्वारा अलग कर रहे हैं और क्यों सफाई सत्यापन के रूप में ज्यादा प्रतिक्रिया के रूप में मायने रखता है.