असंतृप्त रेज़िन रिएक्टर क्या है: यूपीआर प्रक्रिया, डिज़ाइन और अनुप्रयोग

असंतृप्त राल रिएक्टर क्या है: यूपीआर प्रक्रिया, डिजाइन और अनुप्रयोग

मूल प्रश्न का उत्तर:असंतृप्त रेजिन रिएक्टर क्या है?एक असंतृप्त रेज़िन रिएक्टर एक गर्म, उत्तेजित बर्तन होता है, जो आमतौर पर 316L स्टेनलेस स्टील का होता है और एक फ़्रेक्शनेटिंग कॉलम और एक कंडेनसर से सुसज्जित होता है, जिसमें असंतृप्त पॉलिएस्टर रेज़िन दो अलग-अलग चरणों में उत्पादित होता है। सबसे पहले, पॉलीकॉन्डेंसेशन: मेनिक एनहाइड्राइड और फ़ेथलिक एनहाइड्राइड या आइसोफ़थेलिक एसिड के डिबासिक एसिड मिश्रण को 190-220 डिग्री सेल्सियस पर ग्लाइकोल, आमतौर पर प्रोपलीन ग्लाइकोल के साथ प्रतिक्रिया की जाती है, जिससे पानी के रूप में लगभग 10-14% चार्ज नष्ट हो जाता है जब तक कि एसिड का मूल्य लक्ष्य तक नहीं गिर जाता, आमतौर पर 15-35 मिलीग्राम KOH/g। दूसरा, तनुकरण: गर्म पॉलिएस्टर को 70-90 डिग्री सेल्सियस पर स्टाइरीन मोनोमर में डाला जाता है ताकि 25 डिग्री सेल्सियस पर 300-800 सीपीएस की चिपचिपाहट के साथ 30-45% स्टाइरीन का घोल दिया जा सके। स्टाइरीन एक विलायक और क्रॉसलिंकिंग मोनोमर दोनों है जो बाद में समग्र को ठीक करता है, यही कारण है कि पोत को अवरोधक नियंत्रण और सख्त तापमान सीमाओं के साथ एक प्रतिक्रियाशील, ज्वलनशील मोनोमर को भी संभालना चाहिए।

1. दो चरणों वाली यूपीआर प्रक्रिया और इसे क्या नियंत्रित करता है

प्रत्येक चरण में अलग-अलग रसायन विज्ञान, अलग-अलग खतरे और एक अलग अंतिम बिंदु परीक्षण होता है:

• पॉलीकंडेनसेशन और जल निष्कासन:पहला चरण प्रतिवर्ती एस्टरीफिकेशन है। मेलिक एनहाइड्राइड और फ़ेथलिक एनहाइड्राइड प्रोपलीन ग्लाइकोल के साथ प्रतिक्रिया करके एक पॉलिएस्टर श्रृंखला बनाते हैं, जिससे पानी निकलता है जिसे आणविक भार बढ़ने के लिए लगातार हटाया जाना चाहिए। रिएक्टर को वाष्प आउटलेट पर एक पैक या ट्रेड फ्रैक्शनिंग कॉलम से सुसज्जित किया गया है, क्योंकि 190-220 डिग्री सेल्सियस पर निकलने वाला वाष्प शुद्ध पानी नहीं है, बल्कि ग्लाइकोल से भरपूर मिश्रण है, जो 188 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है और मूल्यवान है और इसे रिएक्टर में वापस किया जाना चाहिए। स्तंभ ऊपर के पानी को ग्लाइकोल से अलग करता है, जो वापस लौट जाता है; इसलिए स्तंभ दक्षता सीधे ग्लाइकोल खपत और प्रतिक्रिया समय दोनों को निर्धारित करती है। कम दर पर नाइट्रोजन का एक अक्रिय गैस स्पर्ज पानी को हटाने में सहायता करता है और, अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि वाष्प स्थान को ऑक्सीजन मुक्त रखता है, जो तापमान पर ऑक्सीडेटिव रंग गठन और समय से पहले जमने को रोकता है।
• अम्ल मान और अंतिम बिंदु:प्रतिक्रिया को समय के बजाय विश्लेषण पर रोक दिया जाता है। बैच के अंत में हर एक से दो घंटे में नमूने निकाले जाते हैं और एसिड मान के लिए शीर्षक दिया जाता है, जिसे प्रति ग्राम रेजिन के मिलीग्राम केओएच के रूप में व्यक्त किया जाता है, ग्रेड के आधार पर लक्ष्य आमतौर पर 15 और 35 के बीच होता है। हाइड्रॉक्सिल मान को समानांतर में ट्रैक किया जाता है, क्योंकि दोनों के बीच का अंतर औसत श्रृंखला की लंबाई को इंगित करता है, और अंतिम राल की चिपचिपाहट इससे आती है। बहुत जल्दी रोकने से एक नरम, कम ताकत वाला ठीक किया गया उत्पाद खराब जल प्रतिरोध के साथ निकल जाता है; बहुत दूर जाने से रिएक्टर में जमाव का खतरा होता है, जो एक गंभीर और महंगी घटना है, क्योंकि जमे हुए द्रव्यमान को मैन्युअल रूप से काटना पड़ता है। इसलिए कई पौधे समय के विरुद्ध एसिड मूल्य की गणना करते हैं और परिवर्तन की दर देखते हैं, क्योंकि एसिड मूल्य गिरने पर प्रतिक्रिया धीमी हो जाती है और एक चपटा वक्र चेतावनी देता है कि अंतिम बिंदु निकट है।
• सीआईएस-ट्रांस आइसोमेरिज़ेशन और राल प्रतिक्रियाशीलता:एक सूक्ष्म लेकिन व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया हर जगह चलती है: श्रृंखला में मैलिक एस्टर इकाइयां ट्रांस, या फ्यूमरेट में आइसोमेराइज होती हैं, जो पॉलीकंडेंसेशन तापमान पर बनती हैं। यह मायने रखता है क्योंकि फ्यूमरेट समूह मैलेट समूहों की तुलना में कहीं अधिक आसानी से स्टाइरीन के साथ सह-बहुलक हो जाते हैं, इसलिए आइसोमेराइजेशन की डिग्री सीधे तैयार राल की प्रतिक्रियाशीलता और इलाज की गति को निर्धारित करती है, और इसलिए जेल का समय और समग्र का एक्सोथर्म। उच्च तापमान, लंबे समय और, कुछ फॉर्मूलेशन के लिए, उत्प्रेरक या ग्लाइकोल की पसंद से आइसोमेराइजेशन को बढ़ावा मिलता है। यही कारण है कि समान एसिड मान और चिपचिपाहट वाले दो रेजिन अलग-अलग दरों पर ठीक हो सकते हैं, और बैच का थर्मल इतिहास अंतिम विश्लेषण जितना ही महत्वपूर्ण है। पौधे तापमान प्रोफाइल को ठीक करके और जहां ग्रेड इसकी मांग करता है वहां आइसोमर सामग्री को मापकर इसे नियंत्रित करते हैं।
• स्टाइरीन प्रदूषण और अवरोधक नियंत्रण:दूसरा चरण शारीरिक रूप से सरल और रासायनिक रूप से जोखिम भरा है। लगभग 180-200°C पर गर्म पॉलिएस्टर को स्टाइरीन मोनोमर युक्त एक तनुकरण टैंक में डाला जाता है, और मिश्रण को 70-90°C तक ठंडा किया जाता है और एक सजातीय घोल में मिश्रित किया जाता है। खतरे तीन गुना हैं. स्टाइरीन 145°C पर उबलता है, इसलिए अगर इसे बहुत तेजी से मिलाया जाए तो गर्म राल डालने से जोरदार उबाल आता है। जब तक इसे रोका नहीं जाता तब तक स्टाइरीन लगभग 100°C से ऊपर स्वतः ही पोलीमराइज़ हो जाता है, और अवरोधक, आमतौर पर हाइड्रोक्विनोन या 100-300 पीपीएम पर प्रतिस्थापित कैटेचोल, समय के साथ समाप्त हो जाता है और केवल घुली हुई ऑक्सीजन के साथ ही प्रभावी होता है। और तनुकरण ऊष्माक्षेपी है, इसलिए टैंक को एक जैकेट और एक कंडेनसर की आवश्यकता होती है। इसलिए तनुकरण टैंकों को एक बड़े वाष्प स्थान, एक आपातकालीन शीतलन प्रणाली, नीचे एक डंप टैंक और अवरोधक स्तर और घुलित ऑक्सीजन पर सख्त प्रक्रियाओं के साथ डिज़ाइन किया गया है।

2. एक असंतृप्त राल रिएक्टर इंजीनियरिंग

चार डिज़ाइन सुविधाएँ एक उद्देश्य-निर्मित यूपीआर रिएक्टर को एक सामान्य-उद्देश्य वाले राल पोत से अलग करती हैं:

• ताप प्रणाली और तापमान एकरूपता:यूपीआर पॉलीकंडेनसेशन 190-220 डिग्री सेल्सियस पर चलता है, जो आर्थिक दबाव पर भाप की व्यावहारिक सीमा से ऊपर है, इसलिए रिएक्टर को एक परिसंचारी गर्मी हस्तांतरण तरल पदार्थ द्वारा गर्म किया जाता है, आमतौर पर एक बाइफिनाइल-डाइफेनिल ऑक्साइड यूटेक्टिक, या एक दबावयुक्त गर्म पानी या थर्मल तेल प्रणाली द्वारा, आधे पाइप कॉइल या तरल दबाव के लिए रेटेड डिंपल जैकेट के माध्यम से। एकरूपता मायने रखती है क्योंकि बर्तन में गर्म निचली सतह और ठंडी ऊपरी दीवार दोनों होती है, और जो सामग्री संघनित होती है और दीवार के नीचे वापस चली जाती है वह तापमान के संपर्क में आती है जो स्थानीय जमाव का कारण बन सकती है। डिज़ाइन प्रतिक्रियाओं में जैकेटिंग शामिल है जो सामान्य तरल स्तर से ऊपर फैली हुई है, दीवार स्क्रेपर्स या क्लोज-क्लीयरेंस एंकर के साथ एक आंदोलनकारी, और उच्च आपूर्ति तापमान के बजाय हीटिंग माध्यम की उच्च परिसंचरण दर द्वारा प्राप्त कम दीवार तापमान ढाल शामिल है।
• कॉलम, कंडेनसर और वैक्यूम प्रावधान:यूपीआर रिएक्टर पर वाष्प प्रणाली बारह घंटे और तीस घंटे के बैच के बीच का अंतर है। वाष्प आउटलेट पर 3-6 सैद्धांतिक चरणों का एक पैक किया गया स्तंभ पानी को ऊपर से गुजरते समय ग्लाइकोल लौटाता है, और इसे वाष्प भार के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए जो बैच के आरंभ में चरम पर होता है, जब जल विकास दर उच्चतम होती है, और फिर गिरती है। ओवरहेड कंडेनसर के बाद एक विभाजक या एक प्राप्त करने वाला बर्तन होता है जहां पानी की परत खींची जाती है और मापी जाती है, क्योंकि पानी संग्रह की दर प्रतिक्रिया प्रगति का एक वास्तविक समय संकेतक है। कई पौधे 400-700 एमबार के एक मामूली वैक्यूम के तहत बैच को पूरा करते हैं ताकि तापमान को बढ़ाए बिना पानी के अंतिम हिस्से को बाहर निकाला जा सके, जिसके लिए बर्तन, कॉलम और कंडेनसर को पूर्ण वैक्यूम के लिए रेट करने की आवश्यकता होती है।
• चिपचिपाहट सीमा के पार आंदोलन:बैच के दौरान सामग्री पूरी तरह से चरित्र बदल देती है, पिघले हुए एनहाइड्राइड और ग्लाइकोल के पतले मिश्रण के रूप में शुरू होती है, श्रृंखला बढ़ने के साथ मोटी हो जाती है, और फिर स्टाइरीन जोड़ने पर तेजी से पतली हो जाती है। इसलिए आंदोलनकारी को एक विस्तृत श्रृंखला में काम करना चाहिए, लेकिन आमतौर पर टरबाइन या संयुक्त एंकर और टरबाइन व्यवस्था के साथ एक सिंगल-स्पीड या दो-स्पीड मशीन होती है, क्योंकि कमजोर पड़ने से पहले अंतिम चिपचिपाहट मध्यम होती है, आमतौर पर चरम के बजाय 500-3,000 सीपीएस। घूमने से रोकने के लिए बैफल्स आवश्यक हैं, जो मिश्रण और गर्मी हस्तांतरण दोनों को नष्ट कर देते हैं। तनुकरण टैंक अपने स्वयं के आंदोलक के साथ एक अलग बर्तन है, जो एक गर्म चिपचिपी धारा को कम-चिपचिपापन वाले मोनोमर में मिश्रित करने के लिए अनुकूलित है, बिना एक भंवर बनाए जो हवा में खींचता है, क्योंकि हवा के फंसने से तैयार टुकड़े टुकड़े में बुलबुले पैदा होते हैं।
• सामग्री, फिनिशिंग और उत्पाद की शुद्धता:316L स्टेनलेस स्टील यूपीआर रिएक्टरों के लिए मानक है क्योंकि अभिकारक हल्के अम्लीय होते हैं और क्योंकि लौह संदूषण रंग का कारण बनता है और राल की भंडारण स्थिरता को कम करता है। वेल्डेड सीम चिकनी होती हैं और बर्तन अक्सर निष्क्रिय हो जाता है; जहां संभव हो आंतरिक कॉइल्स या बैफल्स से बचा जाता है क्योंकि वे स्थिर क्षेत्र बनाते हैं जहां जेल बन सकता है। सभी उत्पाद संपर्क सतहों को दरारों से मुक्त होना चाहिए, और नीचे के आउटलेट वाल्व को धंसे हुए डिज़ाइन के बजाय फ्लश-माउंट किया जाना चाहिए, क्योंकि वाल्व बॉडी में छोड़ी गई राल की एक जेब जेल हो जाएगी और इसे अवरुद्ध कर देगी। पूरे सिस्टम को डिज़ाइन किया जाना चाहिए ताकि जेल वाले बैच को हटाया जा सके, जिसका मतलब आमतौर पर एक बड़ा शीर्ष मैनवे होता है और, गंभीर मामलों में, जेल को नरम करने के लिए रिफ्लक्स के तहत विलायक उबालने का प्रावधान होता है।

असंतृप्त राल रिएक्टर प्रक्रिया चरण तुलना मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: असंतृप्त और संतृप्त पॉलिएस्टर रेज़िन के बीच क्या अंतर है?

ए: अंतर पॉलिमर बैकबोन में कार्बन-कार्बन डबल बॉन्ड की उपस्थिति है, और यह बदलता है कि सामग्री का उपयोग कैसे किया जाता है। एक असंतृप्त पॉलिएस्टर मैलिक एनहाइड्राइड से बनाया जाता है, जो श्रृंखला के साथ प्रतिक्रियाशील दोहरे बंधन पेश करता है। ये राल निर्माण के दौरान प्रतिक्रिया नहीं करते हैं; इसके बजाय वे बाद में स्टाइरीन मोनोमर के साथ क्रॉसलिंक करते हैं जब राल को पेरोक्साइड आरंभकर्ता के साथ ठीक किया जाता है, जिससे तरल राल एक कठोर थर्मोसेट ठोस में बदल जाता है। यही कारण है कि असंतृप्त पॉलिएस्टर राल ग्लास फाइबर कंपोजिट, नाव पतवार, टैंक और पैनल के लिए मैट्रिक्स सामग्री है। एक संतृप्त पॉलिएस्टर में ऐसी कोई रीढ़ की हड्डी की असंतृप्ति नहीं होती है, यह एक थर्मोप्लास्टिक है, और इसका उपयोग कोटिंग्स, पाउडर कोटिंग्स और चिपकने वाले पदार्थों में किया जाता है। यह अंतर यही कारण है कि असंतृप्त राल रिएक्टर को स्टाइरीन, एक प्रतिक्रियाशील ज्वलनशील मोनोमर को संभालना चाहिए, जबकि एक संतृप्त राल रिएक्टर ऐसा नहीं करता है।

प्रश्न: एसिड वैल्यू क्या है और यह मुख्य परीक्षण क्यों है?

ए: एसिड मान एक ग्राम राल में मुक्त कार्बोक्जिलिक एसिड समूहों को बेअसर करने के लिए आवश्यक पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के मिलीग्राम की संख्या है, जो एक तौले हुए नमूने को घोलकर और मानक अल्कोहल KOH के साथ अनुमापन द्वारा निर्धारित किया जाता है। यह मुख्य परीक्षण है क्योंकि यह मापता है कि पॉलीकंडेनसेशन कितनी दूर तक चला गया है: जैसे-जैसे श्रृंखला बढ़ती है एसिड समूहों का उपभोग होता है, इसलिए एसिड मूल्य में गिरावट का मतलब बढ़ती आणविक भार है। लक्ष्य ग्रेड पर निर्भर है, सामान्य प्रयोजन रेजिन के लिए आमतौर पर 15-35 मिलीग्राम KOH/g। व्यावहारिक महत्व तीन गुना है: एसिड मूल्य चिपचिपाहट के साथ सहसंबंधित होता है और इसलिए राल की हैंडलिंग, यह पानी के प्रतिरोध और ठीक किए गए उत्पाद के रासायनिक प्रतिरोध को निर्धारित करता है, क्योंकि अवशिष्ट एसिड समूह हाइड्रोफिलिक होते हैं, और यह काफी तेज़ है, लगभग दस मिनट, एक निश्चित खाना पकाने के समय पर निर्भर होने के बजाय बैच को सही बिंदु पर रोकने के लिए उपयोग किया जाता है।

प्रश्न: असंतृप्त पॉलिएस्टर रेज़िन में स्टाइरीन का उपयोग क्यों किया जाता है?

उत्तर: स्टाइरीन एक साथ दो कार्य करता है। यह एक विलायक है, जो साफ पॉलिएस्टर की चिपचिपाहट को हजारों पाउंड से घटाकर 300-800 सीपीएस तक कर देता है ताकि राल को स्प्रे किया जा सके, ब्रश किया जा सके या ग्लास फाइबर में डाला जा सके। और यह क्रॉसलिंकिंग मोनोमर है: इलाज के दौरान, पेरोक्साइड आरंभकर्ता मुक्त कण उत्पन्न करता है जो पॉलिएस्टर बैकबोन में स्टाइरीन डबल बॉन्ड और फ्यूमरेट डबल बॉन्ड दोनों को खोलता है, जिससे एक कठोर त्रि-आयामी नेटवर्क बनता है। क्योंकि स्टाइरीन को वाष्पित होने के बजाय अंतिम ठोस में शामिल किया जाता है, इसे एक प्रतिक्रियाशील मंदक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, यही कारण है कि इसे अस्थिर कार्बनिक यौगिक उत्सर्जन के लिए विनियमित किया जाता है और क्यों कम-स्टाइरीन और स्टाइरीन-मुक्त फॉर्मूलेशन विकसित किए जा रहे हैं। विशिष्ट स्टाइरीन सामग्री 30-45% है, और अनुपात आवश्यक चिपचिपाहट और क्रॉसलिंक घनत्व, और इसलिए ठीक किए गए टुकड़े टुकड़े की कठोरता और गर्मी प्रतिरोध द्वारा निर्धारित किया जाता है।

प्रश्न: असंतृप्त राल रिएक्टर में समय से पहले जमाव का क्या कारण है?

उत्तर: आवृत्ति के क्रम में चार कारण। अवरोधक का नुकसान: हाइड्रोक्विनोन या कैटेचोल अवरोधक का लगातार सेवन किया जाता है और यह केवल तभी प्रभावी होता है जब घुलित ऑक्सीजन मौजूद होती है, इसलिए यदि नाइट्रोजन स्पार्ज को तनुकरण के दौरान बहुत लंबे समय तक छोड़ दिया जाता है, या यदि अवरोधक को कम चार्ज किया गया था, तो ऑक्सीजन का स्तर गिर जाता है और पोलीमराइजेशन शुरू हो जाता है। अत्यधिक तापमान: स्टाइरीन लगभग 100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर आसानी से पॉलिमराइज़ हो जाता है, इसलिए गर्म पॉलिएस्टर को बहुत तेज़ी से जोड़ने, या तनुकरण टैंक में शीतलन विफलता से तापमान खतरे के क्षेत्र में बढ़ जाता है। संदूषण: पेरोक्साइड सर्जक के निशान, रेडिकल-उत्पन्न करने वाले संदूषक, या तांबे या लोहे जैसी धातु के निशान नाटकीय रूप से पोलीमराइजेशन को तेज करते हैं। और तापमान पर विस्तारित पकड़: प्रत्येक राल में ऊंचे तापमान पर एक सीमित पॉट जीवन होता है, और अपने अंतिम बिंदु से परे कई घंटों तक 190-220 डिग्री सेल्सियस पर रखा गया बैच जेल जाएगा। रोकथाम प्रक्रियात्मक होने के साथ-साथ यांत्रिक भी है: सत्यापित अवरोधक शुल्क, घुलनशील ऑक्सीजन जांच, तनुकरण टैंक पर तापमान इंटरलॉक और नीचे एक आपातकालीन डंप टैंक।