|
یک راکتور پلیمریزاسیون چیست؟ اصول، انواع و کاربردها
اصول راکتور پلیمر سازی
,انواع راکتورهای پلیمریزاسیون
,کاربردهای راکتور پلیمریزاسیون
یک راکتور پلیمریزاسیون چیست؟ اصول، انواع و کاربردها
جواب دادن به سوال اصلي:راکتور پلیمر سازی چیست و چگونه رشد زنجیره ای را برای تولید پلیمرهای تجاری کنترل می کند؟یک راکتور پلیمریزاسیون یک ظرف تحت فشار یا جوی است که در آن مولکول های مونومری به صورت شیمیایی به ماکرومولکول های زنجیره ای طولانی از طریق رادیکال های آزاد، کاتیونیک، آنیونیک،یا مکانیسم های رشد مرحله ایواحدهای صنعتی کنترل حرارتی دقیق را حفظ می کنند زیرا exotherms به 50-90 kJ / mol می رسد و افزایش 1 درجه C می تواند وزن مولکولی را 5-10 درصد تغییر دهد.راکتورهای معلق و امولسیون به طور معمول 60 تا 85 درصد تبدیل در هر گذر را به دست می آورند، در حالی که خطوط لجن مداوم 95-99 درصد را با زمان اقامت 1-4 ساعت فشار می دهند.و نظارت بر وزن مولکولی زنده، مونومر خام را به پلیمرهای 10^3-10^6 g/mol برای پلاستیک تبدیل می کنند.، لاستیک و فیبر.
اصول اصلی عملکرد راکتورهای پلیمریزاسیون
- ** مدیریت حرارتی اکزوترم:**هر پلیمریزاسیون 50-90 kJ/mol را آزاد می کند؛ یخچال های ژاکت شده و رفلکس کاندنسرها گرما را از بین می برند تا دمای آن در حدود ۱ تا ۲ درجه سانتیگراد باشد.جلوگیری از توزیع گسترده و گسترده وزن مولکولی.
- ** کنترل وزن مولکولی:**عوامل انتقال زنجیره ای، غلظت شروع کننده و زمان اقامت وزن مولکولی میانگین عددی (Mn) را تنظیم می کنند؛ سیستم های زنده / کنترل شده (ATRP، RAFT) شاخص پلی دیسپرسیتی (PDI) را در نزدیکی 1.05-1 دارند.20.
- ** توزیع زمان اقامت (RTD):**مخازن مخلوط مداوم (CSTR) و لوله های جریان پلاگین با مخازن در سری N = 4-10 مدل سازی می شوند تا تبدیل را پیش بینی کنند و از مناطق مرده که باعث آلودگی می شوند جلوگیری کنند.
انواع اصلی راکتورهای پلیمر سازی
- ** راکتورهای اتوکلاوی دسته:**ظروف شیشه ای یا فولاد ضد زنگ (0.5-50 m3) برای پلیمرهای ویژه و کم حجم؛ اجازه انعطاف پذیری دستور العمل و تغییر آسان درجه را می دهد.
- **قطارهای مخلوط شده مستمر (CSTR):**مجموعه ای از مخازن 2-6 تحریک شده برای آبگوشت PE / PP با حجم بالا؛ تبدیل ثابت 95-99 درصد را با کنترل آنلاین MFR (سرعت جریان ذوب) ارائه می دهد.
- ** راکتورهای لوله ای و حلقه ای:**واحدهای لوله ای با فشار بالا (100 تا 3000 بار) برای LDPE؛ RTD باریک و اقامت کوتاه (10 تا 60 ثانیه) تولید شاخه بندی زنجیره طولانی کنترل شده.
فناوری های راکتور پلیمریزاسیون ماتریس مقایسه
| نوع راکتور | مکانیسم پلیمریزاسیون | پنجره عملیاتی | تبدیل معمول |
|---|---|---|---|
| اتوکلاو دسته | رادیکال های آزاد / یونیک (علقمه، امولسیون) | 20 تا 200 درجه سانتیگراد، محیط 10 بار | 60 تا 85 درصد در هر پاس |
| قطار CSTR | مواد گندم / گندم بدون قطع | 50 تا 110 درجه سانتیگراد، 1-60 بار | 95 تا 99 درصد حالت ثابت |
| لوله ای (LDPE) | رادیکال های آزاد با فشار بالا | 150 تا 300 درجه سانتیگراد، 1000 تا 3000 بار | 15 تا 25 درصد در هر پاس (بازیافت) |
| راکتور حلقه ای | آب خیس (کروم/زیگلر) | 60 تا 110 درجه سانتیگراد، 30-70 بار | 95 تا 98 درصد |
سوالات متداول (FAQ)
سوال: اصل علمی اصلی کنترل وزن مولکولی پلیمر چیست؟
A: وزن مولکولی توسط نسبت تکثیر به پایان و همچنین نرخ انتقال زنجیره ای تنظیم می شود. اپراتورها دوز شروع کننده، سطح عامل انتقال زنجیره ای را تنظیم می کنند.و درجه حرارت برای تنظیم وزن مولکولی متوسط (Mn) و نگه داشتن پلی دیسپرسیت (PDI) در محدوده.
سوال: چرا انحراف درجه حرارت 1 درجه سانتیگراد در پلیمر سازی اهمیت دارد؟
A: پلیمریزاسیون exotherms از 50-90 kJ / mol باعث می شود نرخ بسیار حساس به درجه حرارت؛ یک افزایش 1 درجه C می تواند سرعت واکنش را 8-15 درصد افزایش دهد و Mn را 5-10 درصد تغییر دهد،گسترش توزیع و تخریب خواص مکانیکی.
سوال: اثر ژل چیست و چگونه مدیریت می شود؟
A: اثر ترامزدورف-نوریش (ژل) تبدیل را به طور خودکار با افزایش لزوم و کاهش سرعت پایان می دهد. با رقیق کردن حلال، تغذیه مونومر مرحله ای مدیریت می شود.و بهبود خنک کننده ژاکت برای جلوگیری از نقاط داغ.
س: کیفیت محصول در داخل راکتور چگونه بررسی می شود؟
A: سُند های آنلاین سرعت جریان ذوب (MFR) ، FTIR در خط و نمونه گیری دوره ای GPC وزن مولکولی و تبدیل را ردیابی می کنند؛ قطارهای CSTR از بازخورد برای تنظیم کاتالیزور و دمای در عرض چند دقیقه استفاده می کنند.
ویدیو
ویدیو
ویدیو
ویدیو
