تولید کننده راکتور سیلیکون چین ارائه راه حل های واکنش برای صنایع تولیدی سیلیکون

تولید کننده راکتور سیلیکون در چین ارائه دهنده راه حل های واکنش برای صنایع تولید سیلیکون

پاسخ به سوال اصلی:یک راکتور سیلیکون از شرکت Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd چه چیزی را برای صنایع تولید سیلیکون فراهم می کند؟شرکت Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) راکتورهای سیلیکون را برای کل مسیر تولید سیلیکون مهندسی و تولید می کند: هیدرولیز کلروسیلان، تراکم سیلانول، پلیمریزاسیون تعادلی باز شدن حلقه، خنثی سازی کاتالیزور و تخلیه خلاء سیکلیک های باقی مانده. حجم کارکرد مخازن از 500 تا 20000 لیتر متغیر است و باید طیف وسیعی از ویسکوزیته را در صنعت شیمی، از سیالات 10 سانتی استوکس تا صمغ های 1000000 سانتی استوکس، مدیریت کند. راکتورها بین 80 تا 200 درجه سانتیگراد با دقت ±1 درجه سانتیگراد، تحت خلاء تا 1-10 میلی بار برای استریپینگ کار می کنند و از فولاد ضد زنگ 316L مطابق با ASME VIII Division 1 با فشارهای طراحی از خلاء کامل تا 1.0 مگاپاسکال ساخته می شوند.

1. مراحل فرآیندی که یک راکتور سیلیکون را تعریف می کنند

تولید سیلیکون از این نظر غیرمعمول است که یک خانواده از مخازن باید برای یک مرحله هیدرولیز خورنده، یک مرحله پلیمریزاسیون کاتالیزوری و یک مرحله تخلیه خلاء بالا خدمت کنند. چهار مرحله طراحی را تعیین می کنند:

• هیدرولیز کلروسیلان: دی متیل دی کلرو سیلان با آب واکنش داده و الیگومرهای ترمینال سیلانول و کلرید هیدروژن تولید می کند: (CH3)2SiCl2 + H2O منجر به [(CH3)2SiO]n به علاوه 2 HCl می شود. واکنش سریع، به شدت گرمازا است و گاز کلرید هیدروژن تولید می کند که در تماس با هرگونه رطوبت، اسید هیدروکلریک تشکیل می دهد. بنابراین این مرحله نیازمند ساختار مقاوم در برابر خوردگی، معمولاً 316L با پوشش های مقاوم در برابر اسید یا هاستلوی برای قطعات مرطوب، یک سیستم جذب و شستشوی HCl در خروجی هوا و تماس موثر گاز-مایع است. دما باید زیر حدود 40-60 درجه سانتیگراد نگه داشته شود تا توزیع وزن مولکولی هیدرولیزات کنترل شود و تشکیل گونه های سیکلیک محدود شود.
• پلیمریزاسیون تعادلی باز شدن حلقه: سیلیکون های سیکلیک مانند D4 و D5 با استفاده از یک کاتالیزور قلیایی، معمولاً سیلانولات پتاسیم در 10-100 ppm، در دمای 140-180 درجه سانتیگراد، یا با یک کاتالیزور اسیدی در دمای 80-120 درجه سانتیگراد، به پلی دی متیل سیلیکون خطی پلیمریزه می شوند. واکنش یک تعادل است: در پایان، مخلوط هنوز حاوی 10-18٪ سیکلیک است که باید بعداً استریپ شود. از آنجایی که تعادل به جای سینتیکی، ترمودینامیکی کنترل می شود، عوامل طراحی حیاتی عبارتند از: دمای یکنواخت، پراکندگی موثر کاتالیزور در ابتدا، و خنثی سازی سریع و کامل کاتالیزور در انتها، زیرا کاتالیزور باقی مانده باعث انحراف ویسکوزیته و برگشت در طول ذخیره سازی می شود.
• افزایش ویسکوزیته و اختلاط ویسکوزیته بالا: وزن مولکولی با نسبت زنجیره متوقف کننده به سیکلیک ها تعیین می شود و محصول حاصل از سیال 10 سانتی استوکس تا صمغ 1000000 سانتی استوکس متغیر است. در انتهای بالا، مخزن در رژیم کاملاً لامینار عمل می کند، جایی که یک پروانه توربین به سادگی یک سوراخ ایجاد می کند و اختلاط کاملاً به جابجایی مثبت متکی است. پروانه مناسب یک روبان مارپیچی یا یک روبان مارپیچی دوگانه با فاصله دیواره 3-8 میلی متر است، که گاهی اوقات با یک لنگر مرکزی یا یک دیسپرس کننده هم محور برای فاز اولیه کم ویسکوزیته ترکیب می شود. توان محرکه می تواند به 200 کیلووات در یک مخزن 10000 لیتری برسد و شفت و گیربکس باید برای شروع کار تحت بار کامل اندازه گیری شوند.
• تخلیه و استریپینگ سیکلیک: پس از پلیمریزاسیون، سیکلیک های باقی مانده و گونه های با وزن مولکولی پایین تحت خلاء در 1-10 میلی بار و 150-200 درجه سانتیگراد حذف می شوند تا مشخصات محصول و محدودیت های محتوای فرار برآورده شوند. حذف با انتشار فرارها از یک مایع بسیار ویسکوز محدود می شود، بنابراین طراحی باید تجدید سطح را به حداکثر برساند: یک اواپراتور فیلم نازک یا فیلم پاک شده موثرترین است، در حالی که در خود راکتور از یک پروانه روبانی با سطح بالا همراه با مسیر کوتاه به خروجی بخار و یک سیستم خلاء بالا که برای بار بخار اندازه گیری شده است، استفاده می شود. اسپارژینگ نیتروژن با نرخ پایین با کاهش فشار جزئی فرارها به استریپینگ کمک می کند.

2. مهندسی یک راکتور سیلیکون برای کیفیت پایدار محصول

سه تصمیم مهندسی تعیین می کند که آیا یک راکتور سیلیکون وزن مولکولی و ویسکوزیته ثابت را بچ به بچ تولید می کند:

• انتقال حرارت در طیف ویسکوزیته: انتقال حرارت Q = U·A·LMTD است و در سرویس سیلیکون، U با افزایش ویسکوزیته کاهش می یابد زیرا فیلم دیواره ضخیم می شود و توده لامینار می شود. یک مرحله کم ویسکوزیته ممکن است به 600-900 وات بر متر مربع·کلوین برسد، در حالی که یک صمغ 100000 سانتی استوکس می تواند به زیر 100 وات بر متر مربع·کلوین بدون تجدید دیواره کاهش یابد. پاسخ طراحی: یک کویل نیمه لوله یا ژاکت فرورفته برای قابلیت فشار، یک لنگر یا روبان با پاک کننده ها برای تجدید فیلم دیواره، و برای مخازن بزرگتر، یک حلقه گردش خارجی از طریق یک مبدل پوسته و لوله یا صفحه ای با ویسکوزیته بالا. یکنواختی دما در ±1 درجه سانتیگراد در سراسر بچ ضروری است زیرا تعادل ترمودینامیکی کنترل می شود و نقاط داغ تعادل سیکلیک را تغییر می دهند.
• اضافه کردن و خاموش کردن کاتالیزور: پراکندگی کاتالیزور در ابتدا و خنثی سازی کامل در انتها دو لحظه ای هستند که توزیع وزن مولکولی را تعیین می کنند. کاتالیزور به صورت یک بچ اصلی رقیق شده مستقیماً به منطقه برش بالا زیر پروانه تزریق می شود و خنثی سازی از دوز استوکیومتری اسید فسفریک، فسفات سیلیل یا دی اکسید کربن استفاده می کند، و سپس یک دوره نگهداری در دما برای اجازه دادن به تشکیل کامل نمک. خاموش شدن ناقص شایع ترین علت انحراف ویسکوزیته در ذخیره سازی است، بنابراین مخزن باید شامل یک نازل کوئنچ اختصاصی، یک حلقه گردش مجدد برای اختلاط سریع و یک مرحله تأیید باشد که تغییر ویسکوزیته محصول را پس از یک تست حرارتی شتاب یافته اندازه گیری می کند.
• مواد، آب بندی و یکپارچگی خلاء: 316L استاندارد برای سرویس پلیمریزاسیون و تخلیه است؛ هاستلوی C-276 یا پوشش فلوروپلیمر برای مرحله هیدرولیز که در آن اسید هیدروکلریک وجود دارد، استفاده می شود. تحت خلاء عمیق، هر مسیر نشتی اکسیژن را وارد می کند که باعث ژل شدن و زرد شدن در دمای 150-200 درجه سانتیگراد می شود، بنابراین مخزن باید با یک مهر و موم مکانیکی دوگانه با سیال مانع، واشرهای فلزی یا اورینگ های الاستومری با کیفیت بالا که برای دما درجه بندی شده اند، مشخص شود و یک تست نشتی هلیوم با نرخ کمتر از 1 x 10^-6 میلی بار·لیتر بر ثانیه انجام شود. تجهیزات خلاء باید برای بار گاز دائمی و بار بخار قابل تراکم اندازه گیری شوند، با یک کندانسور خلاء و گیرنده قبل از پمپ ها.

ماتریس مقایسه مراحل سرویس راکتور سیلیکون

سوالات متداول (FAQ)

س: محدوده ویسکوزیته ای که یک راکتور سیلیکون باید مدیریت کند چیست؟

پاسخ: کل محدوده تجاری، که برای یک خانواده محصول واحد بسیار وسیع است. سیالات سیلیکونی از 0.65 تا 100000 سانتی استوکس، امولسیون های سیلیکونی نازک مانند آب، ترکیبات و گریس های سیلیکونی تا 100000 تا 1000000 سانتی استوکس، و صمغ های سیلیکونی مورد استفاده در لاستیک های با قوام بالا، به طور موثر نیمه جامد هستند. راکتوری که فقط برای سرویس کم ویسکوزیته طراحی شده است، نمی تواند انتهای بالا را تولید کند، زیرا در رژیم لامینار زیر عدد رینولدز حدود 10، پروانه باید به طور فیزیکی ماده را جابجا کند تا تلاطم ایجاد کند. بنابراین طرح های عملی از آرایش هم محور یا روبان مارپیچی با پاک کننده ها استفاده می کنند، با یک گیربکس و شفت که برای شروع کار با بار کامل در حداکثر ویسکوزیته محصول و نه میانگین، درجه بندی شده اند.

س: چرا تخلیه در تولید سیلیکون بسیار مهم است؟

پاسخ: از آنجایی که پلیمریزاسیون تعادلی از نظر ترمودینامیکی محدود است، محتویات راکتور در حالت تعادل هنوز حدود 10-18٪ سیلیکون های سیکلیک، عمدتاً D4، D5 و D6 را در بر می گیرد. اینها باید به زیر حدود 100-1000 ppm بسته به درجه محصول و الزامات نظارتی کاهش یابند، زیرا بر بو، فراریت و انطباق با محدودیت های مربوط به سیلیکون های سیکلیک خاص تأثیر می گذارند. حذف تحت خلاء بالا در 1-10 میلی بار و 150-200 درجه سانتیگراد اتفاق می افتد و با انتشار فرارها از طریق پلیمر ویسکوز محدود می شود تا فشار بخار خود. به همین دلیل تجدید سطح بر طراحی غالب است: اواپراتورهای فیلم پاک شده و پروانه های روبانی با سطح بالا، مخازن بزرگ با تجدید سطح ضعیف را برتری می دهند.

س: چه موادی برای راکتورهای سیلیکون استفاده می شود؟

پاسخ: فولاد ضد زنگ 316L برای سرویس پلیمریزاسیون، ترکیب و تخلیه استاندارد است، جایی که شیمی غیر خورنده است و خطرات اصلی آلودگی محصول و اکسیداسیون دمای بالا تحت خلاء هستند. برای مرحله هیدرولیز کلروسیلان، که در آن کلرید هیدروژن و اسید هیدروکلریک وجود دارد، 316L حاشیه ای است و هاستلوی C-276، پوشش فلوروپلیمر یا مخزن شیشه ای مشخص می شود. فلزات کمی باید در همه موارد کنترل شوند زیرا آهن، و به خصوص مس، تخریب را کاتالیز می کنند و باعث تغییر رنگ در دمای 150-200 درجه سانتیگراد می شوند. انتخاب الاستومر نیز مهم است: نیتریل استاندارد در سرویس سیلیکون تخریب می شود و به جای آن از مهره های فلوئوروالاستومر یا روکش PTFE استفاده می شود.

س: راکتور سیلیکون چگونه با راکتور استاندارد رنگ یا رزین متفاوت است؟

پاسخ: سه تفاوت غالب است. سرویس خلاء: پردازش سیلیکون به طور معمول به 1-10 میلی بار در دمای 150-200 درجه سانتیگراد برای تخلیه نیاز دارد، در حالی که راکتور رنگ یا رزین معمولاً برای فشار اتمسفر یا کمی مثبت با کندانسور رفلاکس طراحی می شود، بنابراین مخزن سیلیکون به درجه بندی خلاء کامل، آب بندی هلیوم و مجموعه مهر و موم و واشر درجه بندی شده برای خلاء نیاز دارد. ویسکوزیته: سیلیکون به 1000000 سانتی استوکس در مقابل حداکثر پوشش معمولی 50000 سانتی استوکس می رسد، که نیازمند پروانه های روبانی یا هم محور و توان محرکه بسیار بزرگتر است. دقت حرارتی: از آنجایی که پلیمریزاسیون یک واکنش تعادلی است، یکنواختی ±1 درجه سانتیگراد توزیع وزن مولکولی را تعیین می کند، در حالی که راکتورهای رزین عمدتاً نیاز به جلوگیری از اگزوترم های فرار دارند.