Silikon Üretimi Endüstrileri İçin Reaksiyon Çözümleri Sunan Çin Silikon Reaktör Üreticisi

Silikon Reaktör Üreticisi, Silikon Üretimi Endüstrileri İçin Reaksiyon Çözümleri Sunuyor

Temel soruyu yanıtlamak: Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd'den bir silikon reaktörü silikon üretim endüstrilerine ne sunar? Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel), tüm siloksan üretim rotasını kapsayan silikon reaktörleri tasarlar ve üretir: klorosilan hidrolizi, silanol yoğunlaşması, halka açma dengeleme polimerizasyonu, katalizör nötralizasyonu ve artık döngüsel maddelerin vakumla uzaklaştırılması. Kaplar 500 ila 20.000 L çalışma hacmine sahiptir ve kimya endüstrisindeki en geniş viskozite aralığını, 10 cSt akışkanlardan 1.000.000 cSt sakızlara kadar işlemelidir. Reaktörler, vakumla 1-10 mbar'a kadar sıyırma için 80 ila 200°C arasında ±1°C hassasiyetle çalışır ve ASME VIII Bölüm 1'e göre 316L paslanmaz çelikten, tam vakumdan 1.0 MPa'ya kadar tasarım basınçlarıyla üretilir.

1. Bir Silikon Reaktörünü Tanımlayan İşlem Aşamaları

Silikon üretimi, tek bir kap ailesinin aşındırıcı bir hidroliz aşamasına, katalitik bir polimerizasyon aşamasına ve yüksek vakumlu bir uzaklaştırma aşamasına hizmet etmesi gerektiği için olağandışı bir durumdur. Tasarımı belirleyen dört aşama vardır:

• Klorosilan Hidrolizi: Dimetildiklorosilan, silanol uçlu oligomerler ve hidrojen klorür vermek üzere su ile reaksiyona girer: (CH3)2SiCl2 + H2O, [(CH3)2SiO]n artı 2 HCl verir. Reaksiyon hızlı, güçlü ekzotermik ve hidrojen klorür gazı üretir, bu da herhangi bir nemle temas ettiğinde hidroklorik asit oluşturur. Bu aşama bu nedenle korozyona dayanıklı yapı, tipik olarak asitlere dayanıklı astarlara sahip 316L veya ıslak parçalar için Hastelloy, havalandırmada bir HCl emme ve yıkama sistemi ve verimli gaz-sıvı teması gerektirir. Hidrolizatın moleküler ağırlık dağılımını kontrol etmek ve döngüsel türlerin oluşumunu sınırlamak için sıcaklık yaklaşık 40-60°C'nin altında tutulmalıdır.
• Halka Açma Dengeleme Polimerizasyonu: D4 ve D5 gibi döngüsel siloksanlar, halka açma ile doğrusal polidimetilsiloksana polimerize edilir. Bu, yaygın olarak potasyum silanolat ile 10-100 ppm, 140-180°C'de veya asit katalizörü ile 80-120°C'de yapılır. Reaksiyon bir dengedir: tamamlandığında karışım hala %10-18 döngüsel madde içerir, bu daha sonra sıyrılmalıdır. Denge termodinamik olarak kontrol edildiği için, kritik tasarım faktörleri tekdüze sıcaklık, başlangıçta verimli katalizör dağılımı ve sonradan hızlı ve tam katalizör nötralizasyonudur, çünkü kalan katalizör depolama sırasında viskozite kaymasına ve geri dönmeye neden olur.
• Viskozite Artışı ve Yüksek Viskoziteli Karıştırma: Moleküler ağırlık, zincir durdurucu ve döngüsel madde oranına göre belirlenir ve sonuç ürün 10 cSt akışkanlardan 1.000.000 cSt sakızlara kadar değişir. Üst uçta, kap laminer rejimde derinlemesine çalışır, burada bir türbin çarkı basitçe bir delik açar ve karıştırma tamamen pozitif deplasmana dayanır. Doğru çark, duvar boşluğu 3-8 mm olan bir helisel şerit veya çift helisel şerittir, bazen erken düşük viskoziteli faz için merkezi bir çapa veya koaksiyel bir dağıtıcı ile birleştirilir. 10.000 L'lik bir kapta tahrik gücü 200 kW'a ulaşabilir ve şaft ve dişli kutusu tam yük altında başlatma için boyutlandırılmalıdır.
• Uzaklaştırma ve Döngüsel Sıyırma: Polimerizasyondan sonra, artık döngüsel maddeler ve düşük moleküler ağırlıklı türler, ürün spesifikasyonlarını ve uçucu madde içeriği sınırlarını karşılamak için 1-10 mbar ve 150-200°C'de vakum altında uzaklaştırılır. Uzaklaştırma, yüksek viskoziteli bir sıvıdan uçucuların difüzyonu ile sınırlıdır, bu nedenle tasarım yüzey yenilenmesini en üst düzeye çıkarmalıdır: ince film veya sıyırıcı film evaporatörü en etkili olanıdır, reaktörün kendisinde ise yüksek yüzeyli bir şerit çark, buhar çıkışına kısa bir yol ve buhar yükü için boyutlandırılmış yüksek vakum sistemi ile birlikte kullanılır. Düşük hızda azot üfleme, uçucuların kısmi basıncını azaltarak sıyırmayı destekler.

2. Kararlı Ürün Kalitesi İçin Bir Silikon Reaktörünün Mühendisliği

Üç mühendislik kararı, bir silikon reaktörünün parti parti tutarlı moleküler ağırlık ve viskozite üretip üretmediğini belirler:

• Viskozite Aralığında Isı Transferi: Isı transferi Q = U·A·LMTD'dir ve silikon hizmetinde U, viskozite yükseldikçe çöker çünkü duvar filmi kalınlaşır ve kütle laminer hale gelir. Düşük viskoziteli bir aşama 600-900 W/m2·K'ya ulaşabilirken, 100.000 cSt'lik bir sakız, duvar yenilenmesi olmadan 100 W/m2·K'nın altına düşebilir. Tasarım tepkisi: basınç kapasitesi için yarım boru bobini veya dimple ceket, duvar filmini yenilemek için sıyırıcıları olan bir çapa veya şerit ve daha büyük kaplar için yüksek viskoziteli bir kabuk ve boru veya plaka değiştirici aracılığıyla harici bir sirkülasyon döngüsü. Parti boyunca ±1°C içindeki sıcaklık tekdüzeliği, dengeleme termodinamik olarak kontrol edildiği ve sıcak noktaların döngüsel dengeyi kaydırdığı için esastır.
• Katalizör Eklenmesi ve Durdurulması: Başlangıçta katalizör dağılımı ve sonda tam nötralizasyon, moleküler ağırlık dağılımını belirleyen iki andır. Katalizör, doğrudan çarkın altındaki yüksek kesme bölgesine seyreltilmiş bir ana karışım olarak enjekte edilir ve nötralizasyon, fosforik asit, silil fosfat veya karbondioksitin stokiyometrik bir dozunu kullanır, ardından tuzun tam olarak oluşması için sıcaklıkta bir bekleme süresi gelir. Tam olmayan durdurma, depolama sırasında viskozite kaymasının en yaygın nedenidir, bu nedenle kap, özel bir söndürme nozulu, hızlı karıştırma için bir sirkülasyon döngüsü ve hızlandırılmış bir ısı-yaşlandırma testi sonrasında ürün viskozite değişimini ölçen bir doğrulama adımı içermelidir.
• Malzemeler, Sızdırmazlık ve Vakum Bütünlüğü: Polimerizasyon ve uzaklaştırma hizmeti için 316L standarttır; hidroklorik asidin bulunduğu hidroliz aşaması için Hastelloy C-276 veya bir floropolimer astar kullanılır. Derin vakum altında, herhangi bir sızıntı yolu oksijenin girmesine neden olur, bu da 150-200°C'de jel oluşumuna ve sararmaya neden olur, bu nedenle kap, bariyer akışkanlı çift mekanik salmastra, metal contalar veya sıcaklık için derecelendirilmiş yüksek kaliteli elastomer O-ringler ile belirtilmeli ve 1 x 10^-6 mbar·L/s'nin altındaki bir hızda helyum sızıntı testi yapılmalıdır. Vakum ekipmanı, hem kalıcı gaz yükü hem de yoğunlaşabilir buhar yükü için boyutlandırılmalıdır, pompaların önünde bir vakum kondansatörü ve alıcısı olmalıdır.

Silikon Reaktörü Hizmet Aşamaları Karşılaştırma Matrisi

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Bir silikon reaktörü hangi viskozite aralığını işlemelidir?

C: Tam ticari aralık, tek bir ürün ailesi için olağanüstü derecede geniştir. Silikon akışkanlar 0,65 ila 100.000 cSt arasında, silikon emülsiyonları su kadar ince, silikon bileşikleri ve gresleri 100.000 ila 1.000.000 cSt'ye ulaşır ve yüksek konsistanslı kauçukta kullanılan silikon sakızları etkili bir şekilde yarı katıdır. Yalnızca düşük viskoziteli hizmet için tasarlanmış bir reaktör, laminer rejimde yaklaşık 10'un altındaki bir Reynolds sayısında çarkın türbülans yaratmak yerine malzemeyi fiziksel olarak yerinden oynatması gerektiği için üst ucu üretemez. Pratik tasarımlar bu nedenle, ortalama viskozite yerine maksimum ürün viskozitesinde tam yükte başlatma için derecelendirilmiş bir dişli kutusu ve şaft ile bir koaksiyel düzen veya sıyırıcıları olan bir helisel şerit kullanır.

S: Silikon üretiminde uzaklaştırma neden bu kadar önemlidir?

C: Denge polimerizasyonu termodinamik olarak sınırlı olduğundan, dengedeki reaktör içeriği hala yaklaşık %10-18 döngüsel siloksan, özellikle D4, D5 ve D6 içerir. Bunlar, koku, uçuculuk ve belirli döngüsel siloksanlara ilişkin kısıtlamalara uyumu etkiledikleri için, ürün sınıfına ve düzenleyici gereksinimlere bağlı olarak yaklaşık 100-1.000 ppm'in altına düşürülmelidir. Uzaklaştırma, 1-10 mbar ve 150-200°C'de yüksek vakum altında gerçekleşir ve buhar basıncının kendisinden ziyade uçucuların viskoz polimer içinden difüzyonu ile sınırlıdır. Bu nedenle yüzey yenilenmesi tasarımı domine eder: sıyırıcı film evaporatörleri ve yüksek yüzeyli şerit çarklar, zayıf yüzey yenilenmesine sahip büyük kaplardan daha iyi performans gösterir.

S: Silikon reaktörleri için hangi malzemeler kullanılır?

C: 316L paslanmaz çelik, kimyanın aşındırıcı olmadığı ve ana risklerin ürün kontaminasyonu ve vakum altında yüksek sıcaklık oksidasyonu olduğu polimerizasyon, bileştirme ve uzaklaştırma hizmeti için standarttır. Hidrojen klorür ve hidroklorik asidin bulunduğu klorosilan hidroliz aşaması için 316L marjinaldir ve Hastelloy C-276, bir floropolimer astar veya cam kaplı bir kap belirtilir. Demir ve özellikle bakır, 150-200°C'de bozunmayı katalize ettiği ve renk bozulmasına neden olduğu için, tüm durumlarda iz metaller kontrol edilmelidir. Elastomer seçimi de önemlidir: standart nitril siloksan hizmetinde bozulur ve bunun yerine florokarbon elastomer veya PTFE kaplı contalar kullanılır.

S: Bir silikon reaktörü standart bir boya veya reçine reaktöründen nasıl farklıdır?

C: Üç fark baskındır. Vakum hizmeti: silikon işleme, uzaklaştırma için rutin olarak 150-200°C'de 1-10 mbar gerektirir, oysa bir boya veya reçine reaktörü genellikle atmosferik veya hafif pozitif basınç için bir geri akış kondansatörü ile tasarlanır, bu nedenle silikon kabı tam vakum derecesi, helyum sızdırmazlığı ve vakum dereceli bir conta ve conta seti gerektirir. Viskozite: silikon, tipik bir kaplama maksimumu olan 50.000 cSt'ye karşılık 1.000.000 cSt'ye ulaşır, bu da şerit veya koaksiyel çarklar ve çok daha büyük tahrik gücü gerektirir. Termal hassasiyet: polimerizasyon bir denge reaksiyonu olduğu için, ±1°C tekdüzeliği moleküler ağırlık dağılımını belirler, oysa reçine reaktörleri öncelikle kaçak ekzotermlerden kaçınmak için gereklidir.