Ugrás a tartalomra
+41 52 511 3200 (SUI)     + 1 713 364 5427 (USA)     
Inline viszkozitásmérés polimerizációs reakciókban

Bevezetés

A polimer előállítása az alkalmazott kémia egyik legfontosabb területe, jelentős számú alkalmazásipar és óriási gazdasági hatás miatt. A polimerek olyan makromolekulák, amelyeket egyszerű kémiai komponensekből (monomerek) állítanak elő kémiai reakcióval, amelyet polimerizációnak neveznek. A természetes termékek olcsó pótlói helyett kiváló minőségű lehetőségeket kínáltak sokféle alkalmazásra. Filmszigetelésként használt szilárd, öntött forma formájában használják az autótestekhez, TV-szekrényekhez, repülőgép-alkatrészekhez, habokhoz a kávéscsészékhez és a hűtőszekrény-szigeteléshez, ruházati és szőnyegszálakhoz, ragasztókhoz, gumiabroncsokhoz és csövekhöz, festékekhez és egyéb bevonatokhoz, valamint sok más anyaghoz. egyéb alkalmazások.

polimerek

Alkalmazás

A polimerizációk kihívása az online nyomon követés. A kémiai reakciókban és különösen a polimerizációs reakciókban az átalakulás meghatározásának képessége rendkívül jelentős, mivel szükség van a folyamatok szoros megfigyelésére és vezérlésére, valamint a meglévő és az új gyártási folyamatok teljesítményének javítására. A molekulatömeg-eloszlásokkal és a végcsoport-mintákkal kapcsolatos információk gyakran nélkülözhetetlenek a pontos folyamatok és termékek ellenőrzéséhez.

Függetlenül attól, hogy a polimerizáció láncreakcióként történő hozzáadással vagy egy lépésben történő kondenzációval történik-e, elengedhetetlen a kémia teljes megértése a kutatás előmozdítása és / vagy az új polimerek gyors piacra dobása érdekében. A kritikus polimer reakcióparaméterek megértése a többlépcsős polimerizációk pontos ellenőrzéséhez, a valós idejű maradék monomer mérésekhez és végső soron a jobb felhasználású polimer tulajdonságok javításához vezethet.

Kihívások

Alkalmazással kapcsolatos

A polimerizációs reakció ellenőrzése komoly kihívásokat jelentenek a vegyész számára, mivel ezek a reakciók általában rendkívül exoterm jellegűek, és gyakran nagyon viszkózus közegekben zajlanak, amelyek hő- és tömegátvitelt nehéznek teszik. Ezek a reakciók a nemlineáris viselkedésről híresek, és az ipari méretű reaktorokban sokféle multiplikációról és tartós rezgésekről számoltak be.

A hagyományos viszkozitásmérési technikák korlátozásai

A legtöbb polimer anyag reológiai viselkedése meglehetősen összetett. A viszkozitás nyírási és hőhatástól is függ. A polimer viszkozitását gyakran off-line módon mérik. A legtöbb kereskedelemben kapható viszkoziméter online folyamatszabályozáshoz használatos – monitoring A polimerizációs reakcióban a reakció mértéke az alábbi kategóriák egyikébe tartozik: 1. Nyomásvezérelt áramláson alapuló viszkoziméterek (pl. kapilláris viszkoziméterek), 2. Rotációs, 3. Leeső dugattyú/gömb és 4. Rezgő csövek. A hagyományosan viszkozitásmérésre használt üvegkapilláris viszkoziméterek rendkívül munkaigényesek és időigényesek – az üvegkapilláris viszkoziméterek tisztítást igényelnek a vizsgálatok között. A legtöbb elterjedt viszkozimetriás eszköznek nincs nagy megismételhetősége, ezért alkalmatlan az alkalmazásra.

A polimerizációs reakciót korábban számos off-line analitikai módszerrel tanulmányozták, beleértve a gravimetriás elemzést, az NMR-t, a GC-t, az UV-Vis-t és a dilatometriát. A reakció előrehaladtával a növekvő viszkozitás miatt az off-line mintavétel egyre problematikusabbá válik, ezért ezek a korábbi vizsgálatok a polimerizációs reakció kezdeti szakaszaira összpontosítottak.

A hagyományos mechanikus és elektromechanikus viszkoziméterek, amelyeket elsősorban laboratóriumi mérésekre terveztek, nehezen integrálhatók a vezérlésbe és a monitorozásba.oring környezet. Az off-site laborokban végzett tesztelés jelenlegi módszertana nem optimális és drága a szállítási logisztikai kihívások és a magas fix költségek miatt. A belső térben végbemenő komplex változásokat gyakran nem lehet meghatározni egy rutinmintából, mert az ilyen minták által reprezentált adatok egyszerűen csak egy pillanatképet tükröznek a mintavétel pillanatában, és a hagyományos műszerezést befolyásolhatják a nyírási sebesség, hőmérséklet és egyéb tényezők. változók.

Miért van folyamatos online viszkozitás-monitorozás?oring fontos a polimerizációban?

A makromolekuláris anyagok pontos tervezése szoros megfigyelést igényeloring a reakciókörülmények és a polimerizáció előrehaladása, legyen az ipari méretű szabad gyökös polimerizáció vagy kis léptékű szabályozott polimerizáció. A jól szabályozott polimerizációs reakciók olyan molekulákat eredményeznek, amelyek az összetétel, a molekulatömeg, a molekulatömeg-eloszlás, a szerkezeti és fizikai tulajdonságok tekintetében jól jellemzettek. Ennek eléréséhez meg kell érteni és gondosan ellenőrizni kell a szintetikus folyamathoz kapcsolódó számos kémiai és reakcióparamétert, és biztosítani kell, hogy a szintetizált polimer a rendeltetésszerű felhasználásnak megfelelő legyen. Online automata monitororing felbecsülhetetlen értékű eszköz a reakciók irányítására, különösen akkor, ha a folyamatokat többlépcsős módon hajtják végre. A polimerizációs reakciók eredendően erősen exotermek, gyorsak és érzékenyek a kis szennyeződésekre (nyomnyi mennyiségű vízre). Ezenkívül gyakran több viszkozitási nagyságrend is átmegy egyetlen reakción belül.

Valós idejű adatok nyerhetők a polimer gyártási folyamatok online elemzésével, ami lehetővé teszi a gyors kinetikai szűrést és ennek következtében a reakciók hatékony optimalizálását. A kettő kombinációja – folyamatos áramlási feldolgozás és online monitorozásoring – ideális eszköz minden kémiai szintézishez. Lehetővé teszi a reakcióelegy folyamatos „nonstop” elemzését bármely adott reakciókörülmény között. Ily módon elérhetővé válik a gyors és hatékony szűrés, valamint a reakciók valódi nagy áteresztőképességű optimalizálása.

ACOMP (Automatic Continuous Online Monitororing A reakciók polimerizációja) analitikai módszerként használható a K+F-ben, a reakcióoptimalizálás eszközeként a próbapadi és a kísérleti üzem szintjén, és végső soron a teljes léptékű reaktorok visszacsatolásos szabályozására. Az in situ alkalmazása a valós idejű elemzés jobb eszköz ennek a polimerizációnak a tanulmányozására, mivel javítja a mérési pontosságot, kiküszöböli az off-line mintavételhez kapcsolódó időt és nehézségeket, és ami a legfontosabb, teljesebb megértést ad a reakció kinetikájáról és termodinamikájáról.

A belső viszkozitás fontos eszköz a polimer- és fehérjekutatás területén, és az ACOMP alapvető alkotóeleme a következő kulcsfontosságú pontok miatt:

  • Ez a módszer a molekuláris szerkezet és az interakció megértéséhez az oldatban.
  • A belső viszkozitás mérése megbízhatóbbnak tekinthető, mint a fényszórás, mivel az alacsonyabb molekulasúlyokat képes mérni.
  • A belső viszkozitás (IV) a polimerek molekulatömegének mértéke, ezért tükrözi az anyag olvadáspontját, kristályosságát és szakítószilárdságát.
  • A IV-t a specifikáció részeként használják a megfelelő PET-osztály kiválasztásához egy adott alkalmazáshoz, és az ellátási lánc különböző pontjain mérik. Az anyagot minden szakaszban tesztelik a K + F laboratóriumoktól, amelyek új polimereket fejlesztenek, és vegyipari vállalatokat, amelyek polimerizációs tornyaikból vesznek mintákat, azokig a feldolgozókig, akik ellenőrizni akarják folyamatukat és a késztermékek minőségét.

Számos motivációs előnnyel jár a költségek, a környezetvédelmi és a logisztikai szempontoktól az online valós idejű viszkozitásfigyelésig.oring polimer gyártási folyamatban. A valós idejű viszkozitási információk értékesnek bizonyultak, hogy betekintést nyújtsanak a legfontosabb kinetikai, mechanikai és kémiai szerkezeti információkba, miközben kiküszöbölik a polimerizációs reakciók offline mérésével kapcsolatos nehézségeket. A legfontosabb pontok a következők:

Gazdasági és logisztikai előnyök, csökkentett gyártási költségek: Az online viszkozitási elemzés csökkentené a helyszíni laboratóriumokba küldött minták számát és az ezzel járó költségeket. A helyszíni elemzések folyamatos eredményei szintén csökkentik a szállítási munkaerőt / költségeket és a mintavételi hibákat.

Fokozott folyamatvezérlés a jobb elemzés révén:

  • A polimerizációk széles skálájának elemzése, ideértve a homogén (pl. Szabad gyökök és kondenzáció) és heterogének (pl. Emulzió és mikroemulzió)
  • Láncnövekedés, térhálósítás és kikeményedés vizsgálata
  • A katalizátorok mechanikus szerepének megértése a polimerizációban; meghatározzák a katalizátor aktív fajtáit és a kinetikát
  • Figyelemmel kísérje és proaktív módon állítsa be a reakciókörülményeket a kívánt végtermék-előírások betartásának biztosítása érdekében
  • A maradék monomerszintek mérése és ellenőrizze, hogy azok megfelelnek-e a termék- és szabályozási követelményeknek.
  • Monitororing reakció a teljes polimerizáció során. Az offline mintavételes elemzés a korai szakaszok vizsgálatára korlátozódik a növekvő viszkozitás és a mintavétel nehézségei miatt.
  • Lehetővé teszi a maradék monomer pontosabb mérését a polimerizációs reakció utóbbi szakaszaiban, mivel nehéz az összes mintát kivenni a mintavevőből az offline analízis céljából.
  • Mivel a késleltetett minták között nincs késés, a kinetika teljesebb ábrázolása érhető el. Ez lehetővé teszi a reakció kinetikájának jobb mérését, valamint a reakció kinetikájának valós időben történő előrejelzésének és ellenőrzésének képességét.
  • Sokkal több elemzési adatpontot szolgáltat a polimerizáció során, reprezentatívabb méréseket, pontosabb kinetikai és termodinamikai számításokat eredményezve.

Javított termékminőség és kevesebb hulladék: A reakciók kémiai megértése olyan tényezőket foglal magában, amelyek magában foglalják a reakció kinetikáját, a monomer átalakulási sebességét és a reaktivitás arányát, a reakcióparaméterek kapcsolatát és hatását a molekulatömegre és eloszlásra, a polimerizációs mechanizmus alapos megértését az iniciációs, terjedési és végződési fázisokban, valamint annak biztosítását, hogy a teljes polimer szerkezet kielégíti a kívánt felhasználási igényt. A pontos reakció kinetikájának jellemzése és pontos ellenőrzése lehetővé teszi a megfelelő polimer tulajdonságok elérését és a pazarlás csökkentését.

Csökkent energiafelhasználás: Az erőforrások és a villamos energia optimális felhasználása a reaktorokban, a folyamatok szigorú irányításával

Fokozott munkavállalói biztonság: Más tényezők, például az oldószerekkel való munkavégzés egészségügyi és biztonsági követelményei, a környezet figyelembevétele és a szakemberek igénye ezen vizsgálatok elvégzésére (amelyeket laboratóriumban kell elvégezni) növelik az oldószermentes módszer nagy népszerűségét.

Gyorsabb válaszidők: Az in situ viszkozitás (és sűrűség) elemzése csökkentené / kiküszöböli a késleltetést a mintavétel és a laboratóriumi válasz beérkezése között.

Környezet: Az erőforrások felhasználása az on-line monitorozással maximalizálhatóoring rendszereket, így csökken a pazarlás, ami jót tesz a környezetnek. Fokozott fenntarthatóság a csökkentett károsanyag-kibocsátás révén.

Rheonics' Megoldások

Az automatizált, valós idejű, soros viszkozitásmérés kritikus a polimergyártásban. Rheonics a következő, kiegyensúlyozott torziós rezonátoron alapuló megoldásokat kínálja a polimerizációs folyamat folyamatszabályozására és optimalizálására:

  1. Sorban Viszkozitás mérések: Rheonics" SRV A egy széles körű, sorban lévő viszkozitásmérő eszköz, beépített folyadékhőmérséklet-méréssel, és képes bármilyen folyamatáram viszkozitásváltozásának valós időben történő kimutatására.
  2. Sorban Viszkozitás és sűrűség mérések: Rheonics" SRD egy egyidejű, egyidejű sűrűség és viszkozitásmérő eszköz, beépített folyadék hőmérséklet méréssel. Ha a sűrűségmérés fontos a műveletekhez, akkor az SRD a legjobb érzékelő, amely kielégíti az igényeit, az SRV-hez hasonló működési képességekkel, valamint a pontos sűrűségmérésekkel.

Az automata soros viszkozitásmérés az SRV vagy az SRD segítségével kiküszöböli a mintavétel és a laboratóriumi technikák azon eltéréseit, amelyeket a viszkozitásméréshez a hagyományos módszerekkel használnak. Az érzékelő sorban van elhelyezve úgy, hogy folyamatosan mérje a viszkozitást (és a sűrűséget SRD esetén). Az SRV / SRD és az ACOMP használata javíthatja a termelékenységet és növeli a haszonkulcsokat. Mindkét érzékelő kompakt forma tényezővel rendelkezik az egyszerű OEM és utólagos felszerelés érdekében. Nem igényelnek karbantartást vagy újrakonfigurálást. Mindkét érzékelő pontos, megismételhető eredményeket kínál, függetlenül attól, hogy és hol vannak felszerelve, anélkül, hogy szükség lenne speciális kamrákra, gumi tömítésekre vagy mechanikus védelemre. Fogyóeszközök nélkül az SRV és az SRD rendkívül egyszerűen kezelhető.

Kompakt forma, nincs mozgó alkatrész és nem igényel karbantartást

RheonicsAz SRV és az SRD nagyon kicsi formájúak az egyszerű OEM- és utólagos telepítéshez. Lehetővé teszik az egyszerű integrációt bármely folyamatfolyamba. Könnyen tisztíthatók, és nem igényelnek karbantartást vagy újrakonfigurálást. Kis helyigényük lehetővé teszi az Inline telepítést bármely folyamatsoron, elkerülve a további hely- vagy adapterigényt.

Nagy stabilitás és érzékeny a beépítési körülményekre: Bármely konfiguráció lehetséges

Rheonics Az SRV és az SRD egyedülálló, szabadalmaztatott koaxiális rezonátort használnak, amelyben az érzékelők két vége ellentétes irányba csavarodik el, kiiktatva a szerelésükön fellépő reakciónyomatékokat, és ezáltal teljesen érzéketlenek a szerelési körülményekre és az áramlási sebességekre. Ezek az érzékelők könnyen megbirkóznak a rendszeres áthelyezéssel. Az érzékelőelem közvetlenül a folyadékban helyezkedik el, nincs szükség speciális házra vagy védőrekeszre.

Azonnali pontos leolvasás a folyamat körülményeiről - Teljes rendszeráttekintés és prediktív vezérlés

RheonicsA szoftver erőteljes, intuitív és kényelmesen használható. A valós idejű viszkozitás számítógépen nyomon követhető. Egyetlen műszerfalról több érzékelőt kezelnek a gyár padlóján. A szivattyúzásból származó nyomáspulzáció nincs hatással az érzékelő működésére vagy a mérési pontosságra. Ütés, rezgés vagy áramlási viszonyok nem befolyásolják.

Könnyű telepítés és nincs szükség újrakonfigurálásra / újrakalibrálásra

Cserélje ki az érzékelőket az elektronika cseréje vagy újraprogramozása nélkül, cserélje ki mind az érzékelőt, mind az elektronikát a firmware frissítése vagy a kalibrációs együttható változtatása nélkül. Könnyű szerelés. Becsavarható ¾”-os NPT-menetbe a tintavonal illesztésében. Nincsenek kamrák, O-ring tömítések vagy tömítések. Könnyen eltávolítható tisztításhoz vagy ellenőrzéshez. Az SRV karimás és tri-clamp csatlakozás az egyszerű fel- és szétszereléshez.

Alacsony fogyasztás

24 V DC tápegység 0.1 A-nál kevesebb áramfelvételtel normál működés közben

Gyors reakcióidő és hőmérsékleten kompenzált viszkozitás

Ultragyors és robusztus elektronika, átfogó számítási modellekkel kombinálva Rheonics eszközök az egyik leggyorsabb és legpontosabb az iparágban. Az SRV és az SRD valós idejű, pontos viszkozitás- (és sűrűségmérést SRD esetén) ad minden másodpercben, és nem befolyásolják az áramlási sebesség változásai!

Széles működési képességek

RheonicsA műszerek a legnehezebb körülmények között történő mérésre készültek. Az SRV az inline folyamat viszkoziméterek piacán a legszélesebb működési választékkal rendelkezik:

  • Nyomástartomány 5000 psi-ig
  • Hőmérséklet -40 és 200 ° C között lehet
  • Viszkozitási tartomány: 0.5 cP-től 50,000 XNUMX cP-ig

SRD: Egyszeres műszer, hármas funkció - Viszkozitás, hőmérséklet és sűrűség

RheonicsAz SRD egy egyedülálló termék, amely három különböző viszkozitás-, sűrűség- és hőmérsékletmérési műszert helyettesít. Kiküszöböli a három különböző műszer elhelyezésének nehézségeit, és rendkívül pontos és megismételhető méréseket ad a legzordabb körülmények között is.

Tiszta a helyén (CIP)

Az SRV (és SRD) monitoron keresztül figyeli a vonalak tisztításátoring az oldószer viszkozitása (és sűrűsége) a tisztítási fázisban. Bármilyen apró maradékot az érzékelő érzékel, így a kezelő eldöntheti, hogy a vezeték a célnak megfelelően tiszta-e. Alternatív megoldásként az SRV információkat szolgáltat az automatizált tisztítórendszernek, hogy biztosítsa a teljes és ismételhető tisztítást a futtatások között, ellentétben az üvegkapillárisokkal.

Kiváló érzékelő kialakítás és technológia

Kifinomult, szabadalmaztatott 3. generációs elektronika hajtja meg ezeket az érzékelőket, és értékeli válaszukat. Az SRV és az SRD ipari szabványos folyamatcsatlakozásokkal, mint például ¾” NPT és 1” Tri-clamp lehetővé teszi a kezelők számára, hogy a folyamatsorukban meglévő hőmérséklet-érzékelőt SRV/SRD-re cseréljék, amely rendkívül értékes és hasznosítható folyamatfolyadék-információkat, például viszkozitást ad a hőmérséklet pontos mérése mellett a beépített Pt1000 segítségével (DIN EN 60751 AA, A, B osztály elérhető) .

Az igényeknek megfelelő elektronika

A robbanásbiztos adószekrényben és a DIN sínre szerelhető kis méretű érzékelő elektronika lehetővé teszi a könnyű beillesztést a folyamatvezetékekbe és a gépek belső berendezésébe.

 

Könnyen integrálható

Az érzékelő elektronikában alkalmazott több analóg és digitális kommunikációs módszer egyszerűvé teszi az ipari PLC-hez és a vezérlőrendszerekhez történő csatlakoztatást. Rendkívül kényelmes az érzékelők integrálása az ACOMP-be.

 

ATEX és IECEx megfelelőség

Rheonics gyújtószikramentes érzékelőket kínál, amelyek ATEX és IECEx tanúsítvánnyal rendelkeznek veszélyes környezetben való használatra. Ezek az érzékelők megfelelnek a robbanásveszélyes környezetben történő használatra szánt berendezések és védelmi rendszerek tervezésére és kivitelezésére vonatkozó alapvető egészségügyi és biztonsági követelményeknek.

A gyújtószikramentes és robbanásbiztos tanúsítványok Rheonics lehetővé teszi egy meglévő érzékelő testreszabását is, lehetővé téve ügyfeleink számára, hogy elkerüljék az alternatíva azonosításával és tesztelésével kapcsolatos időt és költségeket. Egyedi érzékelők biztosíthatók olyan alkalmazásokhoz, amelyek egy egységet igényelnek akár több ezer egységig; hetek és hónapok átfutási idejével.

Rheonics SRV & SRD mind ATEX, mind IECEx tanúsítvánnyal rendelkeznek.

ATEX (2014/34 / EU) tanúsítvánnyal

RheonicsAz ATEX tanúsítvánnyal rendelkező, gyújtószikramentes érzékelők megfelelnek a 2014/34/EU ATEX-irányelvnek, és gyújtószikramentességi tanúsítvánnyal rendelkeznek az Ex ia szerint. Az ATEX irányelv minimális és alapvető követelményeket határoz meg az egészségre és a biztonságra vonatkozóan a veszélyes légkörben foglalkoztatott munkavállalók védelme érdekében.

RheonicsAz ATEX tanúsítvánnyal rendelkező érzékelők Európában és nemzetközileg is elismertek. Minden ATEX-tanúsítvánnyal rendelkező alkatrész „CE” jelöléssel rendelkezik a megfelelőség jelzésére.

IECEx tanúsítvánnyal

RheonicsA gyújtószikramentes érzékelőket az IECEx, a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság tanúsítja a robbanásveszélyes légkörben használt berendezésekre vonatkozó szabványok szerint.

Ez egy nemzetközi tanúsítvány, amely biztosítja a veszélyes területeken történő használat biztonságát. Rheonics Az érzékelők Intrinsic Safety to Ex i tanúsítvánnyal rendelkeznek.

Implementáció

Közvetlenül telepítse az érzékelőt a folyamatáramba, hogy valós idejű viszkozitást és sűrűséget mérjen. Nincs szükség bypass-vonalra: az érzékelőt vonalba lehet meríteni, az áramlási sebesség és a rezgések nem befolyásolják a mérés stabilitását és pontosságát. Optimalizálja a döntéshozatali folyamatot ismételt, egymást követő és következetes tesztek elvégzésével a folyadékon.

Rheonics Hangszer kiválasztása

Rheonics innovatív folyadékérzékelőket és monitorokat tervez, gyárt és forgalmazoring rendszerek. Precíziós gyártás Svájcban, RheonicsA soros viszkoziméterek az alkalmazás által megkívánt érzékenységgel és megbízhatósággal rendelkeznek, amely a zord működési környezetben való túléléshez szükséges. Stabil eredmény – még kedvezőtlen áramlási körülmények között is. Nincs hatása a nyomásesésnek vagy az áramlási sebességnek. Ugyanilyen jól alkalmazható a laboratóriumi minőségellenőrző mérésekre is.

Javasolt termék (ek) az alkalmazáshoz

• Széles viszkozitási tartomány - a teljes folyamat figyelemmel kísérése
• Megismételhető mérések mind newtoni, mind nem newtoni folyadékokban, egyfázisú és többfázisú folyadékokban
• Minden fém (316L rozsdamentes acél) konstrukció
• Beépített folyadék hőmérséklet mérés
• Kompakt forma-tényező az egyszerű telepítéshez a meglévő folyamatsorokban
• Könnyen tisztítható, nincs szükség karbantartásra vagy újrakonfigurációra

• Egyetlen eszköz a folyamat sűrűségének, viszkozitásának és hőmérsékletének mérésére
• Megismételhető mérések mind newtoni, mind nem newtoni folyadékokban, egyfázisú és többfázisú folyadékokban
• Minden fém (316L rozsdamentes acél) konstrukció
• Beépített folyadék hőmérséklet mérés
• Kompakt forma-tényező a meglévő csövekbe történő egyszerű telepítéshez
• Könnyen tisztítható, nincs szükség karbantartásra vagy újrakonfigurációra

Keresés