海默生在线粘度计酚醛树脂行业应用
海默生在线粘度计为各行业提供操作简单、免维护、无磨损的在线粘度计。可以为石化、化工、高分子合成、制药、食品、化妆品、涂料、技术实验室等提供稳定可靠的粘度测量和控制系统。海默生在线粘度计可适用各种工作环境,包括爆炸环境 (ATEX, FM, JIS), 高温高压环境(高达 700 bars, 450°C )和高粘度环境(1 000 000 000mPa.s)等苛刻工况。 海默生公司还可根据用户对工作温度和压力的需求进行特殊设计,为您量身定制在线粘度检测和控制系统。
典型应用: 酚醛树脂批次生产精确控制,酚醛树脂、树脂和高分子聚合物的生产。
应用背景:
单体之间以共价键的方式连接形成相对分子较大,具有重复结构单元的高分子化合物。反应釜中主要是很多单体组成,粘度较低。加入催化剂或者加热后,开始进行高分子聚合反应,粘度也相应增加。粘度通常是检测高分子相对分子量大小的间接手段。
简化的高分子聚合原理:
酚醛树脂也叫电木,又称电木粉,简称 PF,是醛与酚经聚合制得的合成树脂的统称。酚醛树脂常用作粘合剂和浸渍纸张以增加纸张的机械强度。酚醛树脂在材料的韧性和抗电阻方面展示了良好的性能,但是考虑到其生产过程,我们也面临一些比较困难的生产条件。各种来料来源并不是由同一家供应商提供的,因此批次之间不可能完全保持一致。针对每个生产循环,在各个物料混合之前都会进行称重,混合之后进行反应器进行加热反应。在整个生产循环中,溶液的温度和粘度是影响反应效果的关键参数。酚醛树脂聚合是放热反应,因此即使加热器加热过程结束了, 生产过程也会持续加热。加热过程有很特别的反应阶段并且此阶段对温度和粘度的变化非常敏感,因此我们需要对其进行监控。任何误差的出现都可能导致树脂硬化,这个结果不仅会生产出不符合使用标准的产品,还可能会损坏管道和反应器。
产品应用关键点:
酚醛树脂生产工况分析:
1、如果防热性的酚醛树脂聚合反应速度太快会出现的问题:
- 聚合物质量不好(产品质地不均匀)
- 聚合物硬化(不能及时停止反应)
这些问题都会导致原材料的大量浪费,复杂维修而造成停工时间增加,劳动力成本增加,延期交货以及一 些其他损失。
2、如果防热性的酚醛树脂聚合反应速度太慢会出现的问题:
- 生产能力低下(浪费时间,造成能源浪费)
- 得不到最终成品(生产出来的产品达不到特定的技术要求)
3、酚醛树脂聚合过程中,当达到生产需要的粘度数值时及时终止反应,会得到良好的效果:
1)生产出来的产品适用应用(模塑、层压、挤压等)
4)产品可以包装储存(包括树脂、胶黏剂、聚苯乙烯、聚亚安酯、聚异丁烯、甲基丙烯酸甲酯等聚合物)
聚合反应过程中相关的粘度问题: 原材料的控制,反应开始的检测,聚合速度控制,相对分子质量检测,产品链长检测,反应终点检测,聚合物浓度控制,以及最终的产品质量控制。
海默生在线粘度计提供的解决方案:
海默生振动式在线粘度传感器能够完整的监控聚合反应的终点,帮助判断聚合反应的正确实时粘度和温度参数以防止产品硬化。
在线粘度计的安装
在线粘度计有多种安装方式可供选择,可以安装在聚合反应釜的外壁,聚合反应循环的支路或者浸渍管中。配套的电子显示控制器可以方便操作人员实时查看粘度和温度数值变化,可以让操作人员监测正确的批次反应过程。
下表为添加粘度监测后的粘度、催化剂或者加热催化时间、聚合反应过程关系图,粘度的控制能够精确的控制反应终点。
半间歇MMA/MA共聚反应反应釜上安装XL7传感器测量记录图
直接安装在反应壁上的现场照片
海默生在线粘度计主要产品特性:
★很好的灵敏度,检测范围比较宽广
★操作可重复且结果可信
★易于安装且有多种安装位置
★无需维修,没有易磨损部件,没有时间延迟
★具有在线自我清洗功能
★符合防爆标准(ATEX,FM)
★有高低粘度报警系统,能够改善失效保护操作。
★具有温度测量,有完善的温度、压力补偿功能
★有多种防腐材料涂层可供选择
★耐高温高压
粘度监测方案的结果
以下是酚醛树脂生产厂家在酚醛树脂聚合反应器上安装XL7系列传感器得到的数据。
反应过程安全性 | 配有警报装置,可以避免产品硬化问题 |
反应控制 | 更精确,且有温度校正功能 |
硬化情况 | 减少到0(以前每年约有1个批次出现硬化情况) |
生产能力 | 没有生产过程中断,提高生产批次数 |
生产效率 | 产品数量增加,成本降低,节省清洗时间,避免次品的产生,最小化销售损失 |
质检 | 更好的控制原材料,过程控制,终端产品的质量 |
由上表可以看出在使用了海默生在线粘度监测后,它实现了以下的优化:
★生产能力提高:优化过程控制;
★终端产品的质量和稳定性变好:能够准确识别催化反应的终点;
★反应过程更安全:反应将要硬化的时候会发出警报(降低反应器清洗时间和不合格产品批次次数);
★帮助过程控制:可监控最开始的聚合反应,反应进度,以及反应终点;
使用海默生在线粘度监测投资回报情况
在酚醛树脂批次生产过程中安装粘度计取得的回报如下:
工厂中反应器数量 | 3 |
每天进行的反应循环 | 5 |
每批反应平均量 | 4.28 tons |
每年生产树脂量 | 14 000tons |
硬化问题减少量 | 5天的产品量 |
节省量 | 321tons |
生产1吨酚醛树脂费用 | 平均2欧元/kg |
年节省量(产品损失) | 8 560欧元 |