Výroba polymerů je jednou z nejdůležitějších oblastí aplikované chemie vzhledem ke značnému počtu aplikačních odvětví a obrovskému ekonomickému dopadu. Polymery jsou makromolekuly vyrobené z jednoduchých chemických složek (monomerů) chemickou reakcí nazývanou polymerace. Přecházeli z levných náhrad přírodních produktů k poskytování vysoce kvalitních možností pro různé aplikace. Používají se jako filmové obaly pro pevné části automobilů, televizní skříně, letadlové části, pěny do šálků kávy a izolace chladniček, vlákna pro oděvy a koberce, lepidla, gumy na pneumatiky a hadičky, barvy a další nátěry a mnoho dalších další aplikace.

Polymerizace je náročné sledovat online. Schopnost stanovit přeměnu v chemických reakcích obecně a zejména polymerizačních reakcí je mimořádně významná v souvislosti s potřebou pečlivě sledovat a řídit procesy a zlepšovat výkonnost stávajících výrobních procesů i nových. Informace o distribucích molekulové hmotnosti a vzorcích koncových skupin jsou často nezbytné pro přesnou kontrolu procesu a produktu.

Ať už polymerace probíhá přidáváním jako řetězovou reakcí nebo kondenzací v postupné reakci, je nezbytné plně porozumět chemii, aby se urychlil výzkum a / nebo rychle uvedly na trh nové polymery. Porozumění kritickým parametrům reakce polymeru může vést k přesné kontrole vícestupňových polymerizací, měření zbytkových monomerů v reálném čase a nakonec ke zlepšení vlastností polymerů v konečném použití.

Související s aplikací

Řízení polymerační reakce představuje pro chemického inženýra vážné výzvy, protože tyto reakce jsou obvykle velmi exotermické a často probíhají ve velmi viskózních médiích, která znesnadňují transport tepla a hmoty. Tyto reakce jsou známé tím, že vykazují nelineární chování a v průmyslových reaktorech bylo hlášeno několik případů multiplicity a trvalých oscilací.

Omezení tradičních technik měření viskozity

Reologické chování většiny polymerních materiálů je poměrně složité. Viskozita je závislá jak na smyku, tak na tepelné historii. Viskozita polymeru se často měří off-line. Většina komerčně dostupných viskozimetrů používaných pro online řízení procesů – monitoring stupeň reakce při polymerační reakci patří do jedné z následujících kategorií: 1. Viskozimetry založené na tlakově řízených tocích (např. kapilární viskozimetry), 2. Rotační, 3. Padající píst/koule a 4. Vibrační trubice. Skleněné kapilární viskozimetry, které se tradičně používají pro měření viskozity, jsou extrémně pracné a časově náročné – skleněné kapiláry vyžadují čištění mezi testy. Většina běžných viskozimetrických nástrojů postrádá vysokou opakovatelnost, což je činí nevhodnými pro danou aplikaci.

Polymerační reakce byla dříve studována řadou off-line analytických metod, včetně gravimetrické analýzy, NMR, GC, UV-Vis a dilatometrie. Jak reakce pokračuje, zvyšující se viskozita činí vzorkování off-line stále problematičtějším, a proto se tato dřívější zkoumání zaměřovala na počáteční fáze polymerační reakce.

Konvenční mechanické a elektromechanické viskozimetry určené primárně pro laboratorní měření je obtížné integrovat do řízení a monitorování.oring životní prostředí. Současná metodika testování v laboratořích mimo pracoviště není optimální a nákladná kvůli logistickým problémům přepravy a vysokým fixním nákladům. Komplexní změny, ke kterým dochází uvnitř, často nelze určit z rutinního vzorku, protože data reprezentovaná takovým vzorkem jednoduše odrážejí snímek stavu v době odběru vzorku a konvenční přístrojové vybavení může být ovlivněno smykovou rychlostí, teplotou a dalšími faktory. proměnné.

Přesné inženýrství makromolekulárních materiálů vyžaduje pečlivé sledováníoring reakčních podmínek a postupu polymerace, ať už v oblasti průmyslové polymerace s volnými radikály nebo řízené polymerace v malém měřítku. Dobře regulované polymerační reakce poskytují molekuly, které jsou dobře charakterizovány s ohledem na složení, molekulovou hmotnost, distribuci molekulové hmotnosti, strukturní a fyzikální vlastnosti. Aby toho bylo dosaženo, je nutné porozumět a pečlivě kontrolovat mnoho chemických a reakčních parametrů spojených se syntetickým procesem a zajistit, aby syntetizovaný polymer byl „vhodný pro daný účel“ pro zamýšlené použití. Online automatické sledováníoring je neocenitelným nástrojem pro řízení reakcí, zvláště když jsou procesy prováděny vícestupňovým způsobem. Polymerační reakce jsou ze své podstaty vysoce exotermické, rychlé a citlivé na malé nečistoty (stopová množství vody). Dále, často během jediné reakce projde několik řádů viskozity.

Data v reálném čase lze získat online analýzou procesů výroby polymerů, což umožňuje rychlý kinetický screening a v důsledku toho účinnou optimalizaci reakce. Kombinace obojího – nepřetržité zpracování toku a online sledováníoring – představuje ideální nástroj v jakékoli chemické syntéze. Umožňuje kontinuální „nonstop“ analýzu reakční směsi za libovolného souboru reakčních podmínek. Tímto způsobem je k dispozici rychlý a účinný screening a skutečně vysoce výkonná optimalizace reakcí.

ACOMP (Automatic Continuous Online Monitoring Polymerizace) reakcí lze použít jako analytickou metodu ve výzkumu a vývoji, jako nástroj pro optimalizaci reakcí na úrovni zkušebního a poloprovozního zařízení a případně pro zpětnovazební řízení plnohodnotných reaktorů. Při použití in situ je analýza v reálném čase lepším prostředkem ke studiu této polymerace, protože zlepšuje přesnost měření, eliminuje čas a potíže spojené s off-line vzorkováním a co je nejdůležitější, poskytuje úplnější pochopení reakční kinetiky a termodynamiky.

Vnitřní viskozita je důležitým nástrojem v oblasti výzkumu polymerů a proteinů a je nezbytnou součástí ACOMP z následujících klíčových bodů:

• Je to prostředek k pochopení molekulární struktury a interakce v roztoku.
• Měření vnitřní viskozity je považováno za spolehlivější než rozptyl světla, protože může měřit nižší molekulové hmotnosti.
• Vnitřní viskozita (IV) je měřítkem molekulové hmotnosti polymerů, a proto odráží bod tání materiálu, krystalinitu a pevnost v tahu.
• IV se používá jako součást specifikace k výběru správného stupně PET pro konkrétní aplikaci a měří se v různých bodech dodavatelského řetězce. Materiál je testován ve všech fázích od laboratoří výzkumu a vývoje, které vyvíjejí nové polymery a chemické společnosti, které odebírají vzorky ze svých polymeračních věží, až po zpracovatele, kteří chtějí kontrolovat jejich proces a kvalitu hotových výrobků.

Existuje několik motivačních výhod z hlediska nákladů, životního prostředí a logistiky až po on-line sledování viskozity v reálném časeoring v procesu výroby polymerů. Ukázalo se, že informace o viskozitě v reálném čase jsou cenné pro poskytnutí vhledu do klíčových kinetických, mechanistických a chemických strukturních informací a zároveň eliminují obtíže spojené s offline měřením polymeračních reakcí. Klíčové body jsou následující:

Ekonomické a logistické výhody, snížené výrobní náklady: On-line analýza viskozity by snížila počet vzorků odeslaných do laboratoří mimo lokalitu a související náklady. Průběžné výstupy z analýz na místě by také snížily náklady na dopravu / náklady a chyby při výběru vzorků.

Vylepšené řízení procesů pomocí lepší analýzy:

• Analýza širokého spektra polymerací včetně homogenních (např. Volných radikálů a kondenzace) a heterogenních (např. Emulze a mikroemulze)
• Zkoumání růstu řetězce, zesítění a vytvrzení
• Pochopení mechanistické úlohy katalyzátorů při polymeraci; stanovení aktivních druhů katalyzátoru a kinetiky
• Monitorujte a aktivně upravujte reakční podmínky podle potřeby, abyste zajistili shodu se zamýšlenými specifikacemi konečného produktu
• Měření zbytkových hladin monomerů a zajištění, že splňují požadavky na produkt a regulaci.
• Monitoring reakce po celou dobu polymerace. Offline analýza uchopení vzorku je omezena na vyšetřování raných fází kvůli zvyšující se viskozitě a obtížím spojeným s odebráním vzorku.
• Umožňuje přesnější měření zbytkového monomeru v pozdějších fázích polymerační reakce, protože je obtížné získat veškerý vzorek z extraktoru pro off-line analýzu.
• Protože mezi diskrétními vzorky není žádné zpoždění, je dosaženo úplnější reprezentace kinetiky. To umožňuje lepší měření reakční kinetiky a schopnosti předpovídat a řídit reakční kinetiku v reálném čase.
• Poskytuje mnohem více analytických datových bodů v průběhu polymerace, poskytuje reprezentativnější měření a přesné kinetické a termodynamické výpočty.

Vylepšená kvalita produktu a menší plýtvání: Porozumění chemii reakcí zahrnuje faktory, jako je kinetika reakce, rychlosti přeměny monomerů a poměry reaktivity, vztah a vliv reakčních parametrů na molekulovou hmotnost a distribuci, důkladné pochopení polymerizačního mechanismu v iniciační, propagační a terminační fázi a zajištění toho, že celková polymerní struktura splňuje potřebu cílové aplikace. Schopnost charakterizovat přesnou reakční kinetiku a přesnou kontrolu pomáhá při dosažení správných vlastností polymeru a snížení plýtvání.

Snížená spotřeba energie: Optimální využití zdrojů a elektřiny v reaktorech s přísnou kontrolou procesů

Zvýšená bezpečnost pracovníků: K vysoké popularitě metody bez rozpouštědel přispívají i další faktory, jako jsou požadavky na ochranu zdraví a bezpečnost při práci s rozpouštědly, ohled na životní prostředí a nutnost provádění těchto zkoušek odborným personálem (které musí být prováděny v laboratoři).

Rychlejší doba odezvy: Analýza viskozity na místě (a hustoty) by snížila / eliminovala zpoždění mezi vzorkováním a přijetím odpovědi z laboratoře.

Životní prostředí: Využití zdrojů lze maximalizovat pomocí on-line sledováníoring systémy, což vede ke snížení plýtvání, což je dobré pro životní prostředí. Zlepšená udržitelnost díky snížení emisí.

Automatické měření viskozity in-line v reálném čase je pro výrobu polymerů zásadní. Rheonics nabízí následující řešení, založená na vyváženém torzním rezonátoru, pro řízení procesu a optimalizaci v procesu polymerace:

1. V souladu Viskozita Měření: Rheonics" SRV je širokospektrální zařízení pro měření viskozity in-line s vestavěným měřením teploty tekutiny a je schopné detekovat změny viskozity v jakémkoli procesním proudu v reálném čase.
2. V souladu Viskozita a hustota Měření: Rheonics" SRD je in-line simultánní přístroj na měření hustoty a viskozity s vestavěným měřením teploty tekutiny. Pokud je pro vaši činnost důležité měření hustoty, SRD je nejlepším senzorem, který vyhoví vašim potřebám, s provozními schopnostmi podobnými SRV a přesným měřením hustoty.

Automatizované in-line měření viskozity pomocí SRV nebo SRD eliminuje odchylky v odběru vzorků a laboratorních technikách, které se používají pro měření viskozity tradičními metodami. Čidlo je umístěno in-line, takže nepřetržitě měří viskozitu (a hustotu v případě SRD). Použití SRV / SRD s ACOMP může zlepšit produktivitu a zvýšit ziskové marže. Oba senzory mají kompaktní tvarový faktor pro jednoduchou instalaci OEM a dodatečnou montáž. Nevyžadují žádnou údržbu ani nové konfigurace. Oba senzory nabízejí přesné, opakovatelné výsledky bez ohledu na to, jak a kde jsou namontovány, bez nutnosti použití speciálních komor, gumových těsnění nebo mechanické ochrany. Bez použití spotřebního materiálu se SRV a SRD velmi snadno ovládají.

Kompaktní tvarový faktor, žádné pohyblivé části a nevyžaduje žádnou údržbu

RheonicsSRV a SRD mají velmi malý tvarový faktor pro jednoduchou OEM a dodatečnou instalaci. Umožňují snadnou integraci do jakéhokoli procesního toku. Snadno se čistí a nevyžadují žádnou údržbu ani přestavování. Mají malý půdorys, který umožňuje Inline instalaci v jakékoli procesní lince, čímž se vyhnete dalším požadavkům na prostor nebo adaptér.

Vysoká stabilita a necitlivost na montážní podmínky: Je možná jakákoli konfigurace

Rheonics SRV a SRD používají unikátní patentovaný koaxiální rezonátor, ve kterém se dva konce senzorů stáčejí v opačných směrech, čímž se ruší reakční momenty na jejich montáži, a proto jsou zcela necitlivé na montážní podmínky a průtoky. Tyto senzory si snadno poradí s pravidelným přemisťováním. Snímací prvek je umístěn přímo v kapalině, nevyžaduje žádné speciální pouzdro nebo ochrannou klec.

Okamžité přesné odečty podmínek procesu - kompletní přehled systému a prediktivní kontrola

RheonicsSoftware je výkonný, intuitivní a pohodlný na používání. Viskozitu v reálném čase lze sledovat na počítači. Více senzorů je řízeno z jediné palubní desky rozmístěné po celé výrobní hale. Žádný vliv tlakové pulsace z čerpání na činnost snímače nebo přesnost měření. Není ovlivněn nárazy, vibracemi nebo podmínkami proudění.

Snadná instalace bez nutnosti opětovných konfigurací / rekalibrací

Vyměňte snímače bez výměny nebo přeprogramování elektroniky, výměny snímačů i elektroniky bez jakýchkoli aktualizací firmwaru nebo změn kalibračních koeficientů. Snadná montáž. Šrouby do závitu ¾” NPT v nástavci inkoustové linky. Žádné komory, O-ring těsnění nebo těsnění. Snadno odstranitelné pro čištění nebo kontrolu. SRV k dispozici s přírubou a tri-clamp připojení pro snadnou montáž a demontáž.

Nízká spotřeba energie

Napájení 24 V DC s odběrem proudu menším než 0.1 A během normálního provozu

Rychlá doba odezvy a teplota kompenzují viskozitu

Ultra rychlá a robustní elektronika v kombinaci s komplexními výpočetními modely dělá Rheonics zařízení patří k nejrychlejším a nejpřesnějším v oboru. SRV a SRD poskytují v reálném čase přesné měření viskozity (a hustoty u SRD) každou sekundu a nejsou ovlivněny změnami průtoku!

Široké operační schopnosti

RheonicsPřístroje jsou konstruovány tak, aby prováděly měření v nejnáročnějších podmínkách. SRV má nejširší provozní rozsah na trhu pro inline procesní viskozimetry:

• Rozsah tlaku až 5000 psi
• Rozsah teplot od -40 do 200 ° C
• Rozsah viskozity: 0.5 cP až 50,000 XNUMX cP

SRD: Jeden nástroj, trojitá funkce - Viskozita, teplota a hustota

RheonicsSRD je jedinečný produkt, který nahrazuje tři různé přístroje pro měření viskozity, hustoty a teploty. Odstraňuje potíže se společným umístěním tří různých přístrojů a poskytuje extrémně přesná a opakovatelná měření v nejdrsnějších podmínkách.

Vyčistěte na místě (CIP)

SRV (a SRD) monitoruje čištění linek po monitoring viskozitu (a hustotu) rozpouštědla během fáze čištění. Jakékoli malé zbytky jsou detekovány senzorem, což operátorovi umožňuje rozhodnout, kdy je linka pro daný účel čistá. Alternativně SRV poskytuje informace do automatizovaného čisticího systému, aby bylo zajištěno úplné a opakovatelné čištění mezi cykly, na rozdíl od skleněných kapilár.

Špičkový design a technologie senzorů

Sofistikovaná, patentovaná elektronika 3. generace tyto senzory pohání a vyhodnocuje jejich odezvu. SRV a SRD jsou k dispozici s průmyslovými standardními procesními připojeními, jako jsou ¾” NPT a 1” Tri-clamp umožňuje operátorům nahradit stávající teplotní senzor ve své procesní lince za SRV/SRD poskytující kromě přesného měření teploty kromě přesného měření teploty také informace o procesních tekutinách, jako je viskozita, vysoce hodnotné a použitelné informace o procesních tekutinách pomocí vestavěného Pt1000 (k dispozici DIN EN 60751 třída AA, A, B) .

Elektronika postavená podle vašich potřeb

Snímací elektronika, která je k dispozici v krytu převodníku odolném proti výbuchu i v malém provedení na DIN lištu, umožňuje snadnou integraci do procesních potrubí a do skříní strojů.

Snadná integrace

Mnoho analogových a digitálních komunikačních metod implementovaných v senzorové elektronice umožňuje snadné a snadné připojení k průmyslovým PLC a řídicím systémům. Je velmi výhodné integrovat senzory do ACOMP.

Rheonics nabízí jiskrově bezpečné senzory certifikované podle ATEX a IECEx pro použití v nebezpečném prostředí. Tyto senzory splňují základní zdravotní a bezpečnostní požadavky týkající se návrhu a konstrukce zařízení a ochranných systémů určených pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu.

Vlastní certifikace pro jiskrovou bezpečnost a odolnost proti výbuchu Rheonics také umožňuje přizpůsobení stávajícího senzoru, což našim zákazníkům umožňuje vyhnout se času a nákladům spojeným s identifikací a testováním alternativy. Vlastní senzory mohou být poskytnuty pro aplikace, které vyžadují jednu jednotku až tisíce jednotek; s dodacími lhůtami týdny versus měsíce.

Rheonics SRV & SRD jsou certifikovány ATEX i IECEx.

Nainstalujte snímač přímo do procesního proudu, abyste mohli provádět měření viskozity a hustoty v reálném čase. Není potřeba žádné obtokové potrubí: snímač může být ponořen do potrubí, průtok a vibrace neovlivňují stabilitu a přesnost měření. Optimalizujte proces rozhodování poskytováním opakovaných, po sobě jdoucích a konzistentních testů na tekutině.

Rheonics navrhuje, vyrábí a prodává inovativní snímání kapalin a monitoring systémy. Precizní výroba ve Švýcarsku, RheonicsIn-line viskozimetry mají citlivost požadovanou aplikací a spolehlivost potřebnou k přežití v drsném provozním prostředí. Stabilní výsledky – i za nepříznivých podmínek proudění. Žádný vliv poklesu tlaku nebo průtoku. Stejně dobře se hodí pro měření kontroly kvality v laboratoři.