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중합 반응에서 인라인 점도 측정

개요

폴리머 생산은 많은 응용 산업과 막대한 경제적 영향으로 인해 응용 화학 분야에서 가장 중요한 영역 중 하나입니다. 중합체는 중합이라 불리는 화학 반응에 의해 간단한 화학 성분 (단량체)으로부터 생성 된 거대 분자이다. 천연 제품을 대체 할 수있는 저렴한 대체품에서 다양한 응용 분야를위한 고품질 옵션을 제공하는 것으로 바뀌 었습니다. 이들은 자동차 차체 부품, TV 캐비닛, 항공기 부품, 커피 컵 및 냉장고 단열재 용 폼, 의류 및 카펫 용 섬유, 접착제, 타이어 및 튜브 용 고무, 페인트 및 기타 코팅 및 많은 코팅을위한 고체 포장 형태로 사용됩니다. 다른 응용 프로그램.

중합체

어플리케이션

중합은 온라인으로 모니터링하기가 어렵습니다. 일반적으로 화학 반응에서의 전환 및 특히 중합 반응에서의 전환을 결정하는 능력은 공정을 면밀히 모니터링 및 제어하고 기존의 제조 공정 및 새로운 공정의 성능을 개선 할 필요성과 관련하여 매우 중요하다. 정확한 공정 및 제품 관리를 위해서는 분자량 분포 및 말단 그룹 패턴에 대한 정보가 반드시 필요합니다.

단계 반응에서 연쇄 반응 또는 축합으로서 첨가를 통해 중합이 진행되는지 여부에 관계없이, 연구를 진행하고 /하거나 새로운 중합체를 신속하게 시장에 출시하기 위해서는 화학을 완전히 이해하는 것이 필수적이다. 중요한 폴리머 반응 파라미터를 이해하면 다단계 중합, 실시간 잔류 모노머 측정 및 최종적으로 개선 된 최종 폴리머 특성을 정밀하게 제어 할 수 있습니다.

도전

응용 프로그램 관련

중합 반응의 제어는 이러한 반응이 일반적으로 발열 성이 높고 종종 열 및 물질 전달을 어렵게하는 매우 점 성인 매체에서 진행되기 때문에 화학 엔지니어에게 심각한 도전을 제기한다. 이러한 반응은 비선형 거동을 나타내는 것으로 유명하며, 산업 규모의 반응기에서 다수의 다중성 및 지속적인 진동이보고되었다.

전통적인 점도 측정 기술의 한계

대부분의 고분자 재료의 유변학적 거동은 매우 복잡합니다. 점도는 전단 및 열 이력에 따라 달라집니다. 종종 폴리머 점도는 오프라인으로 측정됩니다. 온라인 공정 제어에 사용되는 가장 상업적으로 이용 가능한 점도계 – monitoring 중합 반응에서 반응 정도는 다음 범주 중 하나에 속합니다. 1. 압력 구동 흐름을 기반으로 하는 점도계(예: 모세관 점도계), 2. 회전, 3. 낙하 피스톤/구 및 4. 진동 튜브. 전통적으로 점도 측정에 사용되는 유리 모세관 점도계는 매우 힘들고 시간이 많이 소요됩니다. 유리 모세관은 테스트 사이에 청소가 필요합니다. 대부분의 널리 사용되는 점도 측정 도구는 높은 반복성이 부족하여 해당 응용 분야에 적합하지 않습니다.

중합 반응은 이전에 중량 분석, NMR, GC, UV-Vis 및 팽창 계를 포함한 여러 오프라인 분석 방법으로 연구되었습니다. 반응이 진행됨에 따라 점도가 증가하면 오프라인 샘플링이 점점 더 문제가되므로 초기 조사는 중합 반응의 초기 단계에 초점을 맞추 었습니다.

주로 실험실 측정을 위해 설계된 기존의 기계식 및 전자 기계식 점도계는 제어 및 모니터링에 통합하기가 어렵습니다.oring 환경. 현재 오프사이트 실험실에서 테스트하는 방법은 배송 문제와 높은 고정 비용으로 인해 최적이 아니며 비용도 많이 듭니다. 내부에서 발생하는 복잡한 변화는 일상적인 샘플에서 확인할 수 없는 경우가 많습니다. 이러한 샘플로 표시되는 데이터는 샘플을 채취할 당시의 상태에 대한 스냅샷을 단순히 반영하고 기존 장비는 전단 속도, 온도 및 기타 영향을 받을 수 있기 때문입니다. 변수.

연속 온라인 점도를 모니터링하는 이유는 무엇입니까?oring 중합에서 중요한가요?

고분자 재료의 정밀한 엔지니어링에는 긴밀한 모니터링이 필요합니다.oring 산업 규모의 자유 라디칼 중합이든 소규모 제어 중합이든 반응 조건 및 중합 진행을 제어할 수 있습니다. 잘 조절된 중합 반응은 조성, 분자량, 분자량 분포, 구조적 및 물리적 특성과 관련하여 잘 특성화된 분자를 생성합니다. 이를 달성하려면 합성 공정과 관련된 많은 화학 및 반응 매개변수를 이해하고 신중하게 제어해야 하며 합성된 폴리머가 의도된 용도에 "목적에 맞는"지 확인해야 합니다. 온라인 자동화 모니터oring 특히 프로세스가 다단계 방식으로 수행될 때 반응을 조종하는 데 매우 유용한 도구입니다. 중합 반응은 본질적으로 발열성이 높고 빠르며 작은 불순물(미량의 물)에 민감합니다. 또한 단일 반응 내에서 수십 배의 점도가 전달되는 경우가 많습니다.

실시간 데이터는 폴리머 생산 공정의 온라인 분석을 통해 얻을 수 있으며, 이를 통해 신속한 동역학 스크리닝이 가능하고 결과적으로 효율적인 반응 최적화가 가능합니다. 연속 흐름 처리와 온라인 모니터링 둘 다의 조합oring – 모든 화학 합성에 이상적인 도구입니다. 이는 주어진 반응 조건 하에서 반응 혼합물의 연속적인 "논스톱" 분석을 가능하게 합니다. 이러한 방식으로 빠르고 효율적인 스크리닝과 반응의 진정한 고처리량 최적화가 가능해집니다.

ACOMP(자동 연속 온라인 모니터링oring of Polymerization) 반응의 분석 방법은 R&D의 분석 방법, 벤치 및 파일럿 플랜트 수준의 반응 최적화 도구, 최종적으로는 전체 규모 반응기의 피드백 제어를 위한 도구로 사용될 수 있습니다. 실시간 분석은 측정 정확도를 향상시키고, 오프라인 샘플링과 관련된 시간과 어려움을 없애며, 가장 중요하게는 반응 동역학 및 열역학에 대한 보다 완전한 이해를 제공하므로 현장 분석을 사용하여 이 중합을 연구하는 더 나은 수단입니다.

고유 점도는 폴리머 및 단백질 연구 분야에서 중요한 도구이며 다음과 같은 핵심 사항으로 인해 ACOMP의 필수 구성 요소입니다.

  • 용액의 분자 구조와 상호 작용을 이해하는 수단입니다.
  • 고유 점도 측정은 저 분자량을 측정 할 수 있기 때문에 광산란보다 더 신뢰할만한 것으로 간주됩니다.
  • 고유 점도 (IV)는 폴리머 분자량의 척도이므로 재료의 융점, 결정도 및 인장 강도를 반영합니다.
  • IV는 특정 응용 분야에 적합한 PET 등급을 선택하기위한 사양의 일부로 사용되며 공급망의 다양한 지점에서 측정됩니다. 재료는 중합 타워에서 샘플을 추출하는 새로운 폴리머 및 화학 회사를 개발하는 R & D 실험실에서 완제품의 공정과 품질을 제어하려는 프로세서에 이르기까지 모든 단계에서 테스트됩니다.

비용, 환경 및 물류 관점에서 온라인 실시간 점도 모니터링에 이르기까지 몇 가지 동기 부여 이점이 있습니다.oring 폴리머 생산 과정에서. 실시간 점도 정보는 주요 동역학, 기계 및 화학 구조 정보에 대한 통찰력을 제공하는 동시에 중합 반응의 오프라인 측정과 관련된 어려움을 제거하는 데 유용한 것으로 입증되었습니다. 핵심 사항은 다음과 같습니다.

경제 및 물류 이점, 생산 비용 절감 : 온라인 점도 분석은 외부 실험실로 보내지는 샘플 수와 관련 비용을 줄입니다. 현장 분석에서 지속적으로 출력하면 운송 인력 / 비용 및 샘플링 오류가 줄어 듭니다.

더 나은 분석을 통한 프로세스 제어 강화 :

  • 균질 (예 : 자유 라디칼 및 축합) 및 불균일 (예 : 에멀젼 및 마이크로 에멀젼)을 포함한 광범위한 중합 분석
  • 사슬 성장, 가교 및 경화에 대한 조사
  • 중합에서 촉매의 역학적 역할 이해; 촉매 활성 종 및 동역학 결정
  • 의도 한 최종 제품 사양을 준수하기 위해 필요에 따라 반응 조건을 모니터링하고 사전에 조정
  • 잔류 단량체 수준을 측정하고 제품 및 규제 요구 사항을 충족하는지 확인하십시오.
  • Monitoring 중합 전체에 걸친 반응. 오프라인 샘플 채취 분석은 점도 증가 및 샘플 제거와 관련된 어려움으로 인해 초기 단계 조사로 제한됩니다.
  • 오프라인 분석을 위해 모든 샘플을 샘플 추출기에서 꺼내기 어렵 기 때문에 중합 반응 후반에 걸쳐 잔류 모노머를보다 정확하게 측정 할 수 있습니다.
  • 불연속 샘플 사이에 지연이 없기 때문에 동역학을보다 완벽하게 표현할 수 있습니다. 이를 통해 반응 동역학을보다 효과적으로 측정하고 반응 동역학을 실시간으로 예측 및 제어 할 수 있습니다.
  • 중합 과정에서 훨씬 더 많은 분석 데이터 포인트를 제공하여보다 대표적인 측정과 정확한 동역학 및 열역학 계산을 제공합니다.

제품 품질 향상 및 낭비 감소 : 반응의 화학 작용을 이해하려면 반응의 동역학, 단량체 전환율 및 반응성 비율, 분자량 및 분포에 대한 반응 매개 변수의 관계 및 영향, 개시, 전파 및 종결 단계에서의 중합 메커니즘에 대한 철저한 이해 및 전체 중합체 구조는 목표 적용 요구를 충족시킨다. 정확한 반응 속도론을 특성화하고 정확하게 제어 할 수 있으면 올바른 폴리머 특성을 달성하고 낭비를 줄일 수 있습니다.

에너지 사용 감소 : 공정을 엄격하게 제어하여 원자로에서 자원과 전기를 최적으로 사용

작업자 안전 향상 : 용매 작업을위한 건강 및 안전 요구 사항, 환경 고려 및 전문가가 이러한 테스트를 수행해야 할 필요성 (실험실에서 수행해야 함)과 같은 다른 요소는 무용 매 방법의 인기를 높입니다.

빠른 응답 시간 : 현장 내 점도 (및 밀도) 분석은 시료 채취와 실험실로부터 응답을받는 사이의 지연을 줄이거 나 없앨 수 있습니다.

환경: 온라인 모니터링을 통해 자원 활용도 극대화 가능oring 시스템을 구축하여 낭비를 줄여 환경에 이롭습니다. 배출 감소를 통해 지속 가능성이 향상되었습니다.

Rheonics' 솔루션

자동화된 실시간 인라인 점도 측정은 폴리머 생산에 매우 중요합니다. Rheonics 중합 공정의 공정 제어 및 최적화를 위해 균형 잡힌 비틀림 공진기를 기반으로 다음과 같은 솔루션을 제공합니다.

  1. 인라인 점도 측정 : Rheonics' SRV 는 유체 온도 측정 기능이 내장 된 광범위한 인라인 점도 측정 장치로, 모든 공정 스트림 내에서 실시간으로 점도 변화를 감지 할 수 있습니다.
  2. 인라인 점도와 밀도 측정 : Rheonics' SRD 유체 온도 측정 기능이 내장 된 인라인 동시 밀도 및 점도 측정 장비입니다. 밀도 측정이 작업에 중요한 경우 SRD는 정확한 밀도 측정과 함께 SRV와 유사한 작동 기능을 통해 사용자 요구에 맞는 최상의 센서입니다.

SRV 또는 SRD를 통한 자동 인라인 점도 측정은 기존 방법으로 점도 측정에 사용되는 시료 채취 및 실험실 기술의 변화를 제거합니다. 센서는 인라인으로 위치하여 점도 (및 SRD의 경우 밀도)를 지속적으로 측정합니다. ACOMP와 함께 SRV / SRD를 사용하면 생산성을 향상시키고 이윤을 높일 수 있습니다. 두 센서 모두 간단한 OEM 및 개조 설치를위한 소형 폼 팩터를 갖추고 있습니다. 유지 관리 또는 재구성이 필요하지 않습니다. 두 센서 모두 특수 챔버, 고무 씰 또는 기계적 보호 장치가 없어도 설치 방법이나 위치에 관계없이 정확하고 반복 가능한 결과를 제공합니다. SRV 및 SRD는 소모품을 사용하지 않아도 작동이 매우 쉽습니다.

콤팩트 한 폼 팩터, 움직이는 부품 없음 및 유지 보수 불필요

RheonicsSRV와 SRD는 간단한 OEM 및 개조 설치를 위한 매우 작은 폼 팩터를 가지고 있습니다. 이를 통해 모든 프로세스 흐름에 쉽게 통합할 수 있습니다. 청소가 쉽고 유지 관리나 재구성이 필요하지 않습니다. 설치 공간이 작아서 모든 프로세스 라인에 인라인 설치가 가능하므로 추가 공간이나 어댑터 요구 사항이 필요하지 않습니다.

높은 안정성과 장착 조건에 민감하지 않음 : 모든 구성 가능

Rheonics SRV 및 SRD는 센서의 두 끝이 반대 방향으로 비틀어 장착 시 반응 토크를 상쇄하고 따라서 장착 조건 및 유량에 전혀 영향을 받지 않는 특허 받은 고유한 동축 공진기를 사용합니다. 이러한 센서는 정기적인 재배치에 쉽게 대처할 수 있습니다. 센서 요소는 특수 하우징이나 보호 케이지 없이 유체에 직접 위치합니다.

공정 조건에 대한 즉각적인 정확한 판독 – 완전한 시스템 개요 및 예측 제어

Rheonics' 소프트웨어는 강력하고 직관적이며 사용하기 편리합니다. 실시간 점도를 컴퓨터로 모니터링할 수 있습니다. 여러 센서는 공장 전체에 분산된 단일 대시보드에서 관리됩니다. 펌핑으로 인한 압력 맥동이 센서 작동이나 측정 정확도에 영향을 미치지 않습니다. 충격, 진동 또는 흐름 조건의 영향을 받지 않습니다.

손쉬운 설치 및 재구성 / 재 교정 불필요

전자 장치를 교체하거나 다시 프로그래밍하지 않고 센서를 교체하고, 펌웨어 업데이트나 교정 계수 변경 없이 센서와 전자 장치 모두를 즉시 교체할 수 있습니다. 간편한 장착. 잉크 라인 피팅의 ¼” NPT 스레드에 나사로 고정합니다. 챔버 없음, O-ring 씰 또는 개스킷. 청소나 검사를 위해 쉽게 제거할 수 있습니다. 플랜지와 함께 사용 가능한 SRV tri-clamp 쉬운 장착 및 분리를 위한 연결입니다.

낮은 전력 소비

정상 작동 중 24 A 전류 소모보다 적은 0.1V DC 전원 공급 장치

빠른 응답 시간 및 온도 보상 점도

포괄적인 계산 모델과 결합된 초고속의 견고한 전자 장치는 Rheonics 업계에서 가장 빠르고 정확한 장치 중 하나입니다. SRV 및 SRD는 매초마다 실시간으로 정확한 점도(및 SRD의 밀도) 측정을 제공하며 유속 변화에 영향을 받지 않습니다!

광범위한 운영 기능

Rheonics' 장비는 가장 까다로운 조건에서 측정을 수행하도록 제작되었습니다. SRV는 인라인 공정 점도계 시장에서 가장 넓은 작동 범위를 보유하고 있습니다.

  • 최대 5000 psi의 압력 범위
  • -40 ~ 200 ° C의 온도 범위
  • 점도 범위 : 0.5 cP ~ 50,000 cP

SRD : 단일 기기, 트리플 기능 – 점도, 온도 및 밀도

RheonicsSRD는 점도, 밀도, 온도 측정을 위한 세 가지 다른 장비를 대체하는 독특한 제품입니다. 세 가지 다른 기기를 같은 위치에 배치하는 어려움을 없애고 가장 가혹한 조건에서도 매우 정확하고 반복 가능한 측정을 제공합니다.

현장 청소 (CIP)

SRV(및 SRD)는 모니터별로 라인 정리를 모니터링합니다.oring 세척 단계 중 용매의 점도(및 밀도). 작은 잔여물은 센서에 의해 감지되므로 작업자는 라인이 목적에 맞게 깨끗한 시기를 결정할 수 있습니다. 또는 SRV는 유리 모세관의 경우와 달리 실행 간 완전하고 반복 가능한 세척을 보장하기 위해 자동 세척 시스템에 정보를 제공합니다.

탁월한 센서 설계 및 기술

정교하고 특허받은 3세대 전자 장치가 이러한 센서를 구동하고 반응을 평가합니다. SRV 및 SRD는 1/XNUMX" NPT 및 XNUMX"과 같은 업계 표준 프로세스 연결과 함께 사용할 수 있습니다. Tri-clamp 운영자는 프로세스 라인의 기존 온도 센서를 SRV/SRD로 교체할 수 있으며 내장 Pt1000(DIN EN 60751 클래스 AA, A, B 사용 가능)을 사용하여 정확한 온도 측정 외에 점도와 같은 매우 가치 있고 실행 가능한 프로세스 유체 정보를 제공합니다. .

고객의 요구에 맞게 제작 된 전자 제품

방폭 트랜스미터 하우징과 소형 폼 팩터 DIN 레일 마운트로 제공되는이 센서 전자 장치는 프로세스 파이프 라인과 장비의 장비 캐비닛에 쉽게 통합 할 수 있습니다.

 

쉽게 통합 할 수

센서 전자 장치에 구현 된 여러 아날로그 및 디지털 통신 방법으로 산업용 PLC 및 제어 시스템에 간단하고 간단하게 연결할 수 있습니다. 센서를 ACOMP에 통합하는 것이 매우 편리합니다.

 

ATEX 및 IECEx 준수

Rheonics 위험한 환경에서 사용할 수 있도록 ATEX 및 IECEx 인증을 받은 본질 안전 센서를 제공합니다. 이 센서는 폭발 가능성이 있는 환경에서 사용하도록 고안된 장비 및 보호 시스템의 설계 및 구성과 관련된 필수 건강 및 안전 요구 사항을 준수합니다.

본질안전 및 방폭 인증을 보유하고 있습니다. Rheonics 또한 기존 센서를 맞춤화할 수 있으므로 고객은 대안 식별 및 테스트와 관련된 시간과 비용을 피할 수 있습니다. 하나의 장치에서 최대 수천 개의 장치가 필요한 응용 분야에 맞춤형 센서를 제공할 수 있습니다. 리드타임이 몇 주에서 몇 달로 단축됩니다.

Rheonics SRV & SRD ATEX 및 IECEx 인증을 받았습니다.

ATEX (2014 / 34 / EU) 인증

RheonicsATEX 인증 본질안전 센서는 ATEX 지침 2014/34/EU를 준수하며 Ex ia에 대한 본질안전 인증을 받았습니다. ATEX 지침은 위험한 환경에서 근무하는 근로자를 보호하기 위해 건강 및 안전과 관련된 최소 및 필수 요구 사항을 지정합니다.

Rheonics' ATEX 인증 센서는 유럽 및 국제적으로 사용이 인정됩니다. 모든 ATEX 인증 부품에는 규정 준수를 나타내는 "CE" 표시가 있습니다.

IECEx 인증

Rheonics' 본질 안전 센서는 폭발성 대기에서 사용하기 위한 장비 관련 표준에 대한 인증을 위해 국제전기기술위원회(International Electrotechnical Commission)인 IECEx의 인증을 받았습니다.

위험 지역에서의 사용에 대한 안전 적합성을 보장하는 국제 인증입니다. Rheonics 센서는 Ex i에 대한 본질 안전 인증을 받았습니다.

실시

실시간 점도 및 밀도 측정을 위해 센서를 공정 스트림에 직접 설치하십시오. 바이 패스 라인이 필요하지 않습니다. 센서를 인라인에 담그면 유량 및 진동이 측정 안정성 및 정확도에 영향을 미치지 않습니다. 유체에 대해 반복적이고 연속적이며 일관된 테스트를 제공하여 의사 결정 프로세스를 최적화하십시오.

Rheonics 악기 선택

Rheonics 혁신적인 유체 감지 및 모니터링을 설계, 제조 및 판매합니다.oring 시스템. 스위스에서 제작된 정밀함, Rheonics' 인라인 점도계는 응용 분야에서 요구하는 감도와 가혹한 작동 환경에서 생존하는 데 필요한 신뢰성을 갖추고 있습니다. 안정적인 결과 - 불리한 흐름 조건에서도 마찬가지입니다. 압력 강하 또는 유속의 영향이 없습니다. 이는 실험실의 품질 관리 측정에도 적합합니다.

응용 프로그램에 권장되는 제품

• 넓은 점도 범위 – 전체 공정 모니터링
• 뉴턴 유체와 비 뉴턴 유체, 단상 및 다상 유체 모두에서 반복 가능한 측정
• 모든 금속 (316L 스테인리스 스틸) 구조
• 유체 온도 측정 기능 내장
• 기존 공정 라인에 간단한 설치를위한 소형 폼 팩터
• 손쉬운 청소, 유지 보수 또는 재구성 불필요

• 공정 밀도, 점도 및 온도 측정을위한 단일 기기
• 뉴턴 유체와 비 뉴턴 유체, 단상 및 다상 유체 모두에서 반복 가능한 측정
• 모든 금속 (316L 스테인리스 스틸) 구조
• 유체 온도 측정 기능 내장
• 기존 파이프에 간단한 설치를위한 소형 폼 팩터
• 손쉬운 청소, 유지 보수 또는 재구성 불필요

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