مواد خام پشت تولید DOP: همه چیز از کجا شروع می شود
هر عملیات تولید DOP با دو ماده اولیه آغاز می شود: انیدرید فتالیک (PA) و 2-اتیل هگزانول (2-EH). کیفیت، خلوص و نسبت مولی این دو ماده اولیه با نرخ تبدیل واکنش، خلوص نرم کننده نهایی و رنگ محصول نهایی ارتباط مستقیم دارد. بنابراین تصمیمات تامین منابع برای این مواد صرفاً ملاحظات خرید نیستند - بلکه تصمیمات کیفیت فرآیند هستند.
انیدرید فتالیک خود با اکسیداسیون فاز بخار کاتالیزوری اورتو زایلن یا نفتالین روی کاتالیزور پنتوکسید وانادیوم در دمای 350 تا 450 درجه سانتیگراد تولید می شود. جامد کریستالی سفید حاصل (نقطه ذوب ~ 131 درجه سانتیگراد) شکل فعال اسید فتالیک است که در آن یک مولکول آب از دو گروه کربوکسیلیک اسید مجاور جدا شده و حلقه انیدرید حلقوی را تشکیل می دهد. این شکل انیدرید در شیمی استریفیکاسیون به مراتب بیشتر از شکل دی اسید واکنش نشان می دهد، به همین دلیل است که به جای خود اسید فتالیک، ماده اولیه ترجیحی برای تولید DOP است. PA درجه تجاری مورد استفاده در تولید DOP معمولاً خلوص ≥99.5٪ را مشخص می کند که محتوای آهن آن کمتر از 1 ppm کنترل می شود و رنگ (به عنوان PA مذاب) زیر 25 APHA نگهداری می شود - هر دو محدودیت آلودگی که مستقیماً بر رنگ DOP نهایی تأثیر می گذارد.
2-اتیل هگزانول یک الکل چرب با زنجیره شاخه ای است که به طور صنعتی توسط فرآیند Oxo (هیدروفورمیلاسیون پروپیلن به n-بوتیرآلدئید و به دنبال آن تراکم آلدول و هیدروژناسیون) تولید می شود. استفاده از 2-اتیل هگزانول به جای اکتانول با زنجیره مستقیم عمدی است: ساختار کربن منشعب 2-EH یک مولکول نرم کننده با فراریت کمتر و انعطاف پذیری بهتر در دمای سرد نسبت به استر زنجیره مستقیم معادل ایجاد می کند. در سنتز استاندارد DOP، 2-EH در مازاد مولی تقریباً 2.1-2.3:1 نسبت به انیدرید فتالیک استفاده می شود. الکل اضافی واکنش تعادلی را به سمت تبدیل کامل انیدرید فتالیک هدایت میکند و متعاقباً با تقطیر خلاء بازیافت میشود و دوباره در فرآیند بازیافت میشود و ضایعات مواد خام و هزینه عملیاتی متغیر را کاهش میدهد.
واکنش استریفیکاسیون: مکانیسم گام به گام در تولید DOP صنعتی
شیمی هسته از تولید DOP استریفیکاسیون است - به طور خاص، واکنش انیدرید فتالیک با دو معادل 2-اتیل هگزانول برای تشکیل دی (2-اتیل هگزیل) فتالات و آب به عنوان تنها محصول جانبی. واکنش در دو مرحله متمایز و متوالی انجام می شود و درک هر دو برای کنترل تبدیل، بازده و کیفیت محصول در مقیاس صنعتی ضروری است.
مرحله اول: تشکیل سریع مونوستر
در مرحله اول، یک مولکول 2-اتیل هگزانول حلقه انیدرید فتالیک انیدرید را در یک واکنش باز کردن حلقه سریع و اساسا غیرقابل برگشت باز می کند تا مونو استر - 2-اتیل هگزیل هیدروژن فتالات تولید کند. این مرحله حتی در دماهای متوسط نیز سریع است و نیازی به کاتالیزور ندارد، زیرا حلقه انیدرید متشنج ذاتاً نسبت به الکل های نوکلئوفیل واکنش نشان می دهد. واسطه مونو استر یک اسید است - یک گروه اسید کربوکسیلیک واکنش نداده را از انیدرید فتالیک اصلی حفظ میکند - به همین دلیل است که اندازهگیریهای مقدار اسید در طول دوره واکنش اولیه حضور مونو استر را نشان میدهد تا واکنش ناقص انیدرید اصلی.
مرحله دوم: استری سازی دوم با محدودیت تعادل
مرحله دوم شامل واکنش گروه کربوکسیلیک اسید باقی مانده از مونو استر با مولکول دوم 2-اتیل هگزانول برای تشکیل DOP و آب است. این مرحله یک تعادل استری سازی معمولی است و مرحله تعیین کننده سرعت سنتز کلی است. برخلاف مرحله اول، این واکنش برگشت پذیر است - آب تولید شده توسط واکنش تراکم، در صورت عدم حذف، تعادل را به سمت مونو استر برمی گرداند. تولید DOP صنعتی این محدودیت ترمودینامیکی را از طریق دو استراتژی اصلی برطرف می کند: کار در دمای بالا (معمولاً 180 تا 220 درجه سانتیگراد) و حذف مداوم آب از فضای بخار راکتور با استفاده از تقطیر آزئوتروپیک با الکل اضافی یا یک سیستم نیتروژن اسپارژ. بنابراین دما و حذف آب دو اهرمی هستند که مستقیماً نرخ تبدیل و مقدار اسید نهایی را در راکتور کنترل می کنند.
انتخاب کاتالیزور و پیامدهای آن
اکثر تولیدات صنعتی DOP از یک کاتالیزور اسیدی برای تسریع مرحله دوم استریفیکاسیون استفاده می کنند. اسید سولفوریک (H2SO4) در غلظت های 0.1-0.3 درصد وزنی به دلیل هزینه کم و فعالیت بالا، انتخاب صنعتی سنتی بود. عیب اصلی عملیاتی آن خورندگی و نیاز پایین دست به خنثی سازی و شستشوی کامل برای حذف بقایای سولفات از محصول است - حذف ناقص باعث خرابی ارزش اسیدی و بی ثباتی هیدرولیتیک طولانی مدت در ترکیبات پی وی سی نهایی می شود. اسید p-Toluenesulfonic (PTSA) فعالیت قابل مقایسه با خورندگی تا حدودی کمتر را ارائه می دهد. کاتالیزورهای ارگانوتیتانات - در درجه اول تترابوتیل تیتانات (TnBT) - در بسیاری از کارخانههای مدرن تولید دیوکتیل فتالات به انتخاب ارجح تبدیل شدهاند، زیرا آنها واکنش را در زمانهای کوتاهتری کامل میکنند (تقریباً 2 ساعت در مقابل 3 تا 4 ساعت برای H2SO4 تحت شرایط مشابه)، تولید محصولی سبکتر و پس از اکسیداسیون دی اکسیدی یا دی اکسیداسیون میکنند. شستشو، حذف کاتالیزور را ساده می کند. باقی مانده جامد TiO2 در مرحله خالص سازی بدون باقی ماندن آلودگی یونی در محصول فیلتر می شود.
تصفیه پس از واکنش: خنثی سازی، شستشو، پاکسازی و فیلتراسیون
استر خام خروجی از راکتور، علاوه بر خود DOP، حاوی مخلوطی از بقایای کاتالیزور، 2-اتیل هگزانول واکنش نداده، مقادیر کمی مونو استر واسطه، آب و ناخالصی های رنگی ناشی از قرار گرفتن در معرض دمای بالا است. هر یک از اینها باید در یک توالی کنترل شده حذف شوند تا مشخصات تجاری DOP تکمیل شده تولید شود. قطار تصفیه جایی است که رنگ، مقدار اسید، محتوای آب و محتوای الکل باقیمانده محصول نهایی تعیین می شود - و جایی که تنوع در نظم عملیاتی باعث ایجاد تفاوت کیفیت بین تولید کنندگان می شود.
خنثی سازی و شستشو با آب
هنگامی که از کاتالیزورهای H2SO4 یا PTSA استفاده می شود، استر خام ابتدا با یک محلول کربنات سدیم آبی یا محلول هیدروکسید سدیم خنثی می شود تا کاتالیزور اسید باقیمانده و مونو استر به نمک های سدیم محلول در آب تبدیل شود. نقطه پایانی خنثی سازی معمولاً در مقدار اسیدی زیر 0.05 mgKOH/g در لایه آلی هدف قرار می گیرد. فاز آبی، حاوی سولفات سدیم یا تولوئن سولفونات سدیم، تخلیه می شود. شستشوی بعدی با آب گرم در دمای 70 تا 80 درجه سانتی گراد، ناخالصی های محلول در آب باقیمانده را حذف می کند. خنثی سازی ناقص در این مرحله شایع ترین علت اصلی خرابی ارزش اسیدی در محصول نهایی و بی ثباتی طولانی مدت رنگ در DOP ذخیره شده است. با کاتالیزورهای آلی تیتانات، شیمی خنثی سازی ساده تر است - هیدرولیز TnBT در آب شستشو، TiO2 نامحلول تولید می کند که ته نشین می شود یا فیلتر می شود - اما زمان تماس کافی بین آب شستشو و لایه استری برای اطمینان از هیدرولیز کامل هنوز مورد نیاز است.
خلاء برای بازیابی الکل
پس از شستشو، لایه استر خنثی شده همچنان حاوی 2-5٪ 2-اتیل هگزانول واکنش نداده و آب محلول است. اینها با تقطیر خلاء (برهنه کردن) تحت فشارهای 3-10 کیلو پاسکال و دمای 140-180 درجه سانتیگراد حذف می شوند. 2-اتیل هگزانول بازیافت شده متراکم می شود، از نظر کیفیت بررسی می شود، و برای دسته های بعدی به شارژ راکتور بازیافت می شود و به طور مستقیم مصرف مواد خام را کاهش می دهد. محتوای الکل باقی مانده در DOP نهایی معمولاً در ≤0.05٪ (500 ppm) مشخص می شود - سطوح بالاتر باعث مشکلات ویسکوزیته می شود و می تواند شکایات بو را در پردازش PVC ایجاد کند. مشخصات محتوای آب برای DOP نهایی معمولاً ≤0.10٪ است.
رنگ زدایی با کربن فعال
حتی پس از شستن و جدا کردن، استر ممکن است دارای رنگ زرد کمی از محصولات جانبی کربونیل باشد که در طی استریفیکاسیون در دمای بالا ایجاد شده اند. تصفیه کربن فعال - معمولاً 0.1 تا 0.2 درصد وزن کربن اضافه شده به استر داغ در حدود 150 درجه سانتیگراد تحت خلاء و به دنبال آن زمان تماس و فیلتر کردن - ناخالصی های رنگی را جذب کرده و رنگ محصول را به مشخصات APHA 20-25 (Hazen) مورد نیاز برای DOP درجه یک کاهش می دهد. انتخاب درجه کربن فعال مهم است: مساحت سطح، توزیع اندازه منافذ، و محتوای خاکستر همگی بر راندمان رنگزدایی و نرخ فیلتراسیون تأثیر میگذارند. درمان بیش از حد با کربن اضافی با جذب مقداری DOP همراه با ناخالصی ها باعث کاهش عملکرد می شود.
فیلتراسیون نهایی
مرحله آخر قبل از ذخیره سازی و ارسال محصول، فیلتر کردن از طریق یک فیلتر برگ فشار یا فیلتر پرس برای حذف کربن فعال مصرف شده، هر گونه دی اکسید تیتانیوم جامد باقیمانده (زمانی که کاتالیزورهای ارگانوتیتانات استفاده می شود) و سایر ذرات نامحلول است. کیک فیلتر روی سطح پرس معمولاً حاوی 1 تا 2 میلی متر گل اشباع شده با DOP است که به عنوان ضایعات فرآیند نگهداری می شود. محصول فیلتر شده مایع روشن، سفید آب تا زرد کم رنگ با شفافیت و شفافیت مورد انتظار دیوکتیل فتالات با درجه مشخصات است.
مشخصات محصول DOP: آنچه که هر پارامتر در عملکرد استفاده نهایی کنترل می کند
DOP تجاری بر اساس یک برگه مشخصات فروخته می شود که محدوده قابل قبولی را برای هر پارامتر کیفیت تعریف می کند. برای خریدارانی که محصولات PVC منعطف را فرموله می کنند، درک آنچه که هر مشخصات واقعاً در ترکیب نهایی کنترل می کند - نه فقط آنچه را که اندازه گیری می کند - اجازه می دهد تا صلاحیت تامین کننده و تصمیمات پذیرش دسته ای آگاهانه تر را اتخاذ کنند.
| پارامتر | مشخصات معمولی | آنچه در پردازش PVC کنترل می کند |
|---|---|---|
| خلوص ( سنجش GC ) | ≥99.5٪ | راندمان پلاستیک سازی و ثبات خواص مکانیکی |
| رنگ (APHA/Hazen) | حداکثر ≤25 | رنگ محصول نهایی پی وی سی؛ برای ترکیبات رنگ روشن یا شفاف حیاتی است |
| مقدار اسید (mgKOH/g) | حداکثر ≤0.05 | پایداری هیدرولیتیک طولانی مدت؛ ارزش اسیدی بالا تخریب پی وی سی را تسریع می کند |
| محتوای آب (%) | حداکثر ≤0.10 | ویسکوزیته پردازش؛ آب باعث ایجاد کف و عیوب سطحی در پی وی سی کلندری می شود |
| باقیمانده 2-EH (%) | حداکثر ≤0.05 | بوی محصول نهایی؛ الکل اضافی در طول پردازش PVC تبخیر می شود |
| وزن مخصوص @ 20 درجه سانتیگراد | 0.983-0.989 | کنترل تراکم فرآیند و تشخیص تقلب |
| ویسکوزیته @ 25 درجه سانتی گراد (cP) | ~ 56 cP | رفتار اختلاط در ترکیب پی وی سی. بر میزان جذب مخلوط خشک تأثیر می گذارد |
| مقاومت حجم @ 25 درجه سانتی گراد (GΩ·cm) | ≥120 دقیقه | عملکرد عایق الکتریکی در ترکیبات PVC سیم و کابل |
| مقدار اسید پس از گرم شدن (mgKOH/g) | حداکثر 0.07 ≤ | پایداری حرارتی در طول پردازش PVC در دمای بالا |
مشخصات مقاومت حجمی برای DOP درجه کابل برق سزاوار توجه ویژه است. ناخالصی های یونی - نمک های سدیم ناشی از شستشوی ناقص، آثار سولفات از بقایای کاتالیزور، یا آلاینده های فلزی ناشی از تجهیزات پردازش - به طور چشمگیری عملکرد دی الکتریک DOP را کاهش می دهند و در نتیجه خواص عایق الکتریکی ترکیب PVC را کاهش می دهند. برای کاربردهای سیم و کابل، خریداران اغلب مشخصات استاندارد را با نیاز اضافی برای محتوای سدیم یا گوگرد با تجزیه و تحلیل ICP تکمیل می کنند تا صحت مرحله شستشو را تأیید کنند.
کاربردهای صنعتی DOP: جایی که هر دسته محصول عملکرد متفاوتی را می طلبد
DOP - که در ادبیات نظارتی و فنی به آن DEHP (دی (2-اتیل هگزیل) فتالات) نیز گفته میشود - نرمکنندهترین نرمکننده همهمنظوره در جهان است و موقعیت غالب آن در تولید PVC انعطافپذیر نشاندهنده ترکیبی از عواملی است که هیچ مولکول دیگری هنوز به طور کامل تکرار نکرده است. عملکرد در دمای پایین تا حدود -40 درجه سانتیگراد و ساختار هزینه تولید که از قیمت گذاری رقابتی در حجم کالا پشتیبانی می کند.
عایق سیم و کابل
این برنامه کاربردی است که در آن خواص الکتریکی DOP بسیار مهم است. ترکیبات عایق PVC انعطاف پذیر برای کابل های برق و کنترل معمولاً حاوی 40 تا 60 قسمت DOP در هر 100 قسمت رزین PVC است. مقاومت حجمی نرم کننده مستقیماً بر استحکام دی الکتریک و مقاومت عایق الکتریکی روکش کابل تأثیر می گذارد. مقاومت طبیعی بالای DOP (≥120 GΩ·cm) و سازگاری با سیستمهای تثبیتکننده مورد استفاده در کابل PVC - معمولاً تثبیتکنندههای حرارتی فلزی مخلوط یا سیستمهای کلسیم-روی - آن را به خط پایه صنعتی تبدیل میکند که جایگزینها بر اساس آن ارزیابی میشوند. برای کابلهای انعطافپذیر با دمای پایین تا -40 درجه سانتیگراد، عملکرد DOP در دمای سرد معمولاً بر خلاف برخی از جایگزینهای با وزن مولکولی بالاتر، بدون نیاز به افزودن نرمکنندههای ثانویه با دمای پایین، مطابق با الزامات IEC 60811 است.
کفپوش، دیوارپوش و چرم مصنوعی
کفپوش های وینیل (LVT، ورق های همگن، و قالب های تخته ناهمگن) و چرم مصنوعی مبتنی بر PVC از نظر حجم، بزرگترین بازار نهایی DOP را در سطح جهان نشان می دهند. ترکیبات کفپوش بسته به مشخصات سختی و انعطاف پذیری مورد نیاز، از DOP با سرعت 25 تا 45 در ساعت استفاده می کنند. در پوشش چرم مصنوعی روی زیرلایه های پارچه، DOP به عنوان پراکندگی خمیر (پلاستیزول) اعمال می شود که پخش می شود، ژل می شود و در یک فیلم انعطاف پذیر پیوسته ذوب می شود. پایداری عالی ویسکوزیته پلاستیزول DOP - ویسکوزیته قابل اجرا را در طول زمان بین اختلاط و کاربرد، بدون پیش ژل شدن حفظ می کند - یک مزیت عملی نسبت به برخی از جایگزین های با نقطه جوش بالاتر است که پلاستیزول هایی با پیری سریع تری تولید می کنند.
فیلم و ورق پی وی سی
فیلم PVC انعطافپذیر برای بستهبندی، پوششهای محافظ، فیلم گلخانهای کشاورزی و آسترهای استخر برای ترکیبی از انعطافپذیری، شفافیت و مقاومت در برابر هوا که پوشش عملکرد محصول را مشخص میکند، به DOP متکی است. در بارگذاری های معمولی 30 تا 50 phr در ترکیبات فیلم، DOP تعادل مفیدی از کاهش دمای انتقال شیشه ای و ازدیاد طول فیلم فراهم می کند. پایداری اشعه ماوراء بنفش - که یک ویژگی مستقیم مولکول DOP است نه وابسته به مواد افزودنی - به دوام برنامه های کاربردی فیلم در فضای باز کمک می کند بدون نیاز به افزودن بسته های جاذب UV که با نرم کننده های ذاتاً پایدار کمتر ضروری است.
برنامه های پزشکی و تماس با غذا
این منطقه ای است که وضعیت نظارتی DOP به طور قابل توجهی استقرار فعلی آن را محدود می کند. کیسههای خون، لولههای IV و بستهبندی انعطافپذیر در تماس با غذا از نظر تاریخی بازارهای اصلی DOP بودند. این کاربردها به تدریج در اروپا، ایالات متحده و سایر حوزه های قضایی بر اساس طبقه بندی DEHP به عنوان ماده ای با نگرانی بسیار بالا (SVHC) تحت REACH و به عنوان یک ماده سمی تولید مثل تحت چارچوب های طبقه بندی مختلف، محدود یا ممنوع شده اند. در اتحادیه اروپا، DOP/DEHP جزو اولین موادی بود که تاریخ غروب آفتاب مجوز REACH را دریافت کرد. در ایالات متحده، در اسباببازیهای کودکان و محصولات مراقبت از کودکان تحت CPSIA محدود شده است. این محدودیتها برای اکثر کاربردهای صنعتی DOP - سیم، کفپوش، فیلم بدون تماس با مواد غذایی - اعمال نمیشود، اما از ورود DOP به مشخصات جدید پزشکی یا تماس با مواد غذایی در بازارهای تنظیمشده جلوگیری میکنند.
DOP در مقابل DOTP در مقابل DINP: نحوه مقایسه گزینه های اصلی برای خریداران صنعتی
درک جایگاه DOP نسبت به دو جایگزین مهم تجاری آن - DOTP (دیوکتیل ترفتالات که دی (2-اتیل هگزیل) ترفتالات نیز نامیده می شود) و DINP (دی ایسونونیل فتالات) - برای تیم های تهیه و شیمیدانان فرمولاسیون که تغییرات نظارتی و مبادلات عملکرد را بررسی می کنند ضروری است. هر سه نرمکنندههای استر مایع هستند که عمدتاً در PVC منعطف استفاده میشوند، اما شیمی، پوشش عملکرد، وضعیت نظارتی و ساختار هزینه آنها به روشهایی متفاوت است که بر مناسب بودن کاربرد تأثیر میگذارد.
| پارامتر | DOP (DEHP) | DOTP | DINP |
|---|---|---|---|
| کلاس شیمی | ارتو فتالات | ترفتالات (غیر فتالات) | ارتو فتالات (HMW) |
| وزن مولکولی (گرم بر مول) | ~ 391 | ~ 391 | ~ 421 |
| راندمان پلاستیک سازی (نسبت به DOP=100) | 100 (پایه) | ~ 97-100 | 90-95 |
| فرار (کاهش وزن، 24 ساعت در 100 درجه سانتیگراد) | متوسط | پایین تر از DOP | پایین تر از DOP |
| مقاومت در برابر مهاجرت | متوسط | خوب | خوب (HMW reduces migration) |
| مقاومت الکتریکی | بالا (≥120 GΩ·cm) | بالاتر از DOP | مشابه DOP |
| وضعیت REACH اتحادیه اروپا | SVHC; مجوز برای استفاده های محدود مورد نیاز است | به عنوان SVHC طبقه بندی نمی شود | ثبت شده؛ در اسباب بازی ها / مراقبت از کودکان محدود شده است |
| مناسب بودن تماس پزشکی/غذایی | در اکثر بازارها محدود/ممنوع است | در بسیاری از بازارها مجاز است | محدود؛ برخی از محدودیت ها اعمال می شود |
| هزینه واحد نسبی (نشان دهنده) | پایین ترین | حق بیمه 5 تا 15 درصد نسبت به DOP | حق بیمه 5 تا 10 درصد نسبت به DOP |
پیامد استراتژیک این مقایسه برای خریدارانی که منابع DOP را برای کاربردهای صنعتی تهیه میکنند، واضح است: در جایی که الزامات مجوز اتحادیه اروپا REACH برای استفاده نهایی خاص اعمال نمیشود، و جایی که محصول برای محصولات کودکان، دستگاههای پزشکی یا برنامههای تماس با مواد غذایی مقدور نیست، DOP مقرونبهصرفهترین نرمکننده همه منظوره با پایگاه داده فرمولبندی به خوبی تثبیت شده است. برای هر برنامهای که این موارد استفاده محدود را لمس میکند - اکنون یا در فرمولبندی مجدد محصول در آینده قابل پیشبینی - واجد شرایط بودن DOTP بهعنوان نرمکننده اصلی از نظر فنی و تجاری مسیری کمخطر است، زیرا بازار DOTP بهطور قابلتوجهی رشد کرده و حق بیمه قیمتگذاری آن نسبت به DOP با افزایش حجم تولید محدود شده است.
کنترل کیفیت در تولید DOP: نقاط آزمایش بحرانی در طول زنجیره تولید
کیفیت ثابت DOP به تنهایی نتیجه آزمایش پس از تولید نیست - به نقاط کنترل در هر مرحله از فرآیند تولید، از دریافت مواد اولیه تا عرضه محصول نهایی نیاز دارد. عملیات تولیدی که عمدتاً به آزمایش محصول نهایی برای تشخیص انحرافات کیفیت متکی است، به طور سیستماتیک برای شناسایی مشکلات کندتر است و احتمال بیشتری دارد که دستههای خارج از مشخصات را آزاد کند تا عملیاتی که پارامترهای کلیدی را در هر عملیات واحد نظارت میکند.
تایید مواد خام ورودی
انیدرید فتالیک دریافت شده به صورت فله یا کیسه ای باید از نظر خلوص (با تیتراسیون GC یا مقدار اسید)، رنگ مذاب (APHA) و میزان آهن توسط ICP-OES آزمایش شود. مشخصات آهن بسیار مهم است - آهن حتی در سطوح ppm تک رقمی در خوراک PA واکنش های تغییر رنگ را در مرحله استریفیکاسیون در دمای بالا کاتالیز می کند و DOP نهایی را با رنگ بالاتر از مشخصات APHA 25 بدون توجه به عملیات رنگ زدایی بعدی تولید می کند. 2-اتیل هگزانول از نظر خلوص GC، محتوای آب (تیتراسیون کارل فیشر) و رنگ تأیید شده است. دسته های 2-EH با محتوای آب بالا، بار آب را در سیستم حذف آزئوتروپیک راکتور افزایش می دهند و اگر با تنظیم فرآیند جبران نشود، می توانند زمان واکنش را افزایش دهند یا تبدیل را کاهش دهند.
نظارت در فرآیند در طول استریفیکاسیون
اندازهگیری مقدار اسید محتویات راکتور در بازههای زمانی مشخص، پارامتر اصلی کنترل در فرآیند برای مرحله استریسازی است. با تبدیل مونو استر به DOP و حذف آب، مقدار اسید از مقدار بالای اولیه خود کاهش می یابد. بیشتر پروتکلهای تولید، حداقل مقدار اسید تبدیل را مشخص میکنند (معمولاً ≤1 mgKOH/g در لایه استر در پایان واکنش) قبل از اینکه دسته برای خالصسازی تخلیه شود. تعیین نقطه پایانی واکنش با مقدار اسید، به جای زمان ثابت، تغییرات طبیعی در واکنشپذیری مواد خام و بارگذاری کاتالیزور را بدون تحمیل زمانهای چرخه ثابتی که میتواند منجر به دستههایی که کمتر از آن واکنش نشان میدهند یا بهطور غیرضروری طولانیتر شوند، تطبیق میدهد.
تست انتشار پس از تصفیه
- ارزش اسیدی: محصول نهایی باید ≤0.05 mgKOH/g را داشته باشد. با تیتراسیون پتانسیومتری یا بصری در برابر KOH در ایزوپروپانول آزمایش شده است.
- رنگ (APHA/Hazen): با مقیاس رنگ استاندارد Pt-Co با استفاده از رنگ سنج یا مقایسه بصری اندازه گیری شد. هر مقدار بالاتر از 25 نیاز به تصفیه کربن اضافی دارد.
- محتوای آب: تیتراسیون کولومتریک کارل فیشر; برای دسته هایی که به پردازشگرهای کلندرینگ یا اکستروژن فرستاده می شوند که در آن آب باعث نقص پردازش می شود بسیار مهم است.
- باقیمانده 2-اتیل هگزانول: GC headspace یا تزریق مایع؛ مقادیر بالای 500 پی پی ام نشان دهنده حذف ناقص است و نیاز به پردازش مجدد دارد.
- وزن مخصوص: اندازه گیری با تراکم سنج دیجیتال در 20 درجه سانتیگراد. هم یک نشانگر خلوص و هم یک کنترل در برابر تقلب یا آلودگی متقابل با سایر نرم کننده ها.
- مقاومت حجمی: برای DOP درجه الکتریکی، این آزمایش بر روی هر دسته رهاسازی انجام می شود. آلودگی یونی مقاومت را کاهش می دهد و مشخصات ترکیب کابل الکتریکی را از بین می برد.
- سنجش خلوص GC: ≥99.5% DOP را به عنوان مؤلفه اصلی تأیید می کند. انحرافات نشان دهنده واکنش ناقص (مونو استر موجود) یا آلودگی است.
تجهیزات فرآیند مورد استفاده در کارخانه های تولید DOP
پیکربندی تجهیزات یک کارخانه تولید DOP ظرفیت توان عملیاتی، سقف کیفیت محصول، بهره وری انرژی و مشخصات تعمیر و نگهداری آن را تعیین می کند. خطوط تولید DOP مدرن حول عملیات پیوسته یا نیمه پیوسته با ادغام حرارت بین مراحل طراحی شده اند، نه راکتورهای دسته ای ساده با عملیات دستی متوالی.
هسته هر کارخانه تولید DOP است راکتور استریفیکاسیون - معمولاً یک ظرف ژاکت دار و همزن ساخته شده از فولاد ضد زنگ یا فولاد کربنی با روکش شیشه ای. دمای عملیاتی 180 تا 220 درجه سانتیگراد به جای بخار، نیاز به گرم کردن ژاکت با روغن انتقال حرارت با دمای بالا دارد. راکتورها با کندانسور رفلاکس و جداکننده آب (از نوع Dean-Stark یا مشابه) تعبیه شده اند تا امکان حذف مداوم بخار آزئوتروپ آب-الکل در حالی که میعانات الکلی کم آب شده به راکتور برمی گردد. حجم راکتور مطابق با اهداف تولید دستهای است و اکثر کارخانههای تجاری راکتورهایی را در محدوده 5000 تا 50000 لیتر کار میکنند. برخی از نیروگاههای DOP با ظرفیت بالا از پیکربندیهای راکتور مخزن همزن پیوسته (CSTR) برای اولین مرحله استریسازی، و به دنبال آن راکتور پایاندهنده جریان پلاگین، برای دستیابی به توان عملیاتی بالاتر با کیفیت محصول سازگارتر نسبت به راکتورهای دستهای با ظرفیت معادل، استفاده میکنند.
پایین دست راکتور، ظرف شستشو (یا مجموعه ای از ظروف برای شستشوی چند مرحله ای) زمان ماند مورد نیاز برای جداسازی فاز بین لایه استر و آب شستشوی آبی را فراهم می کند. انرژی اختلاط کافی در طول تماس و جداسازی فاز تمیز هر دو مورد نیاز است - اختلاط کم باعث استخراج ناخالصی ناکارآمد میشود، در حالی که اختلاط بسیار شدید میتواند امولسیونهای پایداری ایجاد کند که زمان تهنشینی را افزایش داده و توان را کاهش میدهد. را ستون خلاء خلاء تحت فشار کاهش یافته عمل می کند تا 2-اتیل هگزانول اضافی و آب محلول را به طور موثر و بدون تخریب حرارتی محصول DOP حذف کند. الکل بازیابی شده تغلیظ شده و در یک مخزن اختصاصی برای بررسی کیفیت و بازیافت جمع آوری می شود. را فیلتر پرس در پایان فرآیند، فیلتر کربن فعال و TiO2، با تخلیه کیک اتوماتیک یا دستی بسته به طراحی کارخانه انجام می شود. اندازه فیلتر پرس و سطح فیلتراسیون در واحد توان، زمان چرخه بین تغییرات فیلتر و بنابراین حداکثر نرخ تولید کارخانه قابل دستیابی بدون کاهش کیفیت در مرحله فیلتر را تعیین می کند.

انگلیسی
中文简体




