Løsning for reningsprosess for silikoneolje

1. Introduksjon til silikonolje

Silikonolje refererer til væskeformige polyorganosiloksaner med Si-O-Si som hovedkjede. Dimetylsilikonolje er den vanligste typen. Den er fargeløs og gjennomsiktig, fysiologisk inaktiv, motstandsdyktig mot høye og lave temperaturer, isolerende og hydrofob, og har stabil viskositet. Den brukes mye som industrielt varmeoverføringsmedium, plastfrigjøringsmiddel, jevnende underlag for dagligvareprodukter og elektronisk isolerende impregneringsvæske, og oppfyller produksjonskravene i flere industrier.

2. Fire store smertepunkter ved rensing av silikonolje og logikken bak molekylær destillasjon for å løse dem

Smertepunkt 1: Silikonolje inneholder store mengder lavmolekylære sykliske siloksanforurensninger (D4/D5/D6 osv.), som ikke kan fjernes grundig ved konvensjonell destillasjon og som alvorlig reduserer produktkvaliteten

Polymeriseringen av silikonolje er en reversibel likevektsreaksjon. Ferdige produkter inneholder naturlig 12 %–14 % lavmolekylære sykliske siloksaner (D3–D20), ureagerte monomerer, løsemidler og kortkjedete lavmolekylære siloksaner.

Silikonolje av lav kvalitet: Konvensjonell vakuumdestillasjon kan kun fjerne deler av lette små molekyler, med resterende flyktige stoffer i området 1–3 %.

Høykvalitetsanvendelser (elektronikk, medisinsk behandling, optikk) stiller strenge krav til innholdet av lavmolekylære rester (≤100 ppm). Reststoffene vil fortsette å fordampe, noe som kan føre til isolasjonsfeil i elektroniske kontakter, «skyllet» linser og irritasjon av menneskelige kropper på grunn av utskillelse fra medisinske implantater.

Ulemper med konvensjonell rektifikasjon: Separasjonen er avhengig av utelukkende kokepunktsskjell. Høy-molekylære sykliske siloksaner har kokepunkter som overstiger 400 °C, mens den maksimale oppvarmingstemperaturen i konvensjonelle vakuumtårn er 250 °C, noe som gjør fordampning og separasjon umulig og etterlater en stor mengde urenheter.

Målrettet løsningslogikk

Molekylær destillasjon oppnår separasjon basert på forskjellen i molekylers middelfri banestrekning i stedet for kun kokepunkt:

Utstyret opprettholder et høyt vakuum (0,001–1 Pa) for å betydelig øke den middelfrie banestrekningen til materialmolekylene.

Lette komponenter med små molekyler slipper unna og flyr direkte til den integrerte kondensatoren for gjenvinning; makromolekylært silikonolje har en kort middelfri banestrekning og kan ikke nå kondensasjonsflaten, men strømmer ut langs oppvarmingsoverflaten som ferdige produkter.

Molekylær destillasjon i flere trinn kan redusere forurensninger med lav molekylmasse til under 100 ppm, senke flyktige stoffer fra 1,5 % til under 0,3 % og oppfylle strenge renhetskrav for elektroniske og medisinske produkter.

Problemområde 2: Silikonolje er et termosensitivt polymer; lengre oppvarming ved høy temperatur fører til sprekking, oksidasjon, tverrlenkning og fargeendring, og silikonoljens Si–O-hovedkjede er følsom for brudd ved høy temperatur.

Når temperaturen overstiger 260 °C med lang oppholdstid, brytes molekylkjedene ned og danner flere små molekyler, noe som fører til permanent nedbrytning av produktets viskositet og stabilitet.

Sporene av resterende syre- eller basekatalysatorer kombinert med høy temperatur utløser revers polymerisasjon og kontinuerlig nedbrytning av silikonolje.

Oksidasjon skjer ved eksponering for luft ved høy temperatur, noe som gjør at produktene blir gule og mister klarheten, og dermed også verdien som high-end-produkter.

Konvensjonell vakuumrektifikasjon beholder statisk akkumulerte materialer inne i reaktoren med en oppvarmingstid på flere tiår av minutter. For å fordampe urenheter med høy kokepunkt må temperaturen heves til 240–280 °C, noe som fører til omfattende termisk oksidasjon og spalting av materialer og redusert kvalitet på ferdigproduktet.

Målrettet løsningslogikk

Separasjon ved lav temperatur: Høyt vakuum reduserer den nødvendige separasjonstemperaturen med 80–150 °C sammenlignet med konvensjonell destillasjon, langt under den kritiske temperaturen for termisk spalting av silikonolje.

Ekstremt kort oppvarmingstid: Skraperen danner en ultra-tynn væskefilm på 0,01–0,1 mm ved kraft, og materialene befinner seg kun i oppvarmingssonen i noen sekunder til mer enn ti sekunder, med nesten ingen risiko for termisk nedbrytning.

Fullstendig lukket høyt vakuum- og oksygenfri miljø for å isolere oksiderende effekter fra luft, og bevare fullstendig gjennomsiktighet og termisk stabilitet i ferdigproduktet.

Smerteområde 3: Silikonolje har høy viskositet; konvensjonell utstyr gir ekstremt lav varmeoverføringseffektivitet, noe som lett fører til lokal overoppheting og skuminnblanding

Silikonolje med middels og høy viskositet har dårlig flytbarhet, og konvensjonelle vakuumreaktorer og pakketårn har alvorlige mangler:

Tytte materialer fører til dårlig varmeoverføring, lokal overoppheting og koking på bunnen av reaktoren, og kokte stoffer på veggen forurener produktene.

Det dannes en stor mengde skum under oppvarming og koking, og skummet fører med seg makromolekylær silikonolje til destillatet, noe som fører til en kraftig reduksjon i utbyttet av ferdig produkt.

Diffusjonsraten til små molekyler mot væskeoverflaten i statisk væskefase er lav, noe som fører til lav separasjonseffektivitet og krever gjentatt rektifikasjon 3–5 ganger, hvilket dobler energiforbruket og arbeidskostnadene.

Målrettet løsningslogikk

Tvingt filmdannelse ved skraper: Rotoren skraper materiale med høy hastighet for å danne en jevn, ultra-tynn væskefilm på den indre veggen av fordampningsapparatet, noe som øker varme- og masseoverføringseffektiviteten flere tiere ganger uten lokale varmeområder med høy temperatur.

Kokefri separasjon: Molekylær destillasjon bygger på fri overflatefordampning uten kraftig koking og skumming, noe som eliminerer medføring av makromolekylær silikonolje i skummet og stabiliserer utbyttet av ferdig produkt over 95 %.

Den ultra-tynne væskefilmen akselererer diffusjonen og avgangen av små molekyler; enkelts separasjon kan oppnå renseeffekten tilsvarende 3–5 ganger rektifikasjon med konvensjonell utstyr, noe som betydelig forkorter prosessflyten.

Smertepunkt 4: Konvensjonelle renseprosesser gir lavt utbytte, vanskelig tilbakevinning av biprodukter, stor belastning på miljøvernet og høye kostnader

Gjentatt høytemperaturkrypning i konvensjonell rektifikasjon fører til omfattende tap av silikonolje som følge av nedbrytning, og utbyttet av hovedproduktet er bare 70–80 %.

Sykliske siloksaner som D4/D5 som fjernes, er verdifulle råmaterialer, men konvensjonelle kolonner gir dårlig separeringsrenhet, noe som gjør resirkulering umulig. De kan kun behandles som farlig avfall, noe som fører til spild av råmaterialer og høye kostnader for avfallsbehandling.

Noen prosesser krever vask med vann og løsningsmiddelutvinning for å fjerne urenheter, noe som genererer store mengder saltholdig organisk avløpsvann og høye kostnader for miljøbehandling.

Målrettet løsningslogikk

Lav temperatur og kort oppvarmingstid minimerer termisk skade, og utbyttet av silikonolje som hovedprodukt er ≥92 %.

Lette komponenter i form av små molekyler kondenseres og samles inn separat. D4/D5 med høy renhet kan direkte returneres til polymeriseringsprosessen for resirkulering, noe som forbedrer utnyttelsen av råmaterialer.

Ren fysisk separasjon uten tilsetning av løsningsmiddel, ingen avløpsvann genereres i hele prosessen, noe som forenkler miljøbeskyttelsesprosedyrer etter behandling.

Kontinuerlig og automatisk produksjon er tilgjengelig. I forhold til batch-vakuumreaktorer er energiforbruket og arbeidskostnadene per enhet produkt betydelig redusert.