Solusyon sa Proseso ng Pagpapalinis para sa Silicone Oil

1. Panimulang Pagpapakilala sa Silicone Oil

Ang silicone oil ay tumutukoy sa likidong polyorganosiloxanes na may Si-O-Si bilang pangunahing sanga. Ang dimethyl silicone oil ang pinakakaraniwang uri. Ito ay walang kulay at transparente, pisikal na inert, tumutol sa mataas at mababang temperatura, insulator at hydrophobic, at may matatag na viskosidad. Malawak itong ginagamit bilang pang-industriyang heat transfer medium, plastic release agent, smoothing substrate para sa mga pang-araw-araw na kemikal, at elektronikong insulating impregnating liquid, na sumasapat sa mga pangangailangan sa produksyon ng maraming industriya.

2. Apat na Pangunahing Suliranin sa Pagpapalinis ng Silicone Oil at Logika ng Pagsusulit sa Molecular Distillation

Suliranin 1: Ang silicone oil ay naglalaman ng malaking halaga ng mga impurity na mababang molekular na cyclic siloxane (D4/D5/D6, atbp.), na hindi maaaring ganap na alisin gamit ang karaniwang distillation at lubhang binababa ang kalidad ng produkto

Ang polymerisasyon ng silicone oil ay isang balik-balik na reaksyon ng equilibrium. Ang mga natapos na produkto ay nangangalaga nang natural ng 12% hanggang 14% na mababang-molekular na siklik na siloxane (D3 hanggang D20), hindi naprosesong monomer, solvent, at maikling kadena na mababang-molekular na siloxane.

Mababang kalidad na silicone oil: Ang karaniwang vacuum rectification ay nakakapag-alis lamang ng bahagi ng magaan na maliit na molekula, kung saan ang natitirang volatile matter ay nasa hanay na 1% hanggang 3%.

Ang mga high-end na aplikasyon (elektronika, medikal na paggamot, optics) ay may mahigpit na kinakailangan sa mababang-molekular na residual na ≤100 ppm. Ang natitirang maliit na molekula ay patuloy na maglalabas ng gas, na nagdudulot ng kabiguan sa insulation ng mga elektronikong contact, paninilim ng lens, at iritasyon sa katawan ng tao dahil sa pag-precipitate mula sa mga medical implant.

Mga Kakulangan ng karaniwang pagpapalinaw: Ang paghihiwalay ay umaasa lamang sa pagkakaiba ng punto ng kumukulo. Ang mga siklikong siloksona na may mataas na molekular ay may punto ng kumukulo na lampas sa 400°C, samantalang ang pinakamataas na temperatura ng pag-init ng karaniwang torre na may negatibong presyon ay 250°C, kaya hindi posible ang pagbubuo ng singaw at paghihiwalay, na nag-iwan ng malaking halaga ng mga impurity.

Lohika ng Tinitiyak na Solusyon

Ang molecular distillation ay nakakamit ng paghihiwalay batay sa pagkakaiba ng average na libreng landas ng molekula imbes na sa punto ng kumukulo lamang:

Ang kagamitan ay nananatiling nasa mataas na vakuum (0.001–1 Pa) upang lubos na palawigin ang average na libreng landas ng mga molekula ng materyal.

Ang mga maliit na molekula ng mabigat na komponente ay umalis at lumipad nang direkta patungo sa panloob na condenser para ma-recover; ang makapal na molekular na silicone oil ay may maikling average na libreng landas at hindi kayang abotin ang ibabaw ng kondensasyon, kaya ito ay dumadaloy pababa kasama ang pader ng pag-init bilang natapos na produkto.

Ang multi-stage molecular distillation ay maaaring bawasan ang mga impurity na may mababang molecular weight sa ilalim ng 100 ppm, na binababa ang volatile matter mula sa 1.5% sa mas kaunti kaysa sa 0.3%, na sumasapat sa mahigpit na mga standard ng purity para sa mga produkto na elektroniko at medikal na grado.

Punto ng Problema 2: Ang silicone oil ay isang thermosensitive na polymer; ang matagal na pagkakalantad sa mataas na temperatura ay nagdudulot ng cracking, oxidation, cross-linking, at discoloration, at ang Si-O na pangunahing sanga ng silicone oil ay madaling putulin kapag nasa mataas na temperatura.

Kapag ang temperatura ay lumampas sa 260°C kasama ang mahabang residence time, ang mga molecular chain ay nababali upang makabuo ng higit pang maliit na molekula, na nagreresulta sa permanenteng pagkasira ng viscosity at stability ng produkto.

Ang residual na trace acid-base catalysts na pinagsama sa mataas na temperatura ay nagpapakilos ng reverse polymerization at patuloy na decomposition ng silicone oil.

Nangyayari ang oxidation kapag nakalantad sa hangin sa mataas na temperatura, na nagpapakuning produkto at binababa ang transparency, na nawawala ang halaga ng mga high-end na produkto.

Ang kumbensiyonal na vacuum rectification ay nagpapanatili ng mga materyal na nakakolekta nang static sa loob ng reaktor na may oras ng pag-init na tumatagal ng ilang minuto. Upang mapakulay ang mga impurity na may mataas na punto ng kumulo, kailangang itaas ang temperatura sa 240~280°C, na nagdudulot ng malawakang thermal oxidation at cracking ng mga materyal at pagbaba ng kalidad ng natapos na produkto.

Lohika ng Tinitiyak na Solusyon

Panghihiwalay sa mababang temperatura: Ang mataas na vacuum ay binabawasan ang kinakailangang temperatura ng paghihiwalay ng 80~150°C kumpara sa kumbensiyonal na distillation, na malayo sa ibaba ng critical temperature para sa thermal cracking ng silicone oil.

Sobrang maikli na oras ng pag-init: Ang scraper ay bumubuo ng isang ultra-mahrap na liquid film na may kapal na 0.01~0.1 mm sa pamamagitan ng puwersa, at ang mga materyal ay nananatili lamang sa heating zone sa loob ng ilang segundo hanggang sa higit sa sampung segundo, na halos walang panganib ng thermal degradation.

Buong saradong mataas na vacuum, oxygen-free na kapaligiran upang ihiwalay ang oxidative effects mula sa hangin, na ganap na pinapanatili ang transparency at thermal stability ng mga natapos na produkto.

Pangunahing Suliranin 3: Ang silicone oil ay may mataas na viscosity; ang karaniwang kagamitan ay nagbibigay ng napakababang kahusayan sa paglipat ng init, na madalas na nagdudulot ng lokal na sobrang init at pagbuo ng apoy na may kasamang sabog.

Ang silicone oil na may katamtaman at mataas na viscosity ay may mahinang daloy, at ang karaniwang vacuum reactor at packed tower ay may malubhang kahinaan:

Ang makapal na materyales ay nagdudulot ng mahinang paglipat ng init, lokal na sobrang init at pagkakasunog sa ilalim ng reactor, at ang mga nasunog na sangkap sa pader ay nagdudulot ng kontaminasyon sa mga produkto.

Nagigenera ng malaking halaga ng apoy habang iniinit at inilalagay sa ebolusyon, at ang apoy ay dinala ang makro-molekular na silicone oil papunta sa distillate, na nagreresulta sa malakas na pagbaba ng produksyon ng natapos na produkto.

Mabagal ang rate ng diffusyon ng mga maliit na molekula patungo sa ibabaw ng likido sa istatikong likidong yugto, na nagdudulot ng mababang kahusayan sa paghihiwalay, kailangan ng paulit-ulit na rectification nang 3 hanggang 5 beses, na nagdodoble sa konsumo ng enerhiya at gastos sa paggawa.

Lohika ng Tinitiyak na Solusyon

Pinsalang pagbuo ng pelikula gamit ang scraper: Ang rotor ay kumikiskis sa mga materyales nang mabilis upang makabuo ng isang pantay na ultra-makinis na likidong pelikula sa panloob na pader ng evaporator, na nagpapataas ng kahusayan sa paglipat ng init at masa ng ilang beses nang walang lokal na mataas na temperatura na mga hot spot.

Paghiihiwalay na walang pakikipag-usap sa pagbubulaklak: Ang molecular distillation ay umaasa sa pag-ebaporasyon sa malayang ibabaw nang walang malakas na pagbubulaklak at pagbubuo ng sabon, na nag-aalis ng pagsasama ng makro-molekular na silicone oil sa pamamagitan ng sabon at nagpapabilis ng pagkakaroon ng matatag na ani ng produkto na higit sa 95%.

Ang ultra-makinis na likidong pelikula ay nagpapabilis sa diffusyon at paglabas ng mga maliit na molekula; ang iisang paghiihiwalay ay maaaring makamit ang epekto ng pagpapalinis na katumbas ng 3–5 beses na rectification ng karaniwang kagamitan, na lubos na pinikop ang daloy ng proseso.

Punto ng Problema 4: Ang mga karaniwang proseso ng pagpapalinis ay may mababang ani, mahirap na ma-recover ang mga by-product, malaking presyon sa proteksyon sa kapaligiran, at mataas na gastos

Ang paulit-ulit na cracking sa mataas na temperatura sa karaniwang proseso ng rectification ay nagdudulot ng malawakang pagkawala dahil sa pag-decompose ng silicone oil, kung saan ang porsyento ng pangunahing produkto ay nasa 70% hanggang 80% lamang.

Ang mga cyclik na siloxanes tulad ng D4/D5 na inaalis ay mga hilaw na materyales na may mataas na halaga, ngunit ang mga karaniwang tower ay nagbibigay ng mahinang kalinisan sa paghihiwalay, kaya hindi posible ang pag-recycle. Ang mga ito ay maaaring ituring lamang bilang panganib na basura, na nagdudulot ng pagkawala ng hilaw na materyales at mataas na gastos sa pagtatapon ng solidong basura.

Ang ilang proseso ay nangangailangan ng paghuhugas gamit ang tubig at solvent extraction upang alisin ang mga impurity, na nagbubunga ng malalaking dami ng organikong wastewater na may asin at mataas na gastos sa pang-environmental na paggamot.

Lohika ng Tinitiyak na Solusyon

Ang mababang temperatura at maikling panahon ng pagkakalantad sa init ay nagpapaminimiza sa thermal damage, kung saan ang porsyento ng pangunahing produkto na silicone oil ay ≥92%.

Ang mga light component na maliit na molekula ay hiwa-hiwalay na pinapalamig at kinokolekta. Ang D4/D5 na may mataas na kalinisan ay maaaring direktang ibalik sa proseso ng polymerization para i-recycle, na nagpapataas ng rate ng paggamit ng hilaw na materyales.

Purong pisikal na paghihiwalay nang walang pagdaragdag ng solvent, walang nabubuong wastewater sa buong proseso, na nagpapapasimple sa mga prosedurang pangkapaligiran para sa post-treatment.

Nakakapag-produce nang patuloy at awtomatiko. Kung ihahambing sa mga batch vacuum reactor, ang konsumo ng enerhiya at gastos sa paggawa bawat yunit ng produkto ay malaki ang binabawas.