Echtzeit-Überwachung der Polyesteresterifizierungsrate
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Die Esterifizierungsreaktion beinhaltet in der Regel vier Stoffe. Beispielsweise werden Terephthalsäure (PTA) und Ethylenoxid (EG) unter bestimmten Bedingungen miteinander verestert, wodurch Terephthalsäurediethylester (BHET) sowie Wasser entstehen. Die Dichten (Spezifitäten) dieser vier Stoffe weisen erhebliche Unterschiede auf: Der Reaktant PTA hat eine Dichte von 1,55, EG beträgt 1,1155, das Produkt BHET hat eine Dichte von 1,089 und Wasser hat eine Dichte von 1,000. Offensichtlich variiert die Dichte des gesamten Reaktionsgemisches – also des Gemischs aus den vier oben genannten Stoffen – je nach Fortschritt der Reaktion (also je nach Estrierungsgrad), sofern das Mischverhältnis der Zutaten konstant ist (bekannt ist). Daher kann durch die Online-Überwachung der Dichte des Reaktionsgemisches sowie unter Berücksichtigung des Mischverhältnisses der Zutaten mithilfe eines Modells der Estrierungsgrad der Esterbildung berechnet werden. Angesichts der Komplexität der Esterifizierungsreaktion wird auf der Grundlage der oben beschriebenen Dichtemethode, unter Berücksichtigung weiterer Eigenschaften des Esterifizierungsprozesses, die Esterifizierungsrate durch mehrere Methoden geschätzt. Dadurch entsteht eine sogenannte „Multisensor-Informationskombination“, mit dem Ziel, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Bestimmung der Esterifizierungsrate zu verbessern. Zum Beispiel die Wärmemengenmethode, die Methode der Erhöhung des Siedepunkts usw. Mithilfe der oben beschriebenen Methoden werden mithilfe von Modellen Parameter wie die Esterifizierungsrate der Esterifizierungsreaktion berechnet, die in Echtzeit im DCS angezeigt werden, um die Produktion zu steuern.
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In der Spätphase der Esterifizierungsreaktion entstehen hauptsächlich Oligomere mit einer Molekülmasse von etwa 1000. Daher ändert sich die Dichte des gesamten Systems ständig. Wenn man die Dichte nutzen möchte, um den Fortschritt der Esterifizierungsreaktion zu messen, muss man die Auswirkungen des Entstehungsprozesses von Oligomen mit unterschiedlichen Molekulargewichten auf das Überwachungsmodell berücksichtigen. Wenn das Problem der Dichtemessung gelöst werden kann, dann ist Ihre Idee tatsächlich sehr umsetzbar. Wir beurteilen in der Regel den Grad der Esterifizierung anhand der Wasseroberfläche im Behälter für das esterifizierte Wasser – doch das ist nicht sehr präzise. Denn ein Teil des Ethylenglykols wird zusammen mit dem Wasser ausgeschieden. Außerdem bleibt auch ein Teil des Wassers in dem Prozessturm zurück.