PAE-geeli – määritys ja muodostuminen prosessissa
Ojanperä, Anniina (2020)
Ojanperä, Anniina
2020
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202005067607
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202005067607
Tiivistelmä
PAE-märkälujahartsin valmistuksessa syntyy PAE-geeliä. Muodostuva geeli voi aiheuttaa tuotteen loppukäyttäjällä laatuongelmia, kuten reikiä tai viiruja, ja siten geelin määrän hallinta on olennainen osa PAE-valmistusprosessia. Opinnäytetyön tarkoituksena oli optimoida geelin eristys- ja määritysmenetelmä sekä tutkia menetelmän avulla geelimääriä Kemira Chemicals Oy:n Äetsän toimipisteen PAE-tuotteen valmistusprosessissa. Valmistusprosessiin tehtiin muutoksia ja seurattiin niiden vaikutusta geelimääriin. Tulosten perusteella annettiin kehitysehdotuksia, joiden perusteella geelimääriä saadaan alennettua.
PAE-geelin muodostuminen johtuu hartsin ristisilloittumisesta. Geelin muodostumista edistää tuotteen korkea lämpötila ja erityisesti tuotteen ja lämmönsiirtopinnan välinen lämpötilaero. Korkea lämpötilaero yhdistettynä hitaaseen ja laminaariseen virtaukseen lämmönsiirtopinnalla edistää geelin muodostumista.
Geelin eristämiseksi ja määrittämiseksi Espoon tutkimuskeskuksessa testattiin DPAM-tuotteiden (dry polyacrylamide) liukenemattomien partikkeleiden määrityksessä käytettyä seulontamenetelmää. Tässä työssä menetelmää sovellettiin ja optimoitiin PAE-geelien tutkimiseen. Erilaisia geelinäytteiden kuivaustapoja tutkittiin ja niistä valittiin sopivin. Lisäksi menetelmäkehityksessä valittiin määrityksiin soveltuvin seulakoko.
Valmistusprosessin eri vaiheista otettiin näytteitä, joista analysoitiin geelimäärät prosessin eri vaiheissa. Suurin osa geelistä muodostuu tuotereaktorissa lämmityksen alettua, kun polymeeriketjuihin muodostuu varauksia, jotka aiheuttavat edelleen ristisilloittumisreaktioita.
Työssä tutkittiin prosessimuutosten vaikutusta geelimääriin. Muutoksilla pyrittiin alentamaan lämpötilaeroja ja lisäämään turbulenssia lämmönvaihtimella. Lämpötilaeron riittävä alentaminen ei onnistunut teknisistä syitä, ja se vaatisi muutoksia nykyisiin prosessilaitteisiin. Turbulenssia saatiin lisättyä nostamalla pumpun tehoja. Lämpötilaeroa lämmönsiirtopinnalla lämmityksen alussa saatiin alennettua kierrättämällä reaktioseosta ennen lämmitystä. Parhaimmillaan geelimäärät alenivat 80 %.
Luottamuksellinen aineisto on poistettu tästä opinnäytetyön julkisesta versiosta.
PAE-geelin muodostuminen johtuu hartsin ristisilloittumisesta. Geelin muodostumista edistää tuotteen korkea lämpötila ja erityisesti tuotteen ja lämmönsiirtopinnan välinen lämpötilaero. Korkea lämpötilaero yhdistettynä hitaaseen ja laminaariseen virtaukseen lämmönsiirtopinnalla edistää geelin muodostumista.
Geelin eristämiseksi ja määrittämiseksi Espoon tutkimuskeskuksessa testattiin DPAM-tuotteiden (dry polyacrylamide) liukenemattomien partikkeleiden määrityksessä käytettyä seulontamenetelmää. Tässä työssä menetelmää sovellettiin ja optimoitiin PAE-geelien tutkimiseen. Erilaisia geelinäytteiden kuivaustapoja tutkittiin ja niistä valittiin sopivin. Lisäksi menetelmäkehityksessä valittiin määrityksiin soveltuvin seulakoko.
Valmistusprosessin eri vaiheista otettiin näytteitä, joista analysoitiin geelimäärät prosessin eri vaiheissa. Suurin osa geelistä muodostuu tuotereaktorissa lämmityksen alettua, kun polymeeriketjuihin muodostuu varauksia, jotka aiheuttavat edelleen ristisilloittumisreaktioita.
Työssä tutkittiin prosessimuutosten vaikutusta geelimääriin. Muutoksilla pyrittiin alentamaan lämpötilaeroja ja lisäämään turbulenssia lämmönvaihtimella. Lämpötilaeron riittävä alentaminen ei onnistunut teknisistä syitä, ja se vaatisi muutoksia nykyisiin prosessilaitteisiin. Turbulenssia saatiin lisättyä nostamalla pumpun tehoja. Lämpötilaeroa lämmönsiirtopinnalla lämmityksen alussa saatiin alennettua kierrättämällä reaktioseosta ennen lämmitystä. Parhaimmillaan geelimäärät alenivat 80 %.
Luottamuksellinen aineisto on poistettu tästä opinnäytetyön julkisesta versiosta.