Wat is het productieproces van natriummethylsilicaat en wat zijn de optimalisatierichtingen en ontwikkelingstrends?

1. Inleiding
Als een belangrijke organosiliciumverbinding, natriummethylsilicaat wordt veel gebruikt op veel gebieden, zoals de bouw, textiel, landbouw en dagelijkse chemicaliën. De unieke chemische structuur geeft het uitstekende waterdichte, weerbestendige en corrosiewerende eigenschappen, waardoor het een onmisbaar hoofdingrediënt is in veel producten. De kwaliteit van de prestaties hangt nauw samen met het productieproces. Uitstekende en geoptimaliseerde productieprocessen kunnen hoogwaardige en hoogwaardige natriummethylsilicaatproducten produceren om aan de steeds strengere behoeften van verschillende industrieën te voldoen. Daarom is een diepgaande verkenning van het productieproces van natriummethylsilicaat van groot belang voor het verbeteren van de productkwaliteit, het uitbreiden van toepassingsgebieden en het bevorderen van de ontwikkeling van aanverwante industrieën.

2. Grondstofbasis van het productieproces

2.1 Selectie en kenmerken van natriumsilicaat
Natriumsilicaat is de belangrijkste basisgrondstof voor de bereiding van natriummethylsilicaat. Bij de industriële productie heeft gebruikelijk natriumsilicaat twee vormen: vast en vloeibaar. Vast natriumsilicaat is meestal kleurloos, transparant of lichtgekleurd blokglas, terwijl vloeibaar natriumsilicaat een kleurloze of lichtgekleurde transparante stroperige vloeistof is. De modulus (de verhouding van de hoeveelheid siliciumdioxide tot natriumoxide) heeft een aanzienlijke invloed op de bereiding en prestatie van natriummethylsilicaat. Natriumsilicaat met een lagere modulus is relatief actief in de reactie, wat bevorderlijk is voor de methyleringsreactie, maar kan leiden tot een relatieve toename van het gehalte aan onzuiverheden in het product; natriumsilicaat met een hogere modulus kan ervoor zorgen dat het product een betere stabiliteit en weersbestendigheid heeft, maar de moeilijkheidsgraad van de reactie kan toenemen en er zijn strengere reactieomstandigheden vereist om de volledige voortgang van de reactie te bevorderen. Bij het selecteren van natriumsilicaat is het noodzakelijk om uitgebreid rekening te houden met factoren zoals de modulus, zuiverheid en specifieke vereisten van het productieproces om ervoor te zorgen dat het een goede basis kan bieden voor daaropvolgende reacties. In sommige waterdichtingsgebieden voor gebouwen die een extreem hoge weerbestendigheid van het product vereisen, zal natriumsilicaat met een hogere modulus en zuiverheid die aan de norm voldoet, bijvoorbeeld de neiging hebben om als grondstof te worden gekozen; terwijl bij sommige industriële producties die gevoeliger zijn voor de reactiesnelheid en kosten, natriumsilicaat met een gematigde modulus en hoge kostenprestaties kan worden geselecteerd op basis van de werkelijke omstandigheden.
2.2 De rol en kwaliteitseisen van methanol
Methanol fungeert als methyleringsmiddel in het productieproces van natriummethylsilicaat. Zijn rol is om methylgroepen voor de reactie te verschaffen, zodat de natriumsilicaatmoleculen kunnen worden gemethyleerd en omgezet in natriummethylsilicaat. De zuiverheid van methanol is cruciaal voor de reactie. Hoogzuivere methanol kan de hoge efficiëntie van de reactie en de zuiverheid van het product garanderen. Als methanol meer onzuiverheden bevat, zoals water, andere alcoholen of organische onzuiverheden, kan dit nevenreacties veroorzaken, de opbrengst aan natriummethylsilicaat verminderen en de kwaliteit en prestaties van het product beïnvloeden. Het water in methanol kan er bijvoorbeeld voor zorgen dat de hydrolysereactie van natriumsilicaat voortijdig plaatsvindt, waardoor het normale methyleringsreactieproces wordt verstoord; andere onzuiverheden kunnen reageren met reactanten of producten om bijproducten te genereren die moeilijk te scheiden zijn, waardoor de moeilijkheid van daaropvolgende productzuivering toeneemt. Daarom moet methanol die wordt gebruikt voor de bereiding van natriummethylsilicaat gewoonlijk een zuiverheid van meer dan 99% hebben en moet het strenge kwaliteitstests ondergaan om ervoor te zorgen dat het aan de productievereisten voldoet. Tijdens opslag en transport moet er ook voor worden gezorgd dat methanol geen water absorbeert en zich vermengt met andere onzuiverheden, om de stabiliteit van de kwaliteit ervan te garanderen.
2.3 Categorieën en functies van hulpmaterialen
Naast de twee belangrijkste grondstoffen, natriumsilicaat en methanol, vereist de productie van natriummethylsilicaat ook een verscheidenheid aan hulpstoffen, die elk een unieke rol spelen in het reactieproces. Katalysatoren vormen daar een belangrijke categorie van, en verschillende soorten katalysatoren hebben een significant effect op de reactiesnelheid en productselectiviteit. Zure katalysatoren zoals zwavelzuur en zoutzuur kunnen de methyleringsreactie tussen natriumsilicaat en methanol bevorderen, de reactiesnelheid versnellen en de reactietijd verkorten, maar kunnen bepaalde corrosie aan de apparatuur veroorzaken; alkalische katalysatoren zoals natriumhydroxide en kaliumhydroxide kunnen de reactie in sommige reactiesystemen ook effectief katalyseren, en zijn relatief minder corrosief voor de apparatuur, maar kunnen tijdens de reactie extra alkalische stoffen introduceren, waardoor een daaropvolgende neutralisatiebehandeling nodig is. Remmers worden gebruikt om de intensiteit van de reactie te controleren, te voorkomen dat de reactie te intens wordt en controleverlies veroorzaakt, ervoor te zorgen dat de reactie onder milde en beheersbare omstandigheden kan worden uitgevoerd en de veiligheid en stabiliteit van de reactie te verbeteren. Daarnaast zijn er enkele additieven zoals dispergeermiddelen en stabilisatoren. Dispergeermiddelen kunnen de reactanten gelijkmatig in het reactiesysteem dispergeren en de uniformiteit van de reactie verbeteren; stabilisatoren helpen de stabiliteit van het product te behouden en voorkomen dat het tijdens daaropvolgende opslag en gebruik ontbindt of verslechtert. Bij de daadwerkelijke productie is het noodzakelijk om het type en de hoeveelheid hulpmaterialen nauwkeurig te selecteren en te controleren in overeenstemming met het specifieke reactieproces en de productvereisten om het beste reactie-effect en de beste productkwaliteit te bereiken.

3. Analyse van traditioneel productieproces

3.1 Voorbereiding van natriumsilicaat
3.1.1 Smeltmethode
De smeltmethode is een van de klassieke methoden voor het bereiden van natriumsilicaat. Bij deze methode worden kwartszand en natriumcarbonaat eerst in een bepaalde verhouding gemengd en vervolgens in een hogetemperatuuroven geplaatst. Onder invloed van hoge temperaturen (meestal 1300-1400 ℃) reageren kwartszand (hoofdbestanddeel siliciumdioxide) en natriumcarbonaat (natriumcarbonaat) chemisch om natriumsilicaat en kooldioxidegas te produceren. De reactievergelijking luidt grofweg: Na₂CO₃ SiO₂ = Na₂SiO₃ CO₂↑. Naarmate de reactie vordert, bevindt het gegenereerde natriumsilicaat zich in gesmolten toestand en wordt het via een specifiek afvoerapparaat uit de oven geleid. Na afkoelen, breken en andere daaropvolgende behandelingen wordt een vast natriumsilicaatproduct verkregen. Als vloeibaar natriumsilicaat moet worden bereid, moet het vaste natriumsilicaat verder worden opgelost in een geschikte hoeveelheid water, en het oplossingsproces wordt versneld door verwarming, roeren, enz., en vervolgens worden de onoplosbare onzuiverheden verwijderd door filtratie om een ​​heldere en transparante vloeibare natriumsilicaatoplossing te verkrijgen. Bij het bereiden van natriumsilicaat door middel van de smeltmethode is temperatuurbeheersing uiterst kritisch. Als de temperatuur te laag is, zal de reactiesnelheid laag zijn en kan dit zelfs leiden tot een onvolledige reactie, wat de opbrengst en kwaliteit van natriumsilicaat beïnvloedt; als de temperatuur te hoog is, zal dit het energieverbruik verhogen en overmatige thermische erosie van de apparatuur veroorzaken, waardoor de levensduur van de apparatuur wordt verkort. Daarnaast zal ook de verhouding grondstoffen een belangrijke invloed hebben op de reactieresultaten. De juiste verhouding kwartszand tot natriumcarbonaat kan ervoor zorgen dat de reactie volledig wordt uitgevoerd en natriumsilicaatproducten met een ideale modulus produceren.
3.1.2 Oplossingsmethode
De oplossingsmethode voor het bereiden van natriumsilicaat wordt bereikt door onder bepaalde omstandigheden een natriumhydroxideoplossing te laten reageren met kwartszand. Eerst wordt kwartszand met een bepaalde deeltjesgrootte aan de natriumhydroxideoplossing toegevoegd om een ​​reactiemengsel te vormen. Vervolgens wordt het reactiemengsel in een specifieke reactor verwarmd en tegelijkertijd geroerd om volledig contact en reactie tussen de reactanten te bevorderen. Tijdens de reactie reageert het siliciumdioxide in het kwartszand chemisch met het natriumhydroxide om natriumsilicaat en water te produceren. De reactievergelijking is: 2NaOH SiO₂ = Na₂SiO₃ H₂O. Naarmate de reactie vordert, neemt de concentratie natriumsilicaat in de oplossing geleidelijk toe. Nadat de reactie is voltooid, worden de vaste onzuiverheden, zoals kwartszand, die niet volledig hebben gereageerd, verwijderd door een filterapparaat om een ​​oplossing te verkrijgen die natriumsilicaat bevat. Om een ​​natriumsilicaatproduct met de vereiste concentratie en modulus te verkrijgen, moet de oplossing mogelijk ook worden geconcentreerd of verdund en moeten andere daaropvolgende behandelingen worden uitgevoerd. Vergeleken met de smeltmethode heeft de oplossingsmethode relatief milde reactieomstandigheden, lagere weerstandseisen bij hoge temperaturen voor de apparatuur en relatief minder energieverbruik. De oplossingsmethode heeft echter ook enkele tekortkomingen, zoals een relatief langzame reactiesnelheid, en vanwege het gebruik van een grote hoeveelheid natriumhydroxideoplossing kan het scheidings- en zuiveringsproces van daaropvolgende producten ingewikkelder zijn en moet het afvalwater op de juiste manier worden behandeld om milieuvervuiling te voorkomen. Bij het bereiden van natriumsilicaat volgens de oplossingsmethode zullen factoren zoals reactietemperatuur, reactietijd, concentratie van natriumhydroxideoplossing en deeltjesgrootte van kwartszand de reactie beïnvloeden. Het op de juiste wijze verhogen van de reactietemperatuur en het verlengen van de reactietijd kan de reactie versnellen en de opbrengst aan natriumsilicaat verhogen, maar een te hoge temperatuur en een te lange tijd kunnen nevenreacties veroorzaken en de productkwaliteit beïnvloeden; een te hoge concentratie natriumhydroxideoplossing kan de reactie te heftig en moeilijk te controleren maken, terwijl een te lage concentratie de reactiesnelheid en de opbrengst zal verminderen; hoe kleiner de deeltjesgrootte van kwartszand, hoe groter het specifieke oppervlak en hoe groter het contactoppervlak met de natriumhydroxideoplossing, wat bevorderlijk is voor het versnellen van de reactie, maar een te kleine deeltjesgrootte kan problemen veroorzaken zoals problemen bij de filtratie.
3.2 Synthesereactie van natriummethylsilicaat
3.2.1 Uitleg reactieprincipe
De synthese van natriummethylsilicaat is hoofdzakelijk gebaseerd op de methyleringsreactie van natriumsilicaat en methanol onder invloed van een katalysator. Tijdens de reactie ondergaat de methylgroep (-CH3) in het methanolmolecuul een substitutiereactie met het silicaation in het natriumsilicaatmolecuul onder activering van de katalysator, waardoor de methylgroep in de silicaatstructuur wordt geïntroduceerd om natriummethylsilicaat te genereren. Als we natriumsilicaat (Na₂SiO₃) en methanol (CH₃OH) als voorbeeld nemen, kan de belangrijkste reactievergelijking grofweg worden uitgedrukt als: Na₂SiO₃ 2CH₃OH = (CH₃O)₂SiO₂ 2NaOH, en het gegenereerde (CH₃O)₂SiO₂ reageert verder met natriumhydroxide om natriummethylsilicaat te genereren (zoals Na [(CH₃O)SiO₃], enz.). In dit reactieproces speelt de katalysator een sleutelrol bij het verminderen van de activeringsenergie van de reactie en het versnellen van de reactiesnelheid. Verschillende typen katalysatoren hebben verschillende katalytische effecten op de reactie- en productselectiviteit. Zure katalysatoren kunnen bijvoorbeeld de activering van methanolmoleculen bevorderen, waardoor ze gevoeliger worden voor methyleringsreacties, maar kunnen ook enkele nevenreacties veroorzaken, zoals dehydratatiereacties van methanol; alkalische katalysatoren kunnen in sommige gevallen ook effectief methyleringsreacties katalyseren, en de selectiviteit van de producten kan verschillen. Bovendien zullen factoren zoals temperatuur, druk, concentratie van reactanten en reactietijd in het reactiesysteem een ​​belangrijke invloed hebben op de voortgang van de reactie en de vorming van producten. Geschikte reactieomstandigheden kunnen ervoor zorgen dat de reactie voortgaat in de richting van het genereren van natriummethylsilicaat, waardoor de opbrengst en zuiverheid van het product worden verbeterd.
3.2.2 Controle van reactieomstandigheden in traditionele processen
Bij het traditionele syntheseproces van natriummethylsilicaat is de controle van de reactieomstandigheden relatief streng. In termen van temperatuur wordt de reactietemperatuur in het algemeen binnen een bepaald bereik geregeld, gewoonlijk tussen 80 en 120°C. Als de temperatuur te laag is, zal de reactiesnelheid laag zijn, wat resulteert in een lage productie-efficiëntie; als de temperatuur te hoog is, kan dit nevenreacties veroorzaken, zoals overmatige vervluchtiging en ontleding van methanol en verdere polymerisatie van het product, waardoor de kwaliteit en opbrengst van natriummethylsilicaat worden aangetast. Drukomstandigheden worden gewoonlijk uitgevoerd bij normale druk of iets boven de normale druk. Als de druk te hoog is, zullen de eisen aan apparatuur aanzienlijk toenemen, waardoor de investeringen in apparatuur en de bedrijfskosten toenemen; als de druk te laag is, kan dit de vluchtigheid van de reactanten en de reactiegraad beïnvloeden. De reactietijd duurt doorgaans enkele uren en de specifieke duur hangt af van factoren zoals de schaal van de reactie, de concentratie van de reactanten en de activiteit van de katalysator. Een langere reactietijd is bevorderlijk voor de volledige voortgang van de reactie, maar zal de productiekosten verhogen; een te korte reactietijd kan leiden tot een onvolledige reactie en er zullen meer niet-gereageerde grondstoffen in het product achterblijven. In termen van de concentratie van de reactanten moeten de concentratie en verhouding van natriumsilicaatoplossing en methanol nauwkeurig worden gecontroleerd. Als de concentratie natriumsilicaatoplossing te hoog is, kan het reactiesysteem te visceus zijn, wat niet bevorderlijk is voor het mengen en de massaoverdracht van reactanten; als de concentratie te laag is, zullen de reactiesnelheid en de productie-efficiëntie van de apparatuur worden verminderd. De hoeveelheid methanol moet in het algemeen enigszins overmatig zijn om ervoor te zorgen dat natriumsilicaat de methyleringsreactie volledig kan ondergaan, maar een te grote overmaat zal verspilling van grondstoffen en problemen bij de daaropvolgende scheiding veroorzaken. Bij traditionele processen is het ook noodzakelijk om goed te letten op de veranderingen in de pH-waarde in het reactiesysteem. Omdat tijdens de reactie alkalische stoffen zoals natriumhydroxide ontstaan, zal de pH-waarde geleidelijk stijgen. Een te hoge pH-waarde kan de voortgang van de reactie en de stabiliteit van het product beïnvloeden, dus het kan nodig zijn om op tijd een geschikte hoeveelheid zure stoffen toe te voegen voor neutralisatie en aanpassing om het reactiesysteem binnen het juiste pH-bereik te houden.
3.3 Scheidings- en zuiveringsmethoden van producten
3.3.1 Destillatie-scheidingsstap
Destillatie is een van de meest gebruikte methoden bij het scheidingsproces van natriummethylsilicaatproducten. In het gemengde systeem na de reactie bevindt zich niet-gereageerde methanol, gegenereerd natriummethylsilicaat en een kleine hoeveelheid mogelijke bijproducten. Omdat het kookpunt van methanol relatief laag is (ongeveer 64,7 ℃ bij normale druk), terwijl het kookpunt van natriummethylsilicaat relatief hoog is, wordt het reactiemengsel verwarmd om ervoor te zorgen dat methanol als eerste het kookpunt bereikt en in stoom verdampt. De stoom wordt gekoeld en vloeibaar gemaakt via de condensor van het destillatieapparaat, en de verzamelde methanol kan worden gerecycled en hergebruikt, waardoor de productiekosten worden verlaagd. Naarmate de destillatie voortgaat, neemt het methanolgehalte in het reactiemengsel geleidelijk af en neemt de concentratie natriummethylsilicaat relatief toe. Bij het destillatieproces is temperatuurbeheersing zeer cruciaal. De verwarmingstemperatuur moet nauwkeurig worden geregeld zodat deze iets hoger is dan het kookpunt van methanol om ervoor te zorgen dat methanol soepel kan worden verdampt en gescheiden, maar deze mag niet te hoog zijn om ontleding of andere nevenreacties van natriummethylsilicaat te voorkomen. Tegelijkertijd zullen het ontwerp en de werking van het destillatieapparaat ook het scheidingseffect beïnvloeden. De koelefficiëntie van de condensor, het aantal platen of het type pakking van de destillatietoren zullen bijvoorbeeld de scheidingszuiverheid en de terugwinningssnelheid van methanol beïnvloeden. Een efficiënte condensor kan methanoldamp snel afkoelen tot vloeistof en het ontsnappen van methanoldamp verminderen; een geschikte destillatietorenstructuur kan de scheidingsefficiëntie van methanol en natriummethylsilicaat verbeteren, waardoor het destillatieproces efficiënter en stabieler wordt.
3.3.2 Kristallisatie- en zuiveringsproces
Kristallisatie is een belangrijk middel om natriummethylsilicaat verder te zuiveren. Na de initiële scheiding door destillatie kan de natriummethylsilicaatoplossing nog steeds enkele onzuiverheden bevatten, zoals niet-gereageerd natriumsilicaat, katalysatorresiduen en andere bijproducten. Door het kristallisatieproces kan natriummethylsilicaat in de vorm van kristallen uit de oplossing worden neergeslagen, terwijl de onzuiverheden in de moederloog achterblijven, waardoor de zuivering van natriummethylsilicaat wordt bereikt. Gebruikelijke kristallisatiemethoden omvatten koelkristallisatie en verdampingskristallisatie. Koelkristallisatie wordt bereikt door gebruik te maken van het verschil in de oplosbaarheid van natriummethylsilicaat bij verschillende temperaturen. De natriummethylsilicaatoplossing wordt na destillatie langzaam afgekoeld. Naarmate de temperatuur daalt, neemt de oplosbaarheid van natriummethylsilicaat geleidelijk af. Wanneer de oplosbaarheid ervan lager is dan de werkelijke concentratie in de oplossing, zal natriummethylsilicaat uit de oplossing kristalliseren. Tijdens het koelproces moet de koelsnelheid worden gecontroleerd. Langzaam afkoelen is bevorderlijk voor de vorming van grotere en regelmatigere kristallen, wat handig is voor daaropvolgende filtratie- en wasbewerkingen, en kan ook de zuiverheid van de kristallen verbeteren. Verdampingskristallisatie is het verdampen van het oplosmiddel (zoals water) in de oplossing door verwarming, zodat de oplossing geleidelijk wordt geconcentreerd. Wanneer de oplossing een oververzadigde toestand bereikt, begint natriummethylsilicaat te kristalliseren. Tijdens het verdampings- en kristallisatieproces moet aandacht worden besteed aan het beheersen van de verdampingstemperatuur en verdampingssnelheid om te voorkomen dat een te hoge temperatuur ervoor zorgt dat natriummethylsilicaat ontleedt of andere nevenreacties veroorzaakt. Tegelijkertijd moet de verdampingssnelheid gematigd zijn, zodat het kristallisatieproces soepel kan verlopen. Nadat de kristallisatie is voltooid, worden de kristallen door een filtratieapparaat van de moederloog gescheiden en vervolgens worden de kristallen gewassen met een geschikte hoeveelheid organisch oplosmiddel (zoals ethanol, enz.) om onzuiverheden die op het oppervlak van de kristallen zijn geadsorbeerd verder te verwijderen. Nadat de gewassen kristallen zijn gedroogd, kan een natriummethylsilicaatproduct met een hoge zuiverheid worden verkregen. Tijdens het kristallisatie- en zuiveringsproces zullen factoren zoals de concentratie van de oplossing, de kristallisatietemperatuur, de afkoel- of verdampingssnelheid en de roeromstandigheden het kristallisatie-effect beïnvloeden. Een geschikte oplossingsconcentratie kan de vorming van een geschikte hoeveelheid kristalkernen tijdens het kristallisatieproces garanderen, wat bevorderlijk is voor de groei van kristallen; nauwkeurige controle van de kristallisatietemperatuur en -snelheid kan de ideale kristalvorm en zuiverheid verkrijgen; Door goed te roeren kan de verdeling van de opgeloste stof in de oplossing uniformer worden en het kristallisatieproces worden bevorderd, maar een te hoge roersnelheid kan kristalbreuk veroorzaken en de productkwaliteit beïnvloeden.

4. Belangrijke doorbraken in procesoptimalisatie

4.1 Innovatie en verbetering van katalysatoren
4.1.1 Onderzoeks- en ontwikkelingsvoortgang van nieuwe katalysatoren
Bij de optimalisatie van het productieproces van natriummethylsilicaat is het onderzoek en de ontwikkeling van nieuwe katalysatoren een belangrijke doorbraakrichting geworden. Onderzoekers onderzoeken en proberen voortdurend nieuwe stoffen als katalysatoren om de reactie-efficiëntie en productkwaliteit te verbeteren. Sommige transitiemetaalcomplexen, katalysatoren, hebben bijvoorbeeld geleidelijk de aandacht getrokken. Dit type katalysator heeft een unieke elektronische structuur en coördinatieomgeving, die de reactantmoleculen effectiever kan activeren en de activeringsenergie van de reactie kan verminderen, waardoor de snelheid van de methyleringsreactie aanzienlijk wordt versneld. Vergeleken met traditionele zure of alkalische katalysatoren hebben overgangsmetaalcomplexkatalysatoren een hogere selectiviteit, kunnen ze het optreden van nevenreacties verminderen en de reactie meer geneigd maken om het doelproduct natriummethylsilicaat te produceren. Bovendien is er vooruitgang geboekt bij het onderzoek en de ontwikkeling van enkele ondersteunde katalysatoren. Door de actieve katalytische componenten op een drager met een hoog specifiek oppervlak te laden, zoals actieve kool, moleculaire zeven, enz., kan de activiteit en stabiliteit van de katalysator worden verbeterd, en kan ook de scheiding en recycling van de katalysator worden vergemakkelijkt. De eigenschappen en structuur van de drager hebben een belangrijke invloed op de prestaties van de katalysator. Verschillende dragers kunnen verschillende micro-omgevingen voor de actieve componenten bieden, waardoor de activiteit en selectiviteit van de katalysator worden gereguleerd. De moleculaire zeefdrager heeft bijvoorbeeld een regelmatige poriënstructuur en zure plaatsen, die de reactantmoleculen kunnen screenen en selectief adsorberen, wat gunstig is voor het verbeteren van de selectiviteit en katalytische efficiëntie van de reactie. Bij het ontwikkelen van nieuwe katalysatoren wordt ook aandacht besteed aan het optimaliseren van de bereidingswijze van de katalysator. Het gebruik van geavanceerde synthesetechnologieën, zoals de sol-gel-methode en de coprecipitatiemethode, kan de samenstelling, structuur en deeltjesgrootte van de katalysator nauwkeurig regelen, waardoor de prestaties van de katalysator verder worden verbeterd. Door voortdurend onderzoek en innovatie zijn de prestaties van nieuwe katalysatoren voortdurend verbeterd, wat een sterke ondersteuning biedt voor de optimalisatie van het productieproces van natriummethylsilicaat.
4.1.2 Katalysatoren verbeteren de reactie-efficiëntie en -kwaliteit
De toepassing van nieuwe katalysatoren heeft aanzienlijke verbeteringen gebracht in de reactie-efficiëntie en productkwaliteit van natriummethylsilicaat. In termen van reactie-efficiëntie kan de reactie onder mildere omstandigheden snel verlopen, aangezien nieuwe katalysatoren de activeringsenergie van de reactie effectiever kunnen verminderen. Na het gebruik van bepaalde nieuwe overgangsmetaalcomplexkatalysatoren kan de reactietemperatuur bijvoorbeeld met 10-20 ℃ worden verlaagd, maar de reactiesnelheid kan meerdere keren of zelfs tientallen keren worden verhoogd, waardoor de reactietijd aanzienlijk wordt verkort en de productie-efficiëntie wordt verbeterd. Dit vermindert niet alleen het energieverbruik, maar ook de productiekosten. In termen van productkwaliteit onderdrukt de hoge selectiviteit van de nieuwe katalysator nevenreacties effectief en wordt de zuiverheid van natriummethylsilicaat in het product aanzienlijk verbeterd. Bij het traditionele proces kunnen er onzuiverheden ontstaan ​​als gevolg van nevenreacties, die de prestaties van natriummethylsilicaat kunnen beïnvloeden. De nieuwe katalysator kan de reactie echter nauwkeuriger laten verlopen in de richting van het genereren van natriummethylsilicaat, waardoor de vorming van onzuiverheden wordt verminderd. Tegelijkertijd heeft de stabiliteit van de katalysator ook een positieve invloed op de stabiliteit van de productkwaliteit. Stabiele katalysatoren kunnen de consistentie van hun katalytische activiteit en selectiviteit behouden tijdens continue productie, waardoor wordt verzekerd dat elke batch natriummethylsilicaatproducten een stabiele kwaliteit en prestatie heeft. Door zijn stabiele structuur kan de gedragen katalysator bijvoorbeeld ook na herhaald gebruik nog steeds een hoge katalytische activiteit behouden, waardoor het productieproces stabieler en betrouwbaarder wordt en de productkwaliteit beter gegarandeerd wordt. Bovendien kan de nieuwe katalysator ook de moleculaire structuur en micromorfologie van natriummethylsilicaat beïnvloeden, waardoor de prestaties ervan worden verbeterd. Sommige katalysatoren kunnen de vorming van een meer regelmatige structuur van natriummethylsilicaatmoleculen bevorderen, zodat deze betere prestaties kunnen leveren bij toepassingen zoals waterdichting en corrosiebescherming.
4.2 Innovatie van reactieapparatuur en technologie
4.2.1 Ontwerpkenmerken van efficiënte reactieapparaten
Om te voldoen aan de optimalisatiebehoeften van het productieproces van natriummethylsilicaat, wordt het ontwerp van efficiënte reactieapparaten voortdurend geïnnoveerd. Het nieuwe reactieapparaat heeft veel kenmerken qua structuur en functie om de reactie-efficiëntie en kwaliteit te verbeteren. Sommige reactoren gebruiken bijvoorbeeld een speciaal ontwerp van de roerstructuur. Traditionele roerbladen kunnen problemen hebben zoals ongelijkmatig roeren en onvoldoende lokale reactie, terwijl de nieuwe roerstructuur een efficiënter mengeffect kan bereiken door de bladvorm, hoek en lay-out te optimaliseren. Het gebruik van meerlaagse bladen of bladen met speciale vormen, zoals spiraalbladen en turbinebladen, kan verschillende vloeistofmechanische effecten veroorzaken in verschillende reactiegebieden, zodat de reactanten vollediger kunnen worden gemengd en in contact kunnen worden gebracht in de reactor, de reactiesnelheid kunnen versnellen en de uniformiteit van de reactie kunnen verbeteren. Tegelijkertijd is ook het materiaal van de reactor verbeterd. De selectie van materialen die corrosiebestendig, bestand tegen hoge temperaturen en een goede thermische geleidbaarheid zijn, zoals speciaal gelegeerd staal en emaillematerialen, kan niet alleen voldoen aan de strenge eisen van de apparatuur tijdens het reactieproces, de levensduur van de apparatuur verlengen, maar ook de reactietemperatuur beter regelen. Een goede thermische geleidbaarheid helpt de warmte gelijkmatig in de reactor over te dragen, het optreden van lokale oververhitting of overkoeling te voorkomen en ervoor te zorgen dat de reactie onder geschikte temperatuuromstandigheden wordt uitgevoerd. Bovendien integreren sommige reactieapparaten ook geavanceerde temperatuur-, druk-, flow- en andere bewakings- en controlesystemen. Sensoren worden gebruikt om verschillende parameters in het reactieproces in realtime te bewaken en de gegevens naar het besturingssysteem te verzenden. Het besturingssysteem past automatisch de reactieomstandigheden aan volgens het vooraf ingestelde parameterbereik, zoals het vermogen van het verwarmings- of koelapparaat, de stroomsnelheid van de voedingspomp, enz., om een ​​nauwkeurige controle van het reactieproces te bereiken en de stabiliteit van het productieproces en de consistentie van de productkwaliteit te verbeteren.