تصاميم واجهة الألياف الضوئية للمفاعلات الكيميائية المسببة للتآكل

التحدي المتمثل في التحقيق في العملية في الموقع

يتطلب نشر التحليل الطيفي المباشر للأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) لتتبع التفاعلات الكيميائية في الوقت الفعلي إدخال مجسات بصرية مباشرة في بيئة المفاعل. على عكس القياسات المعملية حيث يتم الاحتفاظ بالعينات في الأحواض الزجاجية في ظل الظروف المحيطة،المعالجة الكيميائية والصيدلانية تمثل المفاعلات تحديات بالغة الصعوبة: درجات حرارة تتجاوز 250 درجة مئوية، وضغوط تصل إلى 100 بار، والمذيبات العضوية، والأحماض/القواعد العدوانية، والملاط الكاشطة.

إذا فشلت واجهة العملية، فقد يتسبب ذلك في حدوث تسربات كيميائية سامة، أو إيقاف تشغيل العملية، أو فقدان الضغط بشكل كارثي. ولذلك، فإن تصميم واجهة عملية قوية يعد أمرًا بالغ الأهمية للتحليل الطيفي المضمن مثل محرك مقياس التداخل الخاص بمقياس الطيف نفسه. يعد تحسين هذه العمليات محورًا أساسيًا لـ ProChem مجموعة البرامج، الذي يتحكم في تجانس صمامات الجرعات وسجلات المزج. يعد تحسين هذه العمليات محورًا أساسيًا لـ ProChem مجموعة البرامج، الذي يتحكم في تجانس صمامات الجرعات وسجلات المزج.

"إن جودة النموذج الطيفي هي فقط جودة الضوء الذي يصل إلى المستشعر. ويتطلب البقاء على قيد الحياة في حلقات العمليات العدوانية اختيارات المواد التي تقاوم التآكل الجسدي والهجوم الكيميائي."

البصريات: قوة بلورات الياقوت

يذوب الزجاج البصري القياسي أو نوافذ الكوارتز أو يتآكل بسرعة في المحاليل القلوية الساخنة أو حلقات حمض الهيدروفلوريك. لحماية مجموعات العدسات الداخلية، يستخدم USTECH نوافذ الياقوت أحادية الكريستال في جميع مجسات المفاعل. يقدم الياقوت خصائص فيزيائية وبصرية متميزة:

• الخمول الكيميائي:مقاوم لجميع الأحماض والقلويات والمذيبات العضوية تقريبًا، حتى عند درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية.
• الصلابة الميكانيكية:تم تصنيف الياقوت بـ 9 على مقياس صلابة موس (في المرتبة الثانية بعد الماس)، وهو يقاوم الخدش من جزيئات المحفز عالية السرعة والملاط البلوري.
• انتقال واسع:نفاذية بصرية عالية عبر كامل نطاق الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء القريبة (1000 إلى 2600 نانومتر) مع تشتت صفر.

تكنولوجيا المعادن والختم

ويجب أن يتحمل جسم المسبار نفس البيئة الكيميائية التي يعيش فيها وعاء المفاعل. تقوم USTECH بتصنيع جلبات مسبار العملية باستخدام سبائك فائقة مقاومة للتآكل ومتطابقة مع كيمياء المفاعل:

درجة السبائك	ملف مقاومة التآكل	التطبيق الموصى به
الفولاذ المقاوم للصدأ 316L	المذيبات العضوية القياسية، والأحماض الخفيفة، والمواد الكيميائية لغسيل الألبان/الطعام	حلقات البتروكيماويات العامة، وتجهيز الأغذية، وتوليف وقود الديزل الحيوي
هاستيلوي C276	مقاومة عالية لغاز الكلور الرطب وهيبوكلوريت والأحماض المعدنية القوية (الهيدروكلوريك والكبريتيك)	مفاعلات الكلورة، أسترة الأحماض، حلقات التخليق العضوي
التيتانيوم الصف 2	مقاومة ممتازة للمياه المالحة وحمض النيتريك والبيئات المؤكسدة	التطبيقات البحرية، معالجة حمض النيتريك، مفاعلات ثاني أكسيد الكلور

لإغلاق نافذة الياقوت في الطرف المعدني، يستخدم USTECH تقنية لحام خاصة تعمل على تثبيت الياقوت بالمعدن باستخدام سبائك الذهب والنيكل، أو تستخدم أختام كالريز المطاطية ذات درجة الحرارة العالية مع دعامات من المعدن إلى المعدن. وهذا يمنع التسربات عند ضغوط تصل إلى 150 بار، حتى في ظل التدوير الحراري.

الحماية الحرارية: كابلات الألياف الضوئية المغطاة بالمعدن

يجب أن ينتقل الضوء من مقياس الطيف الموجود على جدار المصنع إلى المسبار الموجود في المفاعل ثم يعود. تتحلل ألياف السيليكا المغلفة بالبوليمر القياسية تحت الحرارة وتكون عرضة لتغميق الهيدروجين. يستخدم USTECH ألياف السيليكا المغطاة بالذهب المحمية بقنوات مرنة من الفولاذ المقاوم للصدأ. يمنع الطلاء الذهبي المعدني الرطوبة وغاز الهيدروجين من الانتشار إلى قلب السيليكا، مما يضمن توهينًا منخفضًا للإشارة وعمرًا طويلًا في بيئات المفاعلات ذات درجة الحرارة العالية.

خاتمة

من خلال إقران النوافذ الياقوتية عالية النقل مع تعدين Hastelloy وكابلات الألياف المغطاة بالمعدن، تسمح واجهات المعالجة الخاصة بـ USTECH للتحليل الطيفي FT-NIR بالعمل مباشرة داخل بيئات التفاعل العدوانية. يوفر هذا التصميم القوي للمشغلين بيانات كيميائية في الوقت الفعلي من قلب المفاعل دون المساس بالسلامة أو سلامة العملية.