Aký je proces výroby metylkremičitanu sodného a aké sú optimalizačné smery a trendy vývoja?

1. Úvod
Ako dôležitá organokremičitá zlúčenina, metylsilikát sodný je široko používaný v mnohých oblastiach, ako je stavebníctvo, textil, poľnohospodárstvo a každodenné chemikálie. Jeho jedinečná chemická štruktúra mu dáva vynikajúce vodotesné vlastnosti, vlastnosti proti poveternostným vplyvom a antikorózne vlastnosti, vďaka čomu je nepostrádateľnou kľúčovou zložkou mnohých produktov. Kvalita jeho výkonu úzko súvisí s výrobným procesom. Vynikajúce a optimalizované výrobné procesy môžu produkovať vysokokvalitné a vysokovýkonné produkty metylkremičitanu sodného, ​​ktoré spĺňajú čoraz prísnejšie potreby rôznych priemyselných odvetví. Preto má hĺbkový prieskum výrobného procesu metylkremičitanu sodného veľký význam pre zlepšenie kvality produktov, rozšírenie aplikačných oblastí a podporu rozvoja súvisiacich odvetví.

2. Surovinový základ výrobného procesu

2.1 Výber a charakteristika kremičitanu sodného
Kremičitan sodný je kľúčovou základnou surovinou na prípravu metylkremičitanu sodného. V priemyselnej výrobe má bežný kremičitan sodný dve formy: tuhú a kvapalnú. Pevný kremičitan sodný je väčšinou bezfarebné, priehľadné alebo mierne sfarbené blokové sklo, zatiaľ čo tekutý kremičitan sodný predstavuje bezfarebnú alebo mierne sfarbenú priehľadnú viskóznu kvapalinu. Jeho modul (pomer množstva oxidu kremičitého k oxidu sodnému) má významný vplyv na prípravu a výkonnosť metylkremičitanu sodného. Kremičitan sodný s nižším modulom je v reakcii relatívne aktívny, čo napomáha metylačnej reakcii, ale môže viesť k relatívnemu zvýšeniu obsahu nečistôt v produkte; kremičitan sodný s vyšším modulom môže spôsobiť, že produkt bude mať lepšiu stabilitu a odolnosť voči poveternostným vplyvom, ale môže sa zvýšiť obtiažnosť reakcie a na podporu úplného priebehu reakcie sú potrebné prísnejšie reakčné podmienky. Pri výbere kremičitanu sodného je potrebné komplexne zvážiť faktory, ako je jeho modul, čistota a špecifické požiadavky výrobného procesu, aby sa zabezpečilo, že môže poskytnúť dobrý základ pre následné reakcie. Napríklad v niektorých oblastiach hydroizolácie budov, ktoré vyžadujú extrémne vysokú odolnosť produktu voči poveternostným vplyvom, bude mať tendenciu sa ako surovina vyberať kremičitan sodný s vyšším modulom a čistotou, ktorá spĺňa normu; zatiaľ čo v niektorých priemyselných výrobách, ktoré sú citlivejšie na rýchlosť reakcie a náklady, je možné zvoliť kremičitan sodný s miernym modulom a vysokými nákladmi podľa skutočných podmienok.
2.2 Úloha a požiadavky na kvalitu metanolu
Metanol pôsobí ako metylačné činidlo v procese výroby metylkremičitanu sodného. Jeho úlohou je poskytnúť metylové skupiny pre reakciu, aby sa molekuly kremičitanu sodného mohli metylovať a premeniť na metylkremičitan sodný. Čistota metanolu je pre reakciu rozhodujúca. Vysoko čistý metanol môže zabezpečiť vysokú účinnosť reakcie a čistotu produktu. Ak metanol obsahuje viac nečistôt, ako je voda, iné alkoholy alebo organické nečistoty, môže to spôsobiť vedľajšie reakcie, znížiť výťažok metylkremičitanu sodného a ovplyvniť kvalitu a výkon produktu. Napríklad voda v metanole môže spôsobiť, že hydrolytická reakcia kremičitanu sodného prebehne predčasne, čo naruší normálny proces metylačnej reakcie; iné nečistoty môžu reagovať s reaktantmi alebo produktmi za vzniku vedľajších produktov, ktoré sa ťažko oddeľujú, čo zvyšuje náročnosť následného čistenia produktu. Preto sa od metanolu používaného na prípravu metylkremičitanu sodného zvyčajne vyžaduje, aby mal čistotu vyššiu ako 99 % a musí prejsť prísnym testovaním kvality, aby sa zabezpečilo, že spĺňa výrobné požiadavky. Počas skladovania a prepravy treba dbať aj na to, aby metanol neabsorboval vodu a nemiešal sa s inými nečistotami, aby sa zabezpečila stálosť jeho kvality.
2.3 Kategórie a funkcie pomocných materiálov
Okrem dvoch hlavných surovín, kremičitanu sodného a metanolu, si výroba metylkremičitanu sodného vyžaduje aj rôzne pomocné materiály, z ktorých každý hrá jedinečnú úlohu v reakčnom procese. Katalyzátory sú medzi nimi dôležitou kategóriou a rôzne typy katalyzátorov majú významný vplyv na rýchlosť reakcie a selektivitu produktu. Kyslé katalyzátory, ako je kyselina sírová a kyselina chlorovodíková, môžu podporovať metylačnú reakciu medzi kremičitanom sodným a metanolom, zrýchliť rýchlosť reakcie a skrátiť reakčný čas, ale môžu spôsobiť určitú koróziu zariadenia; alkalické katalyzátory, ako je hydroxid sodný a hydroxid draselný, môžu tiež účinne katalyzovať reakciu v niektorých reakčných systémoch a sú relatívne menej korozívne pre zariadenie, ale môžu počas reakcie zavádzať ďalšie alkalické látky, čo si vyžaduje následné neutralizačné spracovanie. Inhibítory sa používajú na kontrolu intenzity reakcie, zabraňujú príliš intenzívnej reakcii a spôsobujú stratu kontroly, zabezpečujú, že reakcia môže prebiehať za miernych a kontrolovateľných podmienok, a zlepšujú bezpečnosť a stabilitu reakcie. Okrem toho existujú niektoré prísady, ako sú dispergátory a stabilizátory. Dispergačné činidlá môžu rovnomerne dispergovať reaktanty v reakčnom systéme a zlepšiť rovnomernosť reakcie; stabilizátory pomáhajú udržiavať stabilitu produktu a zabraňujú jeho rozkladu alebo znehodnoteniu počas následného skladovania a používania. Pri skutočnej výrobe je potrebné presne voliť a kontrolovať druh a množstvo pomocných materiálov podľa konkrétneho reakčného procesu a požiadaviek na produkt, aby sa dosiahol najlepší reakčný efekt a kvalita produktu.

3. Analýza tradičného výrobného procesu

3.1 Príprava kremičitan sodný
3.1.1 Metóda tavenia
Metóda tavenia je jednou z klasických metód prípravy kremičitanu sodného. Pri tejto metóde sa najprv zmieša kremenný piesok a sóda v určitom pomere a potom sa zmes vloží do vysokoteplotnej pece. Pri pôsobení vysokej teploty (zvyčajne 1300-1400 ℃) reagujú kremenný piesok (hlavná zložka oxid kremičitý) a sóda (uhličitan sodný) chemicky za vzniku kremičitanu sodného a plynného oxidu uhličitého. Reakčná rovnica je zhruba: Na₂CO3 SiO₂ = Na2SiO3 CO₂↑. Ako reakcia pokračuje, vytvorený kremičitan sodný je v roztavenom stave a je vedený z pece cez špecifické vypúšťacie zariadenie. Po ochladení, rozdrvení a ďalších následných úpravách sa získa pevný produkt kremičitanu sodného. Ak sa má pripraviť tekutý kremičitan sodný, je potrebné pevný kremičitan sodný ďalej rozpustiť vo vhodnom množstve vody a proces rozpúšťania urýchliť zahrievaním, miešaním atď., a potom sa nerozpustné nečistoty odstránia filtráciou, čím sa získa číry a priehľadný roztok tekutého kremičitanu sodného. V procese prípravy kremičitanu sodného tavením je mimoriadne kritická kontrola teploty. Ak je teplota príliš nízka, rýchlosť reakcie bude pomalá a môže dokonca viesť k neúplnej reakcii, čo ovplyvní výťažok a kvalitu kremičitanu sodného; ak je teplota príliš vysoká, zvýši sa spotreba energie a môže spôsobiť nadmernú tepelnú eróziu zariadenia, čím sa skráti životnosť zariadenia. Okrem toho bude mať na výsledky reakcie dôležitý vplyv aj pomer surovín. Vhodný pomer kremenného piesku k sóde môže zabezpečiť, že reakcia prebehne v plnom rozsahu a vzniknú produkty kremičitanu sodného s ideálnym modulom.
3.1.2 Metóda riešenia
Roztokový spôsob prípravy kremičitanu sodného sa dosiahne reakciou roztoku hydroxidu sodného s kremenným pieskom za určitých podmienok. Najprv sa do roztoku hydroxidu sodného pridá kremenný piesok určitej veľkosti častíc, čím sa vytvorí reakčná zmes. Potom sa reakčná zmes zahrieva v špecifickom reaktore a súčasne sa mieša, aby sa podporil úplný kontakt a reakcia medzi reaktantmi. Počas reakcie oxid kremičitý v kremennom piesku chemicky reaguje s hydroxidom sodným za vzniku kremičitanu sodného a vody. Reakčná rovnica je: 2NaOH SiO2 = Na2SiO3 H2O. Ako reakcia postupuje, koncentrácia kremičitanu sodného v roztoku sa postupne zvyšuje. Po ukončení reakcie sa pevné nečistoty, ako je kremenný piesok, ktoré úplne nezreagovali, odstránia pomocou filtračného zariadenia, čím sa získa roztok obsahujúci kremičitan sodný. Aby sa získal produkt kremičitanu sodného s požadovanou koncentráciou a modulom, môže byť potrebné roztok tiež zahustiť alebo zriediť a vykonať ďalšie následné úpravy. V porovnaní s metódou tavenia má metóda riešenia relatívne mierne reakčné podmienky, nižšie požiadavky na odolnosť zariadenia voči vysokej teplote a relatívne nižšiu spotrebu energie. Metóda roztoku má však aj niektoré nedostatky, ako je relatívne pomalá reakčná rýchlosť a v dôsledku použitia veľkého množstva roztoku hydroxidu sodného môže byť proces separácie a čistenia následných produktov komplikovanejší a odpadovú vodu je potrebné správne čistiť, aby sa zabránilo znečisteniu životného prostredia. Pri príprave kremičitanu sodného roztokovou metódou ovplyvnia reakciu faktory ako reakčná teplota, reakčný čas, koncentrácia roztoku hydroxidu sodného a veľkosť častíc kremenného piesku. Správne zvýšenie reakčnej teploty a predĺženie reakčného času môže urýchliť reakciu a zvýšiť výťažok kremičitanu sodného, ​​ale príliš vysoká teplota a príliš dlhý čas môžu spôsobiť vedľajšie reakcie a ovplyvniť kvalitu produktu; príliš vysoká koncentrácia roztoku hydroxidu sodného môže spôsobiť, že reakcia bude príliš prudká a ťažko kontrolovateľná, zatiaľ čo príliš nízka koncentrácia zníži reakčnú rýchlosť a výťažok; čím menšia je veľkosť častíc kremenného piesku, tým väčšia je jeho špecifická plocha a tým väčšia je kontaktná plocha s roztokom hydroxidu sodného, ​​čo prispieva k urýchleniu reakcie, ale príliš malá veľkosť častíc môže spôsobiť problémy, ako sú ťažkosti s filtráciou.
3.2 Syntetická reakcia metylkremičitanu sodného
3.2.1 Vysvetlenie princípu reakcie
Syntéza metylkremičitanu sodného je založená hlavne na metylačnej reakcii kremičitanu sodného a metanolu za pôsobenia katalyzátora. Počas reakcie metylová skupina (-CH3) v molekule metanolu podstúpi substitučnú reakciu s kremičitanovým iónom v molekule kremičitanu sodného za aktivácie katalyzátora, čím sa metylová skupina zavedie do štruktúry kremičitanu za vzniku metylkremičitanu sodného. Ak vezmeme ako príklad kremičitan sodný (Na2SiO3) a metanol (CH3OH), hlavná reakčná rovnica môže byť približne vyjadrená ako: Na2SiO3 2CH3OH = (CH3O)2SiO2 2NaOH a vytvorený (CH3O) metyloxid kremičitý ďalej reaguje s hydroxidom sodným (CH3O)2 a ďalej reaguje s Na2SiO2 [(CH30)Si03] atď.). V tomto reakčnom procese zohráva katalyzátor kľúčovú úlohu pri znižovaní aktivačnej energie reakcie a zrýchľovaní reakčnej rýchlosti. Rôzne typy katalyzátorov majú rôzne katalytické účinky na reakciu a selektivitu produktu. Napríklad kyslé katalyzátory môžu podporovať aktiváciu molekúl metanolu, čím sa stávajú náchylnejšími na metylačné reakcie, ale môžu spôsobiť niektoré vedľajšie reakcie, ako sú dehydratačné reakcie metanolu; alkalické katalyzátory môžu tiež v niektorých prípadoch účinne katalyzovať metylačné reakcie a selektivita produktov môže byť odlišná. Okrem toho faktory ako teplota, tlak, koncentrácia reaktantov a reakčný čas v reakčnom systéme budú mať dôležitý vplyv na priebeh reakcie a tvorbu produktov. Vhodné reakčné podmienky môžu zabezpečiť, že reakcia prebieha v smere tvorby metylkremičitanu sodného, ​​čím sa zlepší výťažok a čistota produktu.
3.2.2 Kontrola reakčných podmienok v tradičných procesoch
V tradičnom procese syntézy metylkremičitanu sodného je kontrola reakčných podmienok pomerne prísna. Pokiaľ ide o teplotu, reakčná teplota sa všeobecne riadi v určitom rozsahu, zvyčajne medzi 80 a 120 °C. Ak je teplota príliš nízka, rýchlosť reakcie bude pomalá, čo bude mať za následok nízku efektivitu výroby; ak je teplota príliš vysoká, môže to spôsobiť vedľajšie reakcie, ako je nadmerné odparovanie a rozklad metanolu a ďalšia polymerizácia produktu, čo ovplyvňuje kvalitu a výťažok metylkremičitanu sodného. Tlakové podmienky sa zvyčajne uskutočňujú pri normálnom tlaku alebo mierne nad normálnym tlakom. Ak je tlak príliš vysoký, požiadavky na zariadenia sa výrazne zvýšia, čím sa zvýšia investície do zariadení a prevádzkové náklady; ak je tlak príliš nízky, môže to ovplyvniť prchavosť reaktantov a stupeň reakcie. Reakčný čas zvyčajne trvá niekoľko hodín a konkrétne trvanie závisí od faktorov, ako je rozsah reakcie, koncentrácia reaktantov a aktivita katalyzátora. Dlhší reakčný čas vedie k úplnému priebehu reakcie, ale zvýši výrobné náklady; príliš krátky reakčný čas môže viesť k neúplnej reakcii a v produkte zostane viac nezreagovaných surovín. Z hľadiska koncentrácie reaktantov je potrebné presne kontrolovať koncentráciu a pomer roztoku kremičitanu sodného a metanolu. Ak je koncentrácia roztoku kremičitanu sodného príliš vysoká, reakčný systém môže byť príliš viskózny, čo neprispieva k miešaniu a prenosu hmoty reaktantov; ak je koncentrácia príliš nízka, zníži sa rýchlosť reakcie a efektívnosť výroby zariadenia. Množstvo metanolu vo všeobecnosti musí byť mierne nadmerné, aby sa zaistilo, že kremičitan sodný môže úplne prejsť metylačnou reakciou, ale príliš veľký nadbytok spôsobí plytvanie surovinami a ťažkosti pri následnej separácii. Pri tradičných procesoch je tiež potrebné venovať veľkú pozornosť zmenám hodnoty pH v reakčnom systéme. Keďže pri reakcii vznikajú alkalické látky, ako je hydroxid sodný, hodnota pH sa bude postupne zvyšovať. Príliš vysoká hodnota pH môže ovplyvniť priebeh reakcie a stabilitu produktu, takže môže byť potrebné včas pridať vhodné množstvo kyslých látok na neutralizáciu a úpravu, aby sa reakčný systém udržal vo vhodnom rozsahu pH.
3.3 Metódy separácie a čistenia produktov
3.3.1 Destilačný separačný krok
Destilácia je jednou z bežne používaných metód v procese separácie produktov metylkremičitanu sodného. V zmiešanom systéme po reakcii je nezreagovaný metanol, generovaný metylkremičitan sodný a malé množstvo možných vedľajších produktov. Pretože bod varu metanolu je relatívne nízky (asi 64,7 °C pri normálnom tlaku), zatiaľ čo bod varu metylkremičitanu sodného je relatívne vysoký, reakčná zmes sa zahrieva, aby metanol najskôr dosiahol bod varu a odparil sa na paru. Para sa ochladzuje a skvapalňuje cez chladič destilačného zariadenia a zozbieraný metanol je možné recyklovať a znovu použiť, čím sa znížia výrobné náklady. Ako prebieha destilácia, obsah metanolu v reakčnej zmesi postupne klesá a koncentrácia metylkremičitanu sodného sa relatívne zvyšuje. V procese destilácie je veľmi dôležitá kontrola teploty. Teplota zahrievania musí byť presne kontrolovaná, aby bola o niečo vyššia ako bod varu metanolu, aby sa zabezpečilo, že metanol sa môže plynulo odparovať a oddeľovať, ale nemala by byť príliš vysoká, aby sa zabránilo rozkladu alebo iným vedľajším reakciám metylkremičitanu sodného. Konštrukcia a prevádzka destilačného zariadenia zároveň ovplyvní separačný efekt. Napríklad účinnosť chladenia kondenzátora, počet dosiek alebo typ náplne destilačnej veže ovplyvní separačnú čistotu a rýchlosť regenerácie metanolu. Účinný kondenzátor môže rýchlo ochladiť metanolové pary na kvapalinu a znížiť únik metanolových pár; vhodná štruktúra destilačnej veže môže zlepšiť účinnosť separácie metanolu a metylkremičitanu sodného, ​​čím sa destilačný proces stane efektívnejší a stabilnejší.
3.3.2 Proces kryštalizácie a čistenia
Kryštalizácia je dôležitým prostriedkom na ďalšie čistenie metylkremičitanu sodného. Po počiatočnej separácii destiláciou môže roztok metylkremičitanu sodného stále obsahovať nejaké nečistoty, ako je nezreagovaný kremičitan sodný, zvyšky katalyzátorov a iné vedľajšie produkty. Procesom kryštalizácie sa môže z roztoku vyzrážať metylkremičitan sodný vo forme kryštálov, pričom nečistoty zostávajú v materskom lúhu, čím sa dosiahne čistenie metylkremičitanu sodného. Bežné kryštalizačné metódy zahŕňajú chladiacu kryštalizáciu a kryštalizáciu odparovaním. Chladiaca kryštalizácia sa dosiahne využitím rozdielu v rozpustnosti metylkremičitanu sodného pri rôznych teplotách. Roztok metylkremičitanu sodného sa po destilácii pomaly ochladí. So znižovaním teploty sa postupne znižuje rozpustnosť metylkremičitanu sodného. Keď je jeho rozpustnosť nižšia ako skutočná koncentrácia v roztoku, metylkremičitan sodný vykryštalizuje z roztoku. Počas procesu chladenia je potrebné kontrolovať rýchlosť chladenia. Pomalé chladenie prispieva k tvorbe väčších a pravidelnejších kryštálov, čo je vhodné pre následnú filtráciu a premývanie a môže tiež zlepšiť čistotu kryštálov. Kryštalizácia odparovaním je odparovanie rozpúšťadla (ako je voda) v roztoku zahrievaním, takže roztok sa postupne skoncentruje. Keď roztok dosiahne presýtený stav, začne kryštalizovať metylkremičitan sodný. Počas procesu odparovania a kryštalizácie by sa mala venovať pozornosť riadeniu teploty odparovania a rýchlosti odparovania, aby sa predišlo nadmernej teplote spôsobujúcej rozklad metylkremičitanu sodného alebo spôsobiť iné vedľajšie reakcie. Zároveň by rýchlosť odparovania mala byť mierna, aby proces kryštalizácie mohol prebiehať hladko. Po dokončení kryštalizácie sa kryštály oddelia od materského lúhu pomocou filtračného zariadenia a potom sa kryštály premyjú vhodným množstvom organického rozpúšťadla (ako je etanol atď.), aby sa ďalej odstránili nečistoty adsorbované na povrchu kryštálov. Po vysušení premytých kryštálov je možné získať produkt metylkremičitanu sodného s vysokou čistotou. Počas procesu kryštalizácie a čistenia ovplyvnia kryštalizačný účinok faktory, ako je koncentrácia roztoku, teplota kryštalizácie, rýchlosť chladenia alebo odparovania a podmienky miešania. Vhodná koncentrácia roztoku môže zabezpečiť tvorbu vhodného množstva kryštálových jadier počas kryštalizačného procesu, čo napomáha rastu kryštálov; presná kontrola teploty a rýchlosti kryštalizácie môže získať ideálny tvar a čistotu kryštálu; vhodné miešanie môže spôsobiť rovnomernejšiu distribúciu rozpustenej látky v roztoku a podporiť proces kryštalizácie, ale príliš vysoká rýchlosť miešania môže spôsobiť rozbitie kryštálov a ovplyvniť kvalitu produktu.

4. Kľúčové objavy v optimalizácii procesov

4.1 Inovácia a zlepšenie katalyzátorov
4.1.1 Pokrok vo výskume a vývoji nových katalyzátorov
Pri optimalizácii výrobného procesu metylkremičitanu sodného sa výskum a vývoj nových katalyzátorov stal dôležitým prelomovým smerom. Výskumníci neustále skúmajú a skúšajú nové látky ako katalyzátory na zlepšenie účinnosti reakcie a kvality produktu. Pozornosť postupne upútali napríklad niektoré komplexy prechodných kovov Katalyzátory. Tento typ katalyzátora má jedinečnú elektrónovú štruktúru a koordinačné prostredie, ktoré môže efektívnejšie aktivovať molekuly reaktantov a znížiť aktivačnú energiu reakcie, čím sa výrazne zrýchli rýchlosť metylačnej reakcie. V porovnaní s tradičnými kyslými alebo alkalickými katalyzátormi majú komplexné katalyzátory na báze prechodných kovov vyššiu selektivitu, môžu znížiť výskyt vedľajších reakcií a zvýšiť sklon reakcie k produkcii cieľového produktu metylkremičitanu sodného. Okrem toho sa dosiahol pokrok vo výskume a vývoji niektorých podporovaných katalyzátorov. Nanesením aktívnych katalytických zložiek na nosič s vysokým špecifickým povrchom, ako je aktívne uhlie, molekulové sitá atď., sa môže zlepšiť aktivita a stabilita katalyzátora a tiež sa môže uľahčiť separácia a recyklácia katalyzátora. Vlastnosti a štruktúra nosiča majú dôležitý vplyv na výkon katalyzátora. Rôzne nosiče môžu poskytovať rôzne mikroprostredia pre aktívne zložky, čím regulujú aktivitu a selektivitu katalyzátora. Napríklad nosič s molekulovým sitom má pravidelnú štruktúru pórov a kyslé miesta, ktoré môžu skrínovať a selektívne adsorbovať molekuly reaktantov, čo je prospešné na zlepšenie selektivity a katalytickej účinnosti reakcie. V procese vývoja nových katalyzátorov sa pozornosť venuje aj optimalizácii spôsobu prípravy katalyzátora. Použitie pokročilých technológií syntézy, ako je metóda sol-gél a metóda koprecipitácie, môže presne kontrolovať zloženie, štruktúru a veľkosť častíc katalyzátora, čím sa ďalej zlepšuje výkon katalyzátora. Vďaka neustálemu výskumu a inováciám sa výkon nových katalyzátorov neustále zlepšuje a poskytuje silnú podporu pre optimalizáciu výrobného procesu metylkremičitanu sodného.
4.1.2 Katalyzátory zlepšujú účinnosť a kvalitu reakcie
Použitie nových katalyzátorov prinieslo výrazné zlepšenie účinnosti reakcie a kvality produktu metylkremičitanu sodného. Pokiaľ ide o účinnosť reakcie, keďže nové katalyzátory môžu účinnejšie znižovať aktivačnú energiu reakcie, reakcia môže prebiehať rýchlo za miernejších podmienok. Napríklad po použití určitých nových katalyzátorov na báze komplexu prechodných kovov sa môže reakčná teplota znížiť o 10-20 °C, ale rýchlosť reakcie sa môže zvýšiť niekoľkokrát alebo dokonca desaťkrát, čím sa výrazne skráti reakčný čas a zlepší sa účinnosť výroby. Tým sa znižuje nielen spotreba energie, ale aj výrobné náklady. Z hľadiska kvality produktu vysoká selektivita nového katalyzátora účinne potláča vedľajšie reakcie a výrazne sa zlepšuje čistota metylkremičitanu sodného v produkte. Pri tradičnom postupe môžu v dôsledku vedľajších reakcií vznikať určité nečistoty, ktoré môžu ovplyvniť účinnosť metylkremičitanu sodného. Nový katalyzátor však môže spôsobiť, že reakcia bude prebiehať presnejšie v smere generovania metylkremičitanu sodného, ​​čím sa zníži tvorba nečistôt. Stabilita katalyzátora má zároveň pozitívny vplyv na stabilitu kvality produktu. Stabilné katalyzátory si dokážu zachovať konzistenciu svojej katalytickej aktivity a selektivity počas kontinuálnej výroby, čím sa zabezpečí, že každá šarža produktov metylkremičitanu sodného má stabilnú kvalitu a výkon. Napríklad vďaka svojej stabilnej štruktúre si katalyzátor na nosiči môže po opakovanom použití stále zachovať vysokú katalytickú aktivitu, vďaka čomu je výrobný proces stabilnejší a spoľahlivejší a kvalita produktu je zaručenejšia. Okrem toho môže nový katalyzátor ovplyvniť aj molekulárnu štruktúru a mikromorfológiu metylkremičitanu sodného, ​​čím sa zlepší jeho výkon. Niektoré katalyzátory môžu podporovať tvorbu pravidelnejšej štruktúry molekúl metylkremičitanu sodného, ​​takže môžu vykazovať lepší výkon v aplikáciách, ako je hydroizolácia a ochrana proti korózii.
4.2 Inovácia reakčného zariadenia a technológie
4.2.1 Konštrukčné vlastnosti účinných reakčných zariadení
Aby sa splnili optimalizačné potreby výrobného procesu metylkremičitanu sodného, dizajn účinných reakčných zariadení sa neustále inovuje. Nové reakčné zariadenie má mnoho charakteristík v štruktúre a funkcii na zlepšenie účinnosti a kvality reakcie. Napríklad niektoré reaktory používajú špeciálnu miešaciu štruktúru. Tradičné miešacie lopatky môžu mať problémy, ako je nerovnomerné miešanie a nedostatočná lokálna reakcia, zatiaľ čo nová miešacia štruktúra môže dosiahnuť efektívnejší účinok miešania optimalizáciou tvaru, uhla a usporiadania lopatky. Použitie viacvrstvových lopatiek alebo lopatiek so špeciálnymi tvarmi, ako sú špirálové lopatky a lopatky turbíny, môže vyvolať rôzne efekty mechaniky tekutín v rôznych reakčných oblastiach, takže reaktanty môžu byť úplnejšie premiešané a kontaktované v reaktore, urýchliť rýchlosť reakcie a zlepšiť rovnomernosť reakcie. Zároveň sa zlepšil aj materiál reaktora. Výber materiálov, ktoré sú odolné voči korózii, vysokej teplote a majú dobrú tepelnú vodivosť, ako je špeciálna legovaná oceľ a smaltované materiály, môže nielen splniť prísne požiadavky na zariadenie počas reakčného procesu, predĺžiť životnosť zariadenia, ale aj lepšie kontrolovať reakčnú teplotu. Dobrá tepelná vodivosť pomáha pri rovnomernom prenose tepla v reaktore, zabraňuje výskytu lokálneho prehriatia alebo prechladnutia a zabezpečuje, že reakcia prebieha za vhodných teplotných podmienok. Okrem toho niektoré reakčné zariadenia tiež integrujú pokročilé systémy na monitorovanie a kontrolu teploty, tlaku, prietoku a iných systémov. Senzory sa používajú na monitorovanie rôznych parametrov v reakčnom procese v reálnom čase a prenos údajov do riadiaceho systému. Riadiaci systém automaticky upravuje reakčné podmienky podľa prednastaveného rozsahu parametrov, ako je výkon vykurovacieho alebo chladiaceho zariadenia, prietok napájacieho čerpadla atď., Aby sa dosiahlo presné riadenie reakčného procesu a zlepšila sa stabilita výrobného procesu a konzistentnosť kvality produktu.