滚涂反应釜(在线粘度计选型和使用注意问题)

Posted 2023-06-01

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滚涂反应釜(在线粘度计选型和使用注意问题)

在线粘度测量是目前很多化妆品、食品、石油、化工、电子、造纸等行业中应用越来越广泛的技术，在线粘度的测量方法很多，主要有毛细管式、旋转式、振动式、注塞式等，而测量对象、流体的流变特性、应用面也各不相同。从仪器和流变学的角度出发，对在线粘度测量的方法、流体的流变学类型进行了分析，并提出了在实际选型和使用中需要注意的问题及建议。

在线粘度计的基本应用

在线粘度计的测量技术和应用已有几十年的历史，许多工业生产过程中都需要进行粘度的连续自动测量与控制。在石油炼制的减压蒸馏、柴油/润滑油/燃料油等的在线自动调和、石油脱蜡脱沥青等过程中需要进行在线粘度监测，用以检查原料质量、监视与控制生产过程、提高产品合格率、实现自动调和及自动切换产品等。在用重油作燃料的交通、电力、玻璃等工业中，燃料油粘度的在线测量可以提高雾化效率，维持最好的燃烧效果，节约燃料。

在各种聚合工程中，通过粘度在线监测可用于控制反应终点。在化纤抽丝前的熔体粘度在线监测可以保证纤维的粗细适当、均匀，较少废品率及能耗。造纸和纺织工业中的粘度在线测量可以改进淀粉的转换过程，提高上胶操作和自动涂料过程的质量和效率。食品、化妆品等行业利用在线粘度测量控制产品的中间过程或者最终产品的粘度，达到控制不同批次产品的品质一致性。

此外，在油墨生产、印刷、油漆喷涂、洗涤剂与化妆品生产，胶囊生产以及浇涂、浸渍、滚涂等各类材料的涂布过程也都要进行在线粘度测量。

流变学和流体类型

流变学和粘度

流变学研究的是在外力作用下，物体的变形和流动的学科，研究对象主要是流体。而粘度是流变学中一个很重要的基本概念，粘度是流体流动力对其内部摩擦现象的一种表示，粘度大表现内摩擦力大。分子量越大，碳氢结合越多，这种力量也越大，因此粘度经常用来表征分子量、聚合程度、有效成分含量等。在实际测量中，往往会发现同一个流体的粘度值会有不同，这不是仪器有问题，而是粘度测量中的正常现象，这可以用流变学理论来具体分析。

流体类型

流体分为牛顿流体和非牛顿流体，牛顿流体是指流体的粘度不随测量时的剪切率条件变化而变化，换一句话说，如果是用同样的测量方法和仪器，在不同的转速下测量，粘度是不变的；而非牛顿流体是指流体的粘度随着测量时剪切率条件变化而变化。常见的牛顿流体或接近牛顿流体的物质有水、有机溶剂、汽油、柴油等小分子的流体或溶液。一般这类流体的粘度测量多采用毛细管式。

沧州欧谱在线粘度计实际选型中需要主要的问题

目前，需要测量的产品大部分是剪切变稀的流体。聚合物、高分子材料等的熔体或溶液都是这种流变特性。因此，我们常常说：“粘度不是一个点，而是一条曲线”。既然是一条曲线，那么到底取那个点更合适，或者说测量到底是在哪个点上?这就需要根据仪器的测量原理和测试条件具体分析。

单从流体的流变特性和粘度测量的目的来看，常用的原则是选用低剪切条件下的测量值，这样可使流体在低剪切下测量，剪切变稀的现象不太明显，使粘度指标的灵敏性得到充分利用，提高监测的灵敏度。

在针对生产过程的在线粘度测量解决方案中，以旋转法和震动法相对较多，这两种测量方法各有自己的适用场合，有些可以通用，有些不能通用。考虑哪种方法更适用，不能只看工艺条件中的温度、压力、粘度范围、安装要求等，而应该先从产品的流变学特性来考虑选择。

1.测量方法的选择

旋转法的测量剪切率可以准确计算，也往往较低，一般都在200s-1以下，而震动法的测量剪切率没有办法准确计算，大概在1000~1500s-1。因此，对于剪切变稀的假塑性非牛顿流体，到底是旋转法更适合，震动法是否合适，就需要对物料进行流变曲线的测量才能确定。

根据一些行业的实际应用情况，简单做了一些归纳，供大家参考：

(1)低粘度流体，一般小于500mPa*s：这类流体一般为成品油、小分子的液体溶液，接近于牛顿流体，最佳的在线测量方法是毛细管式，其次可以使用旋转式、活塞式和振动式。

(2)中等粘度流体，一般在几百到10000mPa*s：这类样品基本都是剪切变稀的非牛顿流体，剪切变稀的倾向十分明显，最佳的在线测量方法是旋转式，其次是振动式和活塞式。

(3)高粘度流体，一般在10000mPa*s以上：这类样品基本也都是剪切变稀的非牛顿流体，在线测量的结果往往和实验室测量结果差异很大，主要原因是由于实验室和在线测量条件的差异，生产温度往往要高于实验室的测量温度，这种情况下，最佳的在线测量方式是旋转式，其次是振动式。

在线粘度计选型中的问题.png

2.安装要求和物料问题

以上的归纳是从流体的类型角度来考虑的，在实际应用中，还需要根据现场的要求，主要考虑安装的要求，是安装在管道上，还是安装在反应釜或容器上；是敞开体系，还是密闭的高温高压体系等；流体是否具有腐蚀性；流体会不会固化等来综合考虑。

一般物料不会固化，管路安装的，采用旋转法为第一选择；如果需要直接安装在反应釜、物料会固化但下次生产会融化的情况，往往选用振动法居多。含颗粒或会固化的物料，不能使用活塞式。

在线粘度计实际使用中需要主要的问题

对于在线测量结果和实验室测量结果的对比问题

粘度的测量方法很多，实验室和在线粘度测量的方法和仪器也很多，这样在进行数据对比时一定要注意测量条件的一致性，这个一致性包括了测量方法和测量条件，测量条件又包括了测量温度、压力、流速、仪器的测量条件(剪切率)等，只有这些条件完全一致，测得的结果才会一致。

但是实际应用中这些条件很难一致，在这种情况下，很多人会考虑是否可以找到一个相互换算或转换的方法，这种思路是正确的，但在实施过程中，由于这种关系的摸索需要一定数据的积累，而且最后的结果往往不是线性的，因此会对后续的直接使用造成一定的影响。因此根据不同的要求可以有不同的解决方法和做法。

温度补偿问题

由于实验室采样测量的温度和现场温度经常是不同的，而且现场的温度也会有波动，因此很多使用者会关心和需要温度补偿，这种需要也是很实际和必要的。目前市场上的在线粘度计产品都会提供温度补偿功能，但在实际使用中还是会有问题，问题到底在哪里呢?

目前温度补偿的理论依据是，通过设置参数对粘度进行不同温度点的计算，这在理论上是对的，一般都是根据ASTMD341进行计算，但是没有注意到的是，这需要先行测量流体的粘度-温度曲线，经过计算才能获得真实的参数，而不是根据公式简单的设置几个参数，需要对测量的流体的粘-温特性有所详细了解后才能设置，不能随意。

结论

根据不同物料的流变特性和测量的要求，选取相应合适的在线粘度计，在加以后续的粘度-温度补偿计算和实验室数据对比，就可以在生产现场直接进行测量并输出、显示需要的结果，这样就可以实现物料的在线粘度测量，同时和实验室数据进行直接对比。

综上所述，随着在线粘度测量技术的应用和发展，在实际使用中也产生了一些问题，这些问题的由来主要是由于对流体的流变特性、实验室粘度测量方法、在线粘度测量方法和在线粘度计的特点了解不够而造成的。在考虑在线粘度测量时，需要对被测流体的流变特性有一个基本了解，这样可以选择合适的在线粘度测量方法，选择相应的在线粘度计。