بخشی از مقاله
چکیده:
در این پژوهش شبیه سازی 2بعدی از راکتور لوله ای تولید پلیاتیلن سبک1 با استفاده از نرم افزار comsol صورت گرفته است که در این شبیه سازی نحوهی توزیع غلظت اجزاء واکنشدهنده ومحصولات و همچنین توزیع متوسط وزنی و عددی جرم ملکولی[3] و اندیس پلیمریزاسیون2 قابل مشاهده است و تاثیرات پارامترهای عملیاتی دما و فشار برروی کمیت و کیفیت پلیمر تولیدشده بررسی و نتایج حاصل نشان داده است که افزایش دما و فشار موجب تولید پلیمر با جرم ملکولی بیشتر ولی اندیس پلیمریزاسیون بیشتر می گردد.
1 -مقدمه:
فرآیند تولید LDPE عموما تحت مکانیزم رادیکال آزاد درفشاربسیاربالا - درحدود - 1000-3000 atm و دمایی در محدودهی140-300 oCانجام میگیرد.دونوع راکتورکه عموما برای تولید LDPE مورد استفاده قرار میگیرد شامل راکتور اتوکلاو وراکتورلولهای است.درشکل1فرآیندی که در آن از راکتورلولهای استفاده می شود نشان داده شده است.راکتور لولهای مانند یک مبدل حرارتی طویل میباشدواتیلن پس از عبور از دو مرحله کمپرسور وارد راکتور شده و با تزریق شروع کننده،واکنش پلیمریزاسیون آغاز میگردد. در این راکتورها با تزریق شروع کننده در طول راکتور دمای واکنش با دقت زیادی قابل تنظیم است و گرمای واکنش را به وسیلهی ژاکت آب دور دیوارهی راکتور میتوان خارج نمود. در این تحقیق واکنش پلیمریزاسیون فشار بالا مورد بررسی قرار گرفته که شبیه سازی براساس واکنشهای زیر صورت گرفته است.[4]
2 -سینتیکپلیمریزاسیونرادیکالی:
در این پژوهش از مدل ممانها4 برای پیش بینی سینتیک پلیمریزاسیون استفاده شده است که طبق تعریف ممان رادیکال و ممان پلیمرهاوRسرعت تغییرهرپارامتر نسبت به زمان است. و روابط سینتیکی نیز به شکل زیر است: اگر ازفرض5QSSA برای ممانهای رادیکالها استفاده شود مقادیر زیر بدست میآید:
3 -دورنمایی ازاطلاعات راکتور شبیه سازی شده :
درراکتور های لولهای تولید پلیاتیلن تزریق کننده بصورت یک لوله باریک عمودی که در داخل راکتور فرو رفته - شکل - 2 میباشد.در این تحقیق یک شبیه سازی دوبعدی از راکتور مذکور صورت گرفته است که از وارد نمودن سینتیک پلیمریزاسیون -مدل ممان- در نرم افزارcomsol و استفاده از مدل convection and diffusion در chemical eng module و سپس مش بندی و حل مسئله یک مشابهت سازی منطقی از راکتور tubular صورت گرفته است. ژئومتری راکتور به این صورت است که طول راکتور10 برابر قطر آن بوده و قطر تزریق کننده نیز0.05 برابر قطر راکتور میباشد.سرعت تزریق منومر10m/s است در حالی که شروع کننده با سرعت1m/s تزریق میگردد.همچنین دمای این راکتور ثابت و معادل با420K فرض شده است.فشار راکتور نیز2000atm در نظر گرفته شده است.
