بخشی از مقاله
چکیده:در این مقاله، سعی شده است تا با استفاده از برنامه نویسی در محیط MATLAB، شبیه سازي فرایند Spherilene شرکت بازل انجام پذیرد و نتایج حاصله از شبیه ساز با داده هاي صنعتی پتروشیمی جم مقایسه گردد. این فرایند یکی از جدیدترین تکنولوژي هاي روز دنیا محسوب می شود و از دو راکتور سري براي تولید پلی اتیلن هاي سبک خطی و پلی اتیلن سنگین بهره می برد. به منظور شبیه سازي راکتورهاي سري ، از مدل اختلاط کامل و سینتیک پلیمریزاسیون مک اولی استفاده شده است و خواص اصلی محصولات که شامل چگالی و شاخص جریان مذاب می باشند، بر اساس وزن مولکولی و ترکیب کوپلیمر زنجیرها، پیش بینی گردیده است. نتایج بدست آمده نشان داد که شبیه ساز طراحی شده از اعتبار و دقت خوبی در پیش بینی خواص برخوردار است.
مقدمه
تکنولوژي بستر سیال اسفریلن از سال 1992 به عنوان فرایندي صنعتی براي تولید پلی اتیلن هاي سبک خطی و پلی اتیلن سنگین با استفاده از کاتالیست هاي زیگلر – ناتا توسط شرکت بازل ارائه گردید. شکل1 شماي کلی از این فرایند را نشان می دهد.استفاده از راکتورهاي سري باعث می شود که هر کدام از راکتورها در شرایط عملیاتی متفاوت با یکدیگر کار کنند و فایده آن این است که می توان با استفاده از یک کاتالیست در شرایط عملیاتی متفاوت در دو راکتور، به خواص نهایی و توزیع وزنی مورد نظر رسید. با استفاده از این روش می توان پلیمرهایی باچگالی بسیار پایین تا چگالی هاي بسیاربالا - از 0,9g/Cm تا - 0,96 تولید نمود . شاخص جریان مذاب پلیمرها نیز می تواند از 0,01 تا 100g/Cm متغیر باشد.
مک اولی و همکاران، با استفاده از فرض وجود مراکز فعال چندگانه در کاتالیست، مدل خود را ارائه نمودند که در آن کل راکتور به صورت اختلاط کامل فرض شده و از گرادیان دمایی نیز صرف نظر شده است. از ویژگی هاي مهم لمدل اختلاط کامللمک اولی، تعریف ممان ها براي بیان پلی پاشیدگی و متوسط هاي وزن مولکولی است.[2] لوناو فرناندز راکتور را به دو فاز امولسیون و فاز حباب تقسیم نمودند و از آنجا که سرعت حرکت گاز در فاز امولسیون ثابت است و غلظت مونومرها نسبت به ارتفاع بستر، در حال تغییر می باشد، راکتور را به صورت جریان قالبی فرض نموده وتغییرات دما و غلظت با ارتفاع راکتور را در نظر گرفتند. لونا ادعا نمود که مدل آنها می تواند راکتور را در هر شرایطی، بالاخص زمانی که کاتالیست، پیش پلیمر نشده باشد مدل نماید.[3]
کیپاریسیدسو همکاران،لمدل رشد حبابل را براي شبیه سازي راکتور ارائه نمودند که به بررسی اثر تغییرات اندازه حباب نسبت به ارتفاع بستر، بر هیدرودینامیک راکتور و خواص نهایی محصول پلیمري می پردازد . پیش بینی هاي مدل رشد حباب، بین مدل اختلاط کامل و حباب ثابت،می باشد و البته به پیش بینی هاي مدل اختلاط کامل نزدیک تر است..[4] مستوفی و همکاران، راکتور بستر سیال را به دو فاز حباب و امولسیون تقسیم نموده و هر کدام از فازها را به چندین راکتور اختلاط کامل و در ارتباط با یکدیگر تبدیل کردند. بر خلاف مدل هاي پیشین، واکنش کاتالیست با مونومرها علاوه بر فاز امولسیون در فاز حباب نیز انجام می شود و بیان شده که 20درصد از کل واکنش در فاز حباب صورت می پذیرد.[5 ]
ابراهیم و همکاران، مدل اصلاح شده اي ارائه نمودند که در آن راکتور از چهار فاز مجزا شامل: فاز حباب، ابر، امولسیون و جامد تشکیل می شود. در این مدل اثر انتقال حرارت و جرم از فاز امولسیون به فاز جامد نیز در نظر گرفته شده و نتایج بدست آمده با روشهاي حباب ثابت، اختلاط کامل و رشد حباب مقایسه شده است.پیش بینی هاي این مدل به سایرمدل ها نزدیک است اما به اختلاط کامل نزدیک تر می باشد.[6] در این مقاله براي تعیین شرایط عملیاتی راکتور و خواص نهایی پلیمر تولیدي، از مدل ممان براي سینتیک پلیمریزاسیون و اختلاط کامل جهت رفتار هیدرودینامیک راکتور استفاده شده است.
