شبیه سازی پلیمریزاسیون اتیلن در راکتورهای فاز گازی سری بستر سیال
چکیده
با توجه به مزیت هایی که برای کاربرد پلی الفین ها و گریدهای متنوع پلی اتیلن، در صنایع مختلف دارد، استفاده از آنها در جهان روند افزایشی داشته است. به همین دلیل تلاش برای ابداع تکنولوژی های جدیدی که بتواند هزینه تولید را کاهش داده و از طرفی راندمان آن را افزایش دهد، همچنان ادامه دارد. در این پروژه سعی شده است تا با استفاده از برنامه نویسی در محیط matlab، شبیه سازی فرایند spherilene شرکت بازل، که یکی از جدیدترین تکنولوژی های روز دنیا برای تولید پلی اتیلن های سبک خطی و پلی اتیلن سنگین محسوب می شود، انجام پذیرد. در نهایت نیز نتایج بدست آمده از شبیه ساز، با داده های صنعتی پتروشمی جم مقایسه گردید که حاکی از اعتبار و دقت شبیه ساز در پیش بینی خواص دارد. جهت شبیه سازی راکتورهای سری تولید پلی اتیلن، از مدل اختلاط کامل و سینتیک پلیمریزاسیون مک اولی، استفاده شده و بر اساس وزن مولکولی و ترکیب کوپلیمر زنجیرها، خواص اصلی محصولات که شامل چگالی و شاخص جریان مذاب می شوند پیش بینی شده است. شبیه ساز، امکان پیش بینی پلی پاشیدگی را می دهد، اما دانستن این پارامتر برای دانستن خواص پلیمر کافی نیست. بدین دلیل که توزیع وزن مولکولی زنجیرها در گرید پلی اتیلن سبک خطی به صورت دوقله ای می باشد، لذا بدست آوردن نحوه توزیع وزن مولکولی نیز از اهمیت خاصی برخوردار است. طریقه اضافه شدن افزودنی ها و فرایند نمودن محصول نهایی در اکسترودر، به توزیع اندازه ذرات پلی اتیلن خروجی از راکتورها بستگی دارد . شبیه سازی انجام شده، امکان پیش بینی توزیع وزن مولکولی زنجیرها و نیز توزیع اندازه ذرات پلیمرها را فراهم می سازد. با استفاده از این شبیه ساز، امکان بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر روی شرایط عملیاتی و خواص نهایی محصولات، محقق گردیده و نتایج نشان می دهد که : 1- با افزایش دبی پیش پلیمر ورودی به راکتور، نرخ پلیمریزاسیون افزایش یافته است و میزان تولید محصول نهایی نیز بیشتر می شود. متوسط وزن مولکولی زنجیرها و چگالی پلیمر کاهش می یابد اما شاخص جریان مذاب افزایش یافته است. توزیع اندازه ذرات نیز به سمت قطرهای کمتر متمایل می شود. 2- افزایش شدت جرمی ورودی مونومر اتیلن، باعث افزایش نرخ پلیمریزاسیون و میزان تولید محصول نهایی می شود. چگالی پلیمر و متوسط وزن مولکولی زنجیرها افزایش یافته و شاخص جریان مذاب کاهش می یابد. 3- زیاد نمودن شدت جرمی کومونومر بوتن، باعث کاهش متوسط وزن مولکولی و چگالی پلیمر و افزایش شاخص جریان مذاب شده است. میزان محصول نهایی با تغییر این پارامتر تغییر چندانی نمی کند. 4- با افزایش شدت جرمی پروپان به داخل راکتورها، میزان تولیدمحصول نهایی کاهش می یابد. 5- افزایش دمای راکتورها، می تواند نرخ پلیمریزاسیون و تولید محصول نهایی را افزایش دهد. افزایش دما سبب کاهش متوسط وزن مولکولی زنجیرها و چگالی پلیمر می شود و شاخص جریان مذاب را افزایش می دهد. به دلیل افزایش نرخ پلیمریزاسیون، توزیع اندازه ذرات نیز به سمت قطرهای بالاتر متمایل شده است.