عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی تغییرات اندازه کلوخه های پلی اتیلن در بستر سیال با استفاده از نوسانات فشار
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1411.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62099
- تاریخ دفاع
- ۳۰ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- محسن صادقی بوگر
- استاد راهنما
- نوید مستوفی, زهرا منصور پور
- چکیده
- پلی¬اتیلن امروزه در دنیا بیشترین تولید سالانه را بین پلی¬الفین¬ها دارا می¬باشد. پلی¬اتیلن برای اولین بار در صنعت با فرآیند فشار بالا تولید شد. با کشف کاتالیست های زیگلر- ناتا این فرآیند ابتدا بصورت محلول یا دوغابی انجام می¬شد ولی در دهه 1970، به دلیل مشکلات فرآیند¬های محلول از جمله استفاده از حلال، فرآیند¬های فاز گازی تولید پلی¬اتیلن در راکتورهای بستر سیال توسعه یافت. امتیازات چشمگیر این راکتور که بارزترین آن بالا بودن میزان انتقال جرم، حرارت و همدمایی است، دلیل اصلی برتری این فرآیند نسبت به فرآیندهای مشابه گذشته می¬باشد. بسترهای سیال به جهت آن که زمینه ساز تماس مؤثر بین جامد و سیال هستند در صنایع شیمیایی از اهمیت بسیاری برخوردارند اما استفاده از بسترهای سیال دارای نقاط ضعفی نیز می¬باشد که کاربرد صنعتی آن را با محدودیت روبرو می¬کند. یکی از موارد محدود کننده استفاده از بسترهای سیال، تشکیل کلوخه و تغییر رفتار سیالیت بستر پس از وقوع کلوخه¬ شدن می¬باشد در نتیجه باعث توقف طولانی مدت و هزینه بر تاسیسات می¬شود. شناخت به موقع کلوخه و ردیابی اندازه ذرات و کلوخه¬ها از طریق پارامترهای بستر¬های سیال مانند نوسانات فشار بستر می تواند به یافتن راهکاری جهت پیشگیری از وقوع این پدیده کمک شایانی نماید. در این تحقیق روند فرآیند کلوخه شدن با تغییر در پارامترهای دما، سرعت گاز ورودی و نوع پودر پلی¬اتیلن مورد مطالعه قرار گرفت. پارامتر دما گاز دارای دو سطح (c ? 113 و c ? 122)، سرعت گاز ورودی دارای سه سطح (m/s 425/0، m/s 552/0، m/s 679/0) و نوع پودر پلی¬اتیلن نیز دارای سه سطح (HD5620EA، HD3840UA و LL0209AA) می¬باشد. نوسانات فشار دیفرانسیلی بین نقاط 6 و 16 سانتی¬متر از ارتفاع بستر و نوسانات فشار مطلق اندازه¬گیری شده در ارتفاع 11 سانتی¬متر بستر پارامترهای فرآیندی اندازه¬گیری شده در این تحقیق می¬باشند. میانگین فشار دیفرانسیلی با گذشت زمان یک پیک فشاری متناسب با شروع تغییر در اندازه ذرات نشان داد. داده های فشار مطلق با روش انحراف معیار مورد ارزیابی قرار گرفت و نشان داده شد که شیب تغییر انحراف معیار با تشکیل کلوخه بر روی توزیع کننده افزایش می یابد. علاوه بر آن مشاهده شد که فرکانس غالب و شدت فرکانس غالب بدست آمده از روش توزیع گوسین طیف فشار مطلق حساس به تغییر اندازه ذرات می باشند. این مشاهدات با داده¬های تجربی اعتبارسنجی و مورد تاٌیید قرار گرفت. همچنین بررسی-ها نشان داد با افزایش سرعت، کاهش دما و کاهش شاخص جریان مذاب زمان شروع کلوخه شدن افزایش پیدا می¬کند.
- Abstract
- Today, polyethylene (PE) has the highest value of production among polyolefins. It has been produced with high pressure process for the first time. With exploration of Ziegler-Natta catalysts the process executed as solution, but in 1970s, due to problems of solution like using solute, the gas-phase polymerization in fluidized beds has been broadly used. The most important privilege of this reactor respect to formers is its high heat and mass transfer rates. Although the benefits of fluidized bed reactors lead to the gas phase polyethylene has quickly become one of the most important plastics ever produced. The gas phase ethylene polymerization process, are affected by particle agglomeration, when the growing polyethylene particle become sticky and form large agglomerate. Ultimately, unwanted agglomeration within the bed and sheets on the reactor wall, can lead to partial or total defluidization and economic drawback. To detection of the agglomeration, we will be able to apply different types of measurements that characterize the bed hydrodynamics, e.g. the measurement of pressure and temperature of beds. In this work, the variation of particle size distribution of three types of PE powders was studied at temperatures 113 °C and 122 °C and gas velocities 0.425, 0.552 and 0.679 m.s-1 by measuring the differential and absolute pressure. Pressure drop between 6 and 16 cm above the distributor, was measured and the location of the absolute pressure fluctuation sensor was at 11cm in bed height. It was observed that, the mean value of experimental differential pressure data as a function of time represents a peak which is corresponding to the start time of changing the particle size. Absolute pressure data was studied based on Windowed standard deviation method, and it was observed that the slope of standard deviation was increased because of the participation of agglomeration process at the distributor zone. Furthermore, the dominant frequency and the intensity of dominant frequencies of absolute pressure was extracted using Gaussian spectra pressure distribution method and it was found that both of these parameters are intensive to the particle size change. These observations were validated using the experimental particle size data. Also, it was obtained that the start time of agglomeration detected by the aforementioned methods was decreased by increasing the temperature, decreasing the gas velocity and the increasing of the powder MFI.
