عنوان پایان‌نامه
مدل سازی و شبیه سازی راکتور بستر سیال گردشی تولید پلی اتیلن
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 893.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43694
- تاریخ دفاع
- ۰۳ اسفند ۱۳۸۸
- استاد راهنما
- مهدی قافله باشی, نوید مستوفی
- دانشجو
- حامد عدلی
- چکیده
- برای انجام واکنش پلیمریزاسیون اتیلن در فاز گازی، راکتور بستر سیال گردشی MZCR پیشنهاد شده است. این راکتور از دو ناحیه مجزا و متصل به هم به نام بالابر و پایین¬ریز تشکیل شده است. ذرات پیش پلیمر از ابتدای بالابر وارد شده و واکنش پلیمریزاسیون در هر دو ناحیه و در فاز جامد، در فصل مشترک میان کاتالیزور و مراکز فعال تعبیه شده در توده پلیمری¬ انجام می¬گیرد و در نهایت محصول پلیمری از انتهای پایین¬ریز خارج می¬گردد. در پروژه حاضر برای بررسی هیدرودینامیکی راکتور بستر سیال گردشی MZCR از مدل دو فازی با فرض حرکت خوشه¬ای ذرات استفاده شده است. الگوی هیدرودینامیکی جریان سیال در دو ناحیه بالابر و پایین¬ریز متفاوت است. به گونه¬ای که حرکت ذرات در بالابر از الگوی هیدرودینامیکی انتقال بادی و در پایین¬ریز از الگوی جریان متراکم پیروی می¬کند. همچنین برای حل معادلات سینتیکی واکنش پلیمریزاسیون از روش ممان استفاده شده است. هدف از پایان¬نامه حاضر، مدل¬سازی و شبیه¬سازی راکتور بستر سیال گردشی MZCR به منظور تولید پلی¬اتیلن با تلفیق دو مدل سینتیکی و هیدرودینامیکی است تا بتوان با تکیه بر یک مدل مناسب، رفتار راکتور از قبیل نحوه تغییر غلظت واکنش¬گرها و دما در طول بالابر و پایین¬ریز و خواص پلیمر نظیر وزن مولکولی پلیمر، شاخص پراکندگی توزیع وزن مولکولی پلیمر و غیره را بررسی کرد. همچنین تأثیر تغییر پارامترهای هیدرودینامیکی بر رفتار راکتور و خواص پلیمر نیز مورد بحث قرار گیرد. در اثر واکنش پلیمریزاسیون تغییر رفتار راکتور و خواص پلیمر در طول بالابر بسیار ناچیز و قابل صرف نظر است درحالی¬که در طول پایین¬ریز غلظت مونومر و نیز میزان تولید پلیمر و وزن مولکولی محصول به تدریج کاهش یافته است. همچنین با افزایش سرعت گاز در بالابر و نیز کاهش شدت جریان گردشی ذرات، غلظت مونومر و نیز وزن مولکولی در طول پایین¬ریز با شیب ملایم¬تری افت کرده است. در حالی¬که تأثیر چنـیـن تغییری بر رفتار راکتور و خواص پلیمر در بالابر چشم¬گیر نیست.
- Abstract
- A new comprehensive model was proposed to describe the behavior of a Multizone Circulating Fluidized Bed Reactor (MZCR) of polyethylene production throughout the cluster-based approach. The MZCR process was characterized by two hydrodynamically distinct but interconnecting polymerization zones, thus forming a continuous loop of polymer flow between the mentioned zones. The model was divided into two parts: one for the riser and one for the downer section because of the different fluodynamics regimes in which they work. It was assumed that the riser and the downer sections behave like a tubular reactor consisted of two separate phases: solid and gas. Hence the flow of gas and solids are plug flow. The hydrodynamic model was based on the assumption that the solid phase moves as clusters rather than single, isolated, particles in the riser and downer of the MZCR. The employed kinetic model in this study was based on the moment equations. The hydrodynamic and kinetic models were combined in order to develop a comprehensive model for gas phase polymerization in MZCR. This model could successfully predict essential reactor parameters such as monomer concentration profiles, number average molecular weight, weight-average molecular weight and reactor temperature along the reactor length. Also, the possible effect of changes in the hydrodynamic parameters of reactor behavior and properties of polymers were discussed. It was observed that, changes in reactor behavior and polymer characteristics due to polymerization reactions along the riser length are negligible. While, for the downer region, this changes finally lead to the reduction of monomer concentration and molecular weight of produced polymer chains. Moreover, increase in gas velocity in riser and solid circulation rate, decreases the reduction rate of monomer concentration and molecular weight of produced polymer chains in the downer region. On the other hand, these mentioned changes did not affect obtained results for the riser region.
