مدلسازی و شبیه سازی برج مونومر زدایی واحد پی وی سی پتروشیمی بندر امام

STUDENT

DEGREE

YEAR

Poly vinyl chloride is one of the oldest polymers and second largest in volume thermoplastic manufactured in the world. Large amount of this polymer is manufactured by suspension polymerization of vinyl chloride monomer. Reactor effluent has a large content of residual monomer in polymer. Researches have been shown that vinyl chloride exposures to atmosphere from polymer resin is a carcinogenic agent. The monomer content of polymer should be improved to environmental standards. This work aimed the modeling and simulation of Bandar Imam Petrochemical Company's (BIPC) degassing column. In this column inlet slurry is degassed with counter current contact with steam. The laws of conservation of mass and energy and also phase equilibrium equation as governing equations were solved using MATLAB. Flory-Huggins model and Virial equation of state are used for thermodynamic behavior of monomer in slurry and vapor phase. Hydrodynamic simulation is performed in order to predict the pressure drop. Results are in good agreement with design data. Also the effects of operating variables such as inlet slurry and inlet vapor flow rates, column top pressure are shown. With respect to flooding, increasing inlet vapor by 20% and decreasing column top pressure to 0.9 bar cause decreasing in monomer content of outlet slurry up to 33% and 18%.

پلی وینیل کلراید یکی از قدیمی ترین و دومین ترمو پلاستیک تولیدی در جهان می باشد. قسمت اعظمی از این پلیمر از پلیمریزاسیون مونومر وینیل کلراید به روش سوسپانسیونی تولید می شود. محصول خروجی از راکتور دارای مقدار قابل توجهی مونومر واکنش نکرده می باشد. تحقیقات نشان می دهد مونومر وینیل کلراید که به مرور زمان از درون بالک پلیمری به محیط پیرامون منتشر می شود، عامل بروز سرطان در انسان می باشد. با توجه به دامنه وسیع کاربرد پلی وینیل کلراید در صنایع مختلف و خطرات ناشی از وجود بیش از حد مونومر در پلیمر، بهبود فرآیند تولید پلی وینیل کلراید به منظور کاهش میزان مونومر موجود در پلیمر تا رسیدن به استاندارد های زیست محیطی ، ضروری به نظر می رسد. این طرح پژوهشی با هدف مدل سازی و شبیه سازی برج مونومر زدایی واحد پی وی سی پتروشیمی بندر امام صورت پذیرفته است. در این برج دوغابه ورودی پس از تماس متقابل با بخار آب, مونومر زدایی می شود. برای مدل سازی برج مونومر زدایی, قوانین بقاء جرم و انرژی و نیز معادلات تعادل فازی اجزاء استخراج و با استفاده از برنامه نویسی در نرم افزار MATLAB حل شده است. برای بیان رفتار ترمودینامیکی مونومر وینیل کلراید در فاز دوغابه و فاز گاز به ترتیب از مدل فلوری- هاگینز معادله حالت ویریال استفاده می شود. همچنین شبیه سازی هیدرودینامیکی به منظور اعمال اثر افت فشار سینی ها بر عملکرد برج صورت گرفته است. نتایج حاصل از مدل سازی و شبیه سازی برج مونومر زدایی با داده های طراحی مقایسه و تطابق خوبی از خود نشان می دهد. در ادامه اثر متغیر های عملیاتی مختلف از جمله شدت جریان های دوغابه و بخار ورودی و همچنین فشار بالای برج بر غلظت مونومر در دوغابه خروجی از برج مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که با در نظر داشتن محدوده طغیان, افزایش %20 جریان بخار ورودی و کاهش فشار بالای برج تا 9/0, کاهش میزان مونومر وینیل کلراید در دوغابه خروجی به ترتیب تا %33 و %18 را در پی خواهد داشت.