Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Nasresfahany
محسن نصراصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Uosef Momenizadeh shalamzari
یوسف مومنی زاده شلمزاری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Modeling and simulation of PVC Production with Continuous Initiator injection
In this work, based on Kiparissides ? s model for polymerization of poly (vinyl chloride) (PVC) and the model presented by Xie et al. for diffusion-controlled reactions, a user -friendly software has been developed. Kinetic parameters, operating conditions and reactor geometry are input data in this software. Mass balance equations for monomer and initiators, phase equilibrium equations and the equation related to anomalous structures observed in chains of PVC are solved by software. Synthetic and operating parameters (e.g. conversion, reaction rate, reactor pressure, and etc.), molecular weight of polymer (M w , M n , Kvalue) and structural characteristics (S d , L d , T n ) are output data of software that can be illustrated in diagram and table schemes. Validation of software is done by using experimental data reported in literature. It is shown that experimental data on the conversion, reactor pressure and final product Kvalue are in good agreement with model predictions. However, at high conversions a very good agreement between experimental data and model predictions is obtained. The effect of continuous initiator dosage on reaction rate and final products properties were investigated. Simulations results showed that in continuous initiator dosage technique, the types and the initiator dosage regime are the main factors affecting the increase in polymerization rate before occurrence of critical conversion. Initiators with half- life lower than 0.4 hours which are the so-called “fast initiators” are suitable for this technique. The suitable initiator dosage regime consists of two steps. In a first stage which lies in the beginning of the reaction, the rate of initiator injection is significantly high. The second stage, which involved major part of polymerization course, the rate of initiator injection is lower than first stage and tends to a value close to zero at critical conversion. Using an suibable fast initiator dosage regime, it is possible to keep the reaction rate at its maximum permissible value. It is found that a suitable dosage regime allows the total polymerization time to be reduced by as much as 38.9 percent, while the final conversion remains unchanged from standard polymerization. However, use of initiator with half- life more than 0.58 hours at the polymerization temperature at the beginning of reaction is recommended to achieve a high conversion. Keywords: PVC, continuous initiator dosage, Kvalue
چک ی ده : در این تحقیق بر مبنای مدل Kiparissides برای پلیمریزاسیون وینیل کلراید و همچنین معادلات Xie برای پدیده ی نفوذ کنترلی، یک نرم افزار کاربر پسند تهیه شده است. در این نرم افزار پارامترهای سینتیکی، شرایط عملیاتی ، هندسه راکتور و رژیم تزریق آغازگر در حین فرآیند، داده های ورودی می باشند. نرم افزار معادلات موازنه جرم برای مونومر و آغازگر(ها)، معادلات مومنت، معادلات تعادل فازی و معادلات مربوط به ساختارهای غیر معمول موجود در زنجیره های پلیمری را حل می کند. پارامترهای سینتیکی و عملیاتی (درصد تبدیل، سرعت واکنش، فشار راکتور، غلظت مونومر و آغازگر(ها) در فازهای مختلف، حجم فازهای مختلف، مقدار زنجیره های بلند و کوتاه و باندهای دوگانه ی انتهایی موجود روی زنجیره های پلیمری و توزیع مونومر بین فازهای مختلف) و خواص مولکولی پلیمر(متوسط وزن مولکولی عددی و وزنی و Kvalue) خروجی های نرم افزار هستند که به دو شکل نمودار و جدول قابل نمایش هستند. با استفاده از داده های آزمایشگاهی و داده های موجود در مقالات برنامه شبیه ساز اعتبارسنجی شده است و مشاهده شد که نتایج آزمایشگاهی مربوط به درصدتبدیل، فشار راکتور و Kvalueمحصول تطابق بسیار خوبی با نتایج پیش بینی شده توسط نرم افزار دارند. همچنین در درصدتبدیل های بالا نتایج آزمایشگاهی و نتایج بدست آمده از نرم افزار تطابق بسیار خوبی با هم دارند. با استفاده از این نرم افزار تأثیرات تزریق پیوسته آغازگر به راکتور بر سرعت واکنش و خواص محصول تولیدی بررسی شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان داده است که در تکنیک تزریق پیوسته آغازگر، نوع آغازگر و رژیم تزریق فاکتورهای بسیار مهمی در افزایش سرعت واکنش قبل از درصدتبدیل بحرانی می باشند. از بین آغازگرهای مناسب در صنعت پی وی سی آغازگرهایی با نیمه عمر کمتر از 5/0 ساعت که اصطلاحا به آنها آغازگرهای تند گفته می شود، برای استفاده در این تکنیک مناسب هستند. رژیم مناسب تزریق شامل دو مرحله است. در مرحله اول که در ابتدای فرآیند قرار دارد، سرعت تزریق آغازگر بسیار زیاد است و در مرحله ی دوم که شامل قسمت اعظم فرآیند است سرعت تزریق نسبت به مرحله ی اول بسیار کمتر است و تا مقادیر نزدیک به صفر در درصدتبدیل بحرانی کاهش می یابد و بعد از درصدتبدیل بحرانی تا مقادیر معینی افزایش پیدا می کند. با استفاده از یک رژیم مناسب تزریق و با ثابت نگه داشتن درصدتبدیل نهایی می توان زمان پلیمریزاسیون را تا 9/38 درصد کاهش داد. لازم به ذکر است که برای رسیدن به درصدتبدیل های بالا بهتر است یک آغازگر که در دمای پلیمریزاسیون دارای نیمه عمری بیشتر از 58/0 ساعت است، در ابتدای فرآیند به راکتور تزریق شود. کلمات کلیدی : پی وی سی، تزریق پیوسته آغازگر، Kvalue

ارتقاء امنیت وب با وف بومی