ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ ΠΟΛΥΑΙΘΥΛΕΝΙΟΥ ΥΨΗΛΗΣ ΠΙΕΣΗΣ

Abstract

ΣΤΗΝ ΠΑΡΟΥΣΑ ΜΕΛΕΤΗ ΑΝΑΠΤΥΣΣΟΝΤΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΥΛΩΤΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΑΝΑΔΕΥΟΜΕΝΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΟΗΣ ΠΟΛΥΑΙΘΥΛΕΝΙΟΥ ΧΑΜΗΛΗΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ (LDPE). ΕΝΑΣ ΑΡΚΕΤΑ ΓΕΝΙΚΕΥΜΕΝΟΣ ΚΙΝΗΤΙΚΟΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΓΙΑ ΝΑ ΠΕΡΙΓΡΑΨΕΙ ΤΗΝ ΠΕΡΙΠΛΟΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΤΟΥ ΠΟΛΥΜΕΡΙΣΜΟΥ ΤΟΥ ΑΙΘΥΛΕΝΙΟΥ. Η ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΩΝ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝΤΟΥ LDPE ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΤΩΝ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ ΤΗΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΖΕΤΑΙ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΤΩΝ ΡΟΠΩΝ. ΤΟ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΤΩΝ ΑΥΛΩΤΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ LDPE ΑΠΟΤΕΛΕΙΤΑΙ ΑΠΟ ΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΔΙΑΦΟΡΙΚΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ ΠΟΥ ΠΕΡΙΓΡΑΦΟΥΝ ΤΑ ΙΣΟΖΥΓΙΑ ΜΑΖΑΣ, ΟΡΜΗΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑ. ΟΙ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΑΥΤΕΣ ΣΥΝΔΥΑΖΟΜΕΝΕΣ ΜΕ ΤΙΣ ΚΑΤΑΛΛΗΛΕΣ ΑΛΓΕΒΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣΠΟΥ ΠΕΡΙΓΡΑΦΟΥΝ ΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΩΝ ΚΙΝΗΤΙΚΩΝ ΣΤΑΘΕΡΩΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ, ΤΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΤΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΑΝΤΙΔΡΩΝΤΟΣ ΜΙΓΜΑΤΟΣ ΜΕ ΤΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ, ΤΗΝ ΠΙΕΣΗ ΚΑΙ ΤΗ ΣΥΣΤΑΣΗ, ΕΠΙΛΥΟΝΤΑΙ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ. ΜΕ ΤΗΒΟΗΘΕΙΑ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΑΥΤΟΥ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΘΗΚΕ ΠΑΡΑΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΞΕΤΑΣΤΗΚΕ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΡΙΩΤΕΡΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΠΑΡΑΓΟΜΕΝΟΥ ΠΟΛΥΜΕΡΟΥΣ. ΟΙ ΠΡΟΒΛΕΨΕΙΣ ΤΟΥ ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΕΙΝΑΙ ΣΕ ΙΚΑΝΟΠΟΙΗΤΙΚΗ ΣΥΜΦΩΝΙΑ ΜΕ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΠΟΥ ΕΛΗΦΘΗΣΑΝ ΑΠΟΑΥΛΩΤΟΥΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΕΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ LDPE. ΑΝΑΠΤΥΣΣΕΤΑΙ ΕΠΙΣΗΣ ΜΙΑΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΤΗΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΜΟΡΙΑΚΟΥ ΒΑΡΟΥΣ ΠΟΥ ΠΑΡΑΓΕΤΑΙ ΣΤΟΥΣ ΑΥΛΩΤΟΥΣ (ΠΕΡΙΚΟΠΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗΣ)

IN THIS STUDY COMPREHENSIVE MATHEMATICAL MODELS FOR THE HIGH PRESSURE TUBULAR (PFR) AND AUTOCLAVE (CSTR) ETHYLENE POLYMERIZATION REACTORS ARE DEVELOPED. A FAIRLY GENERAL REACTION MECHANISM IS EMPLOYED TO DESCRIBE THE COMPLEX KINETICS OF ETHYLENE POLYMERIZATION. TO DETERMINE THE VARIATION OF MOLECULAR PROPERTIESALONG THE REACTION PATH THE METHOD OF MOMENTS IS APPLIED. THE MODEL FOR THE HIGH PRESSURE TUBULAR LDPE REACTORS OPERATING AT STEADY STATE CONSISTS OF A NONLINEAR DIFFERENTIAL EQUATIONS SET DESCRIBING THE CONSERVATION OF MASS, ENERGY AND MOMENTUM IN THE REACTOR. THESE DIFFERENTIAL EQUATIONS ARE NUMERICALLY SOLVED TOGETHER WITH APPROPRIATE ALGEBRAIC EQUATIONS DESCRIBING THE DEPENDENCE OF KINETIC RATE CONSTANTS, THERMODYNAMIC AND TRANSPORT PROPERTIES OF THE REACTION MIXTURE ON TEMPERATURE, PRESSURE AND COMPOSITION. THIS MODEL PERMITS A REALISTIC CALCULATION OF TEMPERATURE AND PRESSURE PROFILES, REACTANTS CONCENTRATIONS, MOLECULAR PROPERTIES OF LDPE WITH RESPECT TO THE REACTOR LENGTH. SIMULATION RESULTS ARE PRESENTED ILLUSTRATING THE EFFECTS OF PROCESS CONDITIONS ON THE POLYMER QUALITY AND REACTOR OPERATION. THE MODEL PREDICTIONS ARE IN GOOD AGREEMENT WITH EXPERIMENTAL OBSERVATIONS OBTAINED FROM INDUSTRIAL HIGH PRESSURE TUBULAR LDPE REACTORS. A METHODOLOGY BASED ON THE METHOD OF MOMENTS FOR THE ESTIMATION OF THE MOLECULAR WEIGHT DISTRIBUTION IS ALSO PROPOSED. THE PRESENT COMPREHENSIVE MODEL HAS FOUND APPLICATION IN THE DESIGN AND OPTIMIZATION OFINDUSTRIAL TUBULAR LDPE REACTORS. (ABSTRACT TRUNCATED)