شبیه سازی دینامیکی راکتور ناپیوسته تولید پلی(وینیل استات)

پلیمریزاسیون امولسیونی یک فرآیند شیمیایی پیچیده و منحصر به فرد است که پدیده های بسیاری مانند هسته سازی، رشد و انعقاد ذرات پلیمری به طور همزمان در آن اتفاق می افتد. در این فرآیند مقادیر اولیه اجزا و شرایط عملیاتی از قبیل دما و فشار راکتور، فشار کندانسور و دور همزن بر روی خواص نهایی لاتکس تاثیر به سزایی داشته و نقش مهمی در کنترل سیستم دینامیکی پلیمریزاسیون امولسیونی ایفاء می کنند. هدف از این تحقیق تولید یک نرم افزار شبیه ساز دینامیکی جهت مشاهده و کنترل فرآیند پلیمریزاسیون امولسیونی پلی (وینیل استات) شامل کندانسور، پمپ گردش آب، شیرهای کنترل آب و بخار و مخزن سرریز می باشد. نرم افزار تهیه شده با کاربری آسان به کاربر اجازه می دهد تا کل فرآیند را هم از لحاظ سینتیک و پدیده های فیزیکی و هم از لحاظ شرایط عملیاتی شبیه سازی و آن را کنترل نماید. از آنجائیکه وینیل استات به مقدار کم در آب محلول می باشد در مدل واکنش پلیمریزاسیون، هسته سازی مایسلی و همگن هر دو به طور همزمان در نظر گرفته شده اند. پدیده انعقاد نیز به دلیل تاثیرات قابل توجه بر روی اندازه ذرات محصول نهایی در پلیمریزاسیون منظور شده است. تجهیزات اصلی فرآیند مانند پمپ گردش آب، کندانسور، شیرهای بخار آب و آب خنک کننده و سیستم انتقال حرارت نیز مدل شده اند که می توان با استفاده از نرم افزار شبیه ساز عملکرد آن ها را مشاهده نمود. اثر پارامترهای مختلف مانند غلظت اولیه فعال کننده سطحی و آغازگر، نسبت وزنی مونومر به آب و دما بر روی کیفیت محصول نهایی مانند درصد پیشرفت، درصد جامد، گرانروی و اندازه ذرات و وزن مولکولی شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش در غلظت اولیه فعال کننده سطحی به دلیل افزایش در سرعت هسته-سازی، موجب افزایش متوسط اندازه ذرات و کاهش تعداد ذرات می گردد. بر اساس داده های ورودی بکار رفته در شبیه سازی، افزایش غلظت امولسیفایر اثر کمی بر روی درصد پیشرفت نشان می دهد. افزایش در غلظت شروع کننده موجب افزایش اندازه ذرات و کاهش تعداد ذرات در اثر افزایش سرعت انعقاد می گردد. افزایش نسبت وزنی مونومر به آب، افزایش اندازه ذرات و درصد جامد مخلوط را نتیجه می دهد. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که مطابق انتظار افزایش دما موجب افزایش درصد پیشرفت و افزایش بار حرارتی کندانسور می شود ولی اثر چندانی روی اندازه ذرات نخواهد داشت.