مدل سازی و شبیه سازی فرآیند تولید پی وی سی تحت تزریق پیوسته آغازگر

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 0.5 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 38.9 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 0.58 ساعت است، در ابتدای فرآیند به راکتور تزریق شود.