شبیه‌سازی پدیده رسوب‌گرفتگی در راکتور پلی‌اتیلن سبک پتروشیمی کردستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

2 دانشگاه کردستان

10.22034/ijche.2022.317156.1157

چکیده

پلی‌اتیلن سبک پلیمری از خانواده پلی‌اتیلن‌هاست که به‌طور عمده در صنعت پلاستیک کاربرد دارد، این پلیمرها در فشارها و دماهای بالا با استفاده از واکنش رادیکالی تشکیل می‌شوند. پدیده رسوب‌گرفتگی ‌ناشی از جداسازی فاز ترمودینامیکی پلیمر و اتیلن است که این جداسازی فاز در منطقه دیواره راکتور لوله‌ای (نزدیک به جریان خنک‌کننده) رخ می‌دهد. رسوب‌گرفتگی باعث کاهش انتقال حرارت به سیال درون ژاکت راکتور شده و این موضوع موجب کاهش تولید و در موارد بحرانی باعث تجزیه خطرناک اتیلن می‌شود. هدف این پژوهش شبیه‌سازی پدیده رسوب و تأثیرات آن بر روی دما و فشار خروجی راکتور بر پایه مسائل انتقال حرارت می‌باشد. مدل ریاضی حل‌شده بر اساس معادلات انتقال حرارت شکل‌گرفته و برای محاسبه داده‌های تعادل فازی با توجه به فشار و دما از معادلات حالت SRK استفاده‌شده است. در انتها با بهره‌گیری از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی داده‌های به‌دست‌آمده حل و شبیه‌سازی شد. نتایج به‌دست‌آمده بیانگر نحوه تأثیر مشخصات رسوب ایجادشده بر روی عملکرد حرارتی راکتور می‌باشد. مدل انجام‌شده در شرایط عملیاتی برای پلی‌اتیلن سبک با درجه 2420H تحت لیسانس شرکت بازل انجام‌شده است. بر اساس نتایج مدل‌سازی مشخص شد که با افزایش ضخامت رسوب از 1/0 تا 2/1 میلی‌متر، دمای خروجی راکتور افزایش پیدا می‌کند اما تأثیر چشمگیری بر میزان افت فشار درون راکتور ندارد. همچنین افزایش 10 درجه‌ای دمای واکنش باعث شد که درصد حجمی فاز دوم (رسوب) از 1833/0 به 1818/0 میلی‌متر کاهش داده شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of fouling phenomenon in low density polyethylene reactor in Kurdistan Petrochemical Company

نویسنده [English]

  • Sajad Karimi 1
1 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Kurdistan. Sanandaj. Iran
چکیده [English]

Low-density polyethylene is a subset of polyethylene that is mainly used in the plastics industry. These polymers are formed at high pressures and temperatures using a radical reaction. The fouling phenomenon is the result of the thermodynamic phase separation of polymer and ethylene. This phase separation occurs in the wall area (wall close to the cooling flow) of the tubular reactor, which reduces heat transfer to the reactor jacket, reducing production and in critical cases dangerous decomposition of ethylene. The purpose of this study is to simulate the phenomenon of fouling and its effects on the temperature and pressure of the reactor based on the heat transfer problems. The solved mathematical model is formed based on heat transfer equations to solve the computational fluid dynamics equations which are used to calculate the phase equilibrium data for pressure and temperature. The obtained results show that by increasing the thickness of the fouling, the heat transfer rate decreases. The operating model was used based on the low-density polyethylene with a grade of 2420H.

Based on the model, it was found that with increasing the thickness of fouling from 0.1 to 1.2 mm, the outlet temperature of the reactor increases, but does not have a significant effect on the pressure drop inside the reactor. Moreover, 10 °C increase in reaction temperature caused the volume percentage of the second phase (fouling) is reduced from 0.1833 to 0.1818 mm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Low density polyethylene
  • Fouling
  • Computational Fluid Dynamics
  • Cooling flow