بررسی هیدرودینامیکی راکتور فاز گاز دو تکنولوژی‌‌ متفاوت پلی اتیلن در مقیاس صنعتی

Abstract

راکتورهای بستر سیال گاز-جامد یکی از روش‌های متداول برای تولید پلی اتیلن سبک خطی است. کیفیت تماس دو فاز و اختلاط ذرات جامد در این‌گونه راکتورها تاثیر قابل ملاحضه‌ای بر روی واکنش پلیمریزاسیون دارد. در این پژوهش رفتار هیدرودینامیکی دو راکتور تحت لیسانس شرکت‌های بازل و میتسویی، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از مدل دو فازی با تئوری جنبشی جریان گرانولی استفاده شد. مدل ابتدا با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی به صورت جامع اعتبار بخشی شد و سپس تحلیل دو راکتور صنعتی میتسویی و بازل صورت گرفت. نتایج نشان داد یکنواختی کسر حجمی فاز گاز که نشانگر کیفیت تماس دو فاز گاز و جامد است، در هر دو راکتور با فاصله گرفتن از کف بستر روند افزایشی داشته به‌طوری که در ارتفاع نرمال 0/96، همگنی فازها به بیشترین مقدار می‌رسد. در این ارتفاع ضریب تغییر راکتورهای بازل و میتسویی به ترتیب برابر 4/0و 3/1 درصد بوده و همچنین همگنی فازها در ارتفاعات مختلف در راکتور میتسویی همواره بیشتر از راکتور بازل است که این نشان از کیفیت تماس بالاتر دو فاز در این راکتور می‌باشد. علاوه بر این، میانگین زمانی سرعت محوری ذرات جامد نیز در ارتفاعات مختلف نشان داد که شدت حرکت ذرات جامد در راکتور بازل بالاتر است به طوری که در ارتفاع نرمال 0/72 سرعت محوری ذرات جامد در راکتور بازل تقریبا 2 متر بر ثانیه و در راکتور میتسویی تقریبا 1 متر بر ثانیه می‌باشد. با توجه به پارامتر سرعت محوری می‌توان گفت که کیفیت اختلاط ذرات جامد در راکتور بازل بیشتر از راکتور میتسویی است.