ترکیب راکتورهای ایده‌آل جهت شبیه‌سازی راکتور حلقوی تولید پلی‌پروپیلن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی فرآیند، دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، ایران

2 گروه مهندسی پلیمر، دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، ایران

3 شرکت پتروشیمی نوید زر شیمی، تهران، ایران

چکیده

فن‌آوری اسفریپول تحت لیسانس شرکت LyondellBasell یکی از پرکاربردترین فن‌آوری‌های دنیا جهت تولید پلی‌پروپیلن است. در این فرآیند از یک راکتور حلقوی جهت پیش‌پلیمریزاسیون و دو راکتور حلقوی جهت پلیمریزاسیون در فاز مایع جهت تولید هموپلیمر و رندم کوپولیمر و یک راکتور فاز گاز جهت تولید کوپولیمر ضربه پذیر استفاده می‌شود. هر کدام از راکتورهای پلیمریزاسیون از 4 پایه و 4 اتصال تشکیل شده است. هندسه راکتور و پمپ مورد استفاده به اختلاط بهتر مواد، بهبود انتقال جرم و انتقال حرارت کمک می‌کند. هندسه راکتور به گونه‌ای است که استفاده از راکتورهای ایده‌آل به‌تنهایی موجب ایجاد خطا در نتایج شبیه‌سازی می‌شود به همین علت در این پژوهش سعی شده است با ترکیب راکتورهای ایده‌آل موجود در نرم‌افزار Aspen Plus.v11، دقیق‌ترین نتایج به‌دست آید. در بخش دیگری از پژوهش، اثر متانول به‌عنوان سم کاتالیست بر میزان تولید و میانگین عددی درجه پلیمریزاسیون بررسی شده است. نتایج به‌دست آمده از طریق مقایسه با داده‌های شرکت صاحب فن‌آوری یا داده‌های موجود در مقالات دیگر محققان، اعتبار‌سنجی شده‌اند.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Simulation of Polypropylene Production Loop Reactor

نویسندگان [English]

  • Mohammadali Babanejadi Sorkhab 1
  • Mohammad Najafi 2
  • Aliasghar Hamidi 1
  • Farzin Sadeghvandi 3
1 Department of Process Engineering, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran
2 Department of Polymer Engineering, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran
3 Navid Zar Petrochemical Company, Iran
چکیده [English]

The Spheripol process is one of the most widely used technologies in the world for the production of polypropylene (PP). The geometry of the reactor is such that the use of ideal reactors alone causes an error in the simulation results. Therefore, in this research, we have tried to combine the ideal reactors modules in Aspen Plus. v11 to get the most accurate results. In order to calculate the volume of the ideal reactor, we used the concept of «required length for fully developed flow» and considered the inlets, outlet, and pump of the reactor as a continuously stirred tank reactor (CSTR) while the other part of the reactor considered as plug flow reactor (PFR). We also used three different kinetic constants reported by three different research groups and compared the result with the production plant data. Due to the importance of the thermodynamic model for the prediction of phase behavior, we used the Perturbed Chain Statistical Associating Fluid Theory (PC-SAFT) equation of state that was used by previous authors. The results are validated with the production plant data and previous articles. Also, the effect of methanol as a catalyst poison is investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polypropylene
  • Loop Reactor
  • Spheripol Process
  • Aspen Plus
  • Process Simulation

مراجع

[1]. Soares, J. B., & McKenna, T. F. (2012). Polyolefin reaction engineering, 187-269, Weinheim, Germany: Wiley-VCH. ##
[2]. Ferrero, M. A., & Chiovetta, M. G. (1990). Preliminary design of a loop reactor for bulk propylene polymerization, Polymer-Plastics Technology and Engineering, 29(3), 263-287. ##
[3]. Zacca, J. J., & Ray, W. H. (1993). Modelling of the liquid phase polymerization of olefins in loop reactors, Chemical Engineering Science, 48(22), 3743-3765. ##
[4]. Reginato, A. S., Zacca, J. J., & Secchi, A. R. (2003). Modeling and simulation of propylene polymerization in nonideal loop reactors, AIChE Journal, 49(10), 2642-2654. ##
[5]. de Lucca, E. A., Filho, R. M., Melo, P. A., & Pinto, J. C. (2008). Modeling and simulation of liquid phase propylene polymerizations in industrial loop reactors. In Macromolecular symposia, 271(1), 8-14, Weinheim: Wiley‐Vch Verlagو doi.org/10.1002/masy.200851102. ##
[6]. Luo, Z. H., Su, P. L., Shi, D. P., & Zheng, Z. W. (2009). Steady-state and dynamic modeling of commercial bulk polypropylene process of Hypol technology, Chemical Engineering Journal, 149(1-3), 370-382. ##
[7]. Lee, J. C., Kofi, O. S., Kim, S. H., Hong, S. U., & Oh, M. (2015). Polypropylene production simulation with cape-open interfacing of pro/ii and gproms, Journal of Engineering Science and Technology, 2, 48-61. ##
[8]. Lee, J. C., Kofi, O. S., Kim, S. H., Hong, S. U., & Oh, M. (2015). Polypropylene production simulation with cape-open interfacing of pro/ii and gproms, Journal of Engineering Science and Technology, 10, 48-61. ##
[9]. Khare, N. P., Lucas, B., Seavey, K. C., Liu, Y. A., Sirohi, A., Ramanathan, S., & Chen, C. C. (2004). Steady-state and dynamic modeling of gas-phase polypropylene processes using stirred-bed reactors, Industrial & Engineering Chemistry Research, 43(4), 884-900. ##
[10]. Çengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2006). Introduction to computational fluid dynamics, Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications. ##
[11]. Zhi-qing, W. (1982). Study on correction coefficients of liminar and turbulent entrance region effect in round pipe, Applied Mathematics and Mechanics, 3(3): 433-446. ##
[12]. Floyd, S., Hutchinson, R. A., & Ray, W. H. (1986). Polymerization of olefins through heterogeneous catalysis—V. Gas‐liquid mass transfer limitations in liquid slurry reactors, Journal of Applied Polymer Science, 32(6), 5451-5479. ##
[13]. Zheng, Z. W., Shi, D. P., Su, P. L., Luo, Z. H., & Li, X. J. (2011). Steady-state and dynamic modeling of the basell multireactor olefin polymerization process, Industrial & Engineering Chemistry Research, 50(1), 322-331, doi: 10.1021/ie101699b. ##
[14]. Choi, K. Y., & Ray, W. H. (1985). Polymerization of olefins through heterogeneous catalysis. II. Kinetics of gas phase propylene polymerization with Ziegler–Natta catalysts, Journal of Applied Polymer Science, 30(3), 1065-1081, doi: 10.1002/app.1985.070300315. ##
[15]. Liravi, M., Mohammadi, M., Haghshenasfard, M., Khaz’ali, A. R., Sarvi, R., & Ezoji, A. A. (2021). Simulation and Analysis of Dew Point Regulation Unit Process of a Gas Refinery and Use of Propane Cooling Cycle in Order to Achieve Optimal Operation Conditions, Journal of Petroleum Research, 31(1400-1), 3-19, doi: 10.22078/pr.2020.4197.2910. ##
[16].Behroozsarand, A., Soltanalizadeh Maleki, H., & Hosseini-Dastgerdi, Z. (2023). Optimization of an Integrated Natural gas to Polypropylene Plant by Using Sinus-Cosine Algorithm, Journal of Petroleum Science and Technology, doi:10.22078/JPST.2023.5021.1853. ##
پژوهش نفت
دوره 33، 1402-4 - شماره پیاپی 131
مهر و آبان 1402
صفحه 25-41

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار