اثر رفتار غيرنيوتني سيال بر عملكرد راكتور لوله‌اي و بررسي اثر متغيرهاي مختلف بر درصد تبديل

The Effect of Non-Newtonian Behavior of Fluid on the Tubular Reactor Performance and Studying Different Variables in Relation to the Degree of Conversion

در راكتور لوله‌اي پارامترهاي مختلفي بر درصد تبديل، اثرگذارند. از مهم‌ترين اين عوامل، الگوي حركت سيال و توزيع سرعت مواد درون راكتور است. مدل‌هاي ريولوژيكي مختلفي براي بيان رفتار سيال مطرح‌اند كه مدل تواني يكي از كارآمدترين اين مدل‌هاست. در پژوهش حاضر، رفتار ريولوژيكي واكنش پليمرشدن متيل متاكريلات بررسي شد. با توجه به شباهت عملكرد راكتور لوله‌اي و ناپيوسته، عملكرد راكتور ناپيوسته درون لوله آزمايش مطالعه شد. با انجام برازش منحني جريان، مقدار پارامتر n مدل تواني در بازه 3492/0 تا 9889/0معين شد. مدل‌سازي راكتور با استفاده از اطلاعات ريولوژيكي سيال درون آن انجام شد. اثر پارامترهايي از قبيل دماي واكنش، درصد وزني آغازگر، غلظت مونومر و شعاع راكتور روي درصد تبديل، بررسي شد. نتايج به‌دست آمده نشان مي‌دهد، درصد تبديل با دماي واكنش، درصد وزني آغازگر و غلظت مونومر، نسبت مستقيم و با اندازه شعاع راكتور نسبت عكس دارد. درنهايت، درصد تبديل در اين مدل‌سازي برابر %47/56 حاصل شد كه با توجه به نزديكي اين مقدار به مقدار تجربي (%88/55) مي‌توان گفت، مدل‌سازي به‌خوبي پيشرفت واكنش را در راكتور پيشگويي مي‌كند.

In tubular reactors, there are different parameters which can affect the degree of conversion. The type of fluid motion and velocity profile of substances in the reactor are of most central measures. Different rheological models can be employed to study the behavior of fluids; power law model is one of the most commonly used models. In this study, the rheological behavior of polymerization reaction of methyl methacrylate was examined. Due to the similarity function of tubular and batch reactors, the number of test tubes are used to prepare the solution. After preparation of the reactor solution, the n value of power law model was estimated within the span of 0.3492 to 0.9889 by curve fitting. Employing these rheological data, a reactor has been designed. Moreover, the effects of parameters such as reaction temperature, initiator wt%, the concentration of monomer and reactor’s radius on the degree of conversion have been studied. The obtained results in the research indicate a direct proportionality of conversion with the reaction temperature, initiator wt% and the concentration of monomer and also an inverse proportionality of conversion with reactor’s radius. Finally, the amount of conversion was obtained equal to 56.47% and according to its laboratory proportion which was 55.88% we have reached the conclusion that the modeling duly undertaken is applicable and valid.