Endüstriyel boyuttakesikli süspansiyon polimerleştirme reaktörü tasarımı ve sıcaklık kontrolü
Industrial batch suspension polymerization reactor desing by scale up and temprature controller
Yazar: HÜMEYRA KILIÇASLAN
Danışman: PROF. DR. SEBAHAT ERDOĞAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Bölümü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Ceketli kesikli reaktörde stirenin süspansiyon polimerleşmesi çalışılmış ve endüstride kullanılmak üzere kesikli süspansiyon polimerleşme reaktörü tasarımı boyut büyütme ile yapılmıştır. Stiren damlacıklarının partikül büyüklükleri, partikül büyüklük dağılımı ve şekilleri, başlatıcı derişimi, süspansiyon yapıcı madde, sıcaklık, karıştırıcı tipi ve hızına bağlıdır. Bu nedenle polistiren damlacıklarının elde edilmesinde çalışma koşulları ve reaktör geometrisi ile karıştırıcı önem taşımaktadır. Bu çalışma da, istenilen özellikde polistiren laboratuvar ölçeli reaktörde ve daha sonra pilot ölçekli reaktörde izotermik koşullarda sıcaklık kontrolü yapılarak elde edilmiştir. Pilot ölçekli reaktör sonuçları kullanalarak,ölçek büyütme yöntemi ile kapasitesi 12 m3 olan endüstriyel boyutta reaktör tasarımı yapılmıştır. Isı aktarım alanı 20,95 m2 ve çapı 2,6 m olan endüstriyel süspansiyon polimerleşme reaktöründe karıştırıcı çapı 0,86 m olarak bulunmuştur. Süspansiyon kesikli polimerleşme reaktörünün sıcaklık kontrolü için, PI denetci endüstride çok kullanıldığı ve kolay uygulanabilirliği nedeniyle seçilmiştir. Reaktör sıcaklığı, ceket akışkanlarının ve akış hızının ayarlanmasıyla kontrol edilmiştir. Bu amaçla, bir bilgisayar programı hazırlanmış ve pilot ölçekli reaktörde kullanılmıştır. Simülasyon sonuçları, sıcakılğın PI denetçi ile kontrol edilebileceğini ve istenilen özellikte polistirenin endüstriyel kesikli reaktörde elde edilebileceğini göstermiştir.

Abstract:
The suspension polymerizatıon of styrene in jacketed batch reactor has been studied and industrial batch suspension polymerızation reactor was designed by scale up. The partıcle dimension, partıcle sıze distribution and shape of the styrene drops are depend on the initiator concentration, suspending agent, temperature, agitator type and it?s velocity. For the reason, the operating conditıons and the reactor geometry with agitator are important in the production of polystyrene drops. In this work, polystyrene with desired properties was obtained in a laboratory scale reactor with temperature control and then in pilot scale reactor. By using pilot scale reactor results, an industrial reactor which has a capacity of 12 m was designed by using scale up method. The suspension polymerızation reactor has a heat transfer area of 20,95 m, and diameter of 2,6 m. The agitator diameter was calculated as 0,86m. For the temperature control of suspensıon batch polymerızation reactor PI controller is selected due to its large use and easy implementation in industry. Reactor temperature was controlled by manipulating the two coordinated jacket fluid and their flow rales. For this arm, a computer program was developed and used in pilot plant reactor. The simulatıon result show that the temperature can be controlled by P PI controller and polystyrene drops with desired properties can be obtained in the industrial batch reactor.