Polimerizarea olefinelor cu catalizatori eterogeni Transferul de masa in particula de polimer

Scopul lucrarii de fata este de a analiza rezistenta la transferul de masa in stratul limita extern al particulei de polimer.Se examineaza reactorul de polimerizare in suspensie si se ilustreaza rezultatele pentru polimerizarea etilenei si propenei.Se vor prezenta tipul reactorului,dimensiunea particulei de catalizator si activitatea acestuia.

Transferul de masa in stratul extern al particulei Coeficientii de transfer de masa in stratul extern al particulei sunt suficienti de mari incat rezistenta la transferul de masa este neglijabila,asa incat concentratia particulei de monomer la suprafata Ms are aceiasi valoare ca si concentratia de fluid la polimerizarea in masa Mb.Cu toate acestea,nu este valabila intotdeauna aceasta concluzie pentru activitatea catalizatorului,in special pentru procedeul de polimerizarea in suspensie. Pentru a stabili daca transferul de masa in stratul extern al particulei este important,se calculeaza concentratia de monomer si forta motoare M.De la argumente similare cu cele utilizate in determinarea timpului pentru fenomenele tranzitorii ale rezistentei din interiorul particulei,este de inteles a se face o aproximatie in regim cvasi-stationar pentru rezistenta stratului extern.Bilantul masic pentru regimul cvasi-stationar este: ks*Ap*M=c* Vc* (1)

unde: ks-coeficientul partial de transfer de masa al stratului de polimer; Ap-suprafata externa a particulei de polimer; c Vc masa initiala a catalizatorului; MW-masa moleculara a monomerului.Asadar forta motoare este egala cu: M= (2)

1

In scopul de a utiliza aceasta expresie pentru stabilirea efectului de transfer de masa din stratul extern pentru un sistem dat particula-fluid,trebuie estimat coeficentul partial de transfer de masa,ks.

Polimerizare in suspensie lichida Pentru polimerizarea in suspensie lichida,relatiile cele mai potrivite pentru estimarea coeficientului partial de transfer de masa,ks sunt urmatoarele: 1.Coeficientul de transfer de masa pentru o sfera in care se gaseste un fluid stagnat : Sh=2 (3)

unde Sh=ks*dp/Db reprezinta criteriul Sherwood.Acesta estimare a ks admite ca nu exista nici o miscare relativa intre fluid si particula. 2.Corelatia Ranz-Marshall pentru o singura sfera care se deplaseaza intr-un fluid cu viteza u: Sh=2+0,6Sc1/3*Re1/2 (4)

unde Sc=/d*Db reprezinta criteriul Schmidt, iar Re= d*u*dp/ criteriul Reynolds. 3.Corelatia Calderbank-Jones pentru reactoare in suspensie: ks=0,31*(gc**p/ 4.Corelatia Brian-Hales: Sh=(4+1,21 Pe2/3)1/2 (6) )1/3*Sc-2/3 (5)

unde Pe=dp*u/Db reprezinta criteriul Peclet.Aceasta corelatie a fost obtinuta printr-o solutie numerica a ecuatiei Stoke. 5.Corelatia Nelson-Galloway:

Sh=

(7)

1

unde

=[(1-)-1/3-1]*a/2*Re1/2*Sc1/3

(8)

In scopul de a utiliza corelatia 2 cu 5,trebuie sa determinam viteza relativa pentru fluid/solid.Din motive fizice,consideram viteza relativa a particulei si fluidului aproximativ egala cu caderea libera datorata gravitatiei dar transferul de masa va fi amplificat de turbulenta provocata de agitarea mecanica.Cu toate acestea,s-a dovedit experimental ca valoarea coeficientului partial de transfer de masa este de 8 ori mai mare decat valoarea calculata in conditii de cadere libera.Pentru particule sferice,viteza de terminare pentru depunerea prin cadere libera este data: pentru Re