화학공학소재연구정보센터
HWAHAK KONGHAK, Vol.23, No.6, 399-407, December, 1985
고압법 폴리에틸렌 관형 반응기의 성능해석
Performance Analysis of a High Pressure Polyethylene Tubular Reactor
초록
고압하에서 에틸렌의 중합반응으로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE 또는 HPPE)을 생산하는 플러그류(plug flow) 관형 반응기에 대하여 반응기 성능을 이론적으로 해석하였다. 자유라디칼의 생성속도와 소멸속도가 같다고 가정한 가정상상태 수식모델을 사용하였으며, 반응기의 온도, 단량체 및 개시체의 전환율, 수평균 분자량 등을 여러 가지 조업조건에 대하여 수치해석하여 고압법 폴리에틸렌 관형 반응기의 조업과 제어에 중요한 자료를 제시하였다. 폴리에틸렌 관형 반응기의 성능은 열전달 계수의 영향을 가장 크게 받으며, 열전달 계수가 작을수록 여러 인자에 대하여 민감한 반응을 나타내었다. 열전달 계수가 클수록, 반응기의 길이는 단축됨을 보였고, 반응기의 성능은 열전달 계수, 열교환조 온도, 개시제 농도에 대하여 민감하고, 원료공급 온도는 반응기의 성능에 큰 영향을 미치지 못하는 것을 관찰하였다. 또한 폴리에틸렌의 분자량과 전환율 사이에 밀접한 관계가 있음을 보였고, 조업조건에 따른 수평균 분자량의 변화를 관찰하였다.
A theoretical analysis is carried out to study the performance of a plug flow reactor producing low density polyethylene under the high pressure condition. The model takes the pseudo-steady state assumption for the free radicals. Under various operating conditions the reactor temperature, the initiator and monomer conversions, and the number average molecular weight are investigated by the method of numerical analysis. This provides useful information for the operation and control of high pressure polyethylene tubular reactors. The reactor performance appears to be the most significantly affected by the heat transfer coefficient and becomes more sensitive to changes in various parameters as the heat transfer coefficient takes lower values. The reactor length required becomes shorter as the heat transfer coefficient takes higher values. It is noticed that the reactor performance is very sensitive to changes in the heat transfer coefficient, the jacket temperature, and the feed initiator concentration and less sensitive to changes in the feed temperature. The number average molecular weight of polyethylene prduced is also examined under various operating conditions. It turns out that the molecular weight is closely related to the monomer conversion.