Batch Reactor Design for Polystyrene Production

Abstract

In this paper, batch reactor design is described. The suspension polymerization reaction is the most preferred element for EPS production. In suspension polymerization, the particle size obtained from the reaction is very important. Parameters such as mixing speed, stirrer shape, reactor size and reactor geometry, reaction temperature and pressure affect the particle size. Furthermore, since suspension reaction is an exothermic reaction, temperature and pressure increase during the reaction. This situation negatively affects the reaction. Therefore, the reaction should be carried out at constant pressure and temperature. A batch reactor design has been made considering this situation and the necessary parameters. 

Keywords

• Expandable Polystyrene,Polystyrene,Reactor Design

Polistiren üretimi için kesikli reaktör tasarımı

Abstract

Kimya proseslerde sıvı akışı, kütle transferi ve ayırma işlemleri gibi fiziksel işlemler çok büyük bir rol oynar. Bununla birlikte, kimyasal bir değişimin meydana geldiği herhangi bir üretim işleminde, kimyasal reaktör üretimin kalbini oluşturur. Bu çalışmada, polistiren(PS) üretimi için kullanılacak kesikli reaktör tasarımı açıklanmaktadır. Süspansiyon polimerizasyonu, PS üretimi için en çok tercih edilen metottur. Süspansiyon polimerizasyonunda, reaksiyondan elde edilen parçacık boyutu çok önemlidir. Karıştırma hızı, karıştırıcı şekli, reaktör boyutu ve reaktör geometrisi, reaksiyon sıcaklığı ve basıncı gibi parametreler parçacık boyutunu etkilemektedir. Ayrıca, süspansiyon reaksiyonu ekzotermik bir reaksiyon olduğu için, reaksiyon sırasında sıcaklık ve basınç  zamanla artar. Bu durum reaksiyonu olumsuz yönde etkiler. Bu nedenle, reaksiyon sabit bir basınç ve sıcaklıkta gerçekleştirilmelidir. Bu durum ve gerekli parametreler dikkate alınarak bir kesikli reaktör tasarımı yapılmıştır.

Keywords

• Genişleyebilen Polistiren,Polistiren,Reaktör Dizayn

References

1. References
2. [1] Yalçın N., Kocatepe K.,“Genişleyebilen polistiren üretiminde Kalıplama Yoğunluğunun Tane Kaynaması ve Ağırlığa Etkisi”, Journal of advanced Tech.Sci.,3(2):131- 137, 2014.
3. [2] Vakili, M. H., Esfahany, M.N., “CFD Investigation of Hydrodynamics in an Industrial Suspension Polymerization Mixing Reactor” Iranian Journal of Chemical Eng., 9(2), 2012. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2007.09.011
4. [3] Uzi M., “Principles of chemical reactor analysis and design: New tools for industrial chemical reactor Operation(Second Edition)”, John Wiley & Sons, Inc. Publication, 2009. DOI:10.1002/9780470385821
5. [4] https://www.google.com.tr/search?q=Reactor+Types&source Erişim Tarihi:2018
6. [5] Aziz, N., Mujtaba, I.M., “Optimal operation policies in batch reactors”, Chemical Eng. J., 85:313–325,2002. DOI: 10.1016/S0959-1524(98)00010-9
7. [6] Vasanthi, D., Pranavamoorthy, B., Pappa, N., “Design of a self-tuning regulator for temperature control of a polymerization reactor”, ISA Transactions,51:22– 29,2012. DOI:10.1016/j.isatra.2011.07.009
8. [7] Richards, J.R., Congalidis, J.P., “Measurement and control of polymerization reactors”, Computers and Chemical Eng., 30: 1447–1463, 2006. DOI:10.1016/j.compchemeng.2006.05.021

9. [8] https://www.mixmachinery.com/news/paddle-stirrer-types-reactor-choose.html Erişim Tarihi:2019
10. [9] https://www.google.com/search?tbm=isch&q=radial+flow+impeller&chips Erişim Tarihi:2019
11. [10] Bonvin, D., “Optimal operation of batch reactors—a personal view”, Chemical Engineering Science, 60: 5574–5589,2005.
12. [11] Kotoulas, C., Kiparissides, C., “A generalized population balance model for the prediction of particle size distribution in suspension polymerization reactors”, Chemical Engineering Science,61:332–346, 2006.
13. [12] Jahanzad, F., Sajjadi, S., Brook, B.W., “Characteristic intervals suspension polymerization reactors: An experimental and modeling study”, Chemical Engineering Science, 60(20): 5574-5589,2005.
14. [13] http://pediaa.com/difference-between-styrene-and-polystyrene. Erişim tarihi:2018 [14] Kılıçaslan, H., “Endüstriyel boyutta Kesikli süspansiyon polimerleştirme reaktörü Ta sarımı Ve Sıcaklık Kontrolü”,Gazi Academic Publishers,Turkey,2008.
15. [15] https://www.tts-group.co.uk/polystyrene-balls-and-eggs/1004322.html Erişim Tarihi:2018
16. [16] Kichadi, B.V., Korshunov, A.M., Assorova, P.V., “Particle Size Distribution of the Product of Suspension Polymerization”, Theoretical Foundations of Chemical Eng., 37, (3): 306 – 309, 2003. DOI: 10.1021/ie50497a031
17. [17] Dowding, P.J., Vincent, B., “Suspension Polymerisation to Form Polymer Beads”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 161:259– 269, 2000. DOI: 10.1016/S0927-7757(99)00375-1