III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

Синтез акриловой эмульсииосуществляется в реакторе.В реактор загружается обессоленная вода. Включается мешалка реактора, и содержимое нагревают до температуры 80°С. После достижения устойчивой температуры в реакторе загружается затравочное количество ПЭМ 60-80л. После стабилизации температуры проводят выдержку в течение 25-45мин и начинают непрерывную дозировку ПЭМ в течение 5-6 часов и порционную загрузку ПСА (2-5-я порции).Температура реакционной массы поддерживается в пределах 78-82°С. Модель процесса синтеза акриловой эмульсии разрабатывается для определения оптимального расхода ПЭМ (предварительной эмульсии мономеров).Система допущений:1)рассматриваемая модель - модель с сосредоточенными координатами. 2)теплофизические параметры считаем постоянными.3)теплопотери в окружающую среду не учитываются.

В реакторе протекает экзотермическая реакция сополимеризации с выделением тепла. Эту теплота, выражаемая через скорость протекания реакции идет на нагрев оборотной воды в рубашке.ТеплотаQ_В, уносимая оборотной водой:

где:   F_В - расход оборотной воды, л/мин; , - температура оборотной воды на выходе и входе в рубашку, V - реакционный объем реактора, м³.

Следовательно уравнение теплового баланса можно представить в виде:

где:   u - скорость протекания реакции,γ - тепловой эффект реакции.

Материальный баланс ПЭМ будет иметь вид:

где: F_М - скорость поступления ПЭМ в реактор синтеза, кг/мин;С_М - концентрация мономеров, кг/м³;dC_М/dt - количество мономеров, уходящих на повышение их концентрации, кг/м³мин;τ - время, мин.

Далее рассчитываем параметрыматематической модели и определяем критерий оптимальности (степень конверсии). В заключение находим вектор значений расхода ПЭМ, при котором достигается максимальная степень конверсии мономеров.