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Raffreddamento dei reattori poliolefinici grazie all'analisi numerica

Le difficoltà che attualmente ostacolano la valorizzazione commerciale di nuovi polimeri e processi da parte dell'industria sono da ricondursi all'instabilità dei reattori, dovuta a problemi di trasmissione del calore e trasporto di massa, nonché alla mancanza di sensori per monitorare le variazioni nel reattore e controllare la qualità del prodotto, e, in generale, alla mancanza di una comprensione dettagliata di ciò che accade all'interno del reattore. L'analisi numerica dei meccanismi di raffreddamento all'interno del reattore contribuisce a chiarire i problemi legati alla stabilità e al controllo dell'impianto.

Tecnologie industriali

Il surriscaldamento dei reattori nell'industria dei processi chimici poliolefinici talvolta comporta un totale collasso dell'impianto. Ciò è dovuto al surriscaldamento del catalizzatore, fenomeno che genera fili (strings) e pezzi (lumps) nonché agglomerazioni indesiderate all'interno del reattore con punti caldi estremamente concentrati. Attualmente sono in corso nuove ricerche sul problema, basate sull'utilizzo del calcolo numerico per la modellizzazione di meccanismi di raffreddamento nei reattori poliolefinici a fase gas (Polyolefin Gas Phase Reactors). Fino ad oggi, si pensava che il principale fattore in grado di evitare il surriscaldamento e i conseguenti problemi a livello di stabilità del reattore fosse la trasmissione di calore dal catalizzatore alla fase gas. L'analisi numerica ha mostrato che la migliore soluzione ai problemi di surriscaldamento del reattore è rappresentata dalla trasmissione diretta di calore dal catalizzatore iniziale alla sua forma in polvere. Questa scoperta avrà conseguenze rilevanti per quanto riguarda l'elaborazione di metodi per l'alimentazione del catalizzatore iniziale nei reattori a fase gas. Dalle analisi è emerso che per prevenire la formazione di corpi indesiderati è necessario disporre di una singola miscela molto rapida di catalizzatore iniziale. La progettazione di tale componente dev'essere adeguata al processo specifico a cui sarà destinata, affinché nell'area di polverizzazione vi sia una sufficiente refrigerazione della polvere e il catalizzatore possa aderire, sotto forma di particelle separate, alla superficie polimerica. Sarebbe opportuno che il metodo utilizzato a tal fine venisse sviluppato ulteriormente da ciascun produttore di poliolefine in modo proprietario, compresa la progettazione di sistemi avanzati di controllo nonché di metodi per prevedere ed evitare la fusione del nocciolo (meltdown) all'interno del reattore.

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