層流管型反応器におけるスチレン熱重合反応の測定と解析 Experiment and Simulation of Styrene Polymerization in a Laminar Tubular Reactor

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抄録

ポリマー重合反応過程に及ぼす反応器内部の温度や物性, 転化率の不均一性の影響を検討した.実験では壁面を加熱し, 鉛直に置かれた円管型の反応器にスチレンモノマーを層流で流し, 出口でのポリマー転化率と平均分子量を測定した.また, モノマーとポリマーの混合液の物性の温度や転化率などに対する依存性ならびに反応によるモノマーの消費と発熱を考慮して, 流動・伝熱・反応を伴う物質輸送の数値計算を行った.この計算により, 加熱された管壁の近傍で反応の進行に伴い粘度が大きく増大するため, 混合液の半径方向の速度分布が大きく変化することがわかった.また流速が比較的大きいときには, 転化率と平均分子量の測定値は, 計算値とよく一致した.しかしながら, 管内の流速が小さいときには, 管内の流れが鉛直上向きと下向きの場合で出口の転化率に差が生じた.これは比重の大きいポリマーが管内で時間の経過に伴い重力沈降するためと考えられた.

The effects of nonuniformity of temperature, physical properties and polymer conversion on the polymerization process in a laminar flow reactor are studied. In the experiments, conversion and average molecular weight of styrene are measured at the outlet of a tubular reactor with heated walls. To theoretically investigate the measured results, the governing equations for momentum, heat and mass transfer with polymerization reaction terms are solved numerically, considering the dependence of the physical properties of the mixture of monomer and polymer on temperature and conversion as well as consumption of monomer and heat generation by the reaction. The calculations show that significant change in the mixture viscosity near the reactor walls due to polymerization causes change in the flow velocity distribution in the reactor. The calculated conversions and average molecular weights agree well with the measured results when the flow velocity of the mixture in the reactor is relatively large. When the flow is slow, however, different conversions are observed between the mixtures flowing upward and downward in the vertical reactor. Temporal change in measured conversion suggests that the difference is caused by gravitational sedimentation of polymer in the reactor.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 22(4), 907-915, 1996-07-10 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  11件

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被引用文献:  2件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10002669296
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    3995449
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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