بررسی راکتورهاي پلیمریزاسیون
واکنش‌هاي پلیمریزاسیون با توجه به تنوع تولیدشان از استفاده کننده‌هاي عمده راکتورها به شمار میروند. البته ساختار کلی راکتورها تفاوت چندانی با راکتورهاي سایر مواد ندارد: اما با توجه به اهمیت این واکنش‌ها، مطالبی در این مورد بیان میشود.
انواع راکتورهای پلیمریزاسیون
راکتورهاي متنوعی براي انجام واکنش‌هاي پلیمریزاسیون بکار میروند. این راکتورها و کـاریرد آن در جدول زیر آورده شده است:
تعاریف و بیان تفاوت‌ها
در راکتورهاي ناپیوسته (Batch Reactors) تمامی اجزاء مخلوط واکنش به راکتور وارد میشوند و تا پایان واکنش در راکتور باقی میمانند. معمولاً در ابتداي پلیمریزاسیون در راکتورهاي ناپیوسته یک گرمکن وجود دارد که طی آن دماي مخلوط بـه دماي لازم براي شروع واکنش افزایش داده میشود. سپس واکـنش پلیمریزاسیون شروع شده و به علت گرمازایی قابل توجه آن دماي مخلوط واکنش میتواند افزایش یابد به همین دلیل در راکتورهاي ناپیوسته باید قابلیت گرم و سرد کردن سریع و کافی و همچنین سیستم کنترل درجه حرارت موثر پیشبینی گردد.
فرایندهاي ناپیوسته براي پلیمریزاسیون با درجه تبدیل بالا مناسب است. از طرف دیگـر این سیـستم‌ها براي بروز انفجار حرارتی مستعد هستند. فرایندهاي ناپیوسته عمدتاً در زمینه پلیمریزاسیون رادیکالی به کار میروند.
(Semi Continuous Reactors) یا نیمه ناپیوسته (Semi Batch): در راکتورهاي نیمه پیوسته مـواد برخی از مواد واکنش کننده ممکن است به تدریج به راکتور اضافه شوند . یا آنکه محصولات جانبی تولید شده در طی واکنش از راکتور خارج گردند. در بسیاري از پلیمریزاسیون‌هاي رادیکالی معمول است که منومر، حلال و یـا شروع‌کننده را به منظور حفظ درجه حرارت و افزایش سرعت تولید به تدریج به راکتور اضافه میکنند. اضـافه کردن تدریجی کومنومر در کوپلیمریزاسیون نیز وقتی که اختلاف فعالیت منومرها زیاد است از جمله کاربردهاي این فرایند است. در پلیمریزاسیون‌هاي نیمه پیوسته ممکن است که تمامی مواد واکنش کننده در ابتداي واکنش به راکتور اضافه گردند ولی قبل از تـشکیل محصولات جانبی ، باید از راکتور خارج شوند. پلیمریزاسـیون‌هاي مرحله‌اي از این نوع سیستم‌ها هستند. تبخیر محصولات جانبی یک عامل موثر در جذب حرارت واکنش اسـت که در برخی از موارد میتواند به قدري شدید باشند که باعث افت دماي واکنش گردد. در این حالت بـراي جبران حرارت از دست رفته حتی ممکن است نیاز به حرارت دهی نیز باشد. راکتورهایی که بـراي فرایند نیمه پیوسته مورد استفاده قرار میگیرند مشابه با راکتورهاي ناپیوسته است با این تفاوت که امکان افزایش مداوم مواد اولیه به آن و یا خروج محصولات جانبی از آن پیشبینی شده است. در راکتورهاي پیوسته (Continuous Reactors) مواد واکنش دهنده با شدت جریان ثابت به درون راکتور رانده شده و محصولات نیز به طور مداوم از راکتور خارج میگردند.
پس از راه‌اندازي یک راکتور پیوسته، راکتور پس از عبور از یـک حالت انتقالی به یک شرایط پایدار میرسد. در این شرایط شدت حرارت‌زائی سیستم نیز به مقدار ثابتی میرسد. فرایندهاي مداوم عملیات آسانتر و هزینه کمتري دارد و هنگامی که ظرفیت تولید بالا باشد مورد استفاده قـرار مـیگیرند. در مـوارد خـاص پلیمریزاسیون در راکتورهاي ناپیوسته که داراي انعطاف‌پذیري بیشتري براي تولید پلیمرهایی بـا درجات تبدیل مختلف هستند، انجام میگیرد.
فرایندهاي پیوسته در راکتورهاي همزندار(Continuous Stirred Tank Reactors ,CSTR) و راکتورهاي لوله‌اي (Tubular Reactor) قابل انجام است. راکتورهاي همزندار پیوسته مشابه با راکتورهاي ناپیوسته هستند با این تفاوت که امکان ورود مداوم مواد اولیه به آنها و خروج محصول نهایی از آنها پیشبینی شده است.در شکل نمونه‌اي از راکتور همزندار را مشاهده می کنید.
از راکتورهاي همزندار پیوسته به صورت سري (Cascade) در صنعت براي پلیمریزاسیون امولسیونی مثل وینیلکلراید و وینیلاستات استفاده میگردد. در راکتورهاي لوله‌اي به منظـور جذب حرارت آزاد شده، قطر راکتور همواره کوچک اختیار میشود. در شکل زیر نمونه اي از این نوع را می‌بینید.
تهیه کننده: محمد بهزادی
