Agitation scale‐up model for the suspension polymerization of vinyl chloride

Abstract

Studies were carried out to develop a mathematical model based on experimental results to correlate agitation and other polymerization parameters with the particle size of PVC and to specify the limits of agitation speed within the defined agitation system.Computer regression analysis of about 30 vinyl chloride polymerizations in reactors with 10 L to 27 m3 tank volume are carrried out. The particle size of PVC (d,,) is correlated to various polymerization parameters such as impeller diameter (D), impeller speed (N), reactor tank diameter (T), liquid height (H,) and tank volume (V) (N, = Weber number):In these equations only the values 3 049.1, -0.1 13,4 346.8 and 273 292.1 depend on the recipe. When the recipe is changed these variables must be determined by one or two bench-scale polymerizations to adjust the correlations to the new recipe conditions so that they can be also used for scale-up purposes with the new recipe. ZUSAMMENFASSUNG:Es wurden Untersuchungen durchgefiihrt, um ein auf experimentellen Ergebnissen basierendes mathematisches Model1 zu entwickeln, welches die Durchmischung und andere Polymerisationsparameter mit der PartikelgrtiRe von PVC korreliert und die Grenzen der Riihrgeschwindigkeit in einem definierten Ruhrersystem festlegt.Dazu wurde eine Computer-Regressionsanalyse von etwa 30 in Reaktoren von 1OL bis 27 m3 Volomen durchgefiihrten Vinylchlorid-Polymerisationen berechnet. Die PartikelgroRe (d,,) hangt dabei ab von den Polymerisationsparametern Riihrerdurchmesser (D), Riihrergeschwindigkeit (N), Durchmesser des Reaktorbehalters (T), Fliissigkeitsstand (HI) und Volumen des Reaktorbehalters (V) (N, = Weber-Zahl): d,,/D = 273292,l Nwe-0*51 und d,, = 4346,8 (N)-0390' (D)-o*wl (T)09"4 (H,)-0*'31 Nmin = 3049,l D-',' (T/D)-0,"3 0 1993 Huthig & Wepf Verlag, Basel CCC OOO3-3146/93/$05.00 35 N. Ozkaya, E. Erbay, T. Bilgiq, 0. T. Savasqi In diesen Gleichungen sind nur die Werte 3049,1, -0,113, 4346,8 und 273292,l abhangig von der Zusammensetzung des Polymerisationsgemisches. Wird dieses gelndert, miissen diese Variablen anhand von einer oder zweier Polymerisationen im Pilot-mal3stab ermittelt werden, um die Beziehungen an die neue Zusammensetzung anzupassen und so eine ubertragung auf einen grOl3eren Reaktor zu ermoglichen.

In‐Line Monitoring of Vinyl Chloride Suspension Polymerization with Near Infrared Spectroscopy, 2 ‐ Design of an Advanced Control Strategy

“…If the agitation speed is sufficiently high, coalescence efficiency diminishes dramatically, leading again to reduction of average particle sizes. These results are in agreement with previous results reported by Johnson8 and Ozkaya et al9 for similar PVC suspension polymerizations.…”