Calculation of the particle size distribution in suspension polymerization using a compartment-mixing model

Authors

  • Eduardo Vivaldo-Lima,

    1. McMaster Institute for Polymer Production Technology, Department of Chemical Engineering, McMaster University, Hamilton, ON, Canada L8S 4L7
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  • Philip E. Wood,

    Corresponding author
    1. McMaster Institute for Polymer Production Technology, Department of Chemical Engineering, McMaster University, Hamilton, ON, Canada L8S 4L7
    • McMaster Institute for Polymer Production Technology, Department of Chemical Engineering, McMaster University, Hamilton, ON, Canada L8S 4L7
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  • Archie E. Hamielec,

    1. McMaster Institute for Polymer Production Technology, Department of Chemical Engineering, McMaster University, Hamilton, ON, Canada L8S 4L7
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  • Alexander Penlidis

    1. Institute for Polymer Research, Department of Chemical Engineering, University of Waterloo, Waterloo, ON, Canada N2L 3G1
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Abstract

A modelling strategy for effective estimation of the particle size distribution (PSD) in suspension polymerization is presented. The strategy consists of coupling a population balance equation (PBE) and a compartment-mixing (CM) model to account for the non-homogeneous mixing in the tank reactor. The values for the rate of energy dissipation of each compartment are estimated from Computational Fluid Dynamics (CFD) calculations and experimental reports on systems with the same agitator and geometric characteristics. Model predictions using the CM model are compared with predictions that assume homogeneous mixing and experimental data on PSD from styrene and divinylbenzene pilot-plant suspension polymerization reactors of 1 and 5 L with Rushton and PBT impellers.

Abstract

On présente une stratégie de modélisation pour l'estimation de la distribution de tailles des particules (PSD) lors de la polymérisation en suspension. La stratégie consiste à coupler une équation de bilan de populations (PBE) à un modèle de mélange par compartiment (CM) pour tenir compte du mélange non homogène dans le réacteur. Les valeurs de taux de dissipation d'énergie de chaque compartiment sont estimées à partir de simulations d'écoulement par ordinateur (CFD) et de données expérimentales obtenues sur des systèmes ayant le měme agitateur et les měmes caractéristiques géométriques. Les prédictions du modèle utilisant le modèle CM sont comparées aux prédictions qui supposent un mélange homogène et à des données expérimentales sur la PSD venant de réacteurs de polymérisation en suspension de styrène et de divinylbenzène d'usine pilote, de 1 et 5 L munis de turbines Rushton et de turbines à pales inclinées.

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