Sintesi di lattici di polibutilacrilato : ottimizzazione in sicurezza mediante criteri topologici

This work investigated the thermal control loss issue in isothermal emulsion polymerization reaction of butylacrilate. Runaway conditions are extremely dangerous in chemical industries and optimal conditions have to be researched both on the production and safety side. Runaways have been studied and characterized by many authors. They identified limit conditions, runaway boundary or marginal ignition line, that are operative limits to avoid runaway. The topological criterion defines in a simple and reproducible way starving, runaway and QFS (Quick onset, Fair conversion, Smooth temperature profile) condition by construction of adimensional spaces. C-spaces are obtained graphing monomer conversion versus maximum adimensional temperature and show transition between running conditions. Reaction has been experimentally tested and optimization has been achieved through analysis of lab tests and mathematical model solving.

Il lavoro di tesi ha affrontato il problema della perdita del controllo termico nella reazione di polimerizzazione in emulsione del butil acrilato in condizioni isoterme. Le condizioni di runaway sono estremamente pericolose nei processi chimici e la ricerca delle condizioni di ottimo devono essere ricercate sia dal punto di vista operativo della produzione che per quanto riguarda il funzionamento in sicurezza del reattore. Il problema è studiato e caratterizzato da numerosi autori che identificano delle condizioni limite, runaway boundary o marginal ignition line, cioè limiti operativi entro cui esercire il reattore senza andare incontro a fenomeni di runaway. Il criterio topologico utilizzato permette di definire in modo chiaro e semplice le condizioni di starving, runaway e QFS (Quick onset, Fair conversion, Smooth temperature profile) mediante l’analisi di diagrammi adimensionali costruiti graficando la conversione di monomero con la temperatura adimensionale massima raggiunta durante la reazione. Si ottiene così il C-space, da cui si possono ricavare i punti di transizione tra i vari regimi di funzionamento. La reazione è stata condotta sperimentalmente ed è stato possibile ottimizzare il sistema attraverso l’analisi incrociata delle prove di laboratorio e la risoluzione del modello matematico appositamente sviluppato.