화학공학소재연구정보센터
Korean Journal of Rheology, Vol.10, No.1, 1-6, March, 1998
난류교반되는 오일/오일 분산계의 평균입자경 예측
Prediction of Average Drop Size in Turbulently Agitated Oil-in-Oil Dispersions
초록
액체와 액체를 교반할 경우 혹은 두가지 이상의 상이 함께 반응하는 화학공정의 경우에서는 비상용성인 액체들을 난류조건하에 분산시켜 섞이게 한다. 분산계로 구성된 중합반응기의 경우 분산입자의 크기는 최종제품의 생산성 및 품질에 큰 영향을 미치게 되므로 분산입자의 크기를 예측하는 것은 대단히 중요하다. 이러한 분산계에서 분산입자의 크기는 분산입자가 겪는 유동장에 의해 결정된다 오일/오일 분산계로 이루어진 고분자 유탁액의 난류교반시 유동장은 종종 점성전단 부영역에 속하게 되는데 이 경우의 분산입자의 크기를 예측하는 모델에 대한 연구는 별로 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 오일/오일 분산계의 고분자 유탁액에 대한 분산입자의 크기를 예측하는 모델식을 유체동력 학적인 이론을 배경으로 하여 개발하였다. 개발한 모델식을 난류교반을 겪은 오일/오일 분산계를 거쳐 생산된 제품인 내충격성 폴리스티렌으로 검증하여 모델식의 타당성을 입증하였다.
Many industrial operations, such as liquid-liquid mixing and multi-phase reaction, involve the for- mation of stirred dispersions of immiscible liquids. In a polymerization reactor to produce incompatible polymer mixture, the prediction of average drop size is one of the most important factors that affect the productivity and product quality In such systems drop sizes are determined by the condition of flow ranges. Oil-in-oil dispersions such as polymeric emulsion often occur within the viscous shear subrange in turbulent agitation, but few attempts have been made to predict the drop size. In this study, a mechanistic model based on hydrodynamic force balance is suggested to predict the average drop size in polymeric emulsion. The agreement between the model and the data of high impact polystyrene was quite satisfactory for the prediction of the average particle size of rubber dispersed phase.
  1. Shinnar R, J. Fluid Mech., 10, 259 (1961) 
  2. Lagisetty JS, Das PK, Kumar R, Gandhi KS, Chem. Eng. Sci., 41, 65 (1986) 
  3. Calabrese RV, Chang TPK, Dang PT, AIChE J., 32, 657 (1986) 
  4. Konno M, Arai K, Saito S, J. Chem. Eng. Jpn., 15, 131 (1982)
  5. Lee JM, Soong Y, Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 24, 118 (1984) 
  6. Arai K, Konno M, Matunaga Y, Saito S, J. Chem. Eng. Jpn., 10, 325 (1977)
  7. Kolmogorov AN, Dokl. Akad. Nauk SSSR, 30, 301 (1941)
  8. Calabrese RV, Wang CY, Bryner NP, AIChE J., 32, 677 (1986) 
  9. Bourne JR, Baldyga J, Chem. Eng. Sci., 49(7), 1077 (1994) 
  10. Karam HJ, Bellinger JC, Ind. Eng. Chem. Fundam., 7, 576 (1968) 
  11. Taylor GI, Proc. Roy. Soc., A146, 501 (1934)
  12. Freeguard GF, Karmarkar M, J. Appl. Polym. Sci., 15, 1649 (1971) 
  13. Taylor GI, Proc. Roy. Soc., A138, 41 (1932)
  14. Monsanto Report, Job Nos. 3337, 3841 DI-HIPS (1976)
  15. Thomas DG, J. Colloid Sci., 20, 267 (1965) 
  16. 이성재, 한국유변학회 추계학술발표회 논문집, 22 (1996)
  17. Anastasiadis SH, Gancarz I, Koberstein JT, Macromolecules, 22, 2980 (1989)
  18. Gaillard P, Ossenbach-Sauter M, Riess G, Makromol. Chem. Rapid Commun., 1, 771 (1980) 
  19. Anastasiadis SH, Gancarz I, Koberstein JT, Macromolecules, 22, 1447 (1989)
  20. Hong KM, Noolandi J, Macromolecules, 14, 727 (1981)