工業(yè)聚酯裝置生產(chǎn)過程建模與分析.pdf

1、化工生產(chǎn)過程建模對指導(dǎo)生產(chǎn)、改進現(xiàn)有工藝、提高企業(yè)經(jīng)濟效益等方面具有現(xiàn)實意義。
　　 以工業(yè)上連續(xù)生產(chǎn)的聚酯五釜工藝流程為對象，對酯化工段、預(yù)縮聚工段、終縮聚工段建立基于反應(yīng)機理的全流程穩(wěn)態(tài)模型，針對聚酯工業(yè)裝置特點，充分考慮聚合體系物性、聚合動力學(xué)、傳質(zhì)等方面的復(fù)雜性和特殊性，解決了建模過程中反應(yīng)機理和動力學(xué)常數(shù)、傳質(zhì)過程模型及參數(shù)等方面的難點，并利用模型對生產(chǎn)裝置的進料摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力等工藝操作參數(shù)進行分析，為聚酯

2、生產(chǎn)過程工藝參數(shù)調(diào)整提供指導(dǎo)。具體創(chuàng)新性結(jié)果如下：
　　 1、歸納分析文獻報道的酯化階段反應(yīng)機理和動力學(xué)，對動力學(xué)常數(shù)進行分析得出適用于質(zhì)子酸和Sb3+催化體系下反應(yīng)速率常數(shù)的合理范圍。根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)修正了酯化反應(yīng)、縮聚反應(yīng)的動力學(xué)常數(shù)，建立了規(guī)?；埘パb置酯化過程的機理模型，其相對偏差在4％以內(nèi)。考察了操作條件對PET質(zhì)量流量、酯化率、二甘醇質(zhì)量含量的影響，增加PET質(zhì)量流量和酯化率需增大乙二醇與對苯二甲酸進料摩爾比、溫度、

3、壓力和停留時間，減少二甘醇生成量需降低乙二醇與對苯二甲酸進料摩爾比、溫度、壓力和停留時間。
　　 2、預(yù)縮聚過程中主要考察的副反應(yīng)為二甘醇生成和乙烯生成的反應(yīng)。對反應(yīng)的動力學(xué)常數(shù)進行靈敏度分析，得出預(yù)縮聚階段對物料平均分子量、酯化率和二甘醇含量影響較大的是酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。用工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)修正了動力學(xué)常數(shù)，建立了預(yù)縮聚工段的反應(yīng)機理模型并進行了驗證，其重要參數(shù)的相對偏差在1%以內(nèi)。利用模型考察了操作條件如乙二醇和對苯二甲酸進料摩

4、爾比、溫度、壓力和停留時間對預(yù)縮聚釜出口物料質(zhì)量指標的影響，增加溫度、壓力、停留時間使酯化率、二甘醇含量和平均分子量增大。
　　 3、終縮聚過程的主反應(yīng)為縮聚反應(yīng)，主要的副反應(yīng)是熱降解反應(yīng)。分析了終縮聚釜的操作狀況，建立了終縮聚釜的傳質(zhì)框架模型。通過終縮聚過程的反應(yīng)動力學(xué)常數(shù)和傳質(zhì)因子對關(guān)鍵質(zhì)量指標如聚合物平均分子量、副產(chǎn)物乙烯和二甘醇含量等的靈敏度分析，修正了反應(yīng)的動力學(xué)常數(shù)和傳質(zhì)因子，建立了終縮聚工段的機理型模型，模型誤差在

5、1%以內(nèi)。對終縮聚過程操作條件進行分析，提高轉(zhuǎn)速可使反應(yīng)出口物料平均分子量增大；提高反應(yīng)溫度和真空度、減小反應(yīng)停留時間使出口物料二甘醇的含量降低。
　　 4、酯化階段和預(yù)縮聚階段操作條件對產(chǎn)品的影響分析獲得進料摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力和停留時間對產(chǎn)品的影響趨勢。對副產(chǎn)物二甘醇含量影響最大的是乙二醇和對苯二甲酸進料摩爾比，其次依次是酯化階段的停留時間、壓力和溫度，對產(chǎn)品產(chǎn)量影響最大的是乙二醇和對苯二甲酸進料摩爾比，對平均分子量影