工業(yè)聚酯裝置酯化過程的建模與流程模擬.pdf

1、化工生產(chǎn)流程的模型化是指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)、提高企業(yè)經(jīng)濟效益的重要方法。本文以德國吉瑪五釜工藝的聚酯酯化過程為對象，對生產(chǎn)流程建立了穩(wěn)態(tài)模型。針對該工業(yè)裝置的特點，充分考慮酯化反應(yīng)體系汽液固三相平衡、反應(yīng)器單元模型和主副反應(yīng)的動力學，解決了建模過程中物性計算、動力學機理和參數(shù)等方面的很多難點，建立了合適的酯化過程模型。并利用模型模擬分析了酯化反應(yīng)器的操作條件，并指導(dǎo)反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計。
　　 聚酯酯化反應(yīng)體系是一個復(fù)雜的汽液固三相體系，針

2、對該體系建立了準確的物性模型。采用基于基團貢獻法的UNIFAC活度系數(shù)模型，利用實驗數(shù)據(jù)回歸得到UNIFAC方程的基團相互系數(shù)。用再參數(shù)化后的UNIFAC方程計算體系中純組分的蒸發(fā)焓、恒壓熱容、摩爾體積等物性，水-乙二醇(EG)、水-二甘醇(DEG)、水-乙醛(AA)等二元組分的汽液平衡和對苯二甲酸(TPA)在乙二醇-對苯二甲酸雙羥乙酯(BHET)體系中的液固平衡，計算結(jié)果與文獻值吻合得很好，最大的平均相對誤差在3％以內(nèi)。該再參數(shù)化的U

3、NIFAC模型可以準確計算和預(yù)測酯化反應(yīng)體系的物性和相平衡。
　　 分析工業(yè)裝置的特點，確定了酯化過程的反應(yīng)器單元模型。酯化反應(yīng)釜被環(huán)形擋板分為內(nèi)室和外室，比較不同反應(yīng)器單元模塊組合的模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)內(nèi)室和外室均可用一個CSTR反應(yīng)器模塊來模擬，從而確定用兩個CSTR單元模塊組合來模擬一個酯化反應(yīng)釜。
　　 建立了酯化過程的動力學模型。首先對聚酯酯化過程的主、副反應(yīng)動力學機理和參數(shù)進行分析比較，確定了本體系主、副反應(yīng)的速率

4、常數(shù)的范圍。然后選擇與生產(chǎn)狀況接近的反應(yīng)機理和動力學數(shù)據(jù)作為基準，考察動力學參數(shù)對質(zhì)量指標變化的靈敏度分析，最敏感為酯化反應(yīng)和二甘醇生成反應(yīng)的動力學參數(shù)。調(diào)節(jié)動力學參數(shù)使得主要質(zhì)量指標TPA的酯化率和DEG質(zhì)量含量計算結(jié)果與工業(yè)生產(chǎn)狀況相符。利用模型對該套裝置處于不同生產(chǎn)負荷下的生產(chǎn)過程進行模擬計算，各釜的酯化率計算結(jié)果均能與工廠數(shù)據(jù)符合較好符合。
　　 將過程模型應(yīng)用于工藝操作參數(shù)的分析和停留時間組合的優(yōu)化。利用模型分析酯化過