基于Polymers Plus的丙烯本體聚合過程的模擬和優(yōu)化.pdf

1、對于聚合物生產(chǎn)裝置,建立一個既能反映聚合反應(yīng)機理又能緊密結(jié)合裝置運行的數(shù)學(xué)模型,不僅有助于掌握裝置運行過程的內(nèi)在規(guī)律,更重要的這是裝置生產(chǎn)優(yōu)化和提高經(jīng)濟效益的理論基礎(chǔ)。由于聚合反應(yīng)體系本身的復(fù)雜性和特殊性,決定了聚合過程模型化既是聚合反應(yīng)工程的一個重要發(fā)展方向,又是一個難題。本文以工業(yè)裝置為研究對象,應(yīng)用對聚丙烯本體聚合生產(chǎn)過程進行了全流程的建模和優(yōu)化,取得了一定的成果。完成的主要工作有:1、建立了可靠的丙烯工業(yè)聚合過程模型:本文研究的

2、丙烯工業(yè)裝置為四釜串聯(lián)(依次為D201、D202、D203、D204),其中前面兩個反應(yīng)器為液相反應(yīng)器,后面兩個為氣相流化床反應(yīng)器。每個反應(yīng)器用CSTR模塊來進行模擬;確定了丙烯本體聚合機理,并結(jié)合反應(yīng)器模型,在Polymers Plus中對反應(yīng)速率常數(shù)進行修正,最終確定了模型中的反應(yīng)動力學(xué)常數(shù);采用PC-SAFT狀態(tài)方程計算反應(yīng)體系物理性質(zhì),并對反應(yīng)組分的物性數(shù)據(jù)參數(shù)進行了修正,使得物性計算更加準(zhǔn)確;模型模擬結(jié)果顯示模型計算的分子量及

3、其分布、聚丙烯產(chǎn)量與工業(yè)數(shù)據(jù)較好的吻合。2、根據(jù)Schulz-Flory最可能分布來確定采集的工業(yè)聚丙烯產(chǎn)品的分子量分布,解析得到反應(yīng)的活性位個數(shù)為6,并對每個活性位的速率常數(shù)進行了模擬,使模擬所得的聚丙烯分子量分布基本與工業(yè)數(shù)據(jù)一致。3、對模型的反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)進行了靈敏度分析,了解到各個動力學(xué)參數(shù)對轉(zhuǎn)化率和分子量的影響,對單體轉(zhuǎn)化率的影響大小依次為:鏈增長速率常數(shù)＞催化劑氫活化速率常數(shù)＞催化劑自活化速率常數(shù),向單體鏈轉(zhuǎn)移以及向氫氣鏈轉(zhuǎn)

4、移速率常數(shù)對轉(zhuǎn)化率基本沒有影響;對分子量的影響大小依次為:鏈增長速率常數(shù)＞向單體鏈轉(zhuǎn)移速率常數(shù)＞向氫氣鏈轉(zhuǎn)移速率常數(shù),而催化劑自活化速率常數(shù)、氫活化速率常數(shù)以及催化劑的失活速率常數(shù)對分子量大小幾乎沒有影響。4、將穩(wěn)態(tài)模型導(dǎo)入到Dynamic Plus中,添加了相應(yīng)的控制器,對某些輸入?yún)?shù)進行調(diào)整,建立了相應(yīng)的動態(tài)模型,經(jīng)過工業(yè)生產(chǎn)的動態(tài)取樣數(shù)據(jù)驗證表明,建立的動態(tài)模型可以較好的模擬工業(yè)牌號切換過程;運用動態(tài)模型考察了牌號切換過程的不同切