單、多活性中心種類PP催化劑及丙烯聚合過程的Monte Carlo模擬.pdf

1、單、多活性中心種類(下文皆稱“單/多活性中心種類”)聚丙烯(PP)催化劑(分別以茂金屬催化劑和Ziegler—Natta催化劑為各自代表)在各自領(lǐng)域發(fā)展已有多時(shí)，但對(duì)二者系統(tǒng)的研究和比較卻鮮見報(bào)道。丙烯均聚反應(yīng)催化劑的活性中心類型及其對(duì)應(yīng)的一整套完整參數(shù)，以及反應(yīng)過程中質(zhì)量和熱量傳遞阻力等都足夠?qū)Ρ┚酆线^程和聚合產(chǎn)物特性產(chǎn)生重要影響。本論文基于微觀尺度對(duì)丙烯均聚過程建模，內(nèi)容包括： 1、構(gòu)建不考慮質(zhì)量和熱量傳遞只區(qū)分催化劑單、

2、多活性中心種類的MonteCarlo模型，得到了一系列諸如產(chǎn)率、活性中心分率等隨時(shí)間變化的聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)結(jié)果以及聚合產(chǎn)物分布性質(zhì)等信息，同時(shí)還考察了重要的鏈轉(zhuǎn)移試劑氫氣對(duì)丙烯均聚過程和產(chǎn)物性質(zhì)的影響。模型得到了文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證(單、多活性中心種類模型與文獻(xiàn)結(jié)果相關(guān)系數(shù)分別為0.9925和0.9923)，證實(shí)了Ziegler—Natta催化劑具有多活性中心種類的假定，同時(shí)也得出一系列對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有用的結(jié)果。模型結(jié)果告訴我們聚烯烴催化劑(比如Z

3、iegler—Natta催化劑)多活性中心種類的性質(zhì)對(duì)聚合產(chǎn)物的多分散性指數(shù)的影響是十分顯著的。同時(shí)通過考察氫氣濃度對(duì)聚合反應(yīng)的影響得到，氫氣對(duì)反應(yīng)速率影響甚微，但對(duì)統(tǒng)計(jì)鏈長(zhǎng)隨時(shí)間變化以及產(chǎn)物多分散指數(shù)的影響較大，氫氣會(huì)抑止聚合產(chǎn)物的鏈長(zhǎng)增長(zhǎng)，更高的氫氣濃度下得到的聚丙烯多分散指數(shù)也更大。 2、考慮到單/多活性中心種類Monte Carlo模型在預(yù)測(cè)產(chǎn)物多分散指數(shù)時(shí)因其固有缺陷(不考慮擴(kuò)散作用)而導(dǎo)致結(jié)果不夠準(zhǔn)確，本論文繼續(xù)從微

4、觀尺度模擬聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)出發(fā)，同時(shí)考慮丙烯聚合反應(yīng)中所存在的催化劑破碎機(jī)制和復(fù)制現(xiàn)象，借鑒前人所廣泛采用的描述此類現(xiàn)象和機(jī)制的物理模型，建立耦合擴(kuò)散作用以及質(zhì)量和熱量傳遞阻力同時(shí)又區(qū)分單/多活性中心種類催化劑的丙烯均聚Monte Carlo模型—單/多活性中心種類多層Monte Carlo模型。模型對(duì)我們之前的分析和預(yù)測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證，模擬結(jié)果從丙烯均聚反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，物理擴(kuò)散作用以及產(chǎn)物分子量及其分布等方面展開。單/多活性中心種類多層Monte

5、 Carlo模型得到的聚合產(chǎn)率隨時(shí)間變化曲線與文獻(xiàn)值的相關(guān)性(單/多活性中心種類模型分別為0.9990和0.9993)比之前單/多活性中心種類Monte Carlo模型準(zhǔn)確性更高。同時(shí)模型給出的數(shù)據(jù)結(jié)果能讓我們對(duì)丙烯均聚這樣一個(gè)反應(yīng)—擴(kuò)散體系有更好的微觀理解。模型對(duì)單/多活性中心種類催化體系多分散指數(shù)的良好預(yù)測(cè)很好支持了前一章的分析和預(yù)測(cè)，也充分說明了擴(kuò)散作用對(duì)產(chǎn)物性質(zhì)有著重要影響(擴(kuò)散效應(yīng)使聚合產(chǎn)物多分散指數(shù)變寬)，以及我們所提出模型