聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器的建模研究.pdf

1、近年來(lái)，聚丙烯工業(yè)有了飛速的發(fā)展，聚丙烯產(chǎn)品逐漸成為世界合成樹(shù)脂中發(fā)展最快，品種開(kāi)發(fā)最活躍、應(yīng)用范圍最廣的品種之一。丙烯聚合屬于非均相陰離子配位反應(yīng)，其反應(yīng)機(jī)理非常復(fù)雜，加之聚丙烯生產(chǎn)工藝多種多樣，如何建立聚合反應(yīng)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，并實(shí)現(xiàn)聚合過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真是進(jìn)行聚丙烯生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化和控制的基礎(chǔ)。 本文針對(duì)海蒙特公司的Spheriol工藝，深入分析了聚丙烯反應(yīng)機(jī)理和工藝過(guò)程，探討了催化劑、助催化劑、單體濃度和氫氣濃度等對(duì)于聚合反應(yīng)速

2、率的影響，給出了聚合反應(yīng)速率、各組分密度等相關(guān)物性的計(jì)算方法。 基于聚合反應(yīng)過(guò)程的物料平衡、能量平衡和化學(xué)平衡等，建立了聚丙烯連續(xù)環(huán)管反應(yīng)器穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，模型的仿真計(jì)算過(guò)程采用了四階龍格-庫(kù)塔法。針對(duì)某工業(yè)裝置的實(shí)際操作數(shù)據(jù)，給出了漿液中氫氣濃度、丙烯單體濃度、催化劑濃度、固含率、漿液溫度以及夾套水溫度等沿環(huán)管分布情況的仿真結(jié)果。 為滿足市場(chǎng)的需要，工業(yè)聚丙烯裝置需要經(jīng)常切換產(chǎn)品牌號(hào)。牌號(hào)切換過(guò)程的控制與優(yōu)化在很大程度上

3、依賴于聚合過(guò)程動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。論文在聚丙烯環(huán)管反應(yīng)器穩(wěn)態(tài)模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步建立了該反應(yīng)器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，模型的求解過(guò)程采用有限元正交配置法。仿真計(jì)算給出了漿液濃度、漿液中氫氣含量、固含率、丙烯單體的濃度、反應(yīng)器內(nèi)漿液溫度、夾套水溫度的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，分析了操作條件變化對(duì)整個(gè)反應(yīng)器的影響。 聚丙烯顆粒的熔融指數(shù)是衡量聚丙烯品質(zhì)的一個(gè)常用指標(biāo)，但熔融指數(shù)難以在線測(cè)量。目前熔融指數(shù)主要以化驗(yàn)分析方式檢測(cè)，化驗(yàn)周期通常在兩個(gè)小時(shí)以