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丙烯聚合稳态及动态过程模拟研究

剡军

   Hypol聚丙烯工艺在聚烯烃生产中具有典型性,在国内目前共有十几条生产线,占连续法聚丙烯产量的40%左右。本文使用AspenPlus公司的PolymerPlus以及AspenDynamics模拟系统,以Hypol聚丙烯工艺为基础,针对实际生产的工艺条件,通过对生产装置稳态条件下的工况模拟,确定了聚合反应的动力学常数,建立了能够模拟多个聚丙烯产品牌号的工业聚丙烯装置的流程模拟模型。通过模拟模型,可以模拟分析各个反应器的主要操作性能指标,考察主要操作条件的变化对产品质量的影响。在稳态流程模型的基础上,建立了装置的动态模拟模型,研究了动态过程中装置的生产条件的变化对整个生产装置的影响,为装置的优化控制、产品牌号的生产条件预测、不同牌号产品切换过程模拟计算提供了有效的模型计算基础。 1、以国产化的本体法聚合工艺技术为研究对象,根据丙烯聚合机理以及微观动力学的基元反应,确定了主要丙烯聚合反应。热力学模型采用PC-SAFT状态方程。反应动力学模型采用多活性中心Z-N催化剂动力学模型。模型中催化剂活性中心个数的确定是根据生产中多种牌号产品的实际产品指标经凝胶色谱分析并对所得数据解析确定的,符合生产中催化剂的实际情况。根据多种牌号产品的实际生产的工艺操作条件以及实际产品产量及指标,回归出了多活性中心催化剂的每个活性中心的动力学参数,使模型中动力学计算完全符合实际生产装置的工况条件。 2、本文的稳态模拟过程以甘肃兰港石化有限公司年产7万吨聚丙烯装置(Hypol工艺)为研究对象,通过对聚合工段流程的稳态模拟,得到了适合多个产品牌号的反应动力学数据,考察了各种关键因素对聚合过程的影响。模型计算结果与实际离线测量结果相吻合,计算速度快,误差小,能够在很大范围内跟踪反应釜内熔融指数的变化。 3、以丙烯聚合稳态模拟模型为基础,通过AspenPlus公司的Aspen Dynamics建立了丙烯聚合过程的动态模拟模型。考察了氢气丙烯比的改变对各反应釜产量、产品数均分子量以及熔融指数的影响。利用本模型,可以实现对聚丙烯产品牌号切换过程的动态模拟,了解产品牌号切换过程中各反应釜工艺参数以及产品指标的变化情况,确定合适的工艺操作方法,指导实际生产以缩短牌号切换的过渡过程时间和过渡料的数量。……   
[关键词]:聚丙烯;聚合过程;过程模拟;产品牌号切换
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:天津大学2006年