聚丙烯工业过程建模及仿真研究

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1、摘要Sphefip01．II丙烯聚合工艺以其产量高质量好的优势，应用日益广泛。对该工业装置的建模仿真研究，对于提高其经济效益有很重要的意义。本文以某SphefipolII聚丙烯装置为研究对象，对其反应器单元进行了模型化研究，分别建立了稳态、动态机理模型以及熔融指数预报模型。此外还应用HYSYS流程模拟软件进行了静态模拟。主要内容如下：简述了Sphefip01．II丙烯聚合工艺的工艺原理，介绍了其各个单元的工艺流程，在重点分析了其改进后的反应机理及动力学的基础之上，归纳出了其生产过程建模的主要困难及要解决的主要问题。根据Sphefip01．I

2、I反应器单元的工艺操作特点，给出了其各个反应器内为全混流的假设条件，根据Z-N催化剂聚合机理，应用物料和能量守恒原理，对双环管反应器建立了稳态模型。利用现场数据对模型进行求解，得到了反应器内物料的分布特点及工艺特性，既验证了模型的准确性和全混流假设的成立，也为生产条件的进一步改善提供了一定的指导作用。此外，应用HYSYS流程模拟软件，对反应器单元进行了静态模拟，模拟结果与现场结果基本吻合。应用以上提出的假设条件，将反应器单元的三个反应器分别假设为CSTR，用机理分析的方法，建立了实际生产装置中双环管反应器的动态集中参数模型。针对其双环管反应

3、器的串联结构特点及现场实际情况，对模型未知参数的计算和调整方法进行了讨论。针对熔融指数这一聚丙烯生产过程中产品质量控制的重要指标，建模过程中还考虑了熔融指数的影响，通过熔融指数影响因素分析，建立了生产某牌号产品时的熔融指数预测模型。并应用现场数据验证了模型的诈确性，在此基础上，对模型进行了动态仿真测试，分析了各种进料量发生变化对双环管反应器动态特性的影响，仿真结果与现场分析基本吻合，表明该模型能较好的模拟反应器的动态性能。关键词：聚丙烯；双环管反应器：建模仿真；熔融指数ModelingandSimulationofIndustryPropy

4、lenePolymerizationProeessShengHua(ControlTheoryandControlEngineering)DirectedbyProTIANXueminAbstractTheSphefipol-IIpropylenepolymerizationprocesshasgoodadvantagesforitsproductionofhigh—qualityandhigh—yield．Theapplicationofitisincreasinglywidespread．SOthestudyonthemodelinga

5、ndsimulationoftheindustryequipmentisveryimportantfortheincreasingoftheeconomicefficiency．ThispaperisbasedonaSpheripol-IIpolypropyleneequip．Themodelingstudyiscarryingoutonthereactorunit．Thensteadyanddynamicmechanismmodelofthemainreactorisestablished．111esteadymodelisestabli

6、shedbyusingHYSYS．Inaddition，themeltindexpredictivemodelaredeveloped．ThemainworkofthedissertationCanbesummarizedasfollows：T11ispaperoutlinesthetechniquesprincipleoftheSpheripol-IIpropylenepolymerization．Thenthetechniquesflowofeachunitisintroduced．Thereactionmechanismandkine

7、ticsoftheimprovedequipisanalyzedinparticular．Onthisbasis，themaindifficultiesandproblemstoberesolvedoftheproductionprocessmodelingareconcluded．AccordingtothetechnicaloperationcharacteristicoftheSpheripol-IIreactorunit，itisassumedthattheflowineachreactorisplug—like．Basedonth

8、ekineticsofZ—Ncatalystpolymerization，massbalancesandenergybalances，thesteadymodelofdual—l