液相环管反应器中丙烯聚合动力学(ii.稳态操作条件下的模拟)

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1、液相环管反应器中丙烯聚合动力学**中国石化股份有限公司和中国石化股份有限公司福建炼油化工有限公司联合资助课题(No.x505029、No.MS/FJ-08-JS-15-2005-01).**通讯联系人e-mail:luozh@xmu.edu.cn（II．稳态操作条件下的模拟）罗正鸿**郑屹曹志凯徐伟（厦门大学化学工程与生物工程系，福建厦门361005）摘要在稳态操作条件下对文（I）所建立的微观动力学模型进行了求解，并对结果进行了分析与考核。在稳态操作条件下，从宏观反应器内反应物料密度和聚合物熔融指数两个指标的模

2、拟结果来看，模拟结果和工业现场采集到的数据吻合得较好。关键词丙烯液相聚合环管反应器稳态模拟文（I）对丙烯在环管反应器中的液相聚合过程进行了模型化研究。分析了流体在反应器中的混合模式，并联用机理分析方法建立了环管反应器中的丙烯液相聚合微观数学模型（方程组）。本文采用文（I）所建立的模型模拟稳态操作条件下液相环管反应器中的丙烯聚合微观动力学，并结合工业现场数据对模拟结果进行比较与分析。1模型验证本文仿真的对象为福建炼油化工公司的聚丙烯生产装置，聚丙烯在预聚合反应器和聚合反应器内进行生产，反应器的循环比大于100，可

3、以满足整体特性上近似CSTR的条件。本次模拟计算的工业数据来自于生产牌号T30S某一天的工业数据，将工业数据代入模型中。计算结果如表1所示。Table1ComparisonofsimulationresultsandindustrialdataTimeMaterialDensity(kg·m-3)MeltIndex(g·10min-1)IndustrialSimulationErrorsIndustrialSimulationErrorsDatavaluesDatavalues3:005535402.35%3.

4、63.795.27%5:005535372.89%7:005505342.91%3.453.645.50%9:005525421.81%11:005495283.83%3.53.788.00%13:005485342.55%15:005505382.18%3.53.8911.14%17:005545255.23%19:005525392.36%3.523.828.52%21:005485313.10%从反应器内物料浓度和聚合物熔融指数两个指标的模拟结果来验证模型，表1表明，环管反应器内反应物料密度的模拟值和工业

5、值符合较好，熔融指数的模拟值和工业值有较大的误差，但是误差在可接受的范围内。2模拟结果与分析在实际生产中，丙烯、催化剂及氢气进料量和反应器温度是调节产品质量的重要操作参数。虽然这些参数对生产指标（转化率、平均分子量等）都有影响，但是影响的结果不尽相同。通过模型模拟计算，可以找到这些操作参数改变时对生产指标的影响规律为产品质量控制、优化操作和解决装置的生产瓶颈提供依据。2.1反应温度对转化率和重均分子量的影响在反应进料配比不变，反应温度改变（聚合反应器温度改变，预聚合反应器温度不变）的情况下，考察了转化率、重均分

6、子量随反应温度的变化规律，如图1和2所示。Fig.1InfluenceonconversionbychangeoftemperatureFig.2Influenceonweightaveragemolecularweightbychangeoftemperature图1表明转化率和重均分子量都随着聚合温度的升高而升高。随着温度升高，聚合速率常数增大，导致聚合反应速率增大，丙烯聚合量增加，丙烯的转化率也随之增加。但是工艺操作温度没有为追求更高的转化率而选择在更高的温度，而是选择在70℃，主要是因为当温度过高时，将

7、导致反应速率快，浆液固含率高，粘度大，不利于传热，容易引起局部过热而导致结块堵塞输送管线，使聚合反应难以控制。在稳态条件下重均分子量有一个简单的关系式[1]如下：(20)其中：Q称为聚丙烯的多分散指数，在稳态条件下可以视为常数；MWC3为丙烯的摩尔质量；[C*]是催化剂活性中心浓度。因kp的指前因子kp0远大于ktr的指前因子ktr0，且活化能相同[2]，所以当温度升高时，kp增长的速度大于ktr增长的速度，所以重均分子量随着温度的升高而增加。2.2丙烯进料量对转化率和重均分子量的影响在反应温度（工艺温度70℃

8、）、催化剂进料量和氢气进料量不变的情况下，考察丙烯进料量改变对转化率和重均分子量的影响，如图3和图4所示。Fig.3InfluenceonconversionbychangeofFig.4Influenceonweightaveragemolecularweightpropylenefeedflowratebychangeofpropylenefeedflowrate图3表明，丙烯进料