基于丙烯聚合反应器模型化研究

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1、北京化工大学硕士学位论文丙烯聚合反应器模型化研究姓名：刘占卫申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李建伟20090602摘要丙烯聚合反应器模型化研究丙烯聚合的模型研究是当今控制研究的热点之一。丙烯聚合的反应机理非常复杂，至今无法完全分析清楚，而且聚丙烯生产工艺多种多样，如何准确表述丙烯聚合的动力学行为，计算反应体系的热力学物性数据，并实现聚合过程的计算机仿真与模拟是进行反应器优化设计和控制的基础。首先，分析了丙烯聚合的反应机理并得到了一个简化的聚合机理，为模型的建立提供了理论基础；利用经验方程式和PC．SAFT状态方程计算了反应体

2、系的热力学物性数据，为模型的精确计算提供了基础。其次，以丙烯气相聚合连续搅拌釜反应器(CSTR)为研究对象，根据物料和能量衡算方程式，建立了丙烯气相聚合反应器模型。模拟计算出了固含率、单体浓度、气相氢气浓度、反应温度等重要变量以及这些变量的稳态和动态变化规律，为气相丙烯聚合过程的先进控制奠定了基础。并从反应器的热量衡算入手，分析了反应器的操作性能，指出了其热稳定性随操作条件变化的规律。模型中的动力学参数采用文献发表的数据，并在实际计算过程中进行修正。最后，以液相丙烯聚合环管反应器(LR)为研究对象，建立了该反应器的模型主要由物料衡算、

3、能量衡算及动力学方程组成，计算出关键过程变量沿管长的分布情况，分析不同循环比对浆液固含率、反应T北京化工人学硕jj学位论文温度等关键指标的影响，同样从反应器的热量衡算入手，分析了反应器的热稳定性；从聚合反应机理出发，建立了聚丙烯熔融指数的数学模型，为丙烯聚合过程的先进控制优化和质量控制奠定了基础。关键词：聚丙烯；连续搅拌釜反应器；环管反应器；模型llABSTRACTSTUDYoFMODELINGOFPRoPYLENEPoLYMERIZATIONREACTORThestudyofmodelingPropylenepolymerizati

4、onisoneofthehotofcontrolling．ThereactionmechanismofpropylenepolymerizationisSOcomplexthatithasnotbeenmadeclearcompletelyyet，asthepolymerizationprocessesarevarious，itisimportanttoaccuratelyanalysisthekineticsofpropylenepolymerization，calculatethethermodynamicdataandcondu

5、ctsimulationoncomputer,whichcanprovidebasisforthedesignofoptimizationandcontrolsystemofpolymerizationreactors．Firstly,thereactionmechanismofpropylenepolymerizationwasanalyzedandasimplifiedmechanismwasaccepted，whichprovidesatheoreticalbasisforthemodeling；thethermod)rnami

6、cdatawascalculatedusedexperiencedequationandPC—SAFTequationofstate，whichprovidesabasisfortheaccuratecalculationofmodel．Secondly,basedonthemassbalanceequations，energybalanceequationsandreactionkineticequations，amodelofgas—phasepropylenepolymerizationincontinuousstirred—t

7、ankreactorisdeveloped，whichcallpredicttheimportantprocessvariables，suchassolidconcentration，monomerconcentration，hydrogenconcentration，reactiontemperatureaslII北京化工大学硕L学位论文wellastheirsteady-stateanddynamicchanges，whichprovidesbasisfortheoptimaldesignofadvancedcontr01．Ina

8、ddition，thethermalstabilityofthereactorisinterpretedandanalyzedtheoreticallythroughtheenergybalance．Thekinetic