探究聚丙烯过程稳态、动态建模及分析

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1、天津大学硕士学位论文聚丙烯过程稳态、动态建模及分析姓名：游存芳申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李士雨;宋登舟20060601中文摘要丙烯聚合过程的建模和牌号切换过程的优化控制是聚丙烯研究的重要课题，由于聚合反应过程的高度复杂性、偶合性和高度非线性以及控制目标所涉及的关键变量无法测量或在线测量，使得过程建模及其模拟存在较高的技术难度。采用配位聚合反应理论研究了丙烯聚合机理，在收集分析文献值并结合工业装置操作数据的基础上，提出了采用高效载体催化剂(TK以T—OF催化剂)Hypol工艺丙烯液相本体聚合过程的反应机理，并确定

2、了所采用催化剂的活性位数目以及每个活性位相关的反应动力学参数。从聚合反应的机理出发，使用PolymersPlus和AspenDynamics软件，建立了燕山石化Hypol工艺聚丙烯装置的稳态和动态模拟模型。模型包含：汽液相平衡计算；反应器质量平衡和能量平衡；催化聚合反应动力学：分子量与熔融指数的关联式等。通过稳态模型可以计算熔融指数(Meltindex)、预测产品质量，从而进行新产品牌号的研究开发。本文在稳态模型的基础上，分析了氢气进料流率、反应温度及停留时间对产品熔融指数的影响。从稳态出发推广到动态模型，可以更好地监测和控制

3、装置无法在线测定和滞后时间较长的产品质量指标，提高产品质量，优化牌号切换策略，缩短牌号过渡时间。关键词丙烯，聚丙烯，PolymersPlus模拟DynamicsPlusAbstractThemodelingofthepropylenepolymerizationprocessandtheoptimalcontrolofproductpropertiesduringgradetransitionsarethemostsignificantprojectsofpolypropylene．mpolymerreactionisahig

4、hcomplexity,hi曲coupledandhighno．1inearityprocess．thereiSnowaytomeasurethecontroltargetanditSkeyvariableonline．thisIcadsthesimulationandmodelingforpolymerreactionprocessverydifficult．Inpresentdissertation．acomprehensivesteadystateanddynamicsmodelforliquidphasebulkpro

5、pylenepolymerizationplantinBYPCwasdevelopedbyusingPolymersPlusandDynamicsPlusofASPENTECH．Thesteadystatemodelcontainsgas-liquidequilibrium，materialbalanceandenergyequilibrium，kineticsofpolymerization，andthecorrelativeequationformolecularweightandMeltIndex．Thoughthere

6、isn’tunanimousagreementonthemechanismofpolymerizationofpropylene，weadoptedthemostpopulartheory--combinationpolymerizationtheoryandproposedsomeassumptionsonthekineticreactionstOfacilitatethemodel．Basedonanalysisofcollectionofliteratureandtheplantoperatingdata，wesugge

7、stedthereactionmechanismforHypolprocessliquidphasebulkpropylenepolymerizationUSingTK-AT．OFcatalystandthenumberofcatalystsitetype．andestablishedthereactionkineticsateachsitetype．Bythesteadystatemodel，wemaypredictproductpropertyanddevelopnewpolypropylenegrade；fromthes

8、teadystatemodel，wedevelopeddynamicsmodel，bythedynamicsmodel，wemaymonitorandcontroltheproductqualitytargetwhichcouldnotbeenmeasuredonlineto