试析淤浆聚乙烯生产流程aspen建模

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1、浙江大学硕士学位论文淤浆聚乙烯生产流程ASPEN建模姓名：沈航申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：冯连芳20060201浙江大学硕士学位论文摘要化工生产流程的模型化是指导工业生产、提高企业经济效益的重要方法，合理准确的过程模型可用于寻找生产瓶颈、新牌号设计以及牌号切换策略优化等方面。本文以乙烯淤浆聚合工业装置为研究对象，对生产流程建立了稳态和动态模型。针对淤浆聚乙烯装置特点，充分考虑聚合体系物性和聚合动力学等方面的复杂性和特殊性，解决了建模过程中物性计算、动力学机理和参数等方面的很多难点，取得了以下结论：1、建立准确的淤浆聚乙烯体系的物性

2、模型。采用PC．SAFT状态方程对聚合体系进行物性计算，利用实验数据回归得到乙烯、己烷、氢气和聚乙烯的PC．SAFT状态方程的一元参数，乙烯一己烷、氢气，己烷、氢气．乙烯、乙烯．聚乙烯和聚乙烯．己烷的二元参数；利用再参数化后的PC．SAFT状态方程计算体系物质的物性和相平衡，计算结果与实验值符合较好；并对聚合体系进行汽液平衡计算，聚合釜内气相中的乙烯和氢气的摩尔分率之比和工业测量数据符合的很好。2、建立高密度聚乙烯熔融指数和分子量及其分布的关联式。利用工业样品分析数据回归B-R(MI=G’·麝：’)方程、金日光l式(Log(^矽=A+B109^

3、丸+Clog(PDI))和金日光2式(Log㈣)-A+Blog％+C(PDI))的参数，并比较各个关联式的计算结果，得到聚乙烯熔融指数(Mh，重均分子量(Mw)以及分散指数(PDl)的关联式为：Log(^删=20．69．4．04logMw．0．0044(PDI)。3、建立淤浆聚乙烯工业生产的多活性位动力学模型。选择与生产状况接近的文献中的反应机理和动力学数据作为基准，进行动力学参数对乙烯转化率和聚乙烯分子量的灵敏度分析；乙烯转化率随着链增长常数的增大而增大，随着自失活常数的增大而减小，聚乙烯分子量随着链增长常数的增大而增大，随向氢气链转移常数的

4、减小而增大；根据三个不同牌号的工厂数据分别调节链增长常数和自失活常数，使单活性位动力学模型可以准确计算乙烯的转化率；根据Schutz-Flory最可能分布解析工业聚乙烯样品的分子量，得到该体系催化剂含有淤浆聚乙烯生产流程ASPEN建模5个活性位；根据某牌号的生产状况和产物的分子量分布主要调节链增长常数和向氢气链转移常数，得到其多活性位的动力学参数，利用该组参数可以很好模拟该牌号的生产过程和聚合物的分子量及分布。4、建立淤浆聚乙烯的稳态模型并将其应用于新牌号的开发。确定物性状态方程及其参数，动力学机理及其参数之后，分别利用工业并联和串联牌号的生产

5、数据对稳态模型进行验证，模型计算聚乙烯产量和分子量分布都和工业数据较为吻合。采用稳态模型计算得到氢气进料对聚乙烯熔融指数的影响情况，确定在其他操作条件不变的情况下，将氢气进料量从57．76m3／b_r升至94．2m3脏时，聚乙烯熔融指数从23．979／10rain升至1709／10min，达到新牌号的熔融指数要求。5、建立动态模型并应用动态模型考察负荷改变过程参数的变化情况。以稳态模型为基础建立符合工业控制策略的动态模型，采用该动态模型对真实牌号切换过程进行模拟，考察聚乙烯产量和分子量的变化趋势，产物的熔融指数变化过程以及切换时间都符合工业数据

6、，充分说明该动态模型的准确性。并采用动态模型计算负荷变化过程，得到了在不同目标负荷下，所需的切换时间、聚乙烯产量和熔融指数的变化规律。关键词：聚乙烯，建模，AspenPlus，过程模拟．1I．浙江大学硕士学位论文AbstractDevelopingamathematicmodelcallbeallimportantmethodtoimproveindustrialprocesses．Anappropriatemodelcarlbeappliedtoidentifymanufacturingbottleneck，designnewgradeand

7、optimizethegrade—transitionstrategies．Inthisthesis，bothsteadyanddynamicmodelshavebeendevelopedforanindustrialslurryethylenepolymerizationprocess．Theyhavetakenintoaccountthecomplexityandcharacteristicsoftheprocessapparatus，polymerizationsystemproperties，andpolymerizationkinet

8、icsmechanism．Themainresultsareasfollows：Anappropriatepropertymodelfortheeth