探究聚酯预缩聚反应器的模拟研究

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1、天津大学硕士学位论文聚酯预缩聚反应器的模拟研究姓名：吴家全申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李富荣2001.12.27丕洼盔堂塑±堂焦迨塞塑冀摘要本文是：-[业聚酯预缩聚反应器模拟研究的总结。预缩聚反应是有多个相互关联的复杂化学反应。实现这些反应的新型上流式预缩聚反应器(UFPP)是一个有特殊结构的塔形反应器，塔内有16块环形和泡罩形塔板。反应物由下而上流动过程中完成化学反应以及气液相的混合和分离。对全过程的模拟应先分别解决反应动力学和流体力学问题，然后进行综合。为此设计了反应动力学(热模)和流动状

2、态(冷模)两个实验模型装首进行实验研究。1，热模实验。(1)建立了五釜并联的动力学实验装置，解决了高真空高粘度物系反应过程中取样难和分批实验操作条件同一的问题，获得了预缩聚反应进程的准确数据。(2)通过反应机理分析，合理的归并简化建立了特性粘度变化率、端羧基变化率、二圩醇变化率及水和乙二醇生成率的数学模型，通过实验数据回归得到了上述数学模型的待定系数，模拟计算结果与实验值吻合很好。}2，冷模实验<1)建立了能代表工业反应器结构特点的片状模型，观察了在不同气、液相流量，不同液体粘度条件下，模型各个区域、各个部

3、位流体流型的变化和操作负荷的上、下限；测定了在各种条件下流体通过窄缝和环隙的压力降；测定了物流通过环隙和板上的停留时间分布。(2)通过实验现象的分析和实验数据的整理，利用流体力学的基本原理建立了窄缝和环隙的压力降、堰上液层高度及液体在板上和环隙停留时间的数学模型，用最小二乘法回归实验数据，得到各关联式的待定参数，模拟计算结果与实验值也吻合很好。r3，预缩聚反应器的模拟计算i根据热模实验和冷模实验得到的数学模型，编制了由下而上=的逐板计算程序。对顷缩聚过程的化学反应和物流流动进行模拟汁算，反应器出口特性粘度和

4、全塔压降的计繇值与现场操作数据十分接近。说明模拟计算的精确性很高，这一研究成果将对预缩聚的生产操作、优化控制和新装置的设计提供依据。}关键词：模拟预缩聚反应器反应动力学模型压力降模型堰【二液层高度停留时间＼／L、_、丞违盔堂堡主堂丝迨錾．垒旦§!坠￡!ABSTRACTThisarticleisasummaryofsimulationstudyonindustrialpolyesterprepolymerizationreactor．Therearemanyreciprocallyassociativerea

5、ctionsintheprepolymerizationreactionThesereactionscarryoutinthenewtypeupflowprepolymerizationreactor(UFPP)whichisintowershapewithspecialstructure．Thereare16stingerandbubbleplatesinthecolumn．Thereactionmassflowupwardcarryingoutthereactionsandliquid—gassinte

6、rmixingandseperatingsimultaneously．InordertocompletetheprocesssimulationthechemicalkineticandhydrodynamicproblemmustbesettledfirstandtwoofthembeintegratedafterwardsTodealwiththesewedesignedtwoexperimentalmodeldevicesforchemicalkinetics(hoatmodel)andhydrody

7、namics(coldmodel)seperatelytOcarryouttheexperimentresearch．1，Hoatmodelexperimentation(1)Thekineticexperimentalequipmentwith5reactorsetsinparallelisbuilttosolvethesamplingdifficultyduringreactioninhighviscositymaterialathi曲vacumnsystemandexperimentalproblem

8、ofbatchoperationinsamecondition．Theaccurateparameterabouttheprepolymerizationreactionprogressisobtained．(2)Throughmechanismanalysisandreactionmergerandpredigestionthekineticmodelsarebuiltforthedifferentialofi