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1、北京石油化工学院学报第16卷第1期Vol.16No.1JournalofBeijingInstituteof2008年3月Mar.2008Petro-chemicalTechnologyAspen苯乙烯聚合过程转化率和PDI的分析顾凯许晓迪刘太奇(北京石油化工学院材料科学与工程系,北京102617)摘要利用AspenTechInc.的PolymerPlus软件建立了以过氧化特丁基TBP为引发剂,三釜温度分别为110,120和160的苯乙烯三釜连续本体常压聚合的反应过程模型,利用灵敏
2、度分析方法对影响产品转化率和分子量分散度(PDI)的引发剂浓度、反应温度等因素进行了分析;得出了引发剂量的增加可以提高产品转化率同时使分子量分散度下降;链转移剂量的增加使产品转化率下降同时使分子量分散度上升;在首釜温度107出现MW的最大值;增加釜的体积可以同时提高转化率,降低分子量分散度。关键词PolymerPlus;苯乙烯;聚合;PDI中图法分类号TQ320聚苯乙烯的物理性质优良,易于加工成型,每层内冷管由三个120的扇形组成,三个扇形价格低廉,可与多种有机物反应形成性能更好之间的空
3、隙正好可让搅拌叶轮通过,便于叶轮的共聚物,因此在工业上得到广泛应用;在实际的安装和检修。塔内共有108层冷却弯管和生产中一般分为通用级聚苯乙烯(GPPS)和抗109层三叶斜桨。搅拌器由塔底的液压马达驱冲级聚苯乙烯(HIPS),另外还有发泡聚苯乙烯动。这样的反应器结构主要是使反应器内物料和各种共聚物。笔者选用了AspenTechInc.尽量呈平推流流动,有利于提高反应器的生产[1]开发的化工过程模拟软件AspenPlus,效率。运用其中Polymer模块中灵敏度分析功能对苯苯乙烯单体经油品车间用
4、管道批量送入,乙烯本体聚合过程进行了模拟,主要研究通用并与引发剂、链转移剂充分混合后进入首釜。级聚苯乙烯在整个合成过程中聚合工段各工艺从首釜出来的物料直接在等压条件下进入二条件对其转化率和分子量分散度的影响。釜、三釜进行本体聚合。完成计划转化率的物料从三釜中送出,进入换热器加热,于200进1流程简述入第一闪蒸罐,在一个大气压下分离出未反应在聚合方法上,苯乙烯可以选用本体聚合、的单体苯乙烯及其齐聚物等。然后进入第二闪悬浮聚合、溶液聚合和乳液聚合。但工业上多蒸罐,在与第一闪蒸罐相同的温度和压力下,在
5、选用前两种方法,由于本体法具有产品纯净、反水蒸气环境中蒸馏得到聚苯乙烯产品,经过造应速度快、后处理简单、三废少等突出优点,这粒计量均化,即得到聚苯乙烯粒料。未反应的对GPPS趋向于采用本体法生产提供了很好的苯乙烯及其它添加剂回收循环使用。前景。运用PolymerPlus模拟的工艺流程如图1设计采用苯乙烯三釜连续本体聚合工艺,所示。以过氧化特丁基TBP为引发剂,三釜温度分别为110,120和160,常压聚合[2-4]。三个2流程模拟立式反应器串联操作,搅拌叶轮采用三叶斜桨,21系统组分确定
6、根据图1所示流程进行稳态模拟。首先定收稿日期:2008-01-07义在聚合及其分离过程中各种化学组分。在聚50北京石油化工学院学报2008年第16卷图1苯乙烯三釜连续本体聚合ASPEN建模合部分包含的组分有:单体苯乙烯(用STY表供了大量的物性方法,模型中各组分物性可以示)、引发剂过氧化特丁基TBP、助引发剂CI-选用多种物性方法的组合来描述,而且还可以NI、链转移剂乙苯EB与十二烷硫醇DDM、产使用用户自定义的参数。笔者建模中物性方法品通用级聚苯乙烯GPPS(用PS-1表示
7、)。选择POLYNTRL。用Redlich-Kwong(RK)PolymerPlus提供一种灵活的方法来表征状态方程和Non-RandomTwo-Liquid聚合物的属性。在PolymerPlus中,化学物质(NRTL)行为参数进行较低压力下聚合物、链分为以下几类:普通物质、链段、齐聚物和聚合段和单体之间相互作用的模拟及相平衡和物性物。普通物质就是所用的小分子化学物质。链计算。段就是聚合物中的重复单元。齐聚物就是聚合23聚合动力学模型度小于20的聚合物,而聚合物就是通常意义上模拟采用自由基反应动
8、力学框架,建立如的大分子聚合物。在这几类物质中,比较特殊下基本反应:的就是链段。在PolymerPlus中,链段就像普(1)Init-dec*通化学物质一样,他们有各自的特性数据。链Tbpn.R段包括3种:重复单元、端点、接枝点。聚合物(2)Init-sp的一切性质都是由组成该聚合物的链段类型、Sty+CiniP1[Sty-seg]数量和组成形式来决定的,如共聚物组成、聚合(3)Chain-ini*度、分子量、接枝率以及热容、焓等热力学性质。Sty+RP1[St
