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本文给出一种新的基于机理动态数学模型、在线实时计算聚烯烃产品物性指标的方法。
本文以Spheripol环管反应器丙烯(PP)聚合反应为重点,从反应动力学出发,按具有轴向扩散的过程建立丙烯聚合的分布参数动态模型。为适应在线实时计算的要求,合理简化为多段具有时间滞后的CSTR,并将互相关联的预聚合反应器、冷却水系统和PP反应器作为一个整体,建立其机理动态数学模型。利用这一模型在线实时计算反应器中各组分浓度等的实时变化,用于聚烯烃物性计算中。
将反应动力学方程用于实际生产过程中的一个难点是频率因子的确定,常当作常数处理,使计算结果难于适应实际生产过程。本文提出用宏观反应热-单位质量的反应物反应时释放的热量来衡量反应进行的程度,取代反应温度,并作为一个重要因素用于聚烯烃物性计算中。
宏观反应热是不可实测的,本文根据反应器质量和能量平衡关系建立动态数学模型,推导出PP环管反应器、LDPE管式反应器、HDPE连续搅拌反应器和LLDPE气相流化床反应器中宏观反应热的在线实时计算方法。
本文由PP反应机理,推导出以宏观反应热、反应器中各组分浓度为自变量的熔融指数在线计算数学表达式,宏观反应热与组分浓度均由反应器动态模型实时计算得到,形成熔融指数在线实时计算结果。
改变原料进料量和其它操作条件的仿真表明,本文提供的在线实时计算结果优于已有方法给出的结果,为聚烯烃生产产品质量的平稳控制和减少产品牌号切换损失提供了在线实时依据。