工業(yè)聚酯裝置生產(chǎn)過(guò)程建模與分析.pdf

1、化工生產(chǎn)過(guò)程建模對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)、改進(jìn)現(xiàn)有工藝、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益等方面具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　 以工業(yè)上連續(xù)生產(chǎn)的聚酯五釜工藝流程為對(duì)象，對(duì)酯化工段、預(yù)縮聚工段、終縮聚工段建立基于反應(yīng)機(jī)理的全流程穩(wěn)態(tài)模型，針對(duì)聚酯工業(yè)裝置特點(diǎn)，充分考慮聚合體系物性、聚合動(dòng)力學(xué)、傳質(zhì)等方面的復(fù)雜性和特殊性，解決了建模過(guò)程中反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)常數(shù)、傳質(zhì)過(guò)程模型及參數(shù)等方面的難點(diǎn)，并利用模型對(duì)生產(chǎn)裝置的進(jìn)料摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力等工藝操作參數(shù)進(jìn)行分析，為聚酯

2、生產(chǎn)過(guò)程工藝參數(shù)調(diào)整提供指導(dǎo)。具體創(chuàng)新性結(jié)果如下：
　　 1、歸納分析文獻(xiàn)報(bào)道的酯化階段反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)，對(duì)動(dòng)力學(xué)常數(shù)進(jìn)行分析得出適用于質(zhì)子酸和Sb3+催化體系下反應(yīng)速率常數(shù)的合理范圍。根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)修正了酯化反應(yīng)、縮聚反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)常數(shù)，建立了規(guī)?；埘パb置酯化過(guò)程的機(jī)理模型，其相對(duì)偏差在4％以內(nèi)?？疾炝瞬僮鳁l件對(duì)PET質(zhì)量流量、酯化率、二甘醇質(zhì)量含量的影響，增加PET質(zhì)量流量和酯化率需增大乙二醇與對(duì)苯二甲酸進(jìn)料摩爾比、溫度、

3、壓力和停留時(shí)間，減少二甘醇生成量需降低乙二醇與對(duì)苯二甲酸進(jìn)料摩爾比、溫度、壓力和停留時(shí)間。
　　 2、預(yù)縮聚過(guò)程中主要考察的副反應(yīng)為二甘醇生成和乙烯生成的反應(yīng)。對(duì)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)常數(shù)進(jìn)行靈敏度分析，得出預(yù)縮聚階段對(duì)物料平均分子量、酯化率和二甘醇含量影響較大的是酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。用工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)修正了動(dòng)力學(xué)常數(shù)，建立了預(yù)縮聚工段的反應(yīng)機(jī)理模型并進(jìn)行了驗(yàn)證，其重要參數(shù)的相對(duì)偏差在1%以內(nèi)。利用模型考察了操作條件如乙二醇和對(duì)苯二甲酸進(jìn)料摩

4、爾比、溫度、壓力和停留時(shí)間對(duì)預(yù)縮聚釜出口物料質(zhì)量指標(biāo)的影響，增加溫度、壓力、停留時(shí)間使酯化率、二甘醇含量和平均分子量增大。
　　 3、終縮聚過(guò)程的主反應(yīng)為縮聚反應(yīng)，主要的副反應(yīng)是熱降解反應(yīng)。分析了終縮聚釜的操作狀況，建立了終縮聚釜的傳質(zhì)框架模型。通過(guò)終縮聚過(guò)程的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)和傳質(zhì)因子對(duì)關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)如聚合物平均分子量、副產(chǎn)物乙烯和二甘醇含量等的靈敏度分析，修正了反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)常數(shù)和傳質(zhì)因子，建立了終縮聚工段的機(jī)理型模型，模型誤差在

5、1%以內(nèi)。對(duì)終縮聚過(guò)程操作條件進(jìn)行分析，提高轉(zhuǎn)速可使反應(yīng)出口物料平均分子量增大；提高反應(yīng)溫度和真空度、減小反應(yīng)停留時(shí)間使出口物料二甘醇的含量降低。
　　 4、酯化階段和預(yù)縮聚階段操作條件對(duì)產(chǎn)品的影響分析獲得進(jìn)料摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力和停留時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響趨勢(shì)。對(duì)副產(chǎn)物二甘醇含量影響最大的是乙二醇和對(duì)苯二甲酸進(jìn)料摩爾比，其次依次是酯化階段的停留時(shí)間、壓力和溫度，對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量影響最大的是乙二醇和對(duì)苯二甲酸進(jìn)料摩爾比，對(duì)平均分子量影