LDPE釜式反應(yīng)器混合特性研究.pdf

1、低密度聚乙烯(LDPE)釜式反應(yīng)器中，混合情況不但與反應(yīng)器的安全、穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)，而且直接影響聚合產(chǎn)物的性質(zhì)。深入研究LDPE釜式反應(yīng)器的宏觀混合和微觀混合特性，結(jié)合反應(yīng)器混合模型和聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，建立反應(yīng)器混合特性與LDPE產(chǎn)品性質(zhì)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)深入理解該工藝的特點(diǎn)和反應(yīng)器的操作優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)意義。本文圍繞這一主題開(kāi)展了如下三方面的工作。
　　首先，針對(duì)LDPE釜式反應(yīng)器建立冷模實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)對(duì)宏觀混合時(shí)間和停留時(shí)間分

2、布的系統(tǒng)考察，掌握了其宏觀混合特性。研究發(fā)現(xiàn)，中部軸承套起到分區(qū)擋板的作用，反應(yīng)器可分為上下兩個(gè)分區(qū)，分區(qū)內(nèi)部混合情況良好。實(shí)驗(yàn)條件下，多股進(jìn)料不但可以保證物料在整個(gè)反應(yīng)器中較好的分散，還可使總停留時(shí)間分布(RTD)受攪拌轉(zhuǎn)速的影響較小。對(duì)于多股進(jìn)料的體系，RTD的無(wú)因次方差分析結(jié)果與實(shí)際情況相矛盾，而基于信息熵理論的信息熵混合度M能準(zhǔn)確地反映流體的流動(dòng)與混合情況。
　　其次，在LDPE釜式反應(yīng)器冷模實(shí)驗(yàn)裝置中，采用碘化物-碘酸鹽

3、平行競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)體系研究了其微觀混合規(guī)律，并對(duì)工業(yè)反應(yīng)器的微觀混合情況進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，微觀混合效果隨攪拌轉(zhuǎn)速的增大而變好，隨液體粘度的增大而變差，粘度對(duì)微觀混合的影響大于攪拌轉(zhuǎn)速的影響。由團(tuán)聚模型確定實(shí)驗(yàn)條件下的微觀混合時(shí)間tm介于0.003～0.05 s。基于工業(yè)反應(yīng)器中離析指數(shù)-粘度的關(guān)系與冷模實(shí)驗(yàn)裝置相同這一假設(shè)，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)反應(yīng)溫度為260℃時(shí)，tm(0.03～0.05 s)遠(yuǎn)小于特征反應(yīng)時(shí)間tr(0.9 s)，微觀混合對(duì)聚合反

4、應(yīng)的影響較小;當(dāng)溫度達(dá)到290℃時(shí)，tm(0.013 s)與tr(0.1 s)接近，微觀混合對(duì)聚合反應(yīng)的影響不可忽視。
　　最后，建立了反映LDPE釜式反應(yīng)器中非理想混合特性的分區(qū)混合模型——PFR-CSTR-PFR組合模型，并結(jié)合自由基聚合動(dòng)力學(xué)對(duì)工業(yè)上反應(yīng)工段進(jìn)行Aspen模擬，考察了操作變量和混合情況對(duì)聚合產(chǎn)品的影響。由停留時(shí)間分布實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到模型參數(shù)（全混比和返混比）并對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)返混比隨攪拌雷諾數(shù)變化的曲線確