尼龍66聚合過程的模型化與模擬.pdf

1、化工生產過程的模型化研究是指導工業(yè)生產、改進現有工藝和解決技術瓶頸制約因素的重要方法。目前聚合過程建模中存在物性計算、反應動力學、傳質動力學等方面的難點，本文以尼龍66(PA66)連續(xù)生產工藝過程為對象，基于反應機理建立了全流程反應-傳質動力學穩(wěn)態(tài)模型。利用模型對工業(yè)裝置的反應溫度、反應壓力和停留時間等工藝操作條件進行分析，為工業(yè)生產過程工藝優(yōu)化提供指導。
　　1、選擇UNIFAC活度系數方法，針對PA66聚合體系對組分進行基團劃

2、分，定義的新基團為羧基和氨基形成的締合結構及其相鄰亞甲基（-CH2COO-·+H3NH2C-）、羧基及其相鄰亞甲基(-CH2COOH)和酰胺鍵及其相鄰亞甲基（-CH2CONHCH2-），采用加和法計算了基團的體積參數和表面積參數。利用PA66鹽-水的固液平衡實驗數據以及PA66鹽的熔點和摩爾熔化焓，回歸得到UNIFAC模型的基團交互作用參數?；诖罱ǖ腢NIFAC物性模型預測了0～100℃范圍內PA66鹽在水中的溶解度，與實驗數據的平均

3、相對誤差為2.1％;采用該模型進一步計算工業(yè)操作條件下的鹽濃度，與Aspen平臺自帶的UNIFAC模型比較，其誤差從20％左右降到5％以下。
　　2、對PA66聚合過程的反應機理、反應動力學常數和傳質動力學常數進行歸納分析，確定動力學常數的合理范圍。反應器和減壓器單元僅發(fā)生鹽脫水、縮聚反應和水解反應;聚合器單元操作溫度高且體系黏度大，增加熱降解等副反應及傳質模塊?？疾靹恿W常數對質量指標數均分子量和鹽含量的影響規(guī)律;根據水萃取法測

4、定的工業(yè)樣品鹽含量和特性黏度法測定的分子量數據整定動力學常數，建立了基于反應機理的全流程反應-傳質穩(wěn)態(tài)模型。采用不同負荷工業(yè)生產過程的數據對模型進行了驗證，模擬值與實驗值吻合。
　　3、對PA66聚合過程進行模擬分析，考察了反應器、減壓器和聚合器單元操作條件如反應溫度、反應壓力和停留時間，對聚合物的質量流量、數均分子量、鹽含量和降解副產物環(huán)戊酮端基含量等產品質量指標的影響趨勢。提高反應器溫度、降低反應器壓力和一定程度上延長聚合器停