工業(yè)聚酯裝置生產過程建模與分析.pdf

1、化工生產過程建模對指導生產、改進現有工藝、提高企業(yè)經濟效益等方面具有現實意義。
　　 以工業(yè)上連續(xù)生產的聚酯五釜工藝流程為對象，對酯化工段、預縮聚工段、終縮聚工段建立基于反應機理的全流程穩(wěn)態(tài)模型，針對聚酯工業(yè)裝置特點，充分考慮聚合體系物性、聚合動力學、傳質等方面的復雜性和特殊性，解決了建模過程中反應機理和動力學常數、傳質過程模型及參數等方面的難點，并利用模型對生產裝置的進料摩爾比、反應溫度、反應壓力等工藝操作參數進行分析，為聚酯

2、生產過程工藝參數調整提供指導。具體創(chuàng)新性結果如下：
　　 1、歸納分析文獻報道的酯化階段反應機理和動力學，對動力學常數進行分析得出適用于質子酸和Sb3+催化體系下反應速率常數的合理范圍。根據工業(yè)生產數據修正了酯化反應、縮聚反應的動力學常數，建立了規(guī)?；埘パb置酯化過程的機理模型，其相對偏差在4％以內?？疾炝瞬僮鳁l件對PET質量流量、酯化率、二甘醇質量含量的影響，增加PET質量流量和酯化率需增大乙二醇與對苯二甲酸進料摩爾比、溫度、

3、壓力和停留時間，減少二甘醇生成量需降低乙二醇與對苯二甲酸進料摩爾比、溫度、壓力和停留時間。
　　 2、預縮聚過程中主要考察的副反應為二甘醇生成和乙烯生成的反應。對反應的動力學常數進行靈敏度分析，得出預縮聚階段對物料平均分子量、酯化率和二甘醇含量影響較大的是酯化反應和縮聚反應。用工業(yè)生產數據修正了動力學常數，建立了預縮聚工段的反應機理模型并進行了驗證，其重要參數的相對偏差在1%以內。利用模型考察了操作條件如乙二醇和對苯二甲酸進料摩

4、爾比、溫度、壓力和停留時間對預縮聚釜出口物料質量指標的影響，增加溫度、壓力、停留時間使酯化率、二甘醇含量和平均分子量增大。
　　 3、終縮聚過程的主反應為縮聚反應，主要的副反應是熱降解反應。分析了終縮聚釜的操作狀況，建立了終縮聚釜的傳質框架模型。通過終縮聚過程的反應動力學常數和傳質因子對關鍵質量指標如聚合物平均分子量、副產物乙烯和二甘醇含量等的靈敏度分析，修正了反應的動力學常數和傳質因子，建立了終縮聚工段的機理型模型，模型誤差在

5、1%以內。對終縮聚過程操作條件進行分析，提高轉速可使反應出口物料平均分子量增大；提高反應溫度和真空度、減小反應停留時間使出口物料二甘醇的含量降低。
　　 4、酯化階段和預縮聚階段操作條件對產品的影響分析獲得進料摩爾比、反應溫度、反應壓力和停留時間對產品的影響趨勢。對副產物二甘醇含量影響最大的是乙二醇和對苯二甲酸進料摩爾比，其次依次是酯化階段的停留時間、壓力和溫度，對產品產量影響最大的是乙二醇和對苯二甲酸進料摩爾比，對平均分子量影