基于機理法的丙烯腈聚合反應(yīng)裝置建模與仿真研究.pdf

1、在聚合反應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過程中，建立一個既能反映出聚合反應(yīng)動力學機理又能反映出裝置運轉(zhuǎn)工程特性的，并且以聚合反應(yīng)裝置整體為研究對象的數(shù)學模型是非常重要和必要的。結(jié)合聚合反應(yīng)裝置建模，不僅有利于掌握聚合裝置過程的內(nèi)在規(guī)律，而且是聚合生產(chǎn)進行優(yōu)化、產(chǎn)品更換型號和提高生產(chǎn)效率的理論基礎(chǔ)。由于聚合反應(yīng)體系和工業(yè)聚合過程具有的復雜性，造成聚合反應(yīng)建模，尤其是聚合反應(yīng)與其裝置結(jié)合起來建模成為化工過程中的一個難題。
　　本論文以丙烯腈(AN)、醋酸乙

2、烯(VA)為單體，氧化還原體系NaClO3-NaHSO3為引發(fā)劑的自由基水相懸浮聚合的過程作為研究對象。采用機理法并結(jié)合裝置特性分別建立了丙烯腈聚合反應(yīng)裝置穩(wěn)態(tài)模型和動態(tài)模型。依靠工業(yè)生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)，采用隨機優(yōu)選法對穩(wěn)態(tài)模型的待定參數(shù)-各反應(yīng)速率常數(shù)進行了擬合。以物料在裝置內(nèi)的停留時間為變量對裝置內(nèi)各物料濃度和兩單體轉(zhuǎn)化率及平均分子量進行了數(shù)值計算和模型仿真。根據(jù)定態(tài)近似法原理對復雜的穩(wěn)態(tài)模型進行了簡化處理，為建立聚合反應(yīng)裝置的動態(tài)模型做

3、了準備工作。
　　根據(jù)物料平衡和能量平衡原理建立了聚合反應(yīng)裝置-連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器(CSTR)的動態(tài)數(shù)學模型。使用生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)對聚合裝置模型開車過程進行了仿真，比較直觀地反映了釜內(nèi)各個物料濃度、單體轉(zhuǎn)化率、平均分子量和反應(yīng)溫度等重要指標的動態(tài)變化特性。隨后，利用裝置的動態(tài)模型對丙烯腈聚合反應(yīng)影響因素進行了研究和仿真工作。最后，對聚合裝置的熱穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)工作點進行了分析研究，給出了反應(yīng)器溫度動態(tài)響應(yīng)仿真結(jié)果和穩(wěn)態(tài)工作點穩(wěn)定性分析結(jié)果。