12132.醋酸乙烯聚合反應(yīng)失控特性及災(zāi)害控制技術(shù)研究

1、碩士學(xué)位論文醋酸乙烯聚合反應(yīng)失控特性及災(zāi)害控制技術(shù)研究RunawayCharacteristicsandDamageControlTechnologyofPolymerizationofVinylAcetate學(xué)21307232大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要醋酸乙烯為有機(jī)合成的重要原料。其聚合反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，一旦反應(yīng)失控，會(huì)對(duì)人員及環(huán)境造成巨大災(zāi)害。為了控制反應(yīng)失控災(zāi)害

2、，許多學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，主要從泄放和加抑制劑兩個(gè)方面來控制災(zāi)害。其中DIERS(美國緊急泄放設(shè)計(jì)協(xié)會(huì))為泄放研究投入了大量的財(cái)力和人力，得出了一套相對(duì)比較完整的設(shè)計(jì)方法體系并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。在此基礎(chǔ)上，許多學(xué)者通過不同反應(yīng)對(duì)象對(duì)DIERS方法的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。但是涉及的反應(yīng)失控的劇烈程度均較低。聚合類反應(yīng)失控劇烈程度一般較高，DIERS方法是否適用需要進(jìn)一步研究。另外，加抑制劑控制災(zāi)害雖然已有研究，但是抑制劑的加入往往影響

3、反應(yīng)物質(zhì)量。而稀釋劑是反應(yīng)中固有原料，不會(huì)污染反應(yīng)物。所以考慮研究中途加稀釋劑的方法控制反應(yīng)失控。基于此，本文以醋酸乙烯聚合反應(yīng)為研究對(duì)象，系統(tǒng)研究醋酸乙烯聚合反應(yīng)放熱失控特性及災(zāi)害控制技術(shù)。主要內(nèi)容及結(jié)論如下：(1)基于VSP2量熱裝置研究了醋酸乙烯聚合反應(yīng)的失控特性。發(fā)現(xiàn)反應(yīng)失控十分劇烈，甚至發(fā)生“爆聚”現(xiàn)象，體系最大溫升速率(dT／dt)m觚超過1000℃minl。深入分析醋酸乙烯聚合反應(yīng)機(jī)理，推導(dǎo)出絕熱條件下反應(yīng)失控后最大溫升△

4、丁和最高壓力‰雙的計(jì)算公式，計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值有較好的一致性。分析不同場(chǎng)景失控特性，發(fā)現(xiàn)熱環(huán)境非絕熱場(chǎng)景下失控最劇烈。引發(fā)劑濃度和稀釋劑濃度對(duì)反應(yīng)失控劇烈程度有較大影響，隨著引發(fā)劑濃度的增大，最大溫升速率(dr／dom雙和最大壓升速率(dP／dt)m艤均增大；隨著稀釋劑濃度的增大，(dT／dt)m觚和(de／dom戕均減小。經(jīng)過熱慣性因子修正后，填充率對(duì)反應(yīng)失控劇烈程度基本沒有影響。建立了雙判據(jù)法，當(dāng)T≥75℃且dT／df≥3℃min。1時(shí)

5、認(rèn)為發(fā)生反應(yīng)失控。此失控臨界點(diǎn)距離最大溫升速率時(shí)間間隔約為120S?；赩B平臺(tái)編寫了反應(yīng)失控過程模擬軟件，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果具有一定準(zhǔn)確性。(2)改造了VSP2實(shí)驗(yàn)裝置使其適合中途加入稀釋劑的需求。研究了不同稀釋劑加入量、不同加入溫度、反應(yīng)體系絕熱情況以及填充率等對(duì)失控抑制效果的影響。研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)失控初始階段加入稀釋劑會(huì)有兩種效果：延緩反應(yīng)失控發(fā)生和徹底抑制反應(yīng)失控。當(dāng)填充率達(dá)到75％時(shí)，僅僅通過加入稀釋劑的方