工业聚丙烯反应器MI在线预报探究.pdfVIP

28卷增刊 信息与控制 V01．28，Supplement andControl 199年8,el Information Aug·’1999 工业聚丙烯反应器MI在线预报研究 范顺杰 徐用懋 (清华大学自动化蕞 北】；c 100094) 擒蔓熔融指敦(MI)是聚丙垛生产中的重要质量指标，由于缺乏适当的在线分析仪嚣，测 ． 量周期和迟延很大．根据汽藏平衡和禀合反应动力学方程，结合在线校正，建立了丙烯聚合过程 MI在线瑗报模疆．运行结果表明，模型璜报值与分析值的平均误差在5％以内·为优化、控翻奠定 了基础． ， 关■调熔融指效．建模，聚丙烯 引言 聚丙烯是重要的化工产品和化工原料．用途广泛．在过去的几十年内，由于倦化剂的不断 ￡进，许多新的烯烃聚合装置投入工业运行，规模日益大型化，生产工艺多样t自动化水平不断 Index g高．同时在烯烃聚合机理的研究方面也取得了很大进展“1．聚丙烯的熔融指数(Melt dI)是影响聚丙烯加工性能的重要指标。是决定产品牌号的主要质量指标．由于缺乏适当的在 ￡分析仪器，离线分析周期长、时延大，对操作指导不及时，很难保证产品质量的稳定。1． 聚合釜的一些工况数据(温度、压力．液位、流量、气相组分浓度等)则相对容易得到，其采 羊周期和时延都比较小．传统的控制方案就是控制这些变量，根据装置的设计要求和实际运行 酗§，对产品质量进行间接控制．本文建立了工业聚丙烯反应器的机理模型，根据DCS系统采 蕤的实时数据，在线新报釜内聚丙烯的熔融指数，并在操作站上实时显示·用于指导生产操作． 奠型预报速度快，适应性强，能满足工业生产要求，现已在国内莱大型聚丙烯厂投入在线运行， 盘到了预期的效果． I丙烯聚合过程描述 目前工业上采用的丙烯聚合过程主要包括溶剂法、本体法、气相法等，如图l所示n]．为使 沂建模型具有较强的通用性，本文以Hypol工艺气液相结合的本体法丙烯聚合过程为研究对 豪．其流程示意如图2[”．四个串联反应器构成连续的聚合过程，其中前两个为液相连续搅拌 毫匣应器(CSTR)，后两个是气相流化床反应器(FBR)．催化荆只在第一釜D201中加入，各个 豆应器都有单体丙烯、氢气加入(生产无规共聚物时，加入乙烯单体)．催化剂进入反应釜后t立 邓引发聚合，并分裂为初级催化荆粒子，液相中的丙烯单体通过扩散在初级催化荆粒子表面聚 台．聚合物粒子不断长大并包裹住催化剂．氢气作为聚合物分子量调节荆，通过其浓度控制产 品的熔融指数MI．丙烯聚合过程放出大量的热，通过液相循环丙烯蒸发以及央套冷却水撤除， 篓内温度控制较好，在士0．5℃内波动． ，丙烯聚合过程熔融指数MI在线预报模型的建立 3．1建模的基本假设 为了提高模型的运算速度，以便工业生产在线应用，模型采取如下简化假设…‘” t■焘等一工生囊丙嚣反庄嚣MI在缱璜摄研究 1)平衡假设．CSTR各处的温度、浓度均匀，汽液相平衡． z)等效假设．FBR内颗粒的流动过程等效为一个CSTR过程． 3)拟稳态假设．与反应器停留时间相比，丙烯聚合反应速度很快，反应器时刻处于稳态． D∞lt捆 咖董相 蹦气相 D∞●气相 琏壤境梓鼍 蓬壤擅捧釜t化库丘应曩巍化床反应■ 图1 主要工业丙烯聚合过程 图2 Hypol工艺丙烯聚合反应漉程简霸 3．2反应釜内的物料平衡方程 液相反应釜上半部为气相混合物料，下半部为包含聚丙烯微粒的液相混合浆料．催化反应 发生在液相中的催化剂粒