全国化工大赛-陕鼓杯-扬子石化年产13万吨PMMA项目 10-附录七 本项目动力学说明.docx

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本项目动力学说明

本项目动力学说明

合肥工业大学酯争朝烯队团队成员：侯鑫张宇迟璐璐刘权锋艾雪竹指导老师：杨则恒姚运金王莉杨庆春张卫新

合肥工业大学酯争朝烯队

团队成员：侯鑫张宇迟璐璐刘权锋艾雪竹

指导老师：杨则恒姚运金王莉杨庆春张卫新

附录七本项目动力学说明

一、MTBE裂解

由参考文献5，MTBE裂解选用YL-I型工业催化剂。催化剂密度764kg/m3，孔隙率0.4～0.6，体积空速2.5～4.0h-1。

反应方程：MTBE→C4H8+CH3OH

1、工艺条件的确定

选用固定床列管式反应器，催化剂为固体，反应物为气体。该反应为固定床气-固相催化反应，可理想化为活塞流，做如下假设：

（1）径向无浓度梯度；

（2）L＞100ds，ds–颗粒直径，略去轴向返混的影响；

（3）由于轴向有效导热率数值远低于径向有效热导率，轴向热传导可忽略不计，只考虑轴向随流体带入及带出的显热；

（4）假设床层内各点的固体温度与流体温度相同，即不考虑固体与流体间的温度差；

（5）略去温度对热容的影响。

动力学方程：

其中，——MTBE反应速率，；

——反应活化能，；

——；

——反应温度，；

——MTBE分压，，

转化为符合Aspen的动力学表达式

其中单位为

则

图1在Aspen中输入动力学参数

图2在Aspen中输入反应方程式

二、MTBE合成

由参考文献1、2，在Aspen中输入MTBE反应方程式与动力学参数。

图3在Aspen中输入动力学参数

图4在Aspen中输入反应方程式

三、MAL合成

MAL合成采用钼钼铋钴铁基多组分复合氧化物催化剂，反应方程式如下：

C4H8+O2→MAL+H2O

由参考文献7，反应动力学如下：

r=–7.37×1014e(-Ea/RT)CIB

Ea=169.744kJ/mol

其中，

r—反应速率，kmol·m-3·S-1

R—摩尔气体常数，8.314J·mol-1·K-1

T—温度，K

在Aspen中输入反应方程式与动力学参数，如下图：

图5在Aspen中输入反应方程式

图6在Aspen中输入动力学方程式

四、MMA合成

选用改性氧化铝催化剂，反应方程式如下：

MAL+0.5O2+CH3OH=MMA+H2O

由参考文献8，该反应动力学如下：

图7文献中动力学参数截图

其中，r—反应速率，kmol·m-3·S-1，

反应活化能为7.24kJ/mol。

在Aspen中输入反应方程式与动力学参数，如下所示：

图8在Aspen中输入动力学参数

图9在Aspen中输入反应方程式

五、PMMA合成

本项目生产PMMA采用连续本体聚合，加入引发剂AIBN引发MMA聚合，反应方程式如下：

I→2R*kd

R*+M→P1ki

Pn+M→Pn+1kp

Pn+Pm→Dn+Dmki

文献9给出了AIBN作为引发剂MMA自由基聚合的动力学方程式，如图所示：

图10MMA聚合动力学参数

图11在Aspen中输入反应方程式

图12在Aspen中输入反应动力学参数