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    环管反应器中稳态操作的丙烯液相 本体聚合的模拟

    摘要:采用机理建模方法,研究了丙烯在环管反应器中的液相本体聚合过程。基于流体全混流流动模式并联 用机理分析方法,建立了环管反应器中的丙烯液相本体聚合的微观数学模型,模拟了在稳态操作条件下环管 反应器中丙烯液相本体聚合动力学。以采集到的工业数据对模型进行了考核。从反应器内反应物料密度和聚 合物熔融指数来看,模拟结果与工业现场采集数据相吻合。采用模型考察了稳态下,主要工艺条件对丙烯聚 合过程的影响。结果表明,丙烯转化率和聚合产物质均相对分子质量均随聚合温度升高而增加;随丙烯进料 量的增加,转化率下降,聚合产物质均相对分子质量则先增加后减小;随催化剂量的增加,转化率与聚合产 物质均相对分子质量均增加;而h2进料量对转化率没有影响,但增加h2进料量将导致聚合产物质均相对分 子质量下降。
    关键词:丙烯液相本体聚合;环管反应器;稳态模拟;聚合动力学 中图分类号:0643.32 文献标识码:A

    molecular mass of the product polymer to be decreased.
    Key words: liquid phase bulk propylene polymerization; loop reactor; steady simulation; polymerization kinetics
    聚丙烯(PP)是一类通过丙烯聚合得到的热塑性材料。自1957年工业化以来,由于性能优异、原料 来源丰富,已成为通用树脂中发展最快的一种[1]。
    近40年来,PP的生产工艺不断发展,由最初的浆料法发展到目前广泛使用的液相本体法和气相 法。自1980年高效载体催化剂在本体聚合装置上应用以来,液相本体聚合工艺越来越受到人们的重视 并得到迅速发展,已成为我国PP工业中的主要生产工艺。
    有关烯烃(包括丙烯)聚合的计算机模拟,国外主要集中在聚合机理及聚合物颗粒间传热与传质过程 方面[卜<];国内则主要针对连续搅拌釜反应器和环管反应器中的聚合过程[5_8],得到固含率(转化率)、 床层温度和熔融指数等参数的变化规律。针对环管液相反应器,并结合工业现场数据,采用机理建模法 进行模型化的研究还不多。
    笔者针对环管中液相本体法(Spheripol工艺)的丙烯聚合过程进行了模型化研究。在分析其反应机 理的基础上,利用生成函数法建立了聚合过程的动力学模型,对PP生产过程进行模拟与仿真。
    1环管反应器简介
    Spheripol工艺的核心装置是环管反应器[9-1(1]。环管反应器主要由一个封闭的环形主管道构成,环 管的横截面是圆形且均匀。反应器操作时,反应的混合物浆料被轴流泵推动在环管中高速流动,充满环 管,使物料达到充分混合。环管反应器带有夹套,夹套内通入冷却水,用以带走聚合反应产生的热量, 控制聚合温度。
    2丙烯聚合机理分析
    丙烯聚合为配位阴离子聚合,普适的基元反应主要由链引发、链增长、链转移、链终止等组成。由 此建立的模型[1卜12]适用于丙烯聚合(含共聚)。链转移反应除考虑向H2R移外,还考虑其它转移,如 向丙烯单体、烷基

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