[发明专利]一种丙烯聚合环管反应器内部压力计算方法

权利要求书

1.一种丙烯聚合环管反应器内部压力计算方法，所述方法包括以下步骤：

1）建立丙烯均聚动力学数学模型获得主要物料的变化速率；

2）建立丙烯本体聚合环管反应器的动态数学模型，得到各物料的质量浓度、密度及温度；

3）运用高压丙烯液体的状态方程将反应器内部的压力参数与动态数学模型求解得到的反应器内的温度及物料含量参数进行关联，计算得到环管反应器内部的压力。

2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

1）建立丙烯均聚动力学数学模型，如式(1)-(6)所示：

r_P=k_P[M][C*]   (1)

-r_tr=k_tr[H₂]^0.5[C*]   (2)

-r_d=k_d[C*]   (3)

kp=kp0exp(-EpRT)---(4)]]>

ktr=ktr0exp(-EtrRT)---(5)]]>

kd=kd0exp(-EdRT)---(6)]]>

式中r_p、r_tr和r_d分别表示聚合增长速率、聚合链转移速率、及聚合催化剂失活速率；k_p表示聚合增长速率常数；k_tr表示聚合链转移速率常数；k_d表示聚合催化剂失活速率常数；k_p0、k_tr0和k_d0分别表示各对应速率方程的常数；E_p、E_tr和E_d分别表示各速率方程对应反应的活化能；[M]表示丙烯单体浓度；[C^*]表示催化剂活性中心浓度；[H₂]表示氢气浓度，R为气体常数，T表示聚合反应的温度；

输入具体的聚合反应温度，通过式(1)-(6)计算得到聚合增长速率r_p、聚合链转移速率r_tr及聚合催化剂失活速率r_d；

2）建立丙烯本体聚合环管反应器的动态数学模型，如式(7)-(12)所示：

Vid[M]idt=Qiin[M]iin-(Qiout+Qirelife)[M]i-rpiVi---(7)]]>

Vid[C*]idt=Qiin[C*]iin-(Qiout+Qirelife)[C*]i-rdiVi---(8)]]>

Vid[H2]idt=GH2iin/MH2(Qiout+Qirelife)[H2]i-rtriVi---(9)]]>

Viρidwidt=Giinwi-(Giout+Girelife)wi+rpiViMp---(10)]]>

dmidt=Giin-(Giout+Girelife)---(11)]]>

ViρiCpidTidt=GiinGpiinTin-(Giout+Girelife)CpiTout+(-ΔHri)rpiVi-KAi(Ti-Tji)---(12)]]>

式中A表示反应器的总传热面积，C_P表示物料热容，G表示物料质量流量，表示氢气质量流量，K表示反应器壁面的总传热系数，m表示反应器内物料质量，表示氢气的摩尔质量，M_p表示聚丙烯的摩尔质量，Q表示物料的体积流量，t表示聚合时间，V表示体积，w表示反应器内的固含率，ρ表示反应器内物料密度，ΔH_r表示丙烯聚合反应焓；下标i表示第i个环管反应器；下标in，out和relife分别表示反应器的进料、出料以及泄放；

3）运用高压丙烯液体的状态方程将反应器内部的压力参数与动态数学模型求解得到的反应器内的温度及物料含量参数进行关联，如式(13)-(28)所示：

首先根据式（13）计算第i个环管反应器内部的丙烯单体的密度：

ρM,i=mi(1-wi)Vi-miwi/ρPP---(13)]]>

中ρ_M,i表示第i个环管反应器内丙烯的密度；

其次，采用Tait方程求解环管内部的压力，见式(14)：

ViVi0=1-DlnPi+EEP0+EE---(14)]]>

整理式（14）得到式(15)：

Pr,i=Exp[1D(1-viv0)](Pr0+EE)-EE---(15)]]>

(15)中：

Pr,i=PiPc---(16)]]>

vi=1ρM,i---(17)]]>

D=Exp(-2.5355+1.1690ξ+0.1458T_br)   (18)

EE=(45.1906Tr2-45.8849Tr-1)Exp[2.6583ξ+3.7148lnTbr)---(19)]]>

v0=RTcPcExp{-(1.2310+0.8777ξ)[1+(1-Tr)2/7]}---(20)]]>

Pr0=P0Pc---(21)]]>

式(21)中P⁰表示高压丙烯液体的饱和压力，由式(22)计算得到：

P0=Exp(A-BT+C)---(22)]]>

式(22)中：

A=ln101325+(B/T_c)(T_br+C/T_c)   (23)

B=T_c[(1+C/T_c)(T_br+C/T_c)ln(P_c/101325)]/(1-T_br)   (24)

C=T_c(0.7F-0.3T_br)/(0.3-F)   (25)

F=[(1-T_br)(1+β)ln10]/[ln(P_c/101325)]   (26)

T_r=T/T_c   (27)

T_br=T_b/T_c   (28)

式(13)-(28)构成高压液态丙烯的状态方程，通过该状态方程计算得到反应器内的[M]、[C^*]、[H₂]、w、m及T值，即得到环管反应器内部的压力。