聚丙烯系统热力学及反应器模拟研究

热力学模型的可靠性是流程模拟的关键,本文基于Aspen plus软件,核算了聚丙烯系统的热力学性质和相平衡,对计算偏差较大的物性参数重新拟合,最终得到新的计算结果与实验值吻合较好。建立三种不同反应器组合模型来模拟环管反应器,得到循环比对反应器出口温度、反应器热负荷、聚丙烯产量和聚丙烯分子量的影响。对比不同模型发现,组合环管反应器可以根据夹套冷却水温度分布,有效解释管内淤浆的温度分布变化,从而有利于优化循环比及反应温度。     

聚丙烯环管反应器的模拟

以荆门石化总厂7万t/a聚丙烯装置为基础，介绍了环管反应器的特点，分析了物料在环管反应器的流动特性，建立了符合其性能的数学模型。通过对模型的求解，得到了固含率，单体浓度，反应器温度，冷却水温度，聚合反应速率，链转移反应速率和催化剂失活速率等参数与环管反应器管长度的关系，为聚丙烯环管反应器的优化操作提供了理论依据。     

聚丙烯环管反应器的模拟与参数在反应器内的分布

本文以实际运行的聚丙烯环管反应器为基础，分析了物料在反应器内的流动特性，建立了数学模型。通过对模型的求解，得到了固含率、物料浓度、床层温度和冷却水温度等参数在反应器内沿物料流动方向上的分布。计算结果与实际数据的拟合较好，为聚丙烯反应器的优化操作提供了依据。     

聚丙烯环管反应器的模拟

以荆门石化总厂 7万t/a聚丙烯装置为基础 ,介绍了环管反应器特点 ,分析了物料在环管反应器中的流动特性 ,建立了符合其性能的数学模型。通过对模型的求解 ,得到了固含率、单体浓度、反应器温度、冷却水温度、聚合反应速率、链转移反应速率和催化剂失活速率等参数与环管反应器管长度的关系 ,为聚丙烯环管反应器的优化操作提供了理论依据     

聚丙烯环管反应器的动力学特征

讨论了聚丙烯环管反应器内聚丙烯反应机理，反应速率；以齐鲁石化公司塑料厂的实际运行数据为基础，建立了物热衡算数学模型；并通过对模型求解，得到了反应器内的聚合速率，固含率在不同产量下随温度的变化规律，通过分析得出其温度的最佳操作域。     

聚丙烯中试装置环管反应器的模拟

通过对中石油75kg/h聚丙烯中试装置环管反应器的分析和研究,建立了数学模型。通过对模型的求解,得到固含量、单体浓度、活性中心浓度、氢气浓度与环管反应器长度之间的关系,为中试装置环管反应器的操作优化提供了依据。     

环管反应器中聚丙烯颗粒内部的质量与热量传递模型

针对环管反应器中Ziegler-Natta催化剂催化的聚丙烯颗粒增长过程,采用多层模型建立了聚丙烯颗粒内部的质量与热量传递预测模型.通过模型模拟得到聚丙烯颗粒内部的丙烯单体浓度梯度和温度梯度.此外,通过模型分析了聚丙烯颗粒的增长规律.结果表明,环管反应器中的聚丙烯颗粒内部的单体浓度梯度明显,该浓度梯度值随扩散系数的增大而减小,随催化剂初始粒径减小而减小;相比于浓度梯度而言,聚丙烯颗粒内部的温度梯度并不明显,温度值随聚合进行而增加,温度梯度则随催化剂初始粒径的增加而增加;不同大小的催化剂颗粒增长得到的聚丙烯颗粒的增长倍数不同.     

聚丙烯轴流泵设计分析

聚丙烯轴流泵作为聚丙烯装置环管反应器的一部分,是环管法聚丙烯生产技术的核心设备。轴流泵作为反应器介质的循环泵,在实际运行过程中可能会发生运行不稳定的情况,从而导致轴功率波动。因此,分析轴流泵的内部流场特性,研究其内部流动规律,使反应介质充分混合,获得均布的物料和温度、避免生成的聚合物发生沉淀,对轴流泵长期安全稳定运行有着重要意义。轴流泵对水力性能要求较高,因此进出口均无调节阀门。采用升力法设计,应用CFD技术对轴流泵进行分析,在满足水力性能的基础上减少局部涡动,避免物料的积聚。     

环管反应器内传热过程的数值模拟

为了对环管反应器内传热规律进行研究,在Euler-Euler双流体动量传递模型和环管反应器聚合传质模型的基础上,考虑了环管反应器内传热过程,建立了环管反应器传热数学模型,对工业烯烃聚合环管反应器内流动、传热和传质及聚合反应过程进行了研究。反应器内浆液温度的模拟值与工业现场值吻合,说明所建立的环管反应器传热数学模型是有效的。模拟结果表明,环管反应器温度与物料浓度存在不均匀分布。在上升段,温度分布呈中心对称,在弯管段不再呈中心对称,下降段的温度因弯管段的不均匀分布而不再呈中心对称分布;随着浆液入口速度或入口固体颗粒相体积分数的增加,环管反应器上升直管段,弯管段以及下降直管段温度降低;管壁冷却水温度不同,对环管反应器内冷却能力也不同,在反应器内相同的释放热量情况下,冷却水温度越低,对反应器内物料的冷却能力就越强。     

调节阀流场CFD数值模拟与流道优化

应用三维建模软件对某一广泛应用的套筒型调节阀内部流场建立模型,通过前处理器生成计算网格,应用CFD软件进行离散求解,得到调节阀内部流场的可视化图形,数值模拟不同开度下流量,得到调节阀的流量特性曲线,并与试验测定的数据进行比较分析。结果表明,模拟值与试验值吻合较好,并对流道进行了结构优化,获得了能耗更低的流道结构。     

SPHERIPOL聚丙烯工艺环管反应器温度控制

Spheripol聚丙烯工艺生产过程中最大的风险因素之一是反应器温度过高,造成反应器内聚合物暴聚。因此,控制环管反应器的温度控制对Spheripol聚丙烯装置安全生产尤为重要。本文重点讨论影响环管反应器温度的因素,及环管反应器温度波动如何及时判断原因和采取相应调整措施。     

大型国产化聚丙烯环管反应器发展现状与展望

介绍了聚丙烯的特性、应用、发展状况、环管法聚丙烯工艺，以及大型国产化聚丙烯环管反应器的工业应用、特点、技术发展、创新与突破、结构发展及原理与工作原理。同时展望了环管反应器未来的研究与发展方向。     

氯化钛白氧化反应器结疤问题分析及数值模拟

氯化钛白生产工艺的核心是TiCl4氧化反应器，而内部关键部位的结疤问题显著影响其长周期稳定生产。通过对工业氯化钛白氧化反应器疤料的分析与表征，探究了氧化反应器关键位置的结疤原因，进而使用ANSYS-Fluent软件对实际运行工况条件下的氧化反应器内部流场和壁面温度进行了计算流体力学(CFD)模拟。模拟结果表明，反应器壁面温度、内部流场等因素对反应器的结疤具有十分重要的影响。提高反应器关键位置壁面温度，能够显著改善结疤现象，为防止KCl和AlCl3添加剂的沉积，反应器热氧区和TiCl4进料环的壁面温度应分别高于770和178℃；而为避免新生成的TiO₂在反应器内表面的聚集，应减小或消除回流区，使得新生成的TiO₂尽快通过反应区。     

环形紫外消毒反应器流场数值模拟

采用计算流体力学软件FLUENT模拟环形消毒反应器的内部流场,选用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型、RSM模型模拟湍流应力,并将模拟结果与PIV实验结果进行对比。研究表明:CFD数值模拟的方法可以有效获得环形紫外消毒反应器的内部流场;其中标准k-ε模型的模拟结果与PIV实验结果最为接近,能更好地模拟环形紫外消毒反应器的内部流场。     

CFD软件对螺旋槽干气密封的模拟

采用了通用计算流场分析软件fluent,使用gambit软件建立三维计算模型并划分网格。基于三维N-S方程,选用RNG K-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对螺旋槽气体密封的三维流场进行了数值研究。通过验证。表明流场的数值计算结果与文献中的试验值吻合较好,模拟了气膜场的压力分布。对进一步研究具有指导意义和实用价值。     

物流分布对板翅式制氢反应器性能的影响

建立了板翅式制氢反应器中的三维数学模型,并采用此模型对反应器内部的温度分布进行了数值计算,并且和实验结果相结合,对不同方式的燃烧气流分布的效果进行分析。计算和分析结果均表明:燃烧气流分布均匀与否对反应器性能的影响较大,通过改进气体分布可以有效地改善反应器内部的温度分布及反应性能。     

不同压降下调节阀流量系数的分析

以理想气体为调节阀的流动介质,通过三维建模软件建立调节阀及其内部流场的模型,并通过ANSYSWorkbench软件对调节阀不同压降和不同开度下的三维流场进行数值模拟,得到调节阀的流动特性参数,并生成调节阀流量特性曲线。对模拟结果进行分析,研究压降对流量特性的影响,获得了调节阀流量特性与压降的关系。     

直通单座控制阀流场的数值模拟与结构改进

应用SOLIDWORKS和CFD软件,对直通单座控制阀建立了3D流道模型,并对控制阀在相同压差不同开度的内部三维粘性流场进行了数值模拟,分析了流量系数与阀门开度的关系,并与文献进行了比较,验证了文中所建的模型和方法的可靠性。并且根据不同开度下控制阀内部流场的压力和速度云图、速度等值线图和矢量图等可视化图形,对流场进行了分析。对控制阀内能量损失严重的部位进行流道优化改进和模拟,并与改进前的流道进行了比较,为控制阀优化设计提供了依据。     

聚丙烯环管反应器中带连接对非均匀流动的影响

为了考察聚丙烯环管反应器中的非均匀流动结构对该装置平稳运行的影响,对含有带连接的聚丙烯环管反应器的流动特性进行计算流体力学(CFD)模拟,并与不含带连接的环管反应器进行对比。模拟发现:带连接对进口管的影响大于出口管,带连接使得进口管的非均匀度急剧增大,但仅使得出口管带连接附近区域的非均匀度出现波动。进一步分析发现,带连接对环管内液固两相的作用机制为进口管处的分流作用和出口管处的集流作用。这一作用使得进口管带连接附近的液固两相从均匀分布变为边壁稀、中心浓的分布,而出口管带连接附近的液固两相分布从边壁浓、中心稀的结构转变为边壁稀、中心浓的结构。研究结果可为聚丙烯环管反应器的优化设计提供指导。     

用CFD研究气升式内环流生物反应器下降管中的流体力学性质

在对气升式内环流生物反应器内部流动分析基础上,全面考虑反应器下降管中气泡的并聚破碎、气液两相间相互作用和滑移等, 建立了能描述反应器下降管中复杂流动的CFD数学模型. 运用CFX-4.4对模型方程进行求解, 通过求解得到了包括气液两相速度场、局部气含率分布等详尽信息,并就液相流动速度与相应条件下的PIV测试结果进行了比较,主体流动速度的偏差在20%以下,且两者总的变化趋势一致.该模型能较好地预测反应器下降管内的复杂流场.