SPG聚丙烯工藝是我國自行開發(fā)成功并具有自主知識產(chǎn)權(quán)的聚丙烯工藝,該工藝的產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異,能耗、物耗低,在開發(fā)特殊牌號方面的潛力很大,但其核心設備氣相臥式攪拌床反應釜的工程放大研究嚴重滯后,已制約了該工藝的規(guī)模化發(fā)展和推廣應用。本研究采用了流程模擬研究、實驗室基礎(chǔ)研究和工程設計研究等多種研發(fā)手段,對臥式釜的工程放大進行了系統(tǒng)的研究,主要過程和成果如下： 以Polymers Plus化工流程模擬軟件為平臺,選用PC-SAFT狀態(tài)方程預測了反應體系熱力學和動力學的物性,結(jié)合SPG工藝流程模擬結(jié)果和工程經(jīng)驗,確定了臥式氣相攪拌床反應釜的停留時間和相關(guān)工藝設計參數(shù)。在實驗室冷模裝置上進行了流動特性的研究,測定不同型式槳葉(葉片槳、T型槳、門槳)的停留時間分布特性,考察有／無擋板及擋板傾角對停留時間的影響,用多級全混釜串聯(lián)模型和返混模型分析不同內(nèi)件配置下臥式釜的返混和流型,實驗及模型分析的結(jié)果為槳葉形式的選擇和內(nèi)件的設計提供了理論指導和依據(jù)；通過實驗對三種槳葉進行了攪拌特性的研究：在吹氣／不吹氣條件下測定了三種槳葉攪拌的攪拌軸功率,考察了轉(zhuǎn)速、加料系數(shù)及吹氣流量對功率的影響,通過引入速度準數(shù)、加料準數(shù)、粉體性質(zhì)等無因次變量對各攪拌槳的功率準數(shù)進行了經(jīng)驗回歸,得到了攪拌功率的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式,驗證結(jié)果表明,精度可以滿足工業(yè)放大的要求；對三種槳葉的料位分布特性進行了研究,考察了攪拌轉(zhuǎn)速、加料系數(shù)、物料性質(zhì)以及吹氣對料位分布的影響,通過無因次關(guān)聯(lián)得到了料面傾角的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式,同時利用聲發(fā)射裝置采集固體顆粒撞擊器壁而產(chǎn)生的聲發(fā)射信號,分別在實驗室冷模裝置和工業(yè)熱模裝置上考察了聲發(fā)射技術(shù)的準確性和可靠性,zui后確定了適用于工業(yè)聚合反應器料位檢測的新方法。根據(jù)流程模擬確定的工藝參數(shù)、基礎(chǔ)實驗結(jié)果及功率準數(shù)經(jīng)驗回歸公式,進行了臥式釜工程放大設計的研究,確定了反應釜的外形尺寸、攪拌的功率、反應釜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、攪拌型式和料位檢測方法等。 通過以上研究工作不僅系統(tǒng)掌握了聚丙烯臥式釜工程放大的準則和關(guān)鍵技術(shù),為大型臥式釜的工程設計提供了設計基礎(chǔ),而且還可為特殊牌號聚丙烯產(chǎn)品的開發(fā)提供可能及為新型催化劑的考評提供指導,大大加快了SPG工藝工業(yè)化應用的進程,對促進該技術(shù)的規(guī)模化發(fā)展和石化行業(yè)聚丙烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。