SPG聚丙烯工藝是我國(guó)自行開發(fā)成功并具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的聚丙烯工藝,該工藝的產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異,能耗、物耗低,在開發(fā)特殊牌號(hào)方面的潛力很大,但其核心設(shè)備氣相臥式攪拌床反應(yīng)釜的工程放大研究嚴(yán)重滯后,已制約了該工藝的規(guī)模化發(fā)展和推廣應(yīng)用。本研究采用了流程模擬研究、實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究和工程設(shè)計(jì)研究等多種研發(fā)手段,對(duì)臥式釜的工程放大進(jìn)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(tái),選用PC-SAFT狀態(tài)方程預(yù)測(cè)了反應(yīng)體系熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的物性,結(jié)合SPG工藝流程模擬結(jié)果和工程經(jīng)驗(yàn),確定了臥式氣相攪拌床反應(yīng)釜的停留時(shí)間和相關(guān)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。在實(shí)驗(yàn)室冷模裝置上進(jìn)行了流動(dòng)特性的研究,測(cè)定不同型式槳葉(葉片槳、T型槳、門槳)的停留時(shí)間分布特性,考察有／無擋板及擋板傾角對(duì)停留時(shí)間的影響,用多級(jí)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(shí)驗(yàn)及模型分析的結(jié)果為槳葉形式的選擇和內(nèi)件的設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)和依據(jù)；通過實(shí)驗(yàn)對(duì)三種槳葉進(jìn)行了攪拌特性的研究：在吹氣／不吹氣條件下測(cè)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(duì)功率的影響,通過引入速度準(zhǔn)數(shù)、加料準(zhǔn)數(shù)、粉體性質(zhì)等無因次變量對(duì)各攪拌槳的功率準(zhǔn)數(shù)進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)回歸,得到了攪拌功率的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,驗(yàn)證結(jié)果表明,精度可以滿足工業(yè)放大的要求；對(duì)三種槳葉的料位分布特性進(jìn)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(duì)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(yàn)關(guān)聯(lián)式,同時(shí)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(hào),分別在實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確性和可靠性,zui后確定了適用于工業(yè)聚合反應(yīng)器料位檢測(cè)的新方法。根據(jù)流程模擬確定的工藝參數(shù)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及功率準(zhǔn)數(shù)經(jīng)驗(yàn)回歸公式,進(jìn)行了臥式釜工程放大設(shè)計(jì)的研究,確定了反應(yīng)釜的外形尺寸、攪拌的功率、反應(yīng)釜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、攪拌型式和料位檢測(cè)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(zhǔn)則和關(guān)鍵技術(shù),為大型臥式釜的工程設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)基礎(chǔ),而且還可為特殊牌號(hào)聚丙烯產(chǎn)品的開發(fā)提供可能及為新型催化劑的考評(píng)提供指導(dǎo),大大加快了SPG工藝工業(yè)化應(yīng)用的進(jìn)程,對(duì)促進(jìn)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。