管式法乙烯高壓聚合過程的模擬研究的開題報告

管式法乙烯高壓聚合過程的模擬研究的開題報告一、選題背景和研究意義隨著工業(yè)化進程的不斷發(fā)展，乙烯已成為最常用的基礎(chǔ)化學(xué)品之一。目前，管式法乙烯高壓聚合是生產(chǎn)乙烯聚合物的主要方法之一。然而，由于高壓、高溫、高速的條件下進行聚合反應(yīng)，過程中存在很多不確定性和難以控制的因素，如聚合熱和反應(yīng)物質(zhì)量的波動等，這些因素都對產(chǎn)物質(zhì)量和產(chǎn)量產(chǎn)生著很大的影響。因此，如何在保證聚合反應(yīng)安全、穩(wěn)定的前提下提高產(chǎn)物質(zhì)量和產(chǎn)量已成為乙烯聚合技術(shù)研發(fā)的熱點。建立管式法乙烯高壓聚合過程的模擬模型，對于優(yōu)化反應(yīng)條件、提高產(chǎn)物質(zhì)量和產(chǎn)量具有重要意義。模擬模型可以通過模擬整個反應(yīng)過程中的各種影響因素，預(yù)測聚合過程中的熱量、壓力、物質(zhì)轉(zhuǎn)化等相關(guān)參數(shù)，優(yōu)化反應(yīng)條件，提高聚合產(chǎn)率和產(chǎn)物質(zhì)量，并預(yù)測聚合過程中的釜內(nèi)流動情況和反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度分布，以便實現(xiàn)更加有效的反應(yīng)溫控和反應(yīng)物的加入策略。二、研究內(nèi)容和方法本研究計劃采用物理數(shù)學(xué)模型和計算機數(shù)值模擬方法，針對管式法乙烯高壓聚合過程中的溫度、壓力、物料流動、反應(yīng)物質(zhì)量等多個因素進行模擬研究，以探索優(yōu)化反應(yīng)條件的途徑，提高聚合產(chǎn)率和產(chǎn)物質(zhì)量。具體來說，本研究將從以下幾個方面入手：1.構(gòu)建管式法乙烯高壓聚合過程的物理數(shù)學(xué)模型，建立熱傳導(dǎo)、流體力學(xué)、傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)及物料平衡方程等模型，以描述反應(yīng)過程中的物理化學(xué)變化。2.利用Fluent、ASPENPLUS等計算機模擬軟件對模型進行數(shù)值計算及分析，預(yù)測反應(yīng)過程中的溫度、壓力、物料流動、反應(yīng)物質(zhì)量等參數(shù)，分析產(chǎn)物質(zhì)量和產(chǎn)量，探索優(yōu)化反應(yīng)條件的方案。3.結(jié)合實驗，對模擬模型與實際反應(yīng)過程進行比對，驗證模擬模型的可靠性和精度。三、預(yù)期成果通過本研究，預(yù)期獲得以下成果：1.建立管式法乙烯高壓聚合過程的模擬模型，通過模型計算，預(yù)測反應(yīng)過程中的溫度、壓力、物料流動、反應(yīng)物質(zhì)量等多個參數(shù)。2.研究反應(yīng)條件對乙烯聚合產(chǎn)物的質(zhì)量和產(chǎn)率的影響，提出優(yōu)化反應(yīng)條件的方案，以提高產(chǎn)物質(zhì)量和產(chǎn)量。3.結(jié)合實驗，對模擬模型進行驗證和優(yōu)化，提高模擬模型的可靠性和精度。4.研究結(jié)果將為乙烯聚合技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提供參考，具有一定的推廣應(yīng)用價值。四、研究計劃和進度安排1.前期準(zhǔn)備階段（2個月）熟悉乙烯聚合反應(yīng)的基本原理和機理；了解管式法乙烯高壓聚合過程的工藝流程和特點；了解數(shù)值模擬方法及其在化學(xué)反應(yīng)過程中的應(yīng)用，整理相關(guān)文獻資料，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。2.模型建立和參數(shù)優(yōu)化階段（6個月）基于前期準(zhǔn)備工作，建立管式法乙烯高壓聚合過程的物理數(shù)學(xué)模型，將其輸入計算機仿真軟件中，進行數(shù)值計算并優(yōu)化參數(shù)，運用反應(yīng)器保安技術(shù)結(jié)合硫氧化技術(shù)來保證反應(yīng)器的正常運行。3.實驗驗證和模擬模型優(yōu)化階段（4個月）在模擬模型的基礎(chǔ)上，開展實驗驗證，對比實驗結(jié)果和模擬計算結(jié)果，修改和優(yōu)化模擬模型，提高模擬精度，增強模型的可靠性。4.結(jié)果分析和論文撰寫階段（2個月）將研究得到的數(shù)據(jù)及結(jié)論在線性程式中整理、分析，撰寫畢業(yè)論文并提交審核和答辯，總結(jié)本研究的成果和經(jīng)驗，回答相關(guān)科學(xué)問題和把握未來研究方向。五、可能存在的問題和解決方案1.條件受限問題：由于乙烯聚合反應(yīng)的高壓、高溫、高速等特殊工藝條件，實驗室條件受到一定限制。解決方案：結(jié)合模擬模型進行計算和模擬，探究反應(yīng)條件下的物料流動、溫度、壓力等參數(shù)的變化，優(yōu)化反應(yīng)條件，提高產(chǎn)物質(zhì)量和產(chǎn)量。2.模型建立及驗證問題：建立準(zhǔn)確的物理數(shù)學(xué)模型，并對其進行驗證是研究的關(guān)鍵。解決方案：引用文獻進行參考，在前期準(zhǔn)備階段充分熟悉乙烯聚合反應(yīng)的基本原理和機理和數(shù)值模擬方法。3.安全問題：乙烯聚合反應(yīng)具有高壓、高溫、高速等特殊的工藝條件，一旦發(fā)生意外事故，后果嚴(yán)重。解決方案：利用反應(yīng)器保安技術(shù)結(jié)合硫氧化技術(shù)來保證反應(yīng)器的正常運行。六、參考文獻1.ZhaoY,XieR,LiX,etal.Simulationofindividualpolymerizationprocessesforpolyethylene/m-dTBS-basedPOMresindimorphs[J].Polymer(UnitedKingdom),2020,195.2.YanL,HuangY,ChenY,etal.Simulationofalarge-capacitymeltindexerwithanimprovedcontrolsystemofthediepressure[J].InternationalJournalofPolymerScience,2020,2020.3.GuoJ,ZhaoY,LeiY,etal.Annualreviewofchemicalandbiom