苯乙烯聚合反应热失控及其紧急抑制的数值模拟
本文选题:苯乙烯聚合 + 计算流体力学 ; 参考:《高校化学工程学报》2016年03期
【摘要】:为实现对反应热失控行为的在线监控与紧急抑制,采用计算流体力学方法(CFD)结合苯乙烯热引发本体聚合反应的热动力学模型,建立苯乙烯热聚合反应的三维非稳态模型,并对该反应体系热点分布及发展历程进行研究,分析冷却稀释剂注入位置对反应热失控的抑制效果及热点消除的影响规律。结果表明:随着苯乙烯聚合反应的进行,物料黏度迅速增加,减缓了远离搅拌桨区域内物料的对流传热,造成该区域内热点集聚。反应抑制方面,在桨叶区注入冷却稀释剂时反应器内平均温度最低,而在热点集聚区域注入可以更加有效地控制热点的形成,减缓失控速率。研究通过反应器内温度分布与系统散度判据相结合的方法,为反应器传感器的优化布置、热失控反应的预防与控制提供了理论依据。
[Abstract]:In order to realize the on-line monitoring and emergency suppression of the reaction heat runaway behavior, a three-dimensional unsteady model of styrene thermal polymerization was established by using the computational fluid dynamics (CFD) method and the thermodynamics model of styrene thermal initiated bulk polymerization.The hot spot distribution and development process of the reaction system were studied, and the effect of the injection position of the cooling diluent on the reaction heat runaway and the hot spot elimination was analyzed.The results show that with the polymerization of styrene, the viscosity of the materials increases rapidly, which slows the convection heat transfer of the materials far away from the impeller, resulting in the hot spots in the region.In reaction inhibition, the average temperature in the reactor is the lowest when the cooling diluent is injected into the blade area, but the hot spot formation can be more effectively controlled and the runaway rate can be slowed down by the injection in the hot spot concentration area.By combining the temperature distribution in the reactor with the criterion of system divergence, this paper provides a theoretical basis for the optimal arrangement of the reactor sensor and the prevention and control of the thermal runaway reaction.
【作者单位】: 南京工业大学安全科学与工程学院江苏省危险化学品本质安全与控制技术重点实验室;
【基金】:国家自然科学重点基金(21436006) 江苏省自然科学基金(BK20141457、BK20150953) 江苏省高校自然科学研究面上项目(15KJB620002) 中国博士后基金(2014M561639) 江苏省博士后基金(1401103C)
【分类号】:O631.5
【参考文献】
相关期刊论文 前8条
1 陈若钊;秦青;梁武斌;张敏革;罗根祥;;Maxblend搅拌桨在高粘性流体中的微观混合性能研究[J];沈阳理工大学学报;2014年05期
2 张震乾;袁贵升;王婷婷;;苯乙烯-有机硅烷共聚物作为助稳定剂的细乳液聚合研究[J];高校化学工程学报;2012年05期
3 周薇;张庆华;吴建斌;詹晓力;陈丰秋;;不同阻聚剂对苯乙烯热聚合的阻聚行为[J];高分子材料科学与工程;2011年01期
4 蒋军成;江佳佳;潘勇;;化学放热系统热失控临界判据的研究进展[J];化工进展;2009年11期
5 孙会,潘家祯,崔宁,孔令超,杨燕勤;带有内外组合桨的搅拌设备内流场的数值研究[J];高校化学工程学报;2005年03期
6 张国娟,闵健,高正明,牛国瑞,施力田;涡轮桨搅拌槽内混合过程的数值模拟[J];北京化工大学学报(自然科学版);2004年06期
7 饶麒,樊建华,王运东,费维扬;搅拌槽内黏性流体流动的DPIV测量与CFD模拟[J];化工学报;2004年08期
8 叶跃f,王嘉骏,顾雪萍,冯连芳,王凯,王文清;苯乙烯连续搅拌釜式本体聚合工业过程模拟[J];高校化学工程学报;2002年06期
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 周丹;张勇;蒋军成;江佳佳;喻源;;苯乙烯聚合反应热失控及其紧急抑制的数值模拟[J];高校化学工程学报;2016年03期
2 邓华军;吴皓;刘道斌;罗国虎;黄铧;;双层搅拌器混合过程的数值模拟分析[J];化学工程与装备;2016年05期
3 任腾;赵晶;王世杰;;大型搅拌槽不同叶轮高度下矿浆浓度分布的数值模拟[J];机械工程师;2016年05期
4 鹿鹏;李伟;郑星文;雍兆铭;;搪玻璃反应釜流场特征的数值模拟[J];化学反应工程与工艺;2016年02期
5 安海超;杨人凤;王中彩;杨波;;橡胶沥青搅拌罐内混合过程的数值模拟[J];过程工程学报;2016年02期
6 任腾;赵晶;王世杰;;大型搅拌槽流场的数值模拟和不同转速下矿浆体积分数分布研究[J];矿山机械;2016年04期
7 周丹;江佳佳;蒋军成;喻源;姚俊;;苯乙烯热聚合搅拌反应器的数值模拟[J];化学工程;2015年12期
8 叶方平;华欲飞;陈业明;孔祥珍;张彩猛;;大豆凝乳蛋白中和过程宏观混合特性的研究[J];中国油脂;2015年10期
9 李淑娟;李鸿斌;李茸;;有机硅-丙烯酸酯乳液的稳定性研究进展[J];中国胶粘剂;2015年08期
10 韩忠明;金满平;周帅;孙峰;石宁;;过氧丙酸分解反应的失控泄放特性研究[J];中国安全生产科学技术;2015年07期
【二级参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 栾德玉;周慎杰;陈颂英;;流体流变性对错位六弯叶桨流场特性的影响[J];化学工程;2012年07期
2 张敏革;张吕鸿;姜斌;葛春;李鑫钢;;双螺带螺杆桨气液混合性能数值模拟及其工业应用[J];天津大学学报;2012年06期
3 张震乾;李鹏;;PHMS为助稳定剂的苯乙烯细乳液聚合过程研究[J];高校化学工程学报;2010年06期
4 张敏革;张吕鸿;姜斌;李鑫钢;;双螺带-螺杆搅拌桨在不同流体中的搅拌流场特性[J];天津大学学报;2009年10期
5 刘秀玉;蒋军成;王彦富;;间歇放热反应系统热失控参数敏感性研究[J];化学工程;2008年03期
6 刘秀玉;朱明新;蒋军成;;间歇反应器的热参数敏感性及其临界判据(Ⅱ)[J];化学反应工程与工艺;2007年05期
7 刘秀玉;蒋军成;;间歇反应器的热参数敏感性及其临界判据(Ⅰ)[J];化学反应工程与工艺;2007年01期
8 刘秀玉;蒋军成;;化学放热系统热爆炸潜在危险性评价[J];中国安全科学学报;2006年12期
9 张心亚;黄洪;沈慧芳;黎永津;陈焕钦;;乙烯基硅氧烷改性丙烯酸酯聚合物乳液的结构与性能表征[J];高校化学工程学报;2006年04期
10 何玉莲;赵锡武;王桂芝;包静严;;氮氧自由基阻聚剂的开发与应用[J];化工科技市场;2006年04期
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 江佳佳;蒋军成;潘勇;;间歇式放热反应热失控临界参数及热安全性[J];南京工业大学学报(自然科学版);2012年03期
2 张维军;;阀控式铅酸蓄电池过热失控分析[J];辽宁科技学院学报;2011年03期
3 童一波,裘向明;固定型阀控式铅酸蓄电池失效模式研究[J];电化学;1997年03期
4 刘秀玉;蒋军成;王彦富;;间歇放热反应系统热失控参数敏感性研究[J];化学工程;2008年03期
5 刘长军;申东雨;;微波加热陶瓷中热失控现象的分析与控制[J];中国科学(E辑:技术科学);2008年07期
6 王慧欣;梁广荣;张宏哲;;二叔丁基过氧化物的热失控动力学研究[J];中国安全科学学报;2012年01期
7 金建平;陈超;周彦水;张志忠;周诚;;DNTF氧化反应热失控的模拟计算[J];火炸药学报;2012年02期
8 吕家育;陈网桦;陈利平;;某恒温间歇反应的热失控研究[J];中国安全科学学报;2011年04期
9 刘显凡;孟庭宇;喻健良;谢传欣;;基于VSP2进行热失控反应泄放装置安全可靠性分析与评估[J];高校化学工程学报;2010年06期
10 柴晓伟;姜杰;于泉;石宁;张龙力;赵磊;;醋酸乙烯反应装置参数灵敏性研究[J];化学工程师;2013年06期
相关会议论文 前4条
1 刘长军;闫丽萍;黄卡玛;;微波加热中“热失控”的一维数值模拟[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第三册)[C];2006年
2 王铭祥;;阀控密封铅酸蓄电池的失水、热失控故障原因分析及解决措施[A];2012年中国通信能源会议论文集[C];2012年
3 卢立丽;王松蕊;刘兴江;;锂离子电池的热失控模拟[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
4 何亮明;杜,
本文编号:1735468
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/1735468.html