TRIZ在聚碳酸酯工艺开发中的应用研究
发布时间：2022-02-12 23:41
聚碳酸酯（Polycarbonate,简称PC）因拥有多种优异性能,已成为现代工业中最常用的六大通用工程塑料之一,光气法因其经济性和可靠性是当前主要的工业生产方法,然而其光气法半间歇工艺还存在产品批次间质量不稳定、光气、溶剂消耗量较大等问题。TRIZ理论（Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch,TRIZ,译为发明问题解决理论）是一种被实践证明了的、用于解决发明问题的高效创新方法,它根据一定的科学规律运用特定的创新工具,引导人们的创新性思考方式,提升创新的效率。本文尝试将TRIZ理论应用到PC工艺中,借助TRIZ理论中的相关工具对光气界面缩聚法合成PC的工艺进行研究与分析,以期对现有工艺寻求优化思路和方案。本文的主要研究内容有以下几点:（1）研究了TRIZ理论中的技术成熟度预测模型,结合化工生产工艺的特点提出了四个新的预测指标,建立了一种应用于化工工艺系统的技术成熟度预测模型。用新建立的化工工艺系统的技术成熟度预测模型预测了PC技术的成熟度,预测结果表明我国的PC技术当前已在成熟期的初期,并给出了PC技术的未来发展方向。（2）介绍了光气化法...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
螺旋搅拌桨三维实体模型示意图
TRIZ在聚碳酸酯工艺开发中的应用研究50d=120mm，叶片厚度δ=8mm，桨距槽体下底面距离L=75mm。图4-2螺旋搅拌桨三维实体模型示意图Fig.4-2Schematicdiagramof3Dsolidmodelofpropeller通过查阅相关文献得知，k-ε模型在流场分析中具有很强大的适应能力，因而选择标准k-ε模型为求解方法，将搅拌反应釜划分为动、静两个区域，运动的桨叶和静止的槽体之间采用多重参考系法（MRF）[83-84]。计算结果主要从速度场矢量图和速度场分布云图两部分进行分析。图4-3速度场矢量图Fig.4-3Speedfieldvector由图4-3的速度场矢量图中可以看出，螺旋桨叶在叶轮区产生了高速径向射流，径向流动的中央高速流体带动周围的部分流体流动，撞击到搅拌槽壁后分成
青岛科技大学研究生学位论文51两股，一股向上流动后折回，另一股向下流动后折回，沿搅拌叶片上下形成四个较为规律的循环圈，有利于物料混合均匀，同时径向流动有利于搅拌釜中心反应产生的热量向两侧釜壁处传递。从图中还能够发现流体的径向速度比较混乱，流动的最大速度产生在螺旋桨叶的末端，而并非在搅拌釜的壁面处，该现象表明靠近搅拌釜壁面处的物料之间产生了较为剧烈的相互对流剪切运动，使动能转化为内能，有利于加大水、油两相之间的接触面积，增强传质能力。图4-4速度场云图Fig.4-4Velocityfieldcloud从图4-4中的速度场分布云图中可以看出，靠近搅拌轴的轴向流动区域的流体速度较小，便于气相通入的光气进入反应釜内增加停留时间，与双酚A钠盐充分进行接触，有利于PC合成反应的进行。同时也可以看出，搅拌槽底部的搅拌强度较小，可能会出现反应釜底部物料单相聚集的状况。目前，对流场混合效果的研究方式大多为涡轮桨，廖兰贵等人[85]模拟了涡轮桨搅拌槽在PC合成反应中的混合效果，下图4-5中为文献中普通涡轮搅拌桨模拟结果的速度场分布云图，对比图4-4中的螺旋搅拌桨速度云图可以看出，涡轮搅拌桨产生的轴向流动速度显然比较大，轴向流动速度过大将会减少气相通入的光气的停留时间，增加光气损耗量，不利于反应的进行。对比而言，螺旋搅拌结构的釜式混合反应器更符合光气界面缩聚法合成聚碳酸酯的特点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于二氧化碳和环氧化物共聚的Salen型催化剂的研究进展[J]. 夏力,王文珍,李磊磊,樊维,韩薇莉. 西安石油大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]我国聚碳酸酯生产工艺及市场前景[J]. 王忠华. 乙醛醋酸化工. 2019(04)
[3]我国聚碳酸酯生产工艺及市场前景[J]. 王忠华. 乙醛醋酸化工. 2019 (04)
[4]基于TRIZ理论功能分析与裁剪的应用研究[J]. 祁云峰,姚贵英. 机械研究与应用. 2018(05)
[5]我国聚碳酸酯生产及市场应用前景分析[J]. 张桂华,牛建洲,郭兴田. 化学工业. 2018(05)
[6]聚碳酸酯市场动态[J]. 王熙庭. 天然气化工（C1化学与化工）. 2018(04)
[7]基于功能分析和TRIZ集成的产品创新设计[J]. 赵然,门德来. 西部皮革. 2018(04)
[8]我国聚碳酸酯产业链发展态势分析[J]. 张丽. 化学工业. 2018(01)
[9]酯交换法合成聚碳酸酯催化剂性能考察[J]. 房根祥,马少波,辛昭,王坤,吴晓妮,顾诚. 工业催化. 2017(11)
[10]国内外聚碳酸酯的供需现状及发展前景分析[J]. 崔小明. 石油化工技术与经济. 2017(01)
博士论文
[1]季铵碱催化合成聚碳酸酯过程的反应与传递规律研究[D]. 毕丰雷.华东理工大学 2018
[2]搅拌槽内流动与混合过程的实验研究及数值模拟[D]. 周国忠.北京化工大学 2002
硕士论文
[1]开启涡轮式桨叶的混合效果仿真及实验[D]. 张华波.华中科技大学 2015
[2]基于计算流体力学的高压聚乙烯釜式反应器的模拟研究[D]. 郑海俊.浙江大学 2015
[3]软测量技术及其在聚碳酸酯生产中的应用研究[D]. 南晓明.青岛科技大学 2013
[4]基于TRIZ理论的产品理想化设计创新过程与方法研究[D]. 廖宇生.湖南大学 2007
本文编号：3622600
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
螺旋搅拌桨三维实体模型示意图
TRIZ在聚碳酸酯工艺开发中的应用研究50d=120mm，叶片厚度δ=8mm，桨距槽体下底面距离L=75mm。图4-2螺旋搅拌桨三维实体模型示意图Fig.4-2Schematicdiagramof3Dsolidmodelofpropeller通过查阅相关文献得知，k-ε模型在流场分析中具有很强大的适应能力，因而选择标准k-ε模型为求解方法，将搅拌反应釜划分为动、静两个区域，运动的桨叶和静止的槽体之间采用多重参考系法（MRF）[83-84]。计算结果主要从速度场矢量图和速度场分布云图两部分进行分析。图4-3速度场矢量图Fig.4-3Speedfieldvector由图4-3的速度场矢量图中可以看出，螺旋桨叶在叶轮区产生了高速径向射流，径向流动的中央高速流体带动周围的部分流体流动，撞击到搅拌槽壁后分成
青岛科技大学研究生学位论文51两股，一股向上流动后折回，另一股向下流动后折回，沿搅拌叶片上下形成四个较为规律的循环圈，有利于物料混合均匀，同时径向流动有利于搅拌釜中心反应产生的热量向两侧釜壁处传递。从图中还能够发现流体的径向速度比较混乱，流动的最大速度产生在螺旋桨叶的末端，而并非在搅拌釜的壁面处，该现象表明靠近搅拌釜壁面处的物料之间产生了较为剧烈的相互对流剪切运动，使动能转化为内能，有利于加大水、油两相之间的接触面积，增强传质能力。图4-4速度场云图Fig.4-4Velocityfieldcloud从图4-4中的速度场分布云图中可以看出，靠近搅拌轴的轴向流动区域的流体速度较小，便于气相通入的光气进入反应釜内增加停留时间，与双酚A钠盐充分进行接触，有利于PC合成反应的进行。同时也可以看出，搅拌槽底部的搅拌强度较小，可能会出现反应釜底部物料单相聚集的状况。目前，对流场混合效果的研究方式大多为涡轮桨，廖兰贵等人[85]模拟了涡轮桨搅拌槽在PC合成反应中的混合效果，下图4-5中为文献中普通涡轮搅拌桨模拟结果的速度场分布云图，对比图4-4中的螺旋搅拌桨速度云图可以看出，涡轮搅拌桨产生的轴向流动速度显然比较大，轴向流动速度过大将会减少气相通入的光气的停留时间，增加光气损耗量，不利于反应的进行。对比而言，螺旋搅拌结构的釜式混合反应器更符合光气界面缩聚法合成聚碳酸酯的特点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于二氧化碳和环氧化物共聚的Salen型催化剂的研究进展[J]. 夏力,王文珍,李磊磊,樊维,韩薇莉. 西安石油大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]我国聚碳酸酯生产工艺及市场前景[J]. 王忠华. 乙醛醋酸化工. 2019(04)
[3]我国聚碳酸酯生产工艺及市场前景[J]. 王忠华. 乙醛醋酸化工. 2019 (04)
[4]基于TRIZ理论功能分析与裁剪的应用研究[J]. 祁云峰,姚贵英. 机械研究与应用. 2018(05)
[5]我国聚碳酸酯生产及市场应用前景分析[J]. 张桂华,牛建洲,郭兴田. 化学工业. 2018(05)
[6]聚碳酸酯市场动态[J]. 王熙庭. 天然气化工（C1化学与化工）. 2018(04)
[7]基于功能分析和TRIZ集成的产品创新设计[J]. 赵然,门德来. 西部皮革. 2018(04)
[8]我国聚碳酸酯产业链发展态势分析[J]. 张丽. 化学工业. 2018(01)
[9]酯交换法合成聚碳酸酯催化剂性能考察[J]. 房根祥,马少波,辛昭,王坤,吴晓妮,顾诚. 工业催化. 2017(11)
[10]国内外聚碳酸酯的供需现状及发展前景分析[J]. 崔小明. 石油化工技术与经济. 2017(01)
博士论文
[1]季铵碱催化合成聚碳酸酯过程的反应与传递规律研究[D]. 毕丰雷.华东理工大学 2018
[2]搅拌槽内流动与混合过程的实验研究及数值模拟[D]. 周国忠.北京化工大学 2002
硕士论文
[1]开启涡轮式桨叶的混合效果仿真及实验[D]. 张华波.华中科技大学 2015
[2]基于计算流体力学的高压聚乙烯釜式反应器的模拟研究[D]. 郑海俊.浙江大学 2015
[3]软测量技术及其在聚碳酸酯生产中的应用研究[D]. 南晓明.青岛科技大学 2013
[4]基于TRIZ理论的产品理想化设计创新过程与方法研究[D]. 廖宇生.湖南大学 2007
本文编号：3622600
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3622600.html
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