苯乙烯聚合反应热失控及其紧急抑制的数值模拟

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。