对于聚合物生产过程,建立一个既能反映聚合反应机理又能紧密结合装置运行的全流程模型,不仅有助于掌握装置运行的内在规律,而且是装置生产优化和提高经济效益的重要途径。以国产化的Hypol丙烯本体聚合工艺为研究对象,分析工艺流程的主要组分和操作参数,采用PC-SAFT状态方程作为主要的热力学模型;其次根据AspenTech的Polymers Plus软件的特点,对工艺流程进行合理的简化和模型化,建立了包括液相聚合反应釜、釜顶蒸汽循环撤热、气相聚合反应器、气相循环撤热、丙烯单体冷凝回收等流程模型。其中,丙烯聚合反应器是各生产工艺的核心技术,也是流程模拟的难点所在。结合Hypol工艺各反应器的生产原理和操作情况,深入分析过程的物料和能量守恒,创新性地提出了基于Polymers Plus的组合式非平衡的液相聚合反应釜模型。该模型既适合于软件本身的计算特点,又能准确地模拟实际生产情况。再者,根据丙烯聚合反应机理以及微观动力学的基元反应,确定了丙烯聚合反应的动力学模型,并通过小本体间歇聚合釜试验、稳态工况下的现场操作参数以及聚丙烯分子量分布的解析结果确定了单活性中心和多活性中心反应动力学模型的参数,最终建立稳态流程模型。在所建立的稳态流程模型的基础上,添加相应的动态信息,如反应釜直径、封头形状、液位设定等。通过Aspen Tech的Aspen Dynamics软件生成动态文件,分析工厂实际操作中的控制方案,添加相应的控制器和设定控制参数,建立该聚丙烯生产工艺的动态流程模型。对所建立的流程模拟模型进行验证和具体应用。验证结果表明,所建模型与实际生产数据吻合较好,可以为装置的生产操作和优化,以及新牌号产品的设计提供指导。在具体应用过程中,考察了氢气进料量的改变对反应釜产量、产品数均分子量以及熔融指数的影响;考察了该工艺产品牌号切换过程中各反应釜工艺参数以及产品指标的变化情况,指导实际牌号切换中过渡时间的缩短和过渡料数量的减少。