一种丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置及方法与流程

1.本发明涉及烯烃聚合模试技术领域，特别是涉及一种丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置及方法。


背景技术：

2.丙烯基弹性体是茂金属催化剂在溶液聚合工艺下，催化丙烯/乙烯共聚生成高聚物主碳链为丙烯链段的热塑性弹性体，具有较高的弹性、柔韧性、透明性和易加工性，是一种高附加值的聚烯烃产品，被广泛应用在塑料制品生产中，具有十分广阔的发展空间。目前国内尚未实现丙烯基弹性体的自主生产，始终处于研究阶段，发展缓慢的一个重要原因就是缺乏高度物联化的(highly instrumented)的模试装置和方法用于基础数据的开发，基础数据的开发包括催化体系的催化特性、动力学特征和工艺技术研究以制备具有预期结构的产品和提高聚合生产能力。
3.目前的连续溶液聚合模试装置和方法是在聚合反应结束后，收集聚合产物进行测试分析，线下获得聚合产物的结构指标和聚合活性、固含率、单体转化率等生产能力数据，无法在线监控聚合情况以便及时反馈调整聚合实验方案。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置及方法，高度物联化、可在线监控聚合情况，适于及时反馈调整聚合实验方案。其具体方案如下：
5.一种丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置，包括：
6.按流向依次连接的溶液聚合反应釜和气液分离闪蒸釜；
7.连接在所述溶液聚合反应釜顶部且流向所述气液分离闪蒸釜的反应釜出料线；所述反应釜出料线上设有第一科里奥利质量流量控制器和差压式质量流量计；
8.分别连接在所述溶液聚合反应釜底部的气体进料线和液体进料线；
9.连接在所述气液分离闪蒸釜顶部的闪蒸釜气体出料线；所述闪蒸釜气体出料线上设有第二科里奥利质量流量控制器和差压式体积流量计；
10.连接在所述气液分离闪蒸釜底部的闪蒸釜液体出料线；
11.分别与所述第一科里奥利质量流量控制器、所述差压式质量流量计、所述第二科里奥利质量流量控制器、所述差压式体积流量计连接的dcs。
12.优选地，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，所述气体进料线分别与乙烯科里奥利质量流量控制器、丙烯科里奥利质量流量控制器连接；
13.所述液体进料线分别与催化剂溶液科里奥利质量流量计、助催化剂溶液科里奥利质量流量计、正己烷科里奥利质量流量计连接；
14.所述乙烯科里奥利质量流量控制器、所述丙烯科里奥利质量流量控制器、所述催化剂溶液科里奥利质量流量计、所述助催化剂溶液科里奥利质量流量计、所述正己烷科里奥利质量流量计均与所述dcs连接。
15.优选地，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，所述乙烯科里奥利质量流量控制器和所述丙烯科里奥利质量流量控制器前均设有压力调节器。
16.优选地，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，所述催化剂溶液科里奥利质量流量计、所述助催化剂溶液科里奥利质量流量计和所述正己烷科里奥利质量流量计前均设有与所述dcs连接的计量泵。
17.优选地，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，还包括：
18.在所述溶液聚合反应釜上且分别与所述dcs连接的第一温度测量系统和第二压力测量系统；
19.在所述气液分离闪蒸釜上且分别与所述dcs连接的第二温度测量系统和第二压力测量系统。
20.优选地，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，所述溶液聚合反应釜配备有与所述dcs连接的第一夹套换热系统；
21.所述气液分离闪蒸釜配备有与所述dcs连接的第二夹套换热系统。
22.优选地，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，还包括：
23.在所述反应釜出料线上且位于所述第一科里奥利质量流量控制器前的第一压力调节器，以及位于所述差压式质量流量计后的第二压力调节器；所述第一压力调节器和所述第二压力调节器均与所述dcs连接；
24.在所述闪蒸釜气体出料线上且位于所述第二科里奥利质量流量控制器前的第三压力调节器；所述第三压力调节器与所述dcs连接。
25.优选地，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，所述反应釜出料线配备有与所述dcs连接的第一伴热系统；
26.所述闪蒸釜气体出料线配备有与所述dcs连接的第二伴热系统。
27.优选地，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，所述dcs，用于控制所述乙烯科里奥利质量流量控制器、所述丙烯科里奥利质量流量控制器和所述计量泵，以使所述溶液聚合反应釜内压力维持恒定，以及控制所述第一科里奥利质量流量控制器和所述第二科里奥利质量流量控制器，以使所述气液分离闪蒸釜内压力维持在设定范围内；还用于接收所述第一科里奥利质量流量控制器的质量流量、密度读数和所述差压式质量流量计的流量读数，输出聚合物溶液的粘度，以及接收所述第二科里奥利质量流量控制器的质量流量、密度读数和所述差压式体积流量计的流量读数，输出混合气体的质量流量以及气体组成；还用于接收所述乙烯科里奥利质量流量控制器、所述丙烯科里奥利质量流量控制器的质量流量读数和所述催化剂溶液科里奥利质量流量计、所述助催化剂溶液科里奥利质量流量计、所述正己烷科里奥利质量流量计的质量流量读数，输出乙烯、丙烯的消耗速率与转化率、结果聚合物的平均共聚组成、平均聚合活性、聚合物溶液的固含量。
28.本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置的模试方法，包括：
29.乙烯、丙烯气体通过气体进料线进入溶液聚合反应釜，催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷液体通过液体进料线进入所述溶液聚合反应釜；
30.乙烯、丙烯与催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷液体在所述溶液聚合反应釜中发生聚合反应产生聚合物溶液；
31.所述溶液聚合反应釜中的聚合物溶液通过反应釜出料线进入气液分离闪蒸釜，所述气液分离闪蒸釜中的气体通过闪蒸釜气体出料线排出，所述气液分离闪蒸釜中的聚合物溶液通过闪蒸釜液体出料线输送至下游；
32.当聚合反应达至稳态时，在所述反应釜出料线中，从位于所述溶液聚合反应釜顶部取出的聚合物溶液进入由第一科里奥利质量流量控制器和差压式质量流量计组成的粘度检测单元，所述粘度检测单元的测定结果传送到dcs；
33.所述气液分离闪蒸釜内聚合物溶液中溶解的乙烯和丙烯全部闪蒸为气体，正己烷部分闪蒸为气体，在所述闪蒸釜气体出料线中，从位于所述气液分离闪蒸釜顶部取出的混合气体进入由第二科里奥利质量流量控制器和差压式体积流量计组成的联合检测控制单元，所述联合检测控制单元的测定结果传送到所述dcs。
34.从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置，包括：按流向依次连接的溶液聚合反应釜和气液分离闪蒸釜；连接在溶液聚合反应釜顶部且流向气液分离闪蒸釜的反应釜出料线；反应釜出料线上设有第一科里奥利质量流量控制器和差压式质量流量计；分别连接在溶液聚合反应釜底部的气体进料线和液体进料线；连接在气液分离闪蒸釜顶部的闪蒸釜气体出料线；闪蒸釜气体出料线上设有第二科里奥利质量流量控制器和差压式体积流量计；连接在气液分离闪蒸釜底部的闪蒸釜液体出料线；分别与第一科里奥利质量流量控制器、差压式质量流量计、第二科里奥利质量流量控制器、差压式体积流量计连接的dcs。
35.本发明提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置，通过反应釜出料线上的第一科里奥利质量流量控制器和差压式质量流量计，能够对溶液聚合反应釜内聚合物溶液进行在线检测，避免了线下通过高温流变仪测试的高温、高压危险性；通过闪蒸釜气体出料线上的第二科里奥利质量流量控制器和差压式体积流量计，能够对闪蒸釜气体出料线内气体组成进行在线检测，避免了待反应结束、收集聚合产物、线下测试分析的繁琐性；本发明高度物联化、可在线监控聚合情况，适于及时反馈调整聚合实验方案。
36.此外，本发明还针对丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置提供了相应的监测方法，进一步使得上述装置更具有实用性，该监测方法具有相应的优点。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
38.图1为本发明实施例提供的丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置的结构示意图；
39.图2为本发明实施例提供的科里奥利质量流量控制器与质量流量计流量、密度测量原理示意图；
40.图3为本发明实施例提供的差压式流量计的流量测量原理示意图。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.本发明提供一种丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置，如图1所示，包括：
43.按流向依次连接的溶液聚合反应釜1和气液分离闪蒸釜2；
44.连接在溶液聚合反应釜1顶部a且流向气液分离闪蒸釜2的反应釜出料线3；反应釜出料线3上设有第一科里奥利质量流量控制器4和差压式质量流量计5；
45.分别连接在溶液聚合反应釜1底部b的气体进料线6和液体进料线7；
46.连接在气液分离闪蒸釜2顶部c的闪蒸釜气体出料线8；闪蒸釜气体出料线8上设有第二科里奥利质量流量控制器9和差压式体积流量计10；
47.连接在气液分离闪蒸釜2底部d的闪蒸釜液体出料线11；
48.分别与第一科里奥利质量流量控制器4、差压式质量流量计5、第二科里奥利质量流量控制器9、差压式体积流量计10连接的dcs(distributed control system，分布式计算机控制系统)12。
49.在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，通过反应釜出料线3上的第一科里奥利质量流量控制器4和差压式质量流量计5，能够对溶液聚合反应釜1内聚合物溶液进行在线检测，避免了线下通过高温流变仪测试的高温、高压危险性；通过闪蒸釜气体出料线8上的第二科里奥利质量流量控制器9和差压式体积流量计10，能够对闪蒸釜气体出料线8内气体组成进行在线检测，避免了待反应结束、收集聚合产物、线下测试分析的繁琐性；本发明高度物联化、可在线监控聚合情况，适于及时反馈调整聚合实验方案。
50.需要说明的是，dcs 12为以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的仪表控制系统。反应釜出料线3上第一科里奥利质量流量控制器4为具有流量、密度测量组件和流量调节组件以及信号传递组件的设备，其响应时间小于0.1秒，流量测量误差小于
±
0.15％、检测控制下限在0.1千克/时，密度测量误差小于
±
0.1％、检测下限在0.3kg
·
m-3。反应釜出料线3上差压式质量流量计5具有流量测量组件和信号传递组件的设备，其响应时间小于0.1秒、流量测量误差小于
±
0.4％、流量检测下限在0.1千克/时。闪蒸釜气体出料线8上第二科里奥利质量流量控制器9为具有流量、密度测量组件和流量调节组件以及信号传递组件的设备，其响应时间小于0.1秒，流量测量误差小于
±
0.15％、检测控制下限在50毫克/时，密度测量误差小于
±
0.1％、检测下限在0.3kg
·
m-3。闪蒸釜气体出料线8上差压式体积流量计10为具有流量测量组件和信号传递组件的设备，其响应时间小于0.1秒、流量检测下限在0.2标准升/分。
51.在实际应用中，乙烯、丙烯气体通过气体进料线6进入溶液聚合反应釜1，催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷液体通过液体进料线7进入溶液聚合反应釜1，催化剂溶液、助催化剂溶液均以正己烷作溶剂进行配制。乙烯、丙烯与催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷在
溶液聚合反应釜1中发生聚合反应产生聚合物溶液。溶液聚合反应釜1中的聚合物溶液通过反应釜出料线3进入气液分离闪蒸釜2，气液分离闪蒸釜2中的气体通过闪蒸釜气体出料线8排出，气液分离闪蒸釜2中的聚合物溶液通过闪蒸釜液体出料线11输送至下游。dcs 12可以用于自动控制反应釜出料线3上的第一科里奥利质量流量控制器4与闪蒸釜气体出料线8上的第二科里奥利质量流量控制器9，维持气液分离闪蒸釜2内压力在设定范围内，如0.1～0.2mpa，以确保聚合物溶液中溶解的乙烯和丙烯全部闪蒸为气体。
52.当聚合反应达至稳态时，在反应釜出料线3中，从位于溶液聚合反应釜1上部a取出的聚合物溶液进入由第一科里奥利质量流量控制器4和差压式质量流量计5组成的粘度检测单元，该检测单元的测定结果传送到dcs 12，通过第一科里奥利质量流量控制器4的质量流量、密度读数和差压式质量流量计5的流量读数进行公式换算确定聚合物溶液的粘度。即：dcs 12可以用于接收第一科里奥利质量流量控制器4的质量流量、密度读数和差压式质量流量计5的流量读数，输出聚合物溶液的粘度。
53.上述公式可以为：
54.f
c,1
＝f1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
55.ρ
c，1
＝ρ1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0056][0057]
其中，f
c,1
为反应釜出料线上科里奥利质量流量控制器的质量流量读数，f1为反应釜出料线内聚合物溶液的质量流量；ρ
c,1
为为反应釜出料线上科里奥利质量流量控制器的密度读数，ρ1为反应釜出料线内聚合物溶液的密度；f
d,1
为反应釜出料线上差压式质量流量计的流量读数，η1为反应釜出料线内聚合物溶液的粘度，ρ
l,1
为差压式质量流量计标定液体的密度，其值通过aspen plus的纯组分物性分析(properties-analysis-pure analysis)获得，η
l,1
为差压式质量流量计标定液体的粘度，其值通过aspen plus的纯组分物性分析(properties-analysis-pure analysis)获得。
[0058]
气液分离闪蒸釜2内聚合物溶液中溶解的乙烯和丙烯全部闪蒸为气体，正己烷部分闪蒸为气体，在闪蒸釜气体出料线8中，从位于气液分离闪蒸釜2上部c取出的混合气体进入由第二科里奥利质量流量控制器9和差压式体积流量计10组成的流量与组成的联合检测控制单元，该联合检测控制单元的测定结果传送到dcs 12，通过第二科里奥利质量流量控制器9质量流量读数、密度读数和差压式体积流量计10读数进行公式换算确定混合气体的质量流量以及气体组成。即：dcs 12可以用于接收第二科里奥利质量流量控制器9的质量流量、密度读数和差压式体积流量计10的流量读数，输出混合气体的质量流量以及气体组成。
[0059]
上述公式为：
[0060]fc,2
＝f2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0061][0062][0063]
ρ
c,2
＝ρ2＝ρ2(wa,wb)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0064]
其中，f
c,2
为闪蒸釜气体出料线上科里奥利质量流量控制器的质量流量读数，f2为闪蒸釜气体出料线内混合气体的质量流量；ρ
c,2
为闪蒸釜气体出料线上科里奥利质量流量控制器的密度读数，q2为闪蒸釜气体出料线内混合气体的体积流量；q
d,2
为反应釜出料线上差压式体积流量计的流量读数，η2为闪蒸釜气体出料线内混合气体的粘度，是关于wa、wb的函数，wa、wb分别为闪蒸釜气体出料线内混合气体中乙烯、丙烯的质量分率，η
l,2
为差压式体积流量计标定气体的粘度，其值通过aspen plus的纯组分物性分析(properties-analysis-pure analysis)获得；ρ2为闪蒸釜气体出料线内混合气体的密度，是关于wa、wb的函数。
[0065]
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，如图1所示，气体进料线6分别与乙烯科里奥利质量流量控制器13、丙烯科里奥利质量流量控制器14连接；液体进料线7分别与催化剂溶液科里奥利质量流量计15、助催化剂溶液科里奥利质量流量计16、正己烷科里奥利质量流量计17连接；乙烯科里奥利质量流量控制器13、丙烯科里奥利质量流量控制器14、催化剂溶液科里奥利质量流量计15、助催化剂溶液科里奥利质量流量计16、正己烷科里奥利质量流量计17均与dcs 12连接。
[0066]
具体地，溶液聚合反应釜1气体进料线6上乙烯科里奥利质量流量控制器13、丙烯科里奥利质量流量控制器14的质量流量读数和液体进料线7上催化剂溶液科里奥利质量流量计15、助催化剂溶液科里奥利质量流量计16、正己烷科里奥利质量流量计17的质量流量读数会传送到dcs 12，由公式计算乙烯、丙烯的消耗速率与转化率及结果聚合物的平均共聚组成。即：dcs 12可以用于接收乙烯科里奥利质量流量控制器13、丙烯科里奥利质量流量控制器14的质量流量读数和催化剂溶液科里奥利质量流量计15、助催化剂溶液科里奥利质量流量计16、正己烷科里奥利质量流量计17的质量流量读数，输出乙烯、丙烯的消耗速率与转化率、结果聚合物的平均共聚组成。
[0067]
上述公式为：
[0068]rp,a
＝f
in,a-f2·
waꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0069]rp,b
＝f
in,b-f2·
wbꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0070][0071][0072][0073][0074]
其中，r
p,a
、r
p,b
分别为乙烯、丙烯的消耗速率；f
in,a
、f
in,b
分别为溶液聚合反应釜气体进料线上乙烯、丙烯科里奥利质量流量控制器的质量流量读数；xa、xb分别为乙烯、丙烯的转化率；分别为乙烯、丙烯在结果聚合物中的平均组成(质量分率)。
[0075]
另外，还可以根据公式计算平均聚合活性和溶液聚合反应釜1内聚合物溶液的固含率，即dcs 12可以用于输出聚合物溶液的固含率。
[0076]
上述公式为：
[0077][0078][0079]
其中，activity为平均聚合活性；s为溶液聚合反应釜内聚合物溶液的固含率；f
in,cat
、f
in,cocat
、f
in,c
分别为溶液聚合反应釜液体进料线上催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷科里奥利质量流量计的质量流量读数；w
cat
为催化剂溶液中催化剂的质量分率。
[0080]
由上，本发明提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置除了可以实现对溶液聚合反应釜1内聚合物溶液和闪蒸釜气体出料线8内气体组成进行在线检测，还可以实现对乙烯、丙烯的消耗速率、转化率与结果聚合物平均共聚组成的在线监测，以及对平均聚合活性和溶液聚合反应釜1内聚合物溶液固含率的在线监测。
[0081]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，如图1所示，乙烯科里奥利质量流量控制器13和丙烯科里奥利质量流量控制器14前均可以设有压力调节器18、19。
[0082]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，如图1所示，催化剂溶液科里奥利质量流量计15、助催化剂溶液科里奥利质量流量计16和正己烷科里奥利质量流量计17前均可以设有与dcs 12连接的计量泵20、21、22。
[0083]
在实际应用中，乙烯、丙烯进气质量流量通过气体进料线6上乙烯科里奥利质量流量控制器13、丙烯科里奥利质量流量控制器14控制与计量，催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷进液质量流量通过计量泵20、21、22控制和催化剂溶液科里奥利质量流量计15、助催化剂溶液科里奥利质量流量计16和正己烷科里奥利质量流量计17计量。
[0084]
具体地，dcs 12可以用于自动控制气体进料线6上的乙烯科里奥利质量流量控制器13、丙烯科里奥利质量流量控制器14和液体进料线7上的计量泵20、21、22，以确保溶液聚合反应釜1内压力维持恒定；溶液聚合反应釜1内温度不低于140℃、压力不低于4mpa。
[0085]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，如图1所示，还可以包括：在溶液聚合反应釜1上且分别与dcs12连接的第一温度测量系统23和第二压力测量系统24；在气液分离闪蒸釜2上且分别与dcs 12连接的第二温度测量系统25和第二压力测量系统26。
[0086]
需要说明的是，温度测量系统为具有温度测量组件和温度信号变送组件的系统。压力测量系统为具有压力测量组件和压力信号变送组件的系统。
[0087]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，如图1所示，溶液聚合反应釜1可以配备有与dcs 12连接的第一夹套换热系统27；气液分离闪蒸釜2可以配备有与dcs 12连接的第二夹套换热系统28。
[0088]
需要说明的是，夹套换热系统为装在釜的外部，在夹套与釜之间形成密封空间作为换热介质通道与釜内进行热交换的系统。第一夹套换热系统27可对溶液聚合反应釜1进行温度控制，确保溶液聚合反应釜1内处于恒温。第二夹套换热系统28对气液分离闪蒸釜2进行温度控制，使气液分离闪蒸釜2内温度处于50～70℃。
[0089]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置
中，如图1所示，还可以包括：在反应釜出料线3上且位于第一科里奥利质量流量控制器4前的第一压力调节器29，以及位于差压式质量流量计5后的第二压力调节器30；在闪蒸釜气体出料线8上且位于第二科里奥利质量流量控制器9前的第三压力调节器31；第一压力调节器29和第二压力调节器30、第三压力调节器31均与dcs 12连接。
[0090]
具体地，气体进料线6上压力调节器18、19配合反应釜出料线3上第一压力调节器29使用。反应釜出料线3上第二压力调节器30配合闪蒸釜气体出料线8上第三压力调节器31使用。
[0091]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置中，如图1所示，反应釜出料线3可以配备有与dcs 12连接的第一伴热系统32；闪蒸釜气体出料线8可以配备有与dcs 12连接的第二伴热系统33。
[0092]
需要说明的是，伴热系统为包裹在管道外壁，通过伴热媒体与管道内进行直接或间接热交换的系统。第一伴热系统32对反应釜出料线3进行温度控制，确保反应釜出料线3内聚合物溶液温度与溶液聚合反应釜1内温度相同。第二伴热系统33对闪蒸釜气体出料线8进行温度控制，确保闪蒸釜气体出料线8内气体处于恒温。
[0093]
需要了解的是，本发明的科里奥利质量流量计可以为“u”型振动管式科里奥利质量流量计。科里奥利质量流量控制器的流量测量原理为：所有的科里奥利质量流量控制器都是利用流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理测量的，实现真正意义上的高精度直接式质量流量测量。图2示出了u型振动管式科里奥利质量流量控制器的流量测量和流量控制原理示意图，其中21为流体，22为流量测量管、23为电磁传感器、24为电磁检测器、25为流量变送器、26为驱动器、27为流体力。被驱动的测量管22以正弦波的方式上下振动，电磁传感器23可以输出一个代表测量管22正弦运动的信号。流体通过测量管22时，产生的科里奥利力使测量管中点前后两半段以相反的方向变形，这就在两个传感器之间产生了一个时间差δt(正弦运动信号相位差)，当质量流量增大时，测量管22变形的程度就增大，两个传感器23的时间差就增大。质量流量由下式决定：
[0094]
f＝m
·
δt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16)
[0095]
其中，f为质量流量，m为流量标定系数，δt为时间差，这样就实现了气体质量流量的直接测量。而质量是一个恒量，它不受温度、压力、粘度、比热容等因素的影响，所以测得的质量流量为气体真实质量流量，不用进行温度和压力的修正，是真正意义上的高精度质量流量测量。
[0096]
综上，有：
[0097]
fc＝f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0098]
其中，fc为科里奥利质量流量控制器与质量流量计的质量流量读数，f为流体的真实质量流量。
[0099]
同时，测量管以固有频率振动，流体密度的变化，将引起流体的质量流量变化，检测器输出的信号频率也发生变化，通过测量检测器的信号频率就可以决定流体的密度，这样就得到了流体的密度和体积流量，有
[0100][0101]
其中，qc为科里奥利质量流量控制器与质量流量计的体积流量读数，ρc为科里奥利
质量流量控制器与质量流量计的密度读数，q为流体的真实体积流量。
[0102]
图3示出了差压式流量计的流量测量原理示意图，其中31为流体，32为层流、33为湍流、34为检测管、35为第一压力传感器、36为第二压力传感器、37为压差检测器、38为流量变送器。差压式流量计的工作原理为：管路中的以湍流流动的流体31进入差压式流量计后，流型变成层流32，差压式流量计的测量原理是基于流体31在流道中作层流32流动时，流速与压降之间存在线性关系。可以用poiseuille方程来描述：
[0103]
q＝(p
1-p2)πr4/8ηl＝kδp/η
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)
[0104]
k＝πr4/8l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)
[0105]
其中，q为流体的体积流量；p1为流体在流道入口的静压力，p2为流体在流道出口的静压力；r为流道的当量半径；η为流体的绝对粘度；l为流道的长度。
[0106]
对于不可压缩的液体(密度受压力的影响很小，一般忽略不计，即液体在经过差压式流量计前后，其密度可认为常数)，差压式质量流量计5存在如下的流量换算公式：
[0107][0108]
其中，fd为差压式流量计以标定液体为基准的质量流量读数，f为被测液体的真实质量流量；qd为差压式流量计以标定液体为基准的体积流量测量值，q为被测液体的真实体积流量；ρ
l
为标定液体的密度，其值可通过aspen plus的纯组分物性分析(properties-analysis-pure analysis)获得，ρ为被测液体的密度值；η
l
是标定液体的粘度，其值可通过aspen plus的纯组分物性分析(properties-analysis-pure analysis)获得，η是被测液体的粘度值。
[0109]
本发明下，伴热系统对反应釜出料线3进行温度控制，确保反应釜出料线3内聚合物溶液温度与溶液聚合反应釜1内温度相同，则反应釜出料线3内与溶液聚合反应釜1内聚合物溶液的密度和粘度相同。以上，反应釜出料线3上第一科里奥利质量流量控制器4质量流量读数f
c,1
、密度读数ρ
c,1
和差压式质量计5读数f
d,1
传入dcs 12，dcs 12根据方程组(1)、(2)、(3)计算出聚合物溶液的粘度η1。
[0110]
因乙烯、丙烯相对正己烷的挥发度大，进入气液分离闪蒸釜2的聚合物溶液中溶解的乙烯和丙烯全部闪蒸为气体，正己烷部分闪蒸为气体，闪蒸釜气体出料线8内为乙烯、丙烯、正己烷混合气体。对于可压缩的气体，差压式体积流量计10存在如下的流量换算公式：
[0111][0112]
其中，t为气体温度，p为气体压力；q
d(t,p)
为在(t，p)条件下差压式流量计以标定气体为基准的体积流量读数，q
(t,p)
为在(t，p)条件下被测气体的真实体积流量；η
l(t,p)
为标定气体在(t，p)条件下的粘度，其值可通过aspen plus的纯组分物性分析(properties-analysis-pure analysis)获得；η
(t,p)
为被测气体在(t，p)条件下的粘度值。
[0113]
在温度不太低(不低于零下几十摄氏度)，压强不太大(不超过大气压强的几倍)时，各种气体及其混合物都可以近似地视作理想气体，根据混合规则，混合气体的黏度η
mix
有：
[0114][0115]
其中，ya、yb、yc分别为乙烯、丙烯、正己烷的摩尔分率，ma、mb、mc分别为乙烯、丙烯、正己烷的相对分子质量，ηa、ηb、ηc分别为乙烯、丙烯、正己烷的粘度。
[0116][0117][0118][0119]
其中，wa、wb、wc分别为乙烯、丙烯、正己烷的质量分率。
[0120]
本发明下，夹套换热系统和伴热系统分别对气液分离闪蒸釜2和闪蒸釜气体出料线8进行温度控制，确保气液分离闪蒸釜2和闪蒸釜气体出料线8内气体处于恒温。反应釜出料线3上第二压力调节器配合闪蒸釜气体出料线8上压力调节器使用，同时，dcs 12自动控制反应釜出料线3上的第一科里奥利质量流量控制器4与闪蒸釜气体出料线8上的第二科里奥利质量流量控制器9，确保气液分离闪蒸釜2内压力维持恒定。因乙烯、丙烯、正己烷的相对分子质量ma、mb、mc是常数，乙烯、丙烯、正己烷的粘度ηa、ηb、ηc恒温恒压下是常数，又wc＝1-w
a-wb，那么，闪蒸釜气体出料线8中混合气体的粘度η2为气体组成wa、wb的函数，即
[0121]
η2＝η2(wa,wb)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(27)
[0122]
又根据混合规则，混合气体的体积有：
[0123][0124]
式中，v
mix
为混合气体的体积，na、nb、nc分别为乙烯、丙烯、正己烷的物质的量，v
m,a
、v
m,b
、v
m,c
分别为乙烯、丙烯、正己烷的摩尔体积，ρa、ρb、ρc分别为乙烯、丙烯、正己烷的密度。由此，混合气体的密度ρ
mix
有：
[0125][0126]
其中，m
mix
为混合气体的质量。
[0127]
因乙烯、丙烯、正己烷的密度ρa、ρb、ρc恒温恒压下是常数，又wc＝1-w
a-wb，那么，闪蒸釜气体出料线8内混合气体的密度ρ2为气体组成wa、wb的函数，即
[0128][0129]
闪蒸釜气体出料线8上第二科里奥利质量流量控制器9的质量流量读数f
c,2
、密度读数ρ
c,2
和差压式体积流量计10读数q
d,2
传入dcs 12，dcs 12根据方程组(4)、(5)、(6)、(7)计算出闪蒸釜气体出料线8内混合气体的质量流量f2以及气体组成wa、wb。溶液聚合反应釜气体进料线6上乙烯、丙烯科里奥利质量流量控制器的质量流量读数f
in,a
、f
in,b
和液体进料
线7上催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷科里奥利质量流量计的质量流量读数f
in,cat
、f
in,cocat
、f
in,c
也传送到dcs 12，dcs 12根据公式(8)、(9)计算乙烯、丙烯的消耗速率r
p,a
、r
p,b
，根据公式(10)、(11)计算乙烯、丙烯的转化率xa、xb，根据公式(12)、(13)计算乙烯、丙烯在结果聚合物中的平均组成在结果聚合物中的平均组成(质量分率)，根据公式(14)、(15)计算平均聚合活性activity和溶液聚合反应釜内聚合物溶液的固含率s。
[0130]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置的模试方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置相似，因此该方法的实施可以参见丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置的实施，重复之处不再赘述。
[0131]
在具体实施时，本发明实施例提供的丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置的模试方法，具体可以包括以下步骤：
[0132]
步骤一、乙烯、丙烯气体通过气体进料线进入溶液聚合反应釜，催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷液体通过液体进料线进入溶液聚合反应釜；
[0133]
具体地，乙烯、丙烯气体通过气体进料线进入溶液聚合反应釜，其中乙烯、丙烯进气质量流量通过气体进料线上科里奥利质量流量控制器控制与计量，催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷液体通过液体进料线进入溶液聚合反应釜，其中催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷进液质量流量通过计量泵控制和科里奥利质量流量计计量，催化剂溶液、助催化剂溶液均以正己烷作溶剂进行配制。
[0134]
步骤二、乙烯、丙烯与催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷液体在溶液聚合反应釜中发生聚合反应产生聚合物溶液；
[0135]
具体地，乙烯、丙烯与催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷在溶液聚合反应釜中发生聚合反应产生聚合物溶液，其中夹套换热系统对溶液聚合反应釜进行温度控制，确保溶液聚合反应釜内处于恒温，气体进料线上压力调节器配合反应釜出料线上第一压力调节器使用，同时，dcs自动控制气体进料线上的科里奥利质量流量控制器和液体进料线上的计量泵，确保溶液聚合反应釜内压力维持恒定；溶液聚合反应釜内温度不低于140℃、压力不低于4mpa。
[0136]
步骤三、溶液聚合反应釜中的聚合物溶液通过反应釜出料线进入气液分离闪蒸釜，气液分离闪蒸釜中的气体通过闪蒸釜气体出料线排出，气液分离闪蒸釜中的聚合物溶液通过闪蒸釜液体出料线输送至下游；
[0137]
具体地，溶液聚合反应釜中的聚合物溶液通过反应釜出料线进入气液分离闪蒸釜，气液分离闪蒸釜中的气体通过闪蒸釜气体出料线排出，气液分离闪蒸釜中的聚合物溶液通过闪蒸釜液体出料线输送至下游，其中伴热系统对反应釜出料线进行温度控制，确保反应釜出料线内聚合物溶液温度与溶液聚合反应釜内温度相同；夹套换热系统对气液分离闪蒸釜进行温度控制，使气液分离闪蒸釜内温度处于50～70℃，反应釜出料线上第二压力调节器配合闪蒸釜气体出料线上压力调节器使用，同时，dcs自动控制反应釜出料线上的科里奥利质量流量控制器与闪蒸釜气体出料线上的科里奥利质量流量控制器，维持气液分离闪蒸釜内压力在0.1～0.2mpa，确保聚合物溶液中溶解的乙烯和丙烯全部闪蒸为气体；伴热系统对闪蒸釜气体出料线进行温度控制，确保闪蒸釜气体出料线内气体处于恒温。
[0138]
步骤四、当聚合反应达至稳态时，在反应釜出料线中，从位于溶液聚合反应釜顶部
取出的聚合物溶液进入由第一科里奥利质量流量控制器和差压式质量流量计组成的粘度检测单元，粘度检测单元的测定结果传送到dcs；
[0139]
具体地，当聚合反应达至稳态时，在反应釜出料线中，从位于溶液聚合反应釜上部取出的聚合物溶液，经第一压力调节器，进入由第一科里奥利质量流量控制器和差压式质量流量计组成的粘度检测单元，该检测单元的测定结果传送到dcs，通过第一科里奥利质量流量控制器的质量流量、密度读数和差压式质量流量计的流量读数进行公式换算确定聚合物溶液的粘度。
[0140]
步骤五、气液分离闪蒸釜内聚合物溶液中溶解的乙烯和丙烯全部闪蒸为气体，正己烷部分闪蒸为气体，在闪蒸釜气体出料线中，从位于气液分离闪蒸釜顶部取出的混合气体进入由第二科里奥利质量流量控制器和差压式体积流量计组成的联合检测控制单元，联合检测控制单元的测定结果传送到dcs；
[0141]
具体地，气液分离闪蒸釜内聚合物溶液中溶解的乙烯和丙烯全部闪蒸为气体，正己烷部分闪蒸为气体，在闪蒸釜气体出料线中，从位于气液分离闪蒸釜上部取出的混合气体，经第三压力调节器，进入由第二科里奥利质量流量控制器和差压式体积流量计组成的流量与组成的联合检测控制单元，该联合检测控制单元的测定结果传送到dcs，通过科里奥利质量流量控制器质量流量读数、密度读数和差压式体积流量计读数进行公式换算确定混合气体的质量流量以及气体组成。同时，溶液聚合反应釜气体进料线上乙烯、丙烯科里奥利质量流量控制器的质量流量读数和液体进料线上催化剂溶液、助催化剂溶液、正己烷科里奥利质量流量计的质量流量读数也传送到dcs，计算乙烯、丙烯的消耗速率与转化率及结果聚合物的平均共聚组成，以及平均聚合活性和溶液聚合反应釜内聚合物溶液的固含率。
[0142]
在本发明实施例提供的上述丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置的模试方法中，可以通过反应釜出料线上的第一科里奥利质量流量控制器和差压式质量流量计，能够对溶液聚合反应釜内聚合物溶液进行在线检测，避免了线下通过高温流变仪测试的高温、高压危险性；通过闪蒸釜气体出料线上的第二科里奥利质量流量控制器和差压式体积流量计，能够对闪蒸釜气体出料线内气体组成进行在线检测，避免了待反应结束、收集聚合产物、线下测试分析的繁琐性；本发明高度物联化、可在线监控聚合情况，适于及时反馈调整聚合实验方案。
[0143]
关于上述各步骤更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0144]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。
[0145]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0146]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0147]
以上对本发明所提供的丙烯基弹性体连续溶液聚合模试装置及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。