【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高压和超高压条件下有机过氧化物反应机理研究，更具体说是50mpa以上有机过氧化物分解特性的试验装置和方法。
技术介绍
1、自由基聚合工艺制备聚合物是一种典型的聚合工艺。自由基引发剂通常带有弱共价键，通过共价键的均裂或异裂产生自由基，并引发单体进行聚合反应。常用的自由基引发剂包括过氧化合物引发剂、偶氮类引发剂及氧化还原引发剂等。
2、目前，本领域技术公知，在高压自由基聚合工艺制备低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等产品时，反应温度高达100℃-350℃，反应压力在50mpa以上，特别是生产低密度聚乙烯时，其反应压力更是高达120mpa以上，常用的引发剂为有机过氧化物、氧气及其混合物。目前用于测试有机过氧化物分解反应的试验方法包括差式扫描量热法(dsc)、绝热加速量热法(arc)、气相色谱法(gc)等方法。
3、反应压力超高50mpa以上时，引发剂的分解反应速率受压力的影响较为显著，国外学者采用高压dsc研究引发剂分解反应动力学(j.solution chem.2024,53:43–59)，该方法采用特殊设计的耐高压的量热池，通过连续扫描升温过程中的热量变化，实现有机过氧化物分解放热的准确测量，并计算过氧化物分解反应速率。然而，本领域公知的是，自由基引发剂分解过程为复杂的反应和传质耦合的网络，即存在所谓的“笼蔽效应”。因此无论采用dsc、arc或者gc均无法测量真实的混合传质条件下的引发剂的分解效率。
4、因此，提出了一种用于50mpa以上有机过氧化物分解特性试验装置，通过模拟真实
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对高压和超高压条件下真实混合条件下有机过氧化物分解特性难以测量的问题，提出了一种装置和方法用于模拟真实的流动混合环境，实现50mpa以上有机过氧化物分解特性的测量。
2、本专利技术解决技术问题采用如下技术方案。
3、本专利技术提出了一种50mpa以上有机过氧化物分解特性的试验方法，所述试验方法模拟有机过氧化物在50mpa以上高压自由基聚合过程中的混合传质和分解过程，所述方法包括：
4、(1)将待测试的有机过氧化物和至少1种惰性溶剂混合得到第一物料，然后将所述的第一物料通过高压进料单元连续地加入到高压釜中；
5、(2)将高压釜的压力升高至设定压力，保持高压釜换热夹套温度为预设的模拟反应温度，启动搅拌桨，使得所述搅拌桨的搅拌雷诺数为4000～50000；其中搅拌雷诺数re的计算公式为re＝d2×n×ρ/μ，d为搅拌桨的桨叶直径，n为搅拌器转速，ρ为高压釜内物料密度，μ为高压釜内物料粘度；通过改变搅拌桨的搅拌雷诺数，可以模拟真实流动、传热、传质和反应环境的引发剂分解特性；
6、(3)通过控制所述第一减压阀的开度以控制高压釜内的压力为所需的测试压力，通过第一减压阀将高压釜内分解后的物料引入出料罐中；
7、(4)通过调节换热夹套温度以改变测试温度，通过控制第一减压阀的开度以改变测试压力，记录高压釜内的温度、压力和有机过氧化物的转化率随时间的变化数据，计算有机过氧化物在不同温度、压力下的分解动力学；
8、其中，所述有机过氧化物的转化率根据所述出料罐中的有机过氧化物浓度和高压进料单元入口的有机过氧化物浓度计算所得，具体公式如下：
9、x＝1-c1/c0
10、式中，x为有机过氧化物的转化率，c1为出料罐中有机过氧化物浓度，c0为进料单元入口的有机过氧化物浓度。
11、在本专利技术的一种实施方式中，所述高压釜的测试压力调节范围为50mpa～400mpa，所述高压釜的测试温度调节范围为20℃～350℃；所述出料罐中的压力为0.1mpa～50mpa，所述出料罐的温度通过换热介质控制为20℃～150℃。优选的，所述出料罐中的压力为0.1mpa～30.0mpa，所述出料罐的温度为30℃～100℃。
12、在本专利技术的一种实施方式中，所述的惰性溶剂为烷烃，优选的，所述烷烃的碳原子数与所模拟的自由基聚合过程中的烯烃单体的碳原子数相同。优选的，所述第一物料中有机过氧化物与惰性溶剂的质量比与所模拟的自由基聚合过程中有机过氧化物与聚合单体的质量比相同。优选的，当所模拟的自由基聚合过程中存在多种单体时，所述惰性溶剂也对应的选择多种，且多种惰性溶剂的碳原子数、相互之间的质量比均与所模拟的自由基聚合过程中聚合单体碳原子数、相互之间的质量比相同，以达到真实模拟混合传质条件下的引发剂的分解效率的目的。
13、在本专利技术的一种实施方式中，所述出料罐具有视窗，可以通过拉曼光谱或红外光谱法测量出料罐中有机过氧化物浓度。在离线条件下标定过氧化物浓度和光谱信号的对应关系，所述的对应关系如经验关联式、数据表等，并基于该对应关系计算出料罐中有机过氧化物的浓度。
14、在本专利技术的一种实施方式中，所述高压釜具有视窗，可以通过拉曼光谱或红外光谱法测量高压釜中有机过氧化物浓度。在离线条件下标定过氧化物浓度和光谱信号的对应关系，所述的对应关系如经验关联式、数据表等，并基于该对应关系计算出料罐中有机过氧化物的浓度。
15、在本专利技术的一种实施方式中，所述出料罐具有至少1个取样口，可以取样测量所述出料罐中有机过氧化物浓度。在一些实施方式中，可以采用气相色谱法离线测量出料罐中有机过氧化物的浓度，在另一些实施方式中可以采用滴定法离线测量出料罐中有机过氧化物的浓度。
16、在本专利技术的一种实施方式中，通过所述的控制单元控制反应釜内温度按设定的温度变化曲线进行控制以测试温度对有机过氧化物分解特性的影响，所述的温度变化曲线如升温曲线、降温曲线或其多种升温曲线和降温曲线组合的周期性变化曲线。
17、本专利技术还提供了一种用于50mpa以上有机过氧化物分解特性试验装置，其包括高压进料单元、高压釜、第一减压阀、出料罐和控制单元，
18、所述高压进料单元用于向高压釜内连续输送包含待测有机过氧化物和惰性溶剂的第一物料，其包括进料泵和第一截止阀，其中进料泵的出口经第一截止阀与高压釜的至少1个进口相连；
19、所述高压釜具有至少1个进口、1个出口和1个超压排放口；
20、所述第一减压阀的进口与高压釜的1个出口相连，所述第一减压阀的出口与出料罐的入口相连；
21、所述控制单元包括安装在高压釜的至少1个热电偶和至少1个压力传感器、安装在第一减压阀出口的至少1个热电偶、以及计算机，由热电偶和压力传感器采集温度和压力信号，并由计算机对信号进行处理并发出控制信号从而控制高压釜的温度和压力以及第一减压阀的出口压力。
22、在本专利技术的一种实施方式中，所述的出料罐安装有至少1个采样口和第二减压阀，其中，第二减压阀用于控制出料罐中的压力，以收集所需相态的产物。例如，当需要收集和分析液相产物和气相产物时，通过第二减压阀使出料罐保持在某个设定压力从而使出料罐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种50MPa以上有机过氧化物分解特性的试验方法，其特征在于，所述试验方法模拟有机过氧化物在50MPa以上高压自由基聚合过程中的混合传质和分解过程，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高压釜的测试压力调节范围为50MPa～400MPa，所述高压釜的测试温度调节范围为20℃～350℃；所述出料罐中的压力为0.1MPa～50MPa，所述出料罐的温度通过换热介质控制为20℃～150℃。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述出料罐和/或所述高压釜具有视窗，通过拉曼光谱或红外光谱法测量出料罐或高压釜中有机过氧化物浓度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，取样测量所述出料罐或所述高压釜的其中之一的有机过氧化物浓度，并根据所述取样测量所得的有机过氧化物的浓度校正所述拉曼光谱或红外光谱的测量结果。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述的控制单元控制反应釜内温度按设定的温度变化曲线进行变动，所述的温度变化曲线为升温曲线、降温曲线或多种升温曲线和降温曲线组合的周期性变化曲线。
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