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Ludovic工艺优化及放大案例分享-EVA 酯交换反应(一)

      Ludovic软件用于同向啮合双螺杆挤出机全工艺仿真,模拟材料挤出工艺中的演变过程。Ludovic是一个虚拟的挤出实验室,用数值仿真代替反复试验。本期带来EVA 酯交换反应工艺优化仿真过程。
一 工艺背景:

1 反应:

EVA (乙烯-醋酸乙烯酯)+ alcohol (醇)→ EVOH + octyl acetate(乙酸辛酯)

2 反应模型:
注:该反应是平衡反应,最大转化率为65%左右。
3 挤出机:

二 Ludovic工艺优化

1 TSE建模

2 自定义材料(流变曲线)

3 工艺条件

转速:250RPM

喂料量:5kg/h

机筒温度: 170°C

组分比:[octanol]0 / [EVA]0 = 1

4 模拟结果分析

      在上述工艺条件下,EVA的转化率只有21%。转化率和产量都很低,需要优化工艺。优化目标就是找到高转化率和高产量的工艺条件。

5 优化工艺条件

      使用 Ludovic的DOE功能进行虚拟实验设计,探究最大产量的工艺条件。

虚拟实验设计:

  • 自变量

     转速:100-300rpm   10组

     喂料量(产量):2-25kg/h   10组

     机筒温度Tb : 100-300℃    10组

共计1000组实验

  • 约束条件

     熔体最高温度:Tmax <210°C

     最大扭矩:Cmax < 145 N.m

计算结果如下:

      添加约束条件:

      然后,通过对比功能,研究螺杆转速和机筒温度对转化率的影响。
螺杆转速
机筒温度

     上述结果显示,最大产量的工艺条件为:喂料量=25kg/h,转速=260 RPM,机筒温度Tb = 170°C。但是,在此工艺条件下,EVA转化率只有6%;最大转化率的工艺条件为:转化率=36%,转速=120 RPM,机筒温度Tb = 190°C,但是,在此工艺条件下,产量为3kg/h。

     所以通过优化工艺条件不能达到高产量和高转化率的目标。固需进行螺杆结构的优化。

    螺杆结构优化见下期!

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