淤漿法聚乙烯生產中牌號切換策略研究.pdf

1、隨著市場對聚烯烴產品多樣化需求的不斷提高，生產廠家需要頻繁地進行牌號切換操作，將產品的牌號切換到市場需求旺盛的牌號。隨之而來的是正常生產時間減少，大量過渡廢料生成，人力和物力資源浪費等一系列問題。因此，聚烯烴生產過程中牌號切換的研究，不但具有較高的理論價值，而且對于指導工業(yè)優(yōu)化控制具有很強的現(xiàn)實意義。本文以乙烯淤漿聚合工藝為對象，研究了連續(xù)聚合過程中的牌號切換問題，利用動態(tài)優(yōu)化的原理和方法，求得切換過程中產品性能參數(shù)和各操作變量的優(yōu)化軌

2、跡，為實際生產提供指導。主要創(chuàng)新性工作包括： 1.通過對淤漿聚合工藝的分析和乙烯二元聚合機理的研究，建立了反應釜中產品的質量模型，提出了造粒機中產品質量預測的改良模型。采用目標函數(shù)法，針對具體牌號對模型參數(shù)進行分析，為牌號切換中產品質量的預測提供了依據(jù)。 2.針對并聯(lián)操作過程的牌號切換，以切換時間最短為目標，建立了包括后續(xù)處理過程在內的全局優(yōu)化目標函數(shù)。用迭代動態(tài)規(guī)劃算法對目標函數(shù)進行求解，得到各反應釜中聚合溫度(T)、

3、氫烯比([H2]/[C2])、共聚單體與乙烯濃度比([C3]/[C2])等操作變量和聚合物產品各性能指標的變化軌跡。結果表明，目標函數(shù)中加入瞬時性質項可以加強對產品分子量分布的控制和對瞬時性質過調幅度的約束；加入催化劑進料項以及造粒機中產品的熔融指數(shù)項，可以使得模型更加符合實際，對造粒機中產品性能的約束可以對反應釜中產品的性能起到間接制約的作用。研究同時發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化操作具有不可逆性，控制過程具有非線性的特征。 3.針對串聯(lián)操作過程

4、的牌號切換，以“二次混合”規(guī)則為基礎，建立了同時包括第二釜自身產物的累積性質和兩釜產品混合所得聚合物的累積性質的全局優(yōu)化目標函數(shù)。通過對第二釜自身產物的性能指標進行反推，建立了其質量模型。采用全局優(yōu)化目標函數(shù)對切換操作進行優(yōu)化計算，將優(yōu)化結果與實際生產過程中的切換操作進行比較，證明用本文提出的優(yōu)化方法可顯著縮短切換所需時間，減少過渡料的生成，經(jīng)濟效益十分明顯。針對串聯(lián)操作，將使用直接求差型目標函數(shù)和無因次型目標函數(shù)進行優(yōu)化計算所得結果進

5、行了比較表明，直接求差型目標函數(shù)計算所得結果中產品瞬時性質的過調量較小，過調時間較短，累積性質過渡更為平緩，切換過程所需時間也更短，因此，對于本文所研究的淤漿體系，選用直接求差型目標函數(shù)進行優(yōu)化計算是較優(yōu)的選擇。 4.針對操作方式由串聯(lián)變?yōu)椴⒙?lián)或由并聯(lián)變?yōu)榇?lián)的切換，從溫度、操作變量、物料流向三方面提出了人工干預優(yōu)化操作的設計原則，并以此為基礎設計了人工干預的具體操作步驟，用以減緩由于操作變量從無到有或從有到無的劇烈變化而對系統(tǒng)