連續(xù)聚合反應(yīng)牌號(hào)切換過渡過程的多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化研究.pdf

1、隨著聚合物需求的多樣性趨勢，單個(gè)反應(yīng)釜設(shè)備一般需要生產(chǎn)不同牌號(hào)的聚烯烴產(chǎn)品，因此聚合反應(yīng)牌號(hào)切換操作需頻繁進(jìn)行，以建立柔性的生產(chǎn)模式。該切換過渡階段不可避免地縮短了生產(chǎn)時(shí)間，產(chǎn)生了大量過渡廢料，造成原材料的損耗以及生產(chǎn)效率的降低。因此，聚合物牌號(hào)切換優(yōu)化問題成為近年來聚合工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。本文針對(duì)連續(xù)聚合反應(yīng)過程的牌號(hào)切換，提出了多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化方法，并進(jìn)行了相關(guān)研究:
　　1.以實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的CSTR中苯乙烯聚合反應(yīng)牌

2、號(hào)切換過程為對(duì)象，從自由基聚合反應(yīng)機(jī)理的角度出發(fā)，根據(jù)物料守恒和能量守恒方程計(jì)算并構(gòu)造聚合反應(yīng)過程動(dòng)態(tài)特性模型，采用矩計(jì)算得到聚合物的分子量分布作為模型的質(zhì)量衡量指標(biāo)。提出分段式牌號(hào)切換優(yōu)化策略，并運(yùn)用CVP方法及龍格庫塔法轉(zhuǎn)化動(dòng)態(tài)優(yōu)化問題，建立牌號(hào)切換模型。
　　2.聚合反應(yīng)過程的牌號(hào)切換操作需要同時(shí)滿足安全運(yùn)行，過渡時(shí)間短，運(yùn)行成本低等多項(xiàng)要求，是一個(gè)帶約束的多目標(biāo)優(yōu)化問題，而傳統(tǒng)計(jì)算方法具有局限性，故提出了一種改進(jìn)的約束多目

3、標(biāo)粒子群優(yōu)化算法。從多目標(biāo)處理機(jī)制和約束處理機(jī)制兩方面入手，一方面保證Pareto解集的良好分布性，同時(shí)避免算法陷入局部最優(yōu)，另一方面在不增加算法復(fù)雜度的前提下增強(qiáng)算法的目標(biāo)搜索能力，提高算法的效率。并選取了具有不同特征的多種多目標(biāo)測試函數(shù)，證明了算法的有效性和普適性。
　　3.針對(duì)實(shí)驗(yàn)規(guī)模的CSTR中苯乙烯牌號(hào)切換過程的經(jīng)濟(jì)協(xié)同，建立關(guān)于聚合物牌號(hào)切換時(shí)間和過渡用料的多目標(biāo)函數(shù)，采用BBO算法優(yōu)化質(zhì)量模型以確定質(zhì)量指標(biāo)目標(biāo)函數(shù)的

4、權(quán)值，并通過對(duì)聚苯乙烯的質(zhì)量指標(biāo)施加終點(diǎn)約束，提出帶終點(diǎn)約束與不帶終點(diǎn)約束兩種方案。采用改進(jìn)的CMOPSO分別對(duì)兩種方案進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算并仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明兩種切換方案與階躍切換相比過渡時(shí)間和原料的消耗量都顯著減小，證明了所提方案的有效性。
　　4.針對(duì)高密度聚乙烯淤漿工藝聚合反應(yīng)過程串聯(lián)牌號(hào)切換過程的質(zhì)量協(xié)同，對(duì)該工藝進(jìn)行描述及分析，在反應(yīng)過程質(zhì)量模型的基礎(chǔ)上，提出關(guān)于質(zhì)量的瞬時(shí)指標(biāo)和累積指標(biāo)的多目標(biāo)函數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)，同時(shí)為保證反應(yīng)