淤漿法聚乙烯生產(chǎn)中牌號(hào)切換策略研究.pdf

1、隨著市場(chǎng)對(duì)聚烯烴產(chǎn)品多樣化需求的不斷提高，生產(chǎn)廠家需要頻繁地進(jìn)行牌號(hào)切換操作，將產(chǎn)品的牌號(hào)切換到市場(chǎng)需求旺盛的牌號(hào)。隨之而來(lái)的是正常生產(chǎn)時(shí)間減少，大量過(guò)渡廢料生成，人力和物力資源浪費(fèi)等一系列問(wèn)題。因此，聚烯烴生產(chǎn)過(guò)程中牌號(hào)切換的研究，不但具有較高的理論價(jià)值，而且對(duì)于指導(dǎo)工業(yè)優(yōu)化控制具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。本文以乙烯淤漿聚合工藝為對(duì)象，研究了連續(xù)聚合過(guò)程中的牌號(hào)切換問(wèn)題，利用動(dòng)態(tài)優(yōu)化的原理和方法，求得切換過(guò)程中產(chǎn)品性能參數(shù)和各操作變量的優(yōu)化軌

2、跡，為實(shí)際生產(chǎn)提供指導(dǎo)。主要?jiǎng)?chuàng)新性工作包括： 1.通過(guò)對(duì)淤漿聚合工藝的分析和乙烯二元聚合機(jī)理的研究，建立了反應(yīng)釜中產(chǎn)品的質(zhì)量模型，提出了造粒機(jī)中產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)的改良模型。采用目標(biāo)函數(shù)法，針對(duì)具體牌號(hào)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行分析，為牌號(hào)切換中產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)測(cè)提供了依據(jù)。 2.針對(duì)并聯(lián)操作過(guò)程的牌號(hào)切換，以切換時(shí)間最短為目標(biāo)，建立了包括后續(xù)處理過(guò)程在內(nèi)的全局優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。用迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到各反應(yīng)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(chǎn)品各性能指標(biāo)的變化軌跡。結(jié)果表明，目標(biāo)函數(shù)中加入瞬時(shí)性質(zhì)項(xiàng)可以加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品分子量分布的控制和對(duì)瞬時(shí)性質(zhì)過(guò)調(diào)幅度的約束；加入催化劑進(jìn)料項(xiàng)以及造粒機(jī)中產(chǎn)品的熔融指數(shù)項(xiàng)，可以使得模型更加符合實(shí)際，對(duì)造粒機(jī)中產(chǎn)品性能的約束可以對(duì)反應(yīng)釜中產(chǎn)品的性能起到間接制約的作用。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化操作具有不可逆性，控制過(guò)程具有非線性的特征。 3.針對(duì)串聯(lián)操作過(guò)程

4、的牌號(hào)切換，以“二次混合”規(guī)則為基礎(chǔ)，建立了同時(shí)包括第二釜自身產(chǎn)物的累積性質(zhì)和兩釜產(chǎn)品混合所得聚合物的累積性質(zhì)的全局優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。通過(guò)對(duì)第二釜自身產(chǎn)物的性能指標(biāo)進(jìn)行反推，建立了其質(zhì)量模型。采用全局優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)對(duì)切換操作進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，將優(yōu)化結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的切換操作進(jìn)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(shí)間，減少過(guò)渡料的生成，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。針對(duì)串聯(lián)操作，將使用直接求差型目標(biāo)函數(shù)和無(wú)因次型目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算所得結(jié)果進(jìn)

5、行了比較表明，直接求差型目標(biāo)函數(shù)計(jì)算所得結(jié)果中產(chǎn)品瞬時(shí)性質(zhì)的過(guò)調(diào)量較小，過(guò)調(diào)時(shí)間較短，累積性質(zhì)過(guò)渡更為平緩，切換過(guò)程所需時(shí)間也更短，因此，對(duì)于本文所研究的淤漿體系，選用直接求差型目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算是較優(yōu)的選擇。 4.針對(duì)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(yù)優(yōu)化操作的設(shè)計(jì)原則，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了人工干預(yù)的具體操作步驟，用以減緩由于操作變量從無(wú)到有或從有到無(wú)的劇烈變化而對(duì)系統(tǒng)