试析乙烯气相聚合过程牌号切换和调度的最优策略

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1、浙江大学硕士学位论文乙烯气相聚合过程牌号切换和调度的最优策略姓名：沈炯申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李伯耿2001.2.1浙江大学硕士学位论文摘要本文以高密度聚乙烯HDPE的UNIPOL气相聚合体系为例，着重研究了最优牌号切换策略及多牌号最优调度策略，同时涉及到的内容还包括该聚合体系的反应机理研究和动态过程模拟，聚合产品性能的在线估计。本文将最优切换策略问题描述为一个带边界条件的优化问题。战们运用基于嵌入模型的序列非线性规划(SequentiaINonlinearProgramming‘Which

2、UsedEmbeddedModel)，同时，通过将操作变量离散化，把一个微分／代数(DAE)f．1题转化为较易解决的标准非线性规划(NLP)问题。文√在深入解析UNIPOL工艺过程和反应机理的基础上，本文建立了该聚合体系的动态积分模型。体文还对该体系内各层变量如操作变量、中间变量和状态变量间的关系及相互影晌作了详尽分析，认为对熔融指数、熔流比和密度等产品性能产生主要影响的操作变量包括：氢气进料流率、共聚单体迸料流率、催化剂进料流率及类型、放空流率和反应温度。聚合物性能指标的在线估计往往较为困难，由此动态优化过

3、程中所需的产品实际性能值和目标值的差别也难以获得习本文在已有研究的基础上，对该聚合体系的反应机理作了合理的假设和简化，提出了产品性能指标如熔融指数、密度和流动指数的在线估计方法，并用实际工业数据得回归方程，最终获得熔融指数、密度和流动指数的瞬时模型和时间序列模型。结合性能指标模型和动态积分模型，本文对同一牌号切换问题提出11种不同的切换策略，求解得各切换过程控制变量的最优轨迹及相应的状态变量轨迹。f研究表明，在非稳态的切换过程中，仅用累积熔融指数和累积密度表征聚合物的性能是极不充分的，应同时考虑聚合物的瞬时性

4、质和熔流比。另外，根据不同的市场需求和工艺条件约束，相应地改变温度、放空流率、决定变量数和容许性能范围等条件可获得更合理的切换策略。1．2．3．4．本文最后研究了多牌号切换的最优调度策略。提出以下具体原则：催化剂不同的牌每应覃甄至‘．产，尽量避免不同催化剂之间的切换。应避免树脂从熔融指数高的牌号向熔融指数低的牌号切换。薄膜产品应先生产以保证产品质量。在前两点满足的前提下，针对不同’隋况选择目标函数。在同一目标函数下．计算各步牌号切换的目标函值J，最后一步切换完成后计算∑J，按其大小确定最优牌号调度策略。又浙江

5、大学颤t学位论文ABSTRACTThisthesisaimsattheresearchontheoptimalgradechangeoverpoliciesandmulti·gradeoptimaloperationstrategyofUNIPOLgas·phasepolyethylenesystem．Atthesametime，wediscussedthereactionmechanism，dynamicprocesssimulationandon-lineinferenceofpolymerpropert

6、ies．Theobjectweconcernedcailbedescribedasanoptimizationproblemwithboundaryterms．WeintroducedSequentialNonlinearProgrammingwithEmbeddedModeltosolvetheproblemofdynamicoptimization．Specifically,thecontrol—vectorparameterizationmethodisusedtochangeNonlinearDiff

7、erential／AlgebraicEquations(DAE)intoNonlinearProgramming；(NLP)．Basedonthecopolymerizafionmechanism，dynamicintegratemodelsweredeveloped．Variablesofdifferentlevelsandtheirmutualinfluenceswereanalysedindetail．ItjSindicatedthathydrogenfeedrate，butenefeedrate，ca

8、talysttypeanditsfeedrate，reactortemperaturesetpointandbedlevelsetpointarekeyoperationvariables．Amajordifficultyaffectingthedynamicoptimalproblemisthelackofsuitableon-linepolymerpropertymeaSurements，thu