聚丙烯熔融指数的最小二乘建模与自适应预报.pdf

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1、高技术通讯２０１０年第２０卷第６期：６４２～６４６　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　doi：１０．３７７２／j．issn．１００２-０４７０．２０１０．０６．０１７①聚丙烯熔融指数的最小二乘建模与自适应预报何德峰②俞立邹涛（浙江工业大学信息工程学院杭州３１００３２）摘要针对工业双环管丙烯聚合装置熔融指数（MI）在线测量的困难，进行了聚丙烯熔融指数的在线最小二乘建模与自适应预报方法的研究。首先结合聚合反应机理分析，以Hammerstein模型描述聚丙烯熔融指数的动态特性，其次，利用渐消记忆递推最小二乘法在线更新Hammerstei

2、n模型参数。在此基础上，通过降维观测器的设计提出并实现了工业双环管聚丙烯装置的一种熔融指数的在线最小二乘建模与自适应预报方法。最后，利用工业数据验证了此算法的可行性和有效性。关键词聚丙烯，熔融指数（MI），Hammerstein模型，渐消记忆递推最小二乘法，降维状态观测器［２］且是一类频繁可测过程参量，因此，针对双环管聚０　引言丙烯反应器，本文从聚合反应机理出发，建立了聚丙在聚丙烯工业生产中，熔融指数（meltindex，MI）烯MI和各操作参量的Hammerstein模型，在离散化是聚合物最重要的质量指标。通过控制聚丙烯熔融模型后，根据现场

3、检测数据，利用渐消记忆最小二乘指数可以生产不同牌号的产品，满足市场对聚丙烯法递推辨识模型参数，建立了聚丙烯MI自适应动态［１-３］产品多元化需求。然而在聚合工业生产过程中，模型，再结合降维观测器设计实现了双环管聚丙烯由于缺少可靠的产品质量在线检测仪表、化验数据MI的在线自适应预报，从而为实现大型聚丙烯生产检测频率低、检测结果滞后等原因，致使生产过程出装置先进控制与优化奠定基础。现产品质量波动、切换时间过长及不合格品量排放［１，２］１　工艺简介过多等问题，导致单位产品生产单耗和能耗增加，影响企业经济效益和环保指标。为此，国内外学双环管聚丙烯工艺

4、聚合单元如图１所示。催化者利用软测量技术，通过建立熔融指数软测量模型剂、助催化剂和给电子体进入预聚合反应器R２００实现聚丙烯熔融指数的在线预报。例如，文献［４，５］中，同时加入少量液态丙烯C３H６和氢气H２，在反应从聚合反应机理出发，建立了聚烯烃环管反应器的器内经过预聚合后，R２００的反应产物输送到环管反机理模型；文献［６］根据聚合机理并利用非线性最小应器R２０１中，与新鲜液态丙烯、分子量调整剂H２共二乘法建立单釜聚丙烯MI模型；文献［７］则结合回同进入R２０１中，在循环泵的强制循环作用下，丙烯归分析法辨识聚丙烯熔融指数（MI）模型参数；文献

5、［８］利用岭回归神经网络工具辨识MI模型参数，建立聚丙烯MI软测量模型；文献［９］结合模糊聚类法和最小二乘法辨识MI模型参数。然而，这些预报模型大都属于稳态（静态）模型，没有充分利用聚合过程的动态信息，且未能充分考虑过程随机噪声对MI的影响，特别不能同步给出多个环管的MI预报。另一方面，反应温度T、氢气浓度［H２］、丙烯浓度图1双环管聚丙烯工艺聚合单元简图［C３］等聚合反应条件决定着聚丙烯产品的质量，而①８６３计划（２００６AA０４Z１７８、２００８AA０４Z６４７）资助项目。②男，１９７９年生，博士，讲师；研究方向：预测控制，复杂系统建模与

6、优化；联系人，E-mail：hdfzj＠zjut．edu．cn（收稿日期：２００９-０５-１１）—２４６—何德峰等：聚丙烯熔融指数的最小二乘建模与自适应预报在R２０１内发生聚合反应，聚合反应热由环管反应器Hp，k（t）、Ep，k（t），则在一段充分小的时间t内，Δ第夹套冷却水撤走。剩下未反应的液态丙烯和聚合物k个反应器新生成的瞬时聚合物为Rp，k（t）t，同时Δ淤浆混合一起进入第二环管反应器R２０２，完成剩下出料Ep，k（t）t聚合物Δ。根据物料质量守恒，经过的聚合反应并出料到后系统，继续气相共聚反应及t时间后第Δk个反应器内的聚合物累积量满

7、足分离、干燥和（或）造料等工序，最终生成聚丙烯粉料Hp，k（t＋t）＝Hp，k（Δt）＋Rp，k（t）tΔ或颗粒产品，未反应的丙烯经过分离精馏后循环使－Ep，k（t）t＋Ep，k－１（tΔ）t用。（２）则由假设可得t＋t时刻第k个反Δ应器内的聚合物２聚丙烯熔融指数建模与预报MIc满足在双环管聚丙烯工业生产中，化验检测的MI值Rp，k（t）tΔlogMIc，k（t＋t）＝loΔgMIi，k（t）Hp，k（t＋t）Δ更多是反映R２０２中的聚合物质量，而缺乏对R２０１Ep，k－１（t）tΔ中聚合物MI值的估计；其次，由于缺少质量在线检＋logMIc

8、，k－１（t）Hp，k（t＋t）Δ测仪表以及化验数据检测频率低，使得MI严重滞后Hp，k（t）－Ep，k（t）t＋logMIc，k（t）而影响聚丙烯产品质量控制和牌