聚乙烯和聚丙烯工业作为我国聚烯烃中两大支柱产业,存在诸如产品质量不稳定,牌号切换时间长/废料多等问题。其中,环管-流化床组合工艺在聚烯烃产业中占据着十分重要的地位。为解决生产不稳定、切换时间长等问题,实现工业装置的自动化,提高聚烯烃工厂经济效益,本文针对Spheripol聚丙烯和Borstar双峰聚乙烯两个典型的环管-流化床组合工艺,根据聚合机理,建立了聚烯烃质量摸型,成功应用于工业产品质量控制。并基于质量模型,建立聚烯烃牌号切换优化模型,指导牌号切换生产。 本课题首先对现有聚烯烃质量模型进行综述,介绍并分析了理论模型、经验模型、神经元网络模型和半经验模型的优劣以及适用范围。随后介绍了前人针对牌号切换所做的工作,按照不同的工艺均分别做了详细的阐述,包括其适用的工艺和特点。基于文献综述,提出了本课题的内容和研究方向,即结合聚合机理与工厂实际,建立半经验模型模拟聚烯烃的质量指标,并针对环管-流化床组合工艺,优化牌号切换操作。 在聚合机理的基础上,以Spheripol工艺为例,对聚合物质量指标进行了稳态模拟,建立了适用于组合工艺(环管+流化床)串联反应器的质量模型。模型变量包括聚合温度、氢气/单体比、共聚单体/单体比,质量指标包括熔融指数、乙烯含量、密度等。利用Spheripol工艺的实际生产数据对模型参数进行回归后,模型模拟结果与实际生产的对比表明,这些模型均有较好的预测效果,且适用于Spheripol工艺的三类产品(均聚、无规、抗冲)共七种牌号,为工业软测量的实现奠定了基础。 针对Spheripol工艺,基于质量模型,在控制聚合物的熔融指数和乙烯含量的目标下,建立了牌号切换优化模型数,分别考察了Spheriopol工艺中三个反应器中温度、氢烯比、乙烯/丙烯比对切换过程的影响,获得了各操作变量的优化轨迹和策略。优化结果表明,组合工艺各串联反应器由于在产量中所占比重的差异,牌号切换中其变量过调的幅度也不尽相同;熔融指数的过调主要依靠