连续聚合过程中多牌号产品过渡的生产调度最优化

应用连续聚合过程中牌号切换的最优化模型，提出了以目标函数值为判别依据的多牌号切换的最优化调度策赂。对多牌号树脂的生产系统进行了调度最优化的仿真研究，并在安全生产的前提下，以动态规划的方法考察了6个聚乙烯树脂牌号的生产调度，计算了树脂牌号的最优生产序列以及相应的过渡料数量和过渡时间，并分析了计算结果的合理性。     

带路径约束的聚烯烃牌号切换操作优化方法

产品多样化需求使得聚烯烃生产过程中经常需要进行牌号切换操作。以往关于牌号切换优化的研究大多只关心切换过程结束后聚合物质量指标是否达到目标牌号值,对过渡过程中质量指标及状态变量的波动情况缺少关注,而过程的波动会影响到最终产物的质量性质和操作平稳性。为此,本文以聚乙烯气相流化床反应器为对象,通过在牌号切换优化命题中加入关于熔融指数等的路径约束,防止过渡过程中的状态变量剧烈波动影响聚合物树脂质量。为求解此类带路径约束的动态优化问题,对常规的控制变量参数化方法进行了改进,通过求解微分代数方程(DAE方程)将路径约束转化为控制变量约束。仿真结果表明,加入路径约束可以有效避免牌号切换中变量的剧烈波动,增强过程平稳性。     

聚烯烃生产中牌号切换策略研究

聚烯烃生产过程中的牌号切换问题对生产成本和生产策略有很大影响。综述了牌号切换的研究进展,阐述了牌号切换的目标和策略。针对切换策略求取中的操作变量轨迹寻优,分为目标函数法和软件模拟法两种不同方法讨论了切换过程中操作变量优化轨迹的求取过程,最后总结了牌号切换研究中存在的问题。     

具有不确定性的聚烯烃牌号切换过程动态优化

聚烯烃生产经常需要进行牌号切换操作,最优牌号切换策略能在保证生产安全的前提下减少切换过程中的经济损失.由于实际生产中存在不确定性,基于理论模型的最优解无法保证最优的切换结果,甚至使牌号切换失败.对此,有学者将最优性条件校正策略引入牌号切换问题中,在克服不确定性方面体现出较好效果.从最优输入轨迹中提取合理的解模型是校正策...     

聚烯烃连续生产过程中产品牌号切换的研究述评

从操作模式、切换目标、影响因素和数学描述四个方面对聚烯烃连续生产过程中产品的牌号切换问题进行了分析;讨论了最优牌号切换的研究特点和难点;回顾了近年来该领域的研究进展,探讨了未来的发展方向。     

聚乙烯牌号切换过程中出现的问题及解决措施

分析了Innovene~(TM) S低压淤浆聚合工艺生产的产品牌号切换的生产过程,探讨了牌号切换的原则,以及牌号切换过程中产生的问题,包括低压闪蒸罐内粉料结块、过渡产品数量远多于给定经验值、转产后产品质量不合格,并分析了问题产生的原因,最后提出了解决问题的措施,包括尽量倒空低压闪蒸罐中粉料及控制系统中1-己烯的浓度等。     

大型聚丙烯生产装置牌号切换滚动时域控制

基于滚动时域优化控制策略,提出了一种大型双环管聚丙烯生产过程最优牌号切换控制方法。首先结合机理分析,以Hammerstein模型描述聚丙烯牌号切换过程中质量指标动态特性;其次,根据牌号切换的性能指标,滚动优化计算每个时刻各反应器中聚合温度、氢气与丙烯浓度比、共聚单体乙烯与丙烯浓度比等操作变量。进一步结合双层控制结构和状态观测器设计,实现聚丙烯产品牌号切换的滚动优化闭环控制,并预测聚合物产品各质量指标的动态轨迹。最后,通过给出多个牌号切换实例仿真验证本文结果的有效性和实用性。     

基于催化剂颗粒停留时间分布的双峰聚乙烯牌号切换优化

针对环管-流化床串联的Borstar双峰聚乙烯工艺,建立了包括催化剂切换在内的双反应器串联牌号切换模型,使产品牌号的切换时间最短、过渡料数量最少。同时,推导了双反应器串联工艺中,存在催化剂切换时各反应器内聚合物的瞬时与累积性能指标（熔融指数与密度）的模型。研究表明,对于涉及催化剂切换的牌号切换,最优策略是采用催化剂分步进料方式,综合考虑新旧催化剂对操作参数的不同要求及各反应器内残留原催化剂比重对最终产品性能的影响,从而达到明显缩短切换时间、有效抑制操作变量急剧变化、平缓产品性质变化轨迹的优化目的。     

丙烯聚合动态模型在牌号切换过程中的应用

分析聚丙烯牌号切换过程中的过渡策略 ,并在Hypol工艺上 ,利用丙烯聚合动态模型和熔融指数的软测量 ,结合工业实际生产数据 ,对聚丙烯的牌号切换过程进行了模拟 ,结果显示 ,利用丙烯聚合动态模型可以如实地反应聚丙烯的牌号切换过程 ,通过模拟的结果 ,可以找出最佳牌号切换策略 ,制定出最佳的生产过渡方案     

改进的差分进化算法及在聚丙烯牌号切换优化中的应用

针对差分进化算法早熟问题,提出一种改进差分进化算法,采用动态缩放因子解决优化过程中的变量约束问题,在进化过程中自动地调整控制参数取值以保证变量约束条件;引入聚集度作为参数评估种群分布的密集程度,增加一种新的变异算子在进化过程中根据聚集度情况对部分个体进行后续变异操作,适时调整种群分布,提高种群多样性,增强全局搜索能力。建立了聚丙烯牌号切换优化模型并将改进的差分进化算法应用于牌号切换优化模型的求解,仿真实验结果表明改进的差分进化算法在全局搜索能力和搜索效率两个方面有较大提高。     

Study on Optimal Strategy of Grade Transition in Industrial Fluidized Bed Gas-Phase Polyethylene Production Process

A model of grade transition is presented for a commercialized fluidized bed gas-phase polyethylene production process. The quantity of off-specification product and the time of grade transition can be minimized by the optimization of operating variables, such as polymerization temperature, the ratio of hydrogen to ethylene, the ratio of co-monomer to ethylene, feed rate of catalyst, and bed level. A new performance index, the ratio of melt flow (MFR), is included in the objective function, for restraining the sharp adjustment of operation variables and narrowing the distribution of molecular weight of the resin. It is recommended that catalyst feed rate and bed level are decreased in order to reduce the grade transition time and the quantity of off-specification product. This optimization problem is solved by an algorithm of sequential quadratic programming (SQP) in MATLAB. There is considerable difference between the forward transition and reverse transition of grade with regard to the operating variab     

连续聚合过程中产品牌号过渡的优化

以流化床乙烯气相聚合工艺为例建立了产品牌号切换模型 ,通过同时优化聚合温度、氢气和共聚单体的浓度、催化剂流率和料位高度等 5个操作变量的变化轨迹 ,使产品牌号的切换时间最短 ,过渡料数量最少 .研究表明 ,聚合温度、氢气和共聚单体的浓度对树脂性能指标的控制起主要作用 .为了减少过渡料的数量 ,一般均需降低催化剂流率和料位高度 .通过在目标函数中增加熔流比控制项可以抑制操作变量的剧烈调节 ,达到控制分子量分布的目的 .同时发现 ,产品牌号的正向和反向切换所得到的操作变量的最优轨迹很不相同 ,反映了系统的非线性     

浆液法聚乙烯连续聚合过程中牌号过渡的优化

针对淤浆法乙烯聚合工艺串联生产过程,以切换时间最短和产生废料量最少为目标,对“反应釜-反应釜-造粒机”三者串联过程,建立了包括后处理过程在内的牌号切换优化模型.并利用迭代动态规划法对目标函数求解,得到各反应釜中聚合温度、氢气与乙烯单体浓度比(［H₂］/［C₂］)、共聚单体丁烯与乙烯单体浓度比(［C₄］/［C₂］)、催化剂进料流率4个操作变量和聚合物产品各性能指标的变化轨迹以及造粒机中聚合物熔融指数(MI)的变化轨迹.研究表明,聚合物的性能指标由反应过程和造粒过程共同决定.在目标函数中考虑造粒过程的影响后,能够有效抑制操作变量的剧烈变化,使其变化轨迹趋于平缓,保证切换生产过程的安全进行.     

双峰聚乙烯生产技术的优化

分析了双峰聚乙烯装置运行中存在的主要问题,根据双峰工艺技术特点,从流化床参数控制、产品牌号切换、催化剂切换、在线色谱分析等方面采取了优化措施。严格控制流化床的乙烯分压和乙烯分压的增长速率、1-丁烯的加入速率、流化密度、流化速率、气相反应器入口温度以及反应温度变化率,并对在线色谱进行改造,增加了一个旋风分离器。通过优化,提高了流化床参数控制的稳定性,避免了块料的产生,实现了长周期运行的目标。     

气相流化床聚乙烯颗粒粒径分布的定制

基于气相法聚乙烯流化床反应器颗粒粒径分布的预测[1],提出了颗粒粒径分布定制模型.通过模型的优化计算,可得到催化剂粒径及其分布、操作气速、反应温度、乙烯浓度和丁烯浓度等生产操作参数,由此进行生产可获得具有良好流态化特性的聚乙烯颗粒粒径分布,能为生产具有特定粒径分布的聚乙烯颗粒提供理论指导.模型由工业装置的生产数据分析了计算结果的合理性.最后,以三种粒径分布的聚乙烯颗粒为例讨论了模型的可行性.同时,运用粒子群优化算法求解模型的非线性规划问题,算法具有调整参数少、收敛速度快和全局优化等优点.     

A novel strategy for dynamic optimization of grade transition processes based on molecular weight distribution

To achieve different end‐use properties of polymers, an industrial plant must produce several grades of the product through the same process under different operating conditions. As molecular weight distribution (MWD) is a crucial quality index of polymers, grade transition based on MWD is of great importance. Dynamic optimization of the grade transition process using MWD is a challenging task because of its large‐scale nature. After analyzing the relationships among state variables during polymerization, a novel method is proposed to conduct the optimal grade transition using dynamic optimization with a small‐scale moment model, combined with a steady‐state calculation of the MWD. By avoiding expensive computation in dealing with dynamic MWD optimization, this technique greatly reduces the computational complexity of the process optimization. The theoretical equivalence of this simplification is also proved. Finally, an industrial high‐density polyethylene slurry process is presented to demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed strategy. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 2498–2512, 2014     

A Grade Transition Strategy for the Prevention of Melting and Agglomeration of Particles in an Ethylene Polymerization Reactor

To satisfy the diverse product quality specifications required by the broad range of polyethylene applications, polymerization plants are forced to operate under frequent grade transition policies. During the grade transition, the reactor temperature must be kept within the narrow range between the gas dew point and the polymer melting point, otherwise the particles melt or agglomerate inside the reactor. In the present study, a dynamic well‐mixed reactor model is used to develop a grade transition strategy to prevent melting and agglomeration of particles in an ethylene polymerization reactor. The model predicts the conditions under which the temperature of the reactor is outside the allowable range in continuous grade transition. Manipulation of feed flow and cooling water flow rates has shown that the reactor temperature cannot be maintained within the allowable range. Hence, a semi‐continuous grade transition strategy is used for this case so that the temperature is maintained within the allowable range. In addition, several continuous and semi‐continuous grade transition strategies for the production of linear low‐density polyethylene (LLDPE), medium density polyethylene (MDPE), and high‐density polyethylene (HDPE) are compared.