連續(xù)聚合反應(yīng)牌號切換過渡過程的多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化研究.pdf

1、隨著聚合物需求的多樣性趨勢，單個反應(yīng)釜設(shè)備一般需要生產(chǎn)不同牌號的聚烯烴產(chǎn)品，因此聚合反應(yīng)牌號切換操作需頻繁進(jìn)行，以建立柔性的生產(chǎn)模式。該切換過渡階段不可避免地縮短了生產(chǎn)時間，產(chǎn)生了大量過渡廢料，造成原材料的損耗以及生產(chǎn)效率的降低。因此，聚合物牌號切換優(yōu)化問題成為近年來聚合工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。本文針對連續(xù)聚合反應(yīng)過程的牌號切換，提出了多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化方法，并進(jìn)行了相關(guān)研究:
　　1.以實驗室規(guī)模的CSTR中苯乙烯聚合反應(yīng)牌

2、號切換過程為對象，從自由基聚合反應(yīng)機(jī)理的角度出發(fā)，根據(jù)物料守恒和能量守恒方程計算并構(gòu)造聚合反應(yīng)過程動態(tài)特性模型，采用矩計算得到聚合物的分子量分布作為模型的質(zhì)量衡量指標(biāo)。提出分段式牌號切換優(yōu)化策略，并運(yùn)用CVP方法及龍格庫塔法轉(zhuǎn)化動態(tài)優(yōu)化問題，建立牌號切換模型。
　　2.聚合反應(yīng)過程的牌號切換操作需要同時滿足安全運(yùn)行，過渡時間短，運(yùn)行成本低等多項要求，是一個帶約束的多目標(biāo)優(yōu)化問題，而傳統(tǒng)計算方法具有局限性，故提出了一種改進(jìn)的約束多目

3、標(biāo)粒子群優(yōu)化算法。從多目標(biāo)處理機(jī)制和約束處理機(jī)制兩方面入手，一方面保證Pareto解集的良好分布性，同時避免算法陷入局部最優(yōu)，另一方面在不增加算法復(fù)雜度的前提下增強(qiáng)算法的目標(biāo)搜索能力，提高算法的效率。并選取了具有不同特征的多種多目標(biāo)測試函數(shù)，證明了算法的有效性和普適性。
　　3.針對實驗規(guī)模的CSTR中苯乙烯牌號切換過程的經(jīng)濟(jì)協(xié)同，建立關(guān)于聚合物牌號切換時間和過渡用料的多目標(biāo)函數(shù)，采用BBO算法優(yōu)化質(zhì)量模型以確定質(zhì)量指標(biāo)目標(biāo)函數(shù)的

4、權(quán)值，并通過對聚苯乙烯的質(zhì)量指標(biāo)施加終點(diǎn)約束，提出帶終點(diǎn)約束與不帶終點(diǎn)約束兩種方案。采用改進(jìn)的CMOPSO分別對兩種方案進(jìn)行優(yōu)化計算并仿真驗證，結(jié)果表明兩種切換方案與階躍切換相比過渡時間和原料的消耗量都顯著減小，證明了所提方案的有效性。
　　4.針對高密度聚乙烯淤漿工藝聚合反應(yīng)過程串聯(lián)牌號切換過程的質(zhì)量協(xié)同，對該工藝進(jìn)行描述及分析，在反應(yīng)過程質(zhì)量模型的基礎(chǔ)上，提出關(guān)于質(zhì)量的瞬時指標(biāo)和累積指標(biāo)的多目標(biāo)函數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)，同時為保證反應(yīng)