商利容, 王健红[1]2003年在《PET聚合反应器建模及在聚合流程动态模拟中的应用》文中进行了进一步梳理该文提出了用通用的反应器模型来模拟PET聚合反应流程中各阶段的反应器。采用“链节分析法”建立的聚合反应器模型真实地反映了聚合过程中不同阶段反应器的动态特性 ,通过在全流程仿真模拟中的成功应用验证了此模型的正确性
商利容[2]2000年在《PET聚合反应器的建模及在聚合流程动态模拟中的应用》文中研究表明本文是针对PET聚合反应器的特点进行建模并把模型用于这一聚酯连续生产工艺的动态模拟中。 本文提出了用通用的反应器模型来模拟PET聚合反应流程中各阶段的反应器。根据对实际反应器的分析，我们对不同聚合反应阶段的反应器用流动模型进行分隔后，采用一个或几个CSTR反应器串联的方法来分别等效其中的反应器。这样就可以用一个通用的反应器模型模拟聚合过程中的所有反应器。酯化一反应器和终缩聚反应器是整个流程中非常重要的反应器，它们的操作情况的好坏直接影响产品质量。本文就这两个反应器的操作条件变化对产品质量的影响分别进行了讨论。对于结构特殊的终缩聚反应器，由于它是卧式反应器且反应物料在其中流动缓慢，根据它由十个室组成的特点，将它等效成十个CSTR的串联，这样不仅模拟出了其内部的平推流特性，而且还近似地求得了反应器内各组分沿轴向的分布。 为了描述逐步聚合反应动力学，我们应用“链节分析法”来解决逐步聚合反应中的反应速率计算，物料衡算和热量衡算等问题，使复杂的反应速率方程式的建立和求解变得如同小分子反应一样简单，避免聚合反应中出现的无限组分求算，而只针对有限组分进行计算，使得计算量大大减少，同时便于采用统一的物性数据，使物料衡算和热量衡算具有统一的理论基础，即建立在链节分析这一共同基础之上。这一方法能较好地体现系统的动态特性，并可动态地求出聚合物的数均聚合度。 本文采用“链节分析法”建立起来的聚合反应器模型真实地反映了聚合过程中不同阶段反应器的动态特性，通过在全流程仿真模拟中的成功应用验证了此模型的正确性。
罗娜[3]2010年在《大型聚酯生产过程智能建模、控制与优化研究》文中认为聚酯(聚对苯二甲酸乙二酯)是一种广泛应用于生产和日常生活的高分子聚合物,其生产过程具有高度非线性、慢时变性及分布参数的特点。随着聚酯产品市场竞争的加剧,聚酯工业生产过程的优化运行在提高企业效益方面的优越性逐渐体现出来。以支持向量机、高斯过程、进化算法等为代表的智能方法已在化工领域得到了应用,解决了复杂化工系统的控制与优化问题。然而,高斯过程作为一种统计建模方法,当样本增加时,其参数计算复杂性增长很快,难以用于工业现场实际；以分布估计算法为研究热点的进化算法在优化过程中,面临着如何更好地估计进化过程中的概率模型、跳出局部最优等问题。因此,智能方法在化工领域的广泛应用仍需要进一步研究和拓展。鉴此,本文围绕大型聚酯生产过程的工业实际问题,应用智能方法,对其建模、控制与优化的若干理论和技术进行研究,开发了聚酯过程的智能建模技术、预测控制与智能优化技术,形成了具有实际应用价值的聚酯生产过程优化运行软件,为聚酯生产过程优化提供了新方法和新技术,包括：针对分布估计算法求解连续优化问题时数据分布概率模型不易确定的问题,提出了基于核密度估计的单目标和多目标分布估计算法,讨论了算法中核宽度的选择准则,通过数值仿真验证了算法的有效性。该类算法被用于聚酯过程反应动力学参数的优化问题,获得了符合工业装置实际操作工况的工业聚酯过程模型,进而实现了基于工艺机理的聚酯生产过程全流程模拟与工业验证。研究了聚酯原料乙二醇生产过程的智能建模问题,采用先验知识与支持向量机的融合方法,提出了表达输入变量单调性的支持向量机模型,用于乙二醇生产氧化反应过程的催化剂失活建模,实现了氧化反应过程的智能机理建模。采集工业装置运行数据,对乙二醇水合反应过程的模型参数进行了优化,获得了符合工业装置实际操作工况的水合反应动力学模型,实现了SD技术的乙二醇生产过程全流程模拟与工业验证。针对聚酯过程波动、干扰以及条件的变化对时间的累积效应问题,分别研究了聚酯生产酯化过程和终缩聚过程的动态建模问题。对酯化过程建立了集中参数动态模型,分析了端羧基浓度、气相乙二醇流量等对进料摩尔比、温度、压力等的阶跃响应动态特性,得到了酯化段反应器、工艺塔相互作用下系统的动态变化规律。采用多反应器串连的方式建立了终缩聚反应器的动态模型,分析了特性粘度对真空度、温度等的阶跃响应动态特性,得到了终缩聚过程的动态变化规律。研究了高斯过程的软测量建模方法。针对大样本导致高斯过程计算复杂度增加的问题,提出了基于聚类的稀疏高斯过程方法,建立了聚酯酯化反应过程的端羧基浓度软测量模型,降低了模型的计算复杂性,得到了模型预测结果及均方差。研究了拟似输入稀疏高斯过程,增加了在线校正方法,建立了机理不明确的聚酯产品色值模型。研究了基于高斯过程的非线性系统预测控制方法,对聚酯终缩聚过程的特性粘度进行了预测控制仿真。基于对聚酯过程运行优化的需要,提出了分布估计算法与柯西分布、粒子群算法相结合的混合智能优化算法,以聚酯生产过程的能量消耗最小为目标,对聚酯过程工艺机理模型进行了过程优化,找出了装置最优工作点,实现了工业过程的节能。基于面向服务和多智能体框架,对聚酯生产过程的建模、控制和优化的研究成果进行了集成,建立了工业过程优化运行系统框架。详细讨论了流程行业信息系统中基本服务的定义,服务之间的交互,搭建了基于WEB SERVICE的过程优化运行平台,开发了大型聚酯生产过程的建模、控制与优化的运行优化集成平台。
聂林涛, 张树增, 王健红, 刘勇康[4]2008年在《链节分析法在PVC聚合过程仿真中的应用》文中研究表明以氯乙烯悬浮聚合体系为研究对象,根据氯乙烯聚合反应过程的反应机理,选择了合适的动力学方程式,并以此为依据,将"链节分析法"应用于氯乙烯悬浮聚合体系中,对聚氯乙稀聚合过程中的聚合反应进行分析和模拟,建立了PVC聚合反应的机理模型,从而能更真实地模拟PVC的聚合过程。笔者利用该机理模型对氯乙烯悬浮聚合过程进行了仿真,模拟计算了平均分子量、结构信息、转化率等聚合物的重要性能指标,与实际生产的工艺参数吻合得很好。
李文艳[5]2011年在《工业聚酯装置生产过程建模与分析》文中指出化工生产过程建模对指导生产、改进现有工艺、提高企业经济效益等方面具有现实意义。以工业上连续生产的聚酯五釜工艺流程为对象,对酯化工段、预缩聚工段、终缩聚工段建立基于反应机理的全流程稳态模型,针对聚酯工业装置特点,充分考虑聚合体系物性、聚合动力学、传质等方面的复杂性和特殊性,解决了建模过程中反应机理和动力学常数、传质过程模型及参数等方面的难点,并利用模型对生产装置的进料摩尔比、反应温度、反应压力等工艺操作参数进行分析,为聚酯生产过程工艺参数调整提供指导。具体创新性结果如下1、归纳分析文献报道的酯化阶段反应机理和动力学,对动力学常数进行分析得出适用于质子酸和Sb3+催化体系下反应速率常数的合理范围。根据工业生产数据修正了酯化反应、缩聚反应的动力学常数,建立了规模化聚酯装置酯化过程的机理模型,其相对偏差在4%以内。考察了操作条件对PET质量流量、酯化率、二甘醇质量含量的影响,增加PET质量流量和酯化率需增大乙二醇与对苯二甲酸进料摩尔比、温度、压力和停留时间,减少二甘醇生成量需降低乙二醇与对苯二甲酸进料摩尔比、温度、压力和停留时间。2、预缩聚过程中主要考察的副反应为二甘醇生成和乙烯生成的反应。对反应的动力学常数进行灵敏度分析,得出预缩聚阶段对物料平均分子量、酯化率和二甘醇含量影响较大的是酯化反应和缩聚反应。用工业生产数据修正了动力学常数,建立了预缩聚工段的反应机理模型并进行了验证,其重要参数的相对偏差在1%以内。利用模型考察了操作条件如乙二醇和对苯二甲酸进料摩尔比、温度、压力和停留时间对预缩聚釜出口物料质量指标的影响,增加温度、压力、停留时间使酯化率、二甘醇含量和平均分子量增大。3、终缩聚过程的主反应为缩聚反应,主要的副反应是热降解反应。分析了终缩聚釜的操作状况,建立了终缩聚釜的传质框架模型。通过终缩聚过程的反应动力学常数和传质因子对关键质量指标如聚合物平均分子量、副产物乙烯和二甘醇含量等的灵敏度分析,修正了反应的动力学常数和传质因子,建立了终缩聚工段的机理型模型,模型误差在1%以内。对终缩聚过程操作条件进行分析,提高转速可使反应出口物料平均分子量增大；提高反应温度和真空度、减小反应停留时间使出口物料二甘醇的含量降低。4、酯化阶段和预缩聚阶段操作条件对产品的影响分析获得进料摩尔比、反应温度、反应压力和停留时间对产品的影响趋势。对副产物二甘醇含量影响最大的是乙二醇和对苯二甲酸进料摩尔比,其次依次是酯化阶段的停留时间、压力和温度,对产品产量影响最大的是乙二醇和对苯二甲酸进料摩尔比,对平均分子量影响较大的依次是乙二醇和对苯二甲酸进料摩尔比、酯化阶段压力、停留时间和预缩聚阶段停留时间。
张占军[6]2007年在《基于机理法的丙烯腈聚合反应装置建模与仿真研究》文中研究说明在聚合反应工业生产过程中,建立一个既能反映出聚合反应动力学机理又能反映出装置运转工程特性的,并且以聚合反应装置整体为研究对象的数学模型是非常重要和必要的。结合聚合反应装置建模,不仅有利于掌握聚合装置过程的内在规律,而且是聚合生产进行优化、产品更换型号和提高生产效率的理论基础。由于聚合反应体系和工业聚合过程具有的复杂性,造成聚合反应建模,尤其是聚合反应与其装置结合起来建模成为化工过程中的一个难题。本论文以丙烯腈(AN)、醋酸乙烯(VA)为单体,氧化还原体系NaClO3-NaHSO3为引发剂的自由基水相悬浮聚合的过程作为研究对象。采用机理法并结合装置特性分别建立了丙烯腈聚合反应装置稳态模型和动态模型。依靠工业生产历史数据,采用随机优选法对稳态模型的待定参数-各反应速率常数进行了拟合。以物料在装置内的停留时间为变量对装置内各物料浓度和两单体转化率及平均分子量进行了数值计算和模型仿真。根据定态近似法原理对复杂的稳态模型进行了简化处理,为建立聚合反应装置的动态模型做了准备工作。根据物料平衡和能量平衡原理建立了聚合反应装置-连续搅拌釜反应器(CSTR)的动态数学模型。使用生产中的数据对聚合装置模型开车过程进行了仿真,比较直观地反映了釜内各个物料浓度、单体转化率、平均分子量和反应温度等重要指标的动态变化特性。随后,利用装置的动态模型对丙烯腈聚合反应影响因素进行了研究和仿真工作。最后,对聚合装置的热稳定性和稳态工作点进行了分析研究,给出了反应器温度动态响应仿真结果和稳态工作点稳定性分析结果。
参考文献：
[1]. PET聚合反应器建模及在聚合流程动态模拟中的应用[J]. 商利容, 王健红. 计算机仿真. 2003
[2]. PET聚合反应器的建模及在聚合流程动态模拟中的应用[D]. 商利容. 北京化工大学. 2000
[3]. 大型聚酯生产过程智能建模、控制与优化研究[D]. 罗娜. 华东理工大学. 2010
[4]. 链节分析法在PVC聚合过程仿真中的应用[J]. 聂林涛, 张树增, 王健红, 刘勇康. 计算机仿真. 2008
[5]. 工业聚酯装置生产过程建模与分析[D]. 李文艳. 浙江大学. 2011
[6]. 基于机理法的丙烯腈聚合反应装置建模与仿真研究[D]. 张占军. 哈尔滨工业大学. 2007
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