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低温乳聚丁苯橡胶实时优化系统构造及模型研究

田文德  
【摘要】:本论文建立了过程工业的实时优化系统,并将其应用于低温乳聚丁苯橡胶装置。该实时优化系统是计算机集成生产系统(CIPS)的具体体现,是企业信息化的重要保障,是企业创新的信息平台。 为了解决目前实时优化信息不畅的瓶颈问题,本论文将实时优化与管理信息系统(MIS)相结合,构成了实时优化系统。该系统可以动态实时地收集企业内外的各种生产信息,为实时优化提供最新的产品和原料价格,使其能根据市场信息及时地调整工艺操作参数。该系统不仅有利于实时优化功能的发挥,还有利于企业管理水平和管理效率的提高。 多年来,实时优化在企业挖潜改造中得到了广泛的应用,其理论和方法都已趋于成熟。但由于所需过程数据在数量和质量上都不甚理想,因此实时优化在实践中的收效往往并不大。针对此情况,本论文专门对实时优化系统的数据采集与校正进行了分析研究。引用智能软仪表的概念,采用经过合理简化的机理模型,在现场数据不全的情况下,通过现有数据来推测不可测或难测数据,起到分析数据的软仪表作用。该方法使用简便,再结合现有的数据校正技术,即可完全满足实时优化对输入数据的要求。 北京化工大学博士学位论文 具备完整准确的数据后,传统的实时优化还需判断装置处于稳态 后,才可以开始进行优化计算。’与计算完毕后,还需再次确认装置处 于稳态,才能将优化结果下传给高级控制系统。因此,稳态检验是造 成传统实时优化稳定性差、运算速度慢的直接原因。木论文首次将动 态模型纳入实时优化,提出了动态实时优化的概念。在实施动态实时 优化时,系统无需再判断装置是否处于稳态,只需分析现场历史数据, 修正动态模型。然后,由动态模型给出生产装置的稳态数据,利用这 些稳态数据来校正稳态模型。所有这些完成之后,优化计算开始进行, 并将优化结果经检验后下传到高级控制系统。 合成橡胶生产具有影响因素多、变量间祸合性强的特点,在缺乏 理论指一导的情况下单凭经验操作是比较困难的。}川此,合成橡胶装置 的模拟优化一直是化工行业中难度较大的一类问题。低温乳聚]’苯橡 胶是合成橡胶的主要产品,具有广泛的应用。再加土它是乳液聚合这 一普遍应用的先进聚合方法的典型代表,所以本沦文将低温乳聚一r苯 橡胶作为实时优化系统的验证实例。 实现实时优化系统时的首要任务是建立模型,而聚合反应器又是 低温乳聚丁苯橡胶的主要和关键设备,因此本论文建一立了聚合反应器 的数学模型。置换塔是除聚合釜之外的另一类重要的聚合反应器,文 献中还未见到该类反应器模型的报道。本论文采川多釜串联逼近的方 法,建立了置换塔的数学模型,进而给出了一个完整的低温乳聚一J’苯 橡胶流程模型,使以往无法实现的该工艺过程的模拟与优化问题得到 了解决。 .........目..口口里里 Il 北京化_!三大学博士学位论文 低温乳聚丁苯橡胶实时优化时,以提高单体转化率为优化日标,以 仪表量程、设备生产能力等为约束条件,以进料流量、反应温度等为 操作变量,以序列二次规划(SQP)为优化算法。该实时优化在TDC3000 中的应用模块(AM)上实现,具有存取现场数据方便、运算速度快、 操作界而友好等优点。 最后,本论文对建立模型的具体方法进行了i寸论,通过模拟结果 与实际值的比较验证了实时优化系统的可靠性和.,J’行性,分析了实时 优化系统可能产生的经济效益。 总之,本论文建立的低温乳聚丁苯橡胶实时优化系统,在国内外 还很少见到。该系统的推厂‘应用,相信一定会对提高J‘苯橡胶和其它 化工企业的经济效益起到巨大的推动作用。 关键字丁苯橡胶,乳液聚合,在线优化,实时优化,动态优化 ...................口 】11


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