[发明专利]一种聚乙烯反应过程温度的控制方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及聚合反应的技术领域，特别是聚乙烯反应生成过程中温度控制 方法的技术领域。

【背景技术】

聚合过程是在聚合反应釜内，在分散剂、缓冲剂、链转移剂、防黏剂、热 稳定剂、引发剂和终止剂等助剂作用下，单体在一定温度和压力下聚合成高分 子聚合物的过程。

聚乙烯是乙烯聚合而成的高分子化合物。产品分为高、中、低压聚乙烯和 低压低密度聚乙烯等。聚乙烯反应系统主要由聚合反应器、循环气冷却器和循 环气压缩机组成。反应循环气体在压缩机的作用下，连续经过被硫化的树脂反 应床和冷却器，同时带走反应产生的热量。冷却器是单程壳式换热器，气体走 管程，调温水走壳层。聚合反应在硫化床反应器中进行，反应用料乙烯、氢气、 T₂、C₂、C₄及其共聚单体从反应器底部加入，一部分转化为聚乙烯，大部分单 体和共聚单体从反应器顶部作为循环气又返回到反应器。循环冷却器的调温水 由水泵打入，从循环冷却器出来的调温水带出大量的热量。反应器的出料包含 两路：一路排出料粉进入出料缸，另一路从反应器顶部排出参与循环反应。

为了提高温度的动静态控制品质，减少反应器温度的波动；同时也为了克 服催化剂进料的干扰，本发明提出一种前馈-反馈结构的MPC控制方案，使反应 温度稳定在设定值水平。预测控制是70年代后期产生的一类新型计算机控制算 法，这类算法以对象的阶跃或脉冲响应为模型，采用滚动优化推移对的方式在 线地对过程实现优化控制，在复杂的工业过程中显现出良好的控制性能。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种聚乙烯反应过程温度 的控制方法，可以明显减小反应过程温度的方差，有效地提高过程系统的控制 精度，并且易于实现计算机控制。

为实现上述目的，本发明提出了一种聚乙烯反应过程温度的控制方法，所 述控制方法利用预测控制MPC和前馈-反馈控制的形式对聚乙烯反应过程的温度 进行跟踪控制，具体步骤包括：

(a)主控建模：建立调温水量与循环气温度之间的机理模型，调温水量作为 操作变量，循环气进入反应器的温度作为被控变量；

(b)前馈建模：建立催化剂进量与反应器过程温度的模型，通过比例系数K_c叠加到MPC主控制器上；

(c)线性处理：在不同工作点处，对主控模型进行线性化，得到调温水量与 循环气温度之间的线性模型；

(d)参数确定：选取采样周期T，动态响应测试，得到模型系数a₁,a₂.....a_N， 仿真调优确定其他参数；

(e)优化计算：通过预测控制MPC算法对聚乙烯反应过程的温度经行迭代求 解，控制调温水的流量，进而控制反应过程的温度。

作为优选，所述(a)步骤中，采用的是MPC算法，调温水量与循环气温 度之间的机理模型通过脉冲响应的值来确定，需要符合实际生产过程或者分析 历史数据，并不一定为单位脉冲。

作为优选，所述(b)步骤中，在前馈模型的建立之后需要经过参数整定、 与主控模型的关系分析之后确定比例系数K_c的值，并应具体考量催化剂的种类、 硫化床反应器。

作为优选，所述(e)步骤中，优化计算的具体过程参照具体实施过程部分 中的预测控制MPC算法，需要确定参考轨迹和解优化方程，通过控制阀最终确 定调温水量的大小。

本发明的有益效果：本发明一种聚乙烯反应过程温度的控制方法在工作过 程中，通过将预测控制与前馈-反馈控制结合的方法进行聚乙烯反应过程的温度 控制。在通过机理建模、得到系统模型的情况下，结合预测控制可用于时变、 时滞以及非线性系统的控制的特点,可以方便的处理控制量、操作工况、装置上 下限等约束；对可测扰动——催化剂加料量采用前馈控制及时消除对系统的影 响，大大减小了反应器温度的波动，使装置运行在经济合理的位置，提高产品 的质量和产量，降低了能耗；同时，装置的平稳运行节省了高昂的催化剂，减 小了非正常的停车次数。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明一种聚乙烯反应过程温度的控制方法的控制框图；

图2是本发明一种聚乙烯反应过程温度的控制方法的流程工艺图。