付紅革

實(shí)現(xiàn)聚丙烯生產(chǎn)有效控制促進(jìn)聚丙烯產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展

付紅革

Point

聚丙烯由于在理化性能上具有諸多優(yōu)勢，使其在汽車生產(chǎn)、電子加工等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，聚丙烯生產(chǎn)成為化工材料和結(jié)構(gòu)材料的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，衡量一個(gè)國家制造業(yè)、化工業(yè)的現(xiàn)實(shí)水平，聚丙烯生產(chǎn)是一項(xiàng)核心的參考，優(yōu)化聚丙烯生產(chǎn)，控制聚丙烯生產(chǎn)全過程成為當(dāng)前化工大國的共同目標(biāo)。本研究以聚丙烯生產(chǎn)作為基礎(chǔ)，展開了對聚丙烯生產(chǎn)控制的深入思考，在提出做好聚丙烯生產(chǎn)建模的前提下，提供了聚丙烯生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制的措施。

聚丙烯在化學(xué)上具有穩(wěn)定性和抗腐蝕性，在物理上具有耐沖擊、易加工、絕緣等優(yōu)勢，使其在工具制造、電子生產(chǎn)、機(jī)械加工、汽車工業(yè)等行業(yè)與領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，當(dāng)前，聚丙烯成為基礎(chǔ)性的化工產(chǎn)品，并直接決定著一個(gè)國家生產(chǎn)水平和制造水平，從促進(jìn)國家建設(shè)和加速社會(huì)發(fā)展的角度上看，新時(shí)期必須要提高聚丙烯生產(chǎn)。聚丙烯生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)該把握聚丙烯生產(chǎn)的主要工藝，立足于現(xiàn)代化的生產(chǎn)理念和生產(chǎn)技術(shù)監(jiān)理聚丙烯生產(chǎn)與控制的模型，通過對聚丙烯生產(chǎn)過程的不斷優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對聚丙烯生產(chǎn)的有效控制，進(jìn)而是吸納對聚丙烯生產(chǎn)效率與質(zhì)量的提升，做到對聚丙烯市場不同需求的不斷滿足，真正實(shí)現(xiàn)促進(jìn)聚丙烯產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

1、聚丙烯的生產(chǎn)工藝

聚丙烯生產(chǎn)工藝主要可以劃分為催化劑技術(shù)和聚合工藝兩大主要基礎(chǔ)。

1.1聚丙烯生產(chǎn)的催化劑技術(shù)

催化劑是聚丙烯生產(chǎn)的倍增器，有了高性質(zhì)的催化劑聚丙烯生產(chǎn)的效率和質(zhì)量將會(huì)有較大的提升，很多聚丙烯生產(chǎn)大國都將催化劑技術(shù)列為聚丙烯生產(chǎn)的核心技術(shù)。從上世紀(jì)50年代開始催化劑技術(shù)有了快速發(fā)展，傳統(tǒng)的齊格勒制劑被納塔不斷優(yōu)化，形成了新型的形式，不但提高了聚丙烯生產(chǎn)的效率而且也催生了結(jié)晶性聚丙烯的出現(xiàn)，由于新型催化劑的出現(xiàn)聚丙烯生產(chǎn)的工業(yè)化才有了實(shí)現(xiàn)的可能，大型聚丙烯產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)完全依靠新型催化劑作為前提。上世紀(jì)20年代，金屬催化劑研究進(jìn)入到聚丙烯的實(shí)際生產(chǎn)，茂金屬成為聚丙烯催化劑的主要方向，茂金屬催化劑可以提高聚丙烯生產(chǎn)的效率，同時(shí)會(huì)提升聚丙烯的理化性能，做到對聚丙烯生產(chǎn)質(zhì)量的有效保障。本世紀(jì)在茂金屬催化劑的前提下，過渡性金屬催化劑在聚丙烯生產(chǎn)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，過渡性金屬催化劑融合了茂金屬催化劑和傳統(tǒng)催化劑的傳統(tǒng)優(yōu)勢，形成了兼具二者性能，降低聚丙烯生產(chǎn)成本，提高聚丙烯生產(chǎn)效率的新型催化劑，當(dāng)前聚丙烯生產(chǎn)中過渡性金屬催化劑在我國已經(jīng)有了大面積應(yīng)用，成為衡量聚丙烯生產(chǎn)水平的重要標(biāo)志。

1.2聚丙烯生產(chǎn)的聚合工藝

聚合工藝是聚丙烯生產(chǎn)的核心工藝，根據(jù)聚合工藝的演進(jìn)可以將方法劃分為如下幾種類型：一是，溶劑法聚丙烯聚合工藝，這是傳統(tǒng)的聚丙烯聚合工藝，工藝的要點(diǎn)在于使用溶劑實(shí)現(xiàn)聚丙烯聚合，但是存在生產(chǎn)周期長、能量消耗大、回收成本高等缺點(diǎn)，是典型早期工業(yè)技術(shù)的體現(xiàn)。二是，溶液法聚丙烯聚合工藝，這種聚丙烯聚合工藝是在溶劑法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一種改良，其主旨是利用溶液進(jìn)行聚丙烯聚合，雖然在效率上有一定的提升，但是在能耗與成本上仍然不具有大型工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢。三是，液相本體聚丙烯聚合工藝，這種工藝的優(yōu)勢在于通過液相的特點(diǎn)控制了聚合中能源的消耗，同時(shí)，由于不需要脫離工藝和凈化程序使得聚合效率大幅度提升，在現(xiàn)代化聚丙烯生產(chǎn)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，已經(jīng)成為聚丙烯聚合工藝的主導(dǎo)型方法。

2、聚丙烯生產(chǎn)過程建模研究

聚丙烯生產(chǎn)的微觀實(shí)質(zhì)是π鍵的配位，既丙烯中π鍵通過配位實(shí)現(xiàn)陰離子聚合，活性大的π鍵被催化劑吸附，以配位的方式使π鍵極化，將丙烯單體置入碳鏈之間形成活性鏈。從微觀實(shí)質(zhì)上出發(fā)，聚丙烯生產(chǎn)建模中應(yīng)該注意如下要點(diǎn)：一是，要重視聚丙烯生產(chǎn)設(shè)備的選擇，要通過設(shè)備的單獨(dú)使用、并聯(lián)使用和串聯(lián)使用相結(jié)合的方法使丙烯能夠更為有效地鏈接，提升模型建模的效率。二是，要利用方式可以擬穩(wěn)態(tài)處理理論控制聚合鏈增長的速度，并做到對丙烯、氫氣和催化劑在熱平衡范圍內(nèi)的有效控制。三是，在聚丙烯生產(chǎn)中必須重視溫度的調(diào)節(jié)，可以采用夾套冷卻等方式和氣相冷凝回流技術(shù)做到對溫度的控制。三是，在建模過程中應(yīng)該進(jìn)行不斷攪拌和震蕩，避免聚合中間體和過程物在反應(yīng)容器內(nèi)的沉淀。

3、聚丙烯生產(chǎn)的過程優(yōu)化控制

實(shí)現(xiàn)對聚丙烯生產(chǎn)的優(yōu)化控制應(yīng)該立足于對聚丙烯生產(chǎn)過程的合理劃分，聚丙烯生產(chǎn)主要經(jīng)過聚合反應(yīng)過程、分離過程、單體沖洗過程和后期處理等重要階段，優(yōu)化聚丙烯生產(chǎn)就應(yīng)該落實(shí)對各主要階段的控制和管理。在生產(chǎn)工藝和設(shè)備已經(jīng)確定的情況下，實(shí)現(xiàn)聚合反應(yīng)過程、分離過程、單體沖洗過程和后期處理的有效控制就成為確保聚丙烯生產(chǎn)的原則和目標(biāo)。從近十年化工生產(chǎn)過程的控制情況來看，雖早已采用集散型控制系統(tǒng)，但其缺點(diǎn)在實(shí)際操作過程中已暴露的愈加明顯。因?yàn)檫@種集散型控制系統(tǒng)只是將操作變量和控制變量之間的關(guān)系設(shè)定為一一映射的關(guān)系，從不考慮因變量的變化從而導(dǎo)致它們之間關(guān)系的變化。在化工產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)過程中，正是由于這種一一映射的設(shè)定，使得變量之間的關(guān)系無法真實(shí)反應(yīng)出生產(chǎn)設(shè)備、裝置的實(shí)際情況，從而也很難實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的平穩(wěn)控制。當(dāng)前對聚丙烯生產(chǎn)的相關(guān)研究將控制和優(yōu)化生產(chǎn)劃分為兩個(gè)層次，第一個(gè)層次是建立工藝機(jī)理模型，這是一種靜態(tài)的模型優(yōu)化，是在先進(jìn)的控制基礎(chǔ)上的穩(wěn)定模型，該種模型是按照目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行的優(yōu)化計(jì)算，計(jì)算出的優(yōu)化值將作為在線經(jīng)濟(jì)優(yōu)化控制范圍內(nèi)的限值。第二個(gè)層次是經(jīng)濟(jì)優(yōu)化原則，是在多變量預(yù)估控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，該控制在預(yù)先設(shè)定好的目標(biāo)函數(shù)基礎(chǔ)上尋找優(yōu)化值，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益而實(shí)行優(yōu)化控制。常見的優(yōu)化控制主要有以下幾種：第一種為模糊邏輯控制，它是以模糊語言變量和邏輯推理為基礎(chǔ)的數(shù)字控制技術(shù)，本質(zhì)上是非線性控制，主要特點(diǎn)是具有系統(tǒng)化的理論。其中模糊邏輯控制分為Mamdani和Takagi—Stgeno模糊模型兩種。第二種為預(yù)測控制，它不是一種非線性的系統(tǒng)理論控制，而是直接來源于聚丙烯產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)踐。經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，它已演變出三種形式，分別為基于非參數(shù)化模型、參數(shù)化模型和結(jié)構(gòu)化模型的預(yù)測控制。但是不管形式如何變化，每種形式的預(yù)測控制都包含了預(yù)測模型、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正三個(gè)部分，以此來實(shí)現(xiàn)聚丙烯生產(chǎn)的過程優(yōu)化控制的目標(biāo)。

結(jié)語

聚丙烯的生產(chǎn)水平是我國工業(yè)水平和制造業(yè)發(fā)展水平的根本標(biāo)志，在新時(shí)期材料科學(xué)、結(jié)構(gòu)科學(xué)不斷發(fā)展的今天，聚丙烯的生產(chǎn)工藝就成為生產(chǎn)領(lǐng)域中核心的問題。當(dāng)前應(yīng)該根據(jù)聚丙烯生產(chǎn)的實(shí)際，做好聚丙烯生產(chǎn)建模工作，通過過程和重點(diǎn)的不斷優(yōu)化實(shí)現(xiàn)聚丙烯生產(chǎn)質(zhì)量與水平的提升。要看到聚丙烯生產(chǎn)的重要性和過程的復(fù)雜性，從生產(chǎn)的細(xì)節(jié)入手，把握生產(chǎn)與科技的方向，重鑄聚丙烯生產(chǎn)的新模式與新道路，做到對聚丙烯產(chǎn)業(yè)振興與發(fā)展的促進(jìn)，更好地為社會(huì)生產(chǎn)提供高質(zhì)量的聚丙烯產(chǎn)品。

（作者單位：中國石油大慶石化分公司化工三廠聚丙烯車間）