[發明專利]一種工業生產條件下聚烯烴分子量分布快速建模方法

有效

• 申請號: 201410382446.5
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104112082B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 錢鋒;羅娜;田洲;葉貞成;趙亮
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 胡紅芳

技術領域

本發明涉及工業生產條件下烯烴聚合反應產物分子量分布的建模方法，尤其涉及聚乙烯產品分子量分布的建模方法。

背景技術

聚合物的分子量分布(Molecular Weight Distribution)是與材料的物理性能及加工性能密切相關的一個指標，當分子量分布達到一定要求時，才能使材料表現出應有的性能。因而，聚合物的分子量分布是衡量材料質量特征的一個重要指標。

對烯烴聚合反應分子量分布的建模通常可采用基于自由基聚合反應機理、矩方程法理論以及分布函數的機理建模方法。然而，由于聚合反應機理的復雜性和多樣性，機理模型建模繁瑣、規模龐大、結構復雜，在實際應用中計算速度慢且不能全面反映復雜工業反應過程的實際分子量分布情況。將數據建模方法應用到分子量分布建模，一方面可以利用數據模型的擬合功能彌補機理模型中缺陷的部分，如模型部分反應機理不明確、反應參數未知、抗噪聲擾動能力弱等問題，另一方面可以降低模型的復雜度，提高模型的求解速度，提供更適用于在線控制的模型。劉劍峰等提出利用克里金插值方法獲得基于數據的分子量分布模型。吳海燕等基于改進的神經網絡模型，利用輸出反饋方法對分子量分布矩向量進行控制，實現對分子量分布的形狀跟蹤。然而上述建模方法是通過建立分子鏈長與相應鏈長下分子量比重值之間的模型，估算各鏈長下的分子量比重值來描述分子量分布。聚合物分子鏈長大于10⁵數量級，因此建立的模型結構復雜，求解速度慢。本發明基于聚合物的分子量分布能由催化劑各活性位的參數化分布函數加權疊加擬合的特性，利用分布函數的參數表征分子量分布，完成工業生產條件下聚烯烴產品分子量分布的快速建模。

發明內容

本發明是針對烯烴聚合反應產物分子量分布機理模型過于復雜而難以應用于現場控制的場合，提出的一種解決方案，即，提供一種結合烯烴聚合反應機理與數據建模方法的在工業生產條件下分子量分布的快速建模方法。

本發明的目的是通過以下技術方案和步驟來實現的：

一種工業生產條件下聚烯烴分子量分布的快速建模方法，包括如下步驟：

(1)以反應器溫度T、反應器壓力P、單體進料量f_c和氫氣進料量f_H為輸入變量，組合構成的數據模型輸入變量X為：X＝[TPf_cf_H]；

(2)利用烯烴聚合過程產品分子量分布由催化劑各活性位的參數化分布函數加權疊加擬合的特性，通過催化劑各活性位的分布函數參數表征產品分子量分布，選擇催化劑各活性位的分布函數參數作為數據模型的輸出變量Y；

以催化劑各活性位分布函數參數p^j為輸出變量，其中，j＝1…n，n為催化劑的活性位個數；組合構成的數據模型輸出變量Y為：Y＝[p¹…pⁿ]；

(3)在工業生產穩定的情況下，從工業現場的歷史數據庫中采集生產過程中主要反應器的相關操作變量，記為X_i，i＝1,2...NN；采集多組不同工業生產條件的數據；

(4)為得到數據模型的輸出變量Y，進行如下步驟：

a.利用高溫凝膠色譜儀得到不同工況下的聚烯烴的分子量分布數據；假設聚烯烴每一個活性位產生的最可能分子量分布可用下式表示：

w^j(m)＝(p^j)²mexp(-p^jm)

其中w^j(m)表示鏈長m的聚合物在第j個活性位生產的聚合物中所占的比重，p^j是與活性位j對應的參數。聚合物的分子量分布可以表示為：

其中W(m)是聚合物中鏈長m的比重，k^j是活性位j生產的聚合物中所占的質量分數，n是活性位的個數。

b.任取一組分子量分布數據，均勻選取分子量分布曲線上100個鏈長處對應的分子量的相對量作為100個采樣點，選用假設的分子量分布函數對樣品的分子量分布進行分峰。比較不同活性位下的擬合誤差，選取擬合結果誤差帶小于±0.01的最小活性位個數作為特定催化劑的活性位個數n，并得到相應條件下的各活性位的比重k^j，j＝1,…,n。對于特定的催化劑，該比重為固定值。