淤漿法高密度聚乙烯生產(chǎn)過程牌號切換的優(yōu)化研究

李宏武 范恒 尹龍 王天睿

摘要：當(dāng)前社會市場當(dāng)中對聚烯烴產(chǎn)品的需求種類以及需求量都在不斷升高，生產(chǎn)廠家需要針對社會市場當(dāng)中的需求量大小頻繁的進(jìn)行產(chǎn)品牌號的切換操作，將聚烯烴產(chǎn)品的牌號準(zhǔn)確的切換到和市場需求量相適應(yīng)的牌號，以此來保證材料的供應(yīng)程度。本文針對淤漿法高密度聚乙烯生產(chǎn)過程牌號切換的優(yōu)化進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：淤漿法；高密度聚乙烯；牌號切換

通過對乙烯淤漿聚合生產(chǎn)工藝作為研究對象，重點研究了連續(xù)聚合生產(chǎn)過程當(dāng)中高密度聚乙烯牌號切換的相關(guān)問題，通過動態(tài)研究的原理和研究方法，有效得到了牌號切換工作當(dāng)中各個產(chǎn)品的性能以及在每一個操作過程當(dāng)中的變量優(yōu)化，為高密度聚乙烯的生產(chǎn)提供出科學(xué)的指導(dǎo)。在高密度聚乙烯的生產(chǎn)流程當(dāng)中，需要針對乙烯二元聚合的反應(yīng)原理進(jìn)行詳細(xì)的分析，同時還需要對產(chǎn)品生產(chǎn)過程當(dāng)中的質(zhì)量結(jié)構(gòu)和模型進(jìn)行建立，有效提出了高密度聚乙烯產(chǎn)品在生產(chǎn)預(yù)測工作當(dāng)中的優(yōu)化模型。針對牌號的切換以及模型參數(shù)實施了針對性分析，為高密度乙烯牌號的切換工作提供出了有效的依據(jù)和保障，進(jìn)而對高密度聚乙烯在生產(chǎn)工作當(dāng)中的牌號切換工作的優(yōu)化提供出了充分的理論依據(jù)。

1.高密度聚乙烯的生產(chǎn)工作當(dāng)中存在的問題

在高密度聚乙烯的生產(chǎn)工作當(dāng)中，對牌號的切換工作主要存在兩個方面的問題：第一是切換的時間，第二是切換過程當(dāng)中產(chǎn)生的廢料處理。當(dāng)前社會當(dāng)中大部分的廠家在高密度聚乙烯的牌號切換方式上，主要是依照個別工作人員的工作經(jīng)驗，通過操作變量控制的方式來有效達(dá)到材料過程牌號切換的目的。在實際的操作過程當(dāng)中牌號切換的時間相對較長，同時在切換過程當(dāng)中會產(chǎn)生大量的剩余材料，這些剩余材料一部分被使用在低價格出售領(lǐng)域，另一部分在材料質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下，參入到了合格產(chǎn)品當(dāng)中進(jìn)行生產(chǎn)，這種材料的處理方式不當(dāng)浪費了原材料價值，同時還提高了企業(yè)的生產(chǎn)成本，造成產(chǎn)品質(zhì)量下降對生產(chǎn)單位的長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展形成了不良的影響。因此，相關(guān)工作人員提出了牌號切換過程當(dāng)中需要充分考慮的經(jīng)濟(jì)影響因素，針對高密度聚乙烯生產(chǎn)過程當(dāng)中的牌號的切換過程，需要最大限度上降低廢料的產(chǎn)生量，同時保證排好計劃過程當(dāng)中的安全影響問題，有效的降低反應(yīng)過程當(dāng)中的生產(chǎn)速率在。低生產(chǎn)速率條件下來進(jìn)行牌號的切換工作，得到切換工作完全穩(wěn)定之后，再將整個生產(chǎn)速率慢慢提升到標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)速率標(biāo)準(zhǔn)上，通過這種方式可以有效的降低，在牌號切換過程當(dāng)中產(chǎn)生的材料浪費過多的問題。這種操作伴隨而來的是企業(yè)產(chǎn)品正常生產(chǎn)周期的降低，同時會產(chǎn)生大量的過度廢材，人力和物力資源受到了嚴(yán)重的浪費，對此聚烯烴在實際的生產(chǎn)工作當(dāng)中，需要針對牌號的切換問題進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，不斷的提高牌號切換工作的理論價值，同時對工業(yè)生產(chǎn)過程和控制實施有效的優(yōu)化。

2.牌號切換過程中的操作控制

高密度聚乙烯的生產(chǎn)流程當(dāng)中，針對牌號切換工作主要涵蓋了三個重要構(gòu)成部分：第一部分是產(chǎn)品質(zhì)量模型的建立，因為在牌號的切換工作當(dāng)中屬于一種實時性控制工作流程，在牌號切換流程當(dāng)中，需要針對高密度聚乙烯產(chǎn)品的性能指標(biāo)進(jìn)行有效的控制和掌握，通過這種方式有效的保證牌號切換過程當(dāng)中的質(zhì)量控制。第二部分作為操作變量，如上文所述在材料牌號的切換過程當(dāng)中，主要的實現(xiàn)目標(biāo)是如何降低材料廢料的產(chǎn)生量，并且以此作為基礎(chǔ)，在牌號的切換工作當(dāng)中，對其中的操作變量和生產(chǎn)出來的產(chǎn)品性能指標(biāo)進(jìn)行有效的優(yōu)化。第三部分是生產(chǎn)操作當(dāng)中的控制工作，在牌號切換目標(biāo)和變量軌跡完全確定之后，通過在線和離線檢測操作順利切換操作流程，保證整個牌號切換流程的安全性和可靠性。

3.高密度聚乙烯生產(chǎn)過程牌號切換的優(yōu)化

國外相關(guān)研究人員針對氣象流化床反應(yīng)器的牌號切換，工作進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究，通過數(shù)據(jù)計算和牌號切換控制有效進(jìn)行結(jié)合，并且引入了混合整數(shù)動態(tài)優(yōu)化的研究模式，在目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)之上，向操作控制變量當(dāng)中加入了影響因素的影響分析。在進(jìn)行優(yōu)化工作當(dāng)中，需要針對高密度聚乙烯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的材料牌號，以及在材料生產(chǎn)工作當(dāng)中產(chǎn)生的不同控制類型進(jìn)行充分考慮。通過數(shù)據(jù)分析可以看出，在使用可控制變化結(jié)構(gòu)的切換過程當(dāng)中，其中高密度聚乙烯在生產(chǎn)的指標(biāo)指數(shù)上所達(dá)到的消耗量，又遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于固定和控制結(jié)構(gòu)當(dāng)中所需要消耗的牌號切換時間。

另外一位研究人員針對工業(yè)流化床體系的研究，提出了聚乙烯產(chǎn)品在進(jìn)行牌號切換過程當(dāng)中所產(chǎn)生的差異性，他重點提出的初始牌號和目標(biāo)牌號，在切換過程當(dāng)中所產(chǎn)生的性質(zhì)差異在整體的生產(chǎn)條件不同，氣相構(gòu)成上也存在比較明顯的不同。因此，在進(jìn)行牌號的切換工作當(dāng)中，可以采用連續(xù)性切換的方法，如果使用連續(xù)性切換過程中溫度變化幅度較大，甚至可能超過產(chǎn)品的最大重點，那么在實際的牌號切換工作當(dāng)中，需要針對催化劑和換熱器當(dāng)中的冷凝水速率來進(jìn)行控制，防止在牌號的切換工作當(dāng)中產(chǎn)生明顯的振動。除此之外，因為兩種不同的牌號在性質(zhì)本身上差距比較明顯，通過連續(xù)控制牌號的性質(zhì)和要求所需要的周期較長，在初期進(jìn)行牌號的切換和控制，那么會造成整個反應(yīng)器當(dāng)中的反應(yīng)條件無法達(dá)到正常的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

針對高密度聚乙烯生產(chǎn)過程當(dāng)中牌號切換的優(yōu)化工作，主要包含了生產(chǎn)過程當(dāng)中的線性優(yōu)化和非線性優(yōu)化等，在優(yōu)化問題的構(gòu)成方面，通常包含了以下幾個方面，第一，對定義系統(tǒng)的邊界加以明確，充分明確生產(chǎn)過程當(dāng)中系統(tǒng)工作的具體范圍，將系統(tǒng)工作的范圍和環(huán)境范圍進(jìn)行區(qū)分，這樣可以方便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。復(fù)雜的系統(tǒng)分割成若干個子系統(tǒng)，然后對子系統(tǒng)進(jìn)行分開處理；第二，制定出產(chǎn)品優(yōu)化目標(biāo)有效的判斷，據(jù)悉在生產(chǎn)過程當(dāng)中，牌號切換的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及生產(chǎn)出來產(chǎn)品的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)，將其稱為產(chǎn)品優(yōu)化的目標(biāo)，又稱之為產(chǎn)品性能指標(biāo)。在聚乙烯產(chǎn)品的某項性能指標(biāo)的最大值或者是最小值上稱之為單體目標(biāo)優(yōu)化，其中多項目標(biāo)優(yōu)化重點，考慮產(chǎn)品生產(chǎn)出來之后所產(chǎn)生的目標(biāo)矛盾，對這些產(chǎn)品生產(chǎn)過程當(dāng)中產(chǎn)生的矛盾問題進(jìn)行徹底的優(yōu)化，實現(xiàn)了各個方面的性能均衡，保證整個生產(chǎn)和牌號切換工作的方案得到順利進(jìn)行。第三，通過動態(tài)規(guī)劃的方式是一項有效的優(yōu)化方案，通過這種方式可以為研究人員提供出問題解決的方向，其中并沒有非常復(fù)雜的計算步驟，通過動態(tài)規(guī)劃的方式，對聚乙烯生產(chǎn)過程當(dāng)中的牌號切換問題進(jìn)行了有效解決，可以將其看成是一個多階段相結(jié)合的生產(chǎn)過程，也就是建立起動態(tài)規(guī)劃模型。計算的方式和步驟上，主要通過多階段決策共同決定，其中多階段決策過程可以依照不同的生產(chǎn)時間和空間來進(jìn)行劃分，對某些時間和空間當(dāng)中的相關(guān)問題進(jìn)行人為性的階段劃分，保證整個聚乙烯產(chǎn)品生產(chǎn)過程牌號切換的有效性。

4.結(jié)束語：

通過對淤漿法高密度聚乙烯生產(chǎn)過程牌號切換的優(yōu)化策略的研究和分析，從中可以看出在進(jìn)行牌號的切換工作當(dāng)中，需要充分保證切換過程中殘余材料的產(chǎn)生量，并且需要充分保證牌號切換過程中聚乙烯產(chǎn)品的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。

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（作者單位：中國石油四川石化有限責(zé)任公司）