實現聚丙烯生產有效控制促進聚丙烯產業穩定發展

付紅革

實現聚丙烯生產有效控制促進聚丙烯產業穩定發展

付紅革

Point

聚丙烯由于在理化性能上具有諸多優勢，使其在汽車生產、電子加工等領域有著廣泛應用，聚丙烯生產成為化工材料和結構材料的基礎性環節，衡量一個國家制造業、化工業的現實水平，聚丙烯生產是一項核心的參考，優化聚丙烯生產，控制聚丙烯生產全過程成為當前化工大國的共同目標。本研究以聚丙烯生產作為基礎，展開了對聚丙烯生產控制的深入思考，在提出做好聚丙烯生產建模的前提下，提供了聚丙烯生產過程實現優化控制的措施。

聚丙烯在化學上具有穩定性和抗腐蝕性，在物理上具有耐沖擊、易加工、絕緣等優勢，使其在工具制造、電子生產、機械加工、汽車工業等行業與領域應用廣泛，當前，聚丙烯成為基礎性的化工產品，并直接決定著一個國家生產水平和制造水平，從促進國家建設和加速社會發展的角度上看，新時期必須要提高聚丙烯生產。聚丙烯生產領域應該把握聚丙烯生產的主要工藝，立足于現代化的生產理念和生產技術監理聚丙烯生產與控制的模型，通過對聚丙烯生產過程的不斷優化，實現對聚丙烯生產的有效控制，進而是吸納對聚丙烯生產效率與質量的提升，做到對聚丙烯市場不同需求的不斷滿足，真正實現促進聚丙烯產業的穩定發展。

1、聚丙烯的生產工藝

聚丙烯生產工藝主要可以劃分為催化劑技術和聚合工藝兩大主要基礎。

1.1聚丙烯生產的催化劑技術

催化劑是聚丙烯生產的倍增器，有了高性質的催化劑聚丙烯生產的效率和質量將會有較大的提升，很多聚丙烯生產大國都將催化劑技術列為聚丙烯生產的核心技術。從上世紀50年代開始催化劑技術有了快速發展，傳統的齊格勒制劑被納塔不斷優化，形成了新型的形式，不但提高了聚丙烯生產的效率而且也催生了結晶性聚丙烯的出現，由于新型催化劑的出現聚丙烯生產的工業化才有了實現的可能，大型聚丙烯產業出現完全依靠新型催化劑作為前提。上世紀20年代，金屬催化劑研究進入到聚丙烯的實際生產，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的效率，同時會提升聚丙烯的理化性能，做到對聚丙烯生產質量的有效保障。本世紀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領域被廣泛應用，過渡性金屬催化劑融合了茂金屬催化劑和傳統催化劑的傳統優勢，形成了兼具二者性能，降低聚丙烯生產成本，提高聚丙烯生產效率的新型催化劑，當前聚丙烯生產中過渡性金屬催化劑在我國已經有了大面積應用，成為衡量聚丙烯生產水平的重要標志。

1.2聚丙烯生產的聚合工藝

聚合工藝是聚丙烯生產的核心工藝，根據聚合工藝的演進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，這是傳統的聚丙烯聚合工藝，工藝的要點在于使用溶劑實現聚丙烯聚合，但是存在生產周期長、能量消耗大、回收成本高等缺點，是典型早期工業技術的體現。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上進行的一種改良，其主旨是利用溶液進行聚丙烯聚合，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化生產的優勢。三是，液相本體聚丙烯聚合工藝，這種工藝的優勢在于通過液相的特點控制了聚合中能源的消耗，同時，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，在現代化聚丙烯生產中具有獨特的優勢，已經成為聚丙烯聚合工藝的主導型方法。

2、聚丙烯生產過程建模研究

聚丙烯生產的微觀實質是π鍵的配位，既丙烯中π鍵通過配位實現陰離子聚合，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。從微觀實質上出發，聚丙烯生產建模中應該注意如下要點：一是，要重視聚丙烯生產設備的選擇，要通過設備的單獨使用、并聯使用和串聯使用相結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態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的有效控制。三是，在聚丙烯生產中必須重視溫度的調節，可以采用夾套冷卻等方式和氣相冷凝回流技術做到對溫度的控制。三是，在建模過程中應該進行不斷攪拌和震蕩，避免聚合中間體和過程物在反應容器內的沉淀。

3、聚丙烯生產的過程優化控制

實現對聚丙烯生產的優化控制應該立足于對聚丙烯生產過程的合理劃分，聚丙烯生產主要經過聚合反應過程、分離過程、單體沖洗過程和后期處理等重要階段，優化聚丙烯生產就應該落實對各主要階段的控制和管理。在生產工藝和設備已經確定的情況下，實現聚合反應過程、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的原則和目標。從近十年化工生產過程的控制情況來看，雖早已采用集散型控制系統，但其缺點在實際操作過程中已暴露的愈加明顯。因為這種集散型控制系統只是將操作變量和控制變量之間的關系設定為一一映射的關系，從不考慮因變量的變化從而導致它們之間關系的變化。在化工產品的實際生產過程中，正是由于這種一一映射的設定，使得變量之間的關系無法真實反應出生產設備、裝置的實際情況，從而也很難實現生產設備的平穩控制。當前對聚丙烯生產的相關研究將控制和優化生產劃分為兩個層次，第一個層次是建立工藝機理模型，這是一種靜態的模型優化，是在先進的控制基礎上的穩定模型，該種模型是按照目標函數進行的優化計算，計算出的優化值將作為在線經濟優化控制范圍內的限值。第二個層次是經濟優化原則，是在多變量預估控制的基礎上實現的，該控制在預先設定好的目標函數基礎上尋找優化值，為實現經濟效益而實行優化控制。常見的優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的數字控制技術，本質上是非線性控制，主要特點是具有系統化的理論。其中模糊邏輯控制分為Mamdani和Takagi—Stgeno模糊模型兩種。第二種為預測控制，它不是一種非線性的系統理論控制，而是直接來源于聚丙烯產品的生產實踐。經過幾十年的快速發展，它已演變出三種形式，分別為基于非參數化模型、參數化模型和結構化模型的預測控制。但是不管形式如何變化，每種形式的預測控制都包含了預測模型、滾動優化和反饋校正三個部分，以此來實現聚丙烯生產的過程優化控制的目標。

結語

聚丙烯的生產水平是我國工業水平和制造業發展水平的根本標志，在新時期材料科學、結構科學不斷發展的今天，聚丙烯的生產工藝就成為生產領域中核心的問題。當前應該根據聚丙烯生產的實際，做好聚丙烯生產建模工作，通過過程和重點的不斷優化實現聚丙烯生產質量與水平的提升。要看到聚丙烯生產的重要性和過程的復雜性，從生產的細節入手，把握生產與科技的方向，重鑄聚丙烯生產的新模式與新道路，做到對聚丙烯產業振興與發展的促進，更好地為社會生產提供高質量的聚丙烯產品。

（作者單位：中國石油大慶石化分公司化工三廠聚丙烯車間）