摘    要：針對聚丙烯雙環管反應器的工藝特點，提出了一種聚丙烯熔融指數軟測量機理建模方法。該方法在單環管熔融指數預報模型的基礎上，根據聚合物混合原理，建立了兩種適用于雙環管反應器的機理模型：指數模型和冪數模型，并采用帶遺忘因子的遞推最小二乘法( ffrls)和粒子群算法(pso)辨識模型參數，增強模型的適應性。最后，利用某裝置實際生產數據進行模型驗證，結果表明，所建模型的預報結果與實驗室化驗值吻合較好，能夠在很大范圍內跟蹤反應器內熔融指數的變化．

關鍵詞：軟測量；雙環管反應器；機理建模；參數辨識；熔融指數

中圖分類號：tp 27    文獻標識碼：a

    在聚丙烯生產中，熔融指數( melt index，mi)是確定產品牌號的重要指標之一。目前聚丙烯熔融指數主要通過實驗室離線化驗分析得到，難以滿足生產實時控制的要求。因此，開發聚丙烯熔融指數的預報模型，對實現軟測量技術和監控頻繁的稗號切換過程具有重要的意義。

    目前，國內外針對聚丙烯熔融指數機理模型的研究主要是從反應機理的角度對單環管反應器進行理論分析。zacca等在ziegler-natta催化劑多活性中心聚合動力學的基礎上，對環管丙烯聚合反應進行了模擬，但其求解過程運算復雜；國內針對環管反應器也作了一些液相本體聚合的模擬與仿真i2；而針對環管液相反應器，尤其是spheripol-ii雙環管反應器，并結合工業現場數據，采用機理建模法進行模型化的研究尚不多見。

    本文從聚合反應動力學出發，以單環管內聚合反泣的動態數學模型為基礎，建立了兩種適用于雙環管反應器的熔融指數機理預報模型：指數模型和冪數模型。并采用帶遺忘因子的遞推最小二乘方法辨識指數模型參數，利用粒子群算法辨識冪數模型參數。最后結合工業現場數據對所建模型進行了驗證。

    國內某石化公司spheripol-ii液相本體法聚丙烯裝置的聚合反應單元生產流程中。催化劑、助催化劑teal和給電子體donor加入到預聚合反應器r200中，同時少量新鮮丙烯和h，進入r200，預聚合后，r200的反應產物輸送到環管反應器r201中，與新鮮丙烯和分子量調節劑h：發生聚合反應產生丙烯聚合物。剩下未反應的液態丙烯和聚合物漿液混在一起進入r202，完成剩下的聚合反應并出料到后續處理單元。

其具體流程圖，如圖1所示。

   

    使用ziegler-nalta催化劑的丙烯聚合過程中聚合反應包括催化劑活化、鏈引發、鏈增長、鏈轉  移和鏈終止反應。在聚合反應開始時，由于活性中心濃度較大，鏈引發速率很快，本文認為在聚合反應器內只考慮鏈增長速率。丙烯聚合反應的動力學方程，見表l。

 

   

    借鑒在開發低密度聚乙烯熔融指數機理模型時的思想，可以得到新產物的瞬時mr和瞬時數均聚合程度_有如下關系：

  

   由表l中的聚合速率方程得到。鏈轉移和活化位置失活的反應決定了聚合物中鏈生長的停止，速率可以統一用r，可由下式得到：

  假設所有的鏈轉移和失活反應都有類似的活化能，利用arrhenius方程可以得到：

式中，to為一個參考溫度；eai;代表鏈增長的活化能。