丙烯聚合反应器与过程模型化

【关键词】 聚合反应器； 过程模型化； 过程模拟 【作者单位】 林柏昆， 中国石油广西石化分公司
聚丙烯是丙烯聚合得到的热塑性树脂， 其密度小、 成本 低、 化学稳定性高， 在电器、 电子产品、 汽车、 建筑包装等多个 方面有着广泛的应用。 其产业也日益发展， 工艺多样， 不断 适应着市场上各种层次的需求 。 研究丙烯聚 的出现新产品， 合反应器与过程模型化能够更好的服务于聚合丙烯工业， 为 其他行业服务。 一、 聚丙烯的生产工艺 聚丙烯的生产工艺包括淤浆法工艺 、 溶液法工艺、 本体 法工艺、 气相法工艺等。 （ 四 ） 基于模型的 聚 类 算 法 。 基 于 模 型 的 方 法 主 要 有 两种： 统计方法和神经网络方法 。 大多聚类都采用了统计 方法， 也就是利用概率参数来帮助确定概念或聚类 。 所获 得的每 个 聚 类 通 常 都 是 通 过 概 率 描 述 来 表 示 的 。 COBWEB 是一个常用并且简单的增量式概念聚类方法 。 它 的 采用分类树的形式创建 输入对象是采用符号量来描述的， 一个层次 聚 类 。 一 个 分 类 树 中 的 一 层 形 成 一 个 划 分 。 COBWEB 的另外一个版本是 CLASSIT ， 它可以对连续取值 属性进行增量式聚 类 。 这 两 个 方 法 都 不 适 用 于 对 大 数 据 库进行聚类 。 神经网络聚类方法是将每个聚类描述成一个例证， 每个 例证作为聚类的原型， 然后根据某种度量， 将新的对象分配 到最相似的聚类之中。主要的方法有： 竞争学习方法和自组 织特征映射方法。 三、 当前聚类算法普遍存在的问题 上文主要讨论了聚类分析算法的分类， 并且介绍了每一 这些算法虽然已经被广泛应用到 类中有代表性的几种算法， 但都存在着这样或者那样的不足 。 这些不足总 众多领域中， 起来说有以下几种： （ 一） 对初始参数敏感， 最终结果强烈地依赖于初始化参 。 数 在这些算法的初始输入中， 除了需要聚类的数据， 往往 还要求用户输入一些相关的参数， 而这些参数选择的好坏直 接影响到聚类结果的好坏 。对普通用户来说， 参数的选择存 在一定的困难。 （ 二） 难以找到最优聚类。一个包含 n 个数据的数据集， 如果把它聚成 k 个类， 共有种可能， 但目前还没有一种能从
产业与科技论坛 2012 年第 11 卷第 2 期
丙烯聚合反应器与过程模型化研究
□林柏昆
【摘
要】 丙烯聚合反应和模型研究是现今世界业内人士控制研究的重点之一 。丙烯聚合的反应原理非常复杂 ， 其涵盖了聚合 反应器的复杂性、 高度非线性、 耦合性、 聚合反应的系统设计等热力学状态方程及数学建模等等方面 。如何准确的反 计算其反应过程中的热力学相关数据 ， 实现其过程的模拟是进行反应器设计的基础 。 本文从 映出丙烯聚合的行为， 聚丙烯的生产工艺、 其聚合过程中的机理、 其聚合热力动力学的模型 、 反应器模型等多方面进行了简要阐述 。
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二、 聚合机理分析 自 1950 年 Z—N 催化剂成功的应用于丙烯聚合以来， 经 过多年的发展， 催化剂技术和聚合技术都有了飞速的发展 。 Zeigler － Natta 催化剂能够将丙烯聚成具有较高立构规整性 的聚合物。这个聚合的过程为配位阴离子聚合， 其基元反应 链转移、 链增长、 链终止等几部份。 其中链 主要包括链引发、 转移反应中， 应当考虑 H2 的转移以及其他分子的转移， 例如 丙烯单体的转移等。 这种反应过程应当为丙 烷基铝的转移、 烯均聚， 因此其聚合的机理可以表示为下列的基元反应： 这种聚类中发现最优聚类的算法 。 现在的算法往往是通过 实现一个在完全空间的不完全搜索， 而这些 一种诱导算法， 诱导算法往往会陷入局部最优解 。 （ 三） 聚类有效性问题。作为无导师学习算法， 我们不知 道数据集中数据的分布情况， 这样就会出现聚类结果的有效 即我们得到的聚类结果中类别的个数是不是合理？ 性问题， 众多的聚类算法中， 哪一个得到的结果更有效？ 或者同一个 聚类算法中， 哪些参数得到的聚类结果更有效？ 这些都是无 法确定的。 （ 四） 对噪音数据的敏感性。 现在很多聚类算法对噪音 数据很敏感， 噪音数据的存在严重的影响了这些算法的使用 范围。 以上这些问题也是今后对聚类算法的研究热点 。 【参考文献】 1． J． Yi，T． Nasukawa，R． Bunescu，W． Niblack． Sentiment analyzer： Extracting Sentiments about a Given Topic using Natural Language Processing Techniques［ A］ ． Proceedings of the 3rd IEEE International Conference on Data Mining［ C］ ． November 19 － 22 ， 2003 2． 邹涛， 王继成， 黄源等． 中文文档自动分类系统的设计与实 J］ ． 中文信息学报， 1999 现［ 3． 李晓黎， 刘继敏， 史忠植． 概念推理网络及其在文本分类中 J］ ． 计算机研究与发展， 2000 的应用［ 4． 范焱， ， ． 陈恩红 王清毅等 超文本协调分类器的性能研究 ［ J］ ． 计算机研究与发展， 2007
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（ 一） 活化反应： 助催化剂与催化剂在载体催化剂表面发 发生氧化聚合。 生反应， （ 二） 链引发反应： 丙烯分子自行插入活性中心， 形成聚
* * 丙烯链的开端 C + M →P1 。
（ 四） 由学者范顺杰、 Chen CM 等研究。这种模型简单的 但针对的主要釜式反应器 。 处理了扩散效应， 四、 反应器模型 在装置内的流体质点的运动轨迹以及混合的特性所形 成的流体运动情况即为流动模型 。 停留时间的分布直接影 响着质点的流动和运行轨迹， 循环的流体流速必须足够高， 才能保证催化剂颗粒随着液相流体的流速进行运动， 这样可 分析聚合反应器的操作性能之前 以忽略颗粒的沉积。因此， 必须对流动模型有所了解 。 我国聚丙烯生产工艺大都是选 择 Spheripol 环管工艺及 Hypol 工艺， 因此， 国内的研究对象 聚丙烯市场快速膨胀， 如图 1 所 都是这两种工艺的反应器， 示：