摘    要：针对聚丙烯双环管反应器的工艺特点，提出了一种聚丙烯熔融指数软测量机理建模方法。该方法在单环管熔融指数预报模型的基础上，根据聚合物混合原理，建立了两种适用于双环管反应器的机理模型：指数模型和幂数模型，并采用带遗忘因子的递推最小二乘法( ffrls)和粒子群算法(pso)辨识模型参数，增强模型的适应性。最后，利用某装置实际生产数据进行模型验证，结果表明，所建模型的预报结果与实验室化验值吻合较好，能够在很大范围内跟踪反应器内熔融指数的变化．

关键词：软测量；双环管反应器；机理建模；参数辨识；熔融指数

中图分类号：tp 27    文献标识码：a

    在聚丙烯生产中，熔融指数( melt index，mi)是确定产品牌号的重要指标之一。目前聚丙烯熔融指数主要通过实验室离线化验分析得到，难以满足生产实时控制的要求。因此，开发聚丙烯熔融指数的预报模型，对实现软测量技术和监控频繁的稗号切换过程具有重要的意义。

    目前，国内外针对聚丙烯熔融指数机理模型的研究主要是从反应机理的角度对单环管反应器进行理论分析。zacca等在ziegler-natta催化剂多活性中心聚合动力学的基础上，对环管丙烯聚合反应进行了模拟，但其求解过程运算复杂；国内针对环管反应器也作了一些液相本体聚合的模拟与仿真i2；而针对环管液相反应器，尤其是spheripol-ii双环管反应器，并结合工业现场数据，采用机理建模法进行模型化的研究尚不多见。

    本文从聚合反应动力学出发，以单环管内聚合反泣的动态数学模型为基础，建立了两种适用于双环管反应器的熔融指数机理预报模型：指数模型和幂数模型。并采用带遗忘因子的递推最小二乘方法辨识指数模型参数，利用粒子群算法辨识幂数模型参数。最后结合工业现场数据对所建模型进行了验证。

    国内某石化公司spheripol-ii液相本体法聚丙烯装置的聚合反应单元生产流程中。催化剂、助催化剂teal和给电子体donor加入到预聚合反应器r200中，同时少量新鲜丙烯和h，进入r200，预聚合后，r200的反应产物输送到环管反应器r201中，与新鲜丙烯和分子量调节剂h：发生聚合反应产生丙烯聚合物。剩下未反应的液态丙烯和聚合物浆液混在一起进入r202，完成剩下的聚合反应并出料到后续处理单元。

其具体流程图，如图1所示。

   

    使用ziegler-nalta催化剂的丙烯聚合过程中聚合反应包括催化剂活化、链引发、链增长、链转  移和链终止反应。在聚合反应开始时，由于活性中心浓度较大，链引发速率很快，本文认为在聚合反应器内只考虑链增长速率。丙烯聚合反应的动力学方程，见表l。

 

   

    借鉴在开发低密度聚乙烯熔融指数机理模型时的思想，可以得到新产物的瞬时mr和瞬时数均聚合程度_有如下关系：

  

   由表l中的聚合速率方程得到。链转移和活化位置失活的反应决定了聚合物中链生长的停止，速率可以统一用r，可由下式得到：

  假设所有的链转移和失活反应都有类似的活化能，利用arrhenius方程可以得到：

式中，to为一个参考温度；eai;代表链增长的活化能。