PVC聚合工艺动态模拟全局求解策略与应用

论文摘要

本课题的任务是对PVC过程装置进行全流程动态模拟。该工艺的特点是流程结构复杂，单元设备众多，组分基础数据缺乏，体系非理想性强。通过对系统整体和各个单元设备的分析研究，建立了各个单元设备的机理模型。通过数值方法加以求解。但实际化工生产过程的仿真问题与一般的常微分方程组初值问题求解有很大不同。一般的常微分方程组初值问题是固定初值后对系统不加任何人为的控制和干扰，而实际的化工生产过程的仿真问题是将控制行为及干扰的影响不断地施加到动态模型的求解过程中，而且这种影响是不确定的。这样模型的动态仿真解实际上是根据控制或干扰的影响，不断地从新的初值开始新的动态求解，模型的解是按照拟实时的外部干扰从解曲线集合的一个解曲线转移到另一个解曲线。这种行为才是实际生产中过程动态规律的真正体现。针对问题的本质，本文利用跟踪逼近法很好的解决了此问题。建立了各个单元设备的单元模块。为全流程的模拟打下基础。全流程计算的难点是如何解决计算序列的问题。成千上万的方程等待计算，计算顺序选择不当，不但计算难度大大增加，计算时间无限延长，而且有可能得不到预期的结果。以至于动态模拟根本无法实现。本文采用动态序贯模块法，并结合进入物流自动识别的方法，自动生成计算序列，实现了实时动态模拟计算。整个模拟过程能够很好地反映出装置开停车以及正常工况时的设备运行情况，对突发事故可以做出相应的反应。该模拟系统成功的应用于实际PVC装置的优化和控制方案的辅助设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 文献综述
• 1.1 聚氯乙稀工业概述
• 1.1.1 聚氯乙烯发展概述
• 1.1.2 我国聚氯乙稀的发展
• 1.1.3 聚氯乙稀工业的技术进步
• 1.1.4 悬浮法生产聚氯乙烯的工艺过程
• 1.1.5 目前PVC行业自动控制技术的特征
• 1.1.6 专家智能控制是悬浮聚合过程控制的有效方法
• 1.2 化工过程流程模拟及其发展概况
• 1.2.1 化工流程模拟概述
• 1.2.2 化工流程模拟系统
• 1.2.3 流程模拟系统的组成
• 1.2.4 化工流程基本模拟方法
• 1.2.5 化工流程模拟的发展现状
• 1.3 论文工作的目的和意义
• 第二章 PVC聚合工艺过程与系统分析
• 2.1 工艺流程简述
• 2.1.1 单体与助剂的储存加料系统
• 2.1.2 溶液配制系统
• 2.1.2 聚合系统
• 2.1.3 浆液输送系统
• 2.1.4 浆液气提系统
• 2.1.5 浆料混合槽及离心机加料
• 2.1.6 单体回收系统
• 2.1.7 废水汽提系统
• 2.2 PVC聚合系统分析
• 2.2.1 系统组分
• 2.2.2 氯乙烯聚合反应机理
• 2.2.3 影响PVC树脂质量的因素
• 第三章 系统基础物性数据计算及基本模型
• 3.1 纯组分性质
• 3.1.1 基本物性
• 3.1.2 纯物质的饱和蒸汽压蒸汽压
• 3.1.3 蒸发热
• 3.1.4 液相密度
• 3.2 流体热力学性质模型
• 3.3 流动模型
• 3.4 泡点相平衡模型
• 3.5 加合器模型
• 3.6 分割器模型
• 3.7 混合器模型
• 3.8 换热器模型
• 3.9 精馏塔模型
• 3.10 管网流量计算模型
• 第四章 模型求解算法
• 4.1 定常态数学模型求解算法
• 4.1.1 模型求解算法
• 4.1.2 数值稳定性问题
• 4.1.3 常微分方程组的刚性问题
• 4.2 动态数学模型求解
• 4.2.1 在控制系统功能仿真环境下动态数学模型的求解
• 4.2.2 动态模型与求解算法
• 4.3 管网流量压力计算
• 4.4 PVC系统全流程动态仿真
• 4.4.1 动态序贯模块法的原理
• 4.4.2 动态序贯模块法中过程单元模块的设计
• 4.4.3 系统单元模型的初始化
• 4.4.4 全流程实时动态模拟计算主程序步骤
• 第五章 计算结果分析
• 5.1 系统达到稳定时模拟值与设计值的比较
• 5.2 模拟软件的鉴定
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 作者和导师简介