《聚合反應過程的複雜計算問題研究》是依託浙江大學，由陳曦擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：聚合反應過程的複雜計算問題研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：陳曦
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
聚合反應過程是聚合工業裝置中的核心生產環節。提高裝置生產效率，不斷推出高性能、高附加值的新牌號產品，對增強我國聚烯烴行業的市場競爭力十分重要。基於嚴格機理模型的聚合反應過程最佳化研究則是實現上述目標的重要技術手段。相比於傳統化工過程，聚合反應過程最佳化的研究難點主要來自於機理模型的複雜性，包括分子量分布的大規模特徵、流變與傳質隨反應深度的時變特徵和反應器構造的分散式特徵，以及多流程結構切換的複雜操作等。本項目將以聚合反應過程為研究對象，分別從聚合反應動力學、反應器和反應流程三個層次上提取關鍵科學問題，以聚烯烴工業裝置為典型套用對象，開展聚合反應過程的複雜計算問題研究，包括條件建模描述的聚合反應過程最佳化、非理想反應器的大規模分子量分布計算、以及聚合反應過程變流程的操作最佳化，為提高國產聚合裝置的科技競爭力提供科學與技術支持。
結題摘要
本項目以聚合反應過程為研究對象，從反應動力學、反應器和反應流程三個層次上提取關鍵科學問題，針對聚合物微觀質量的精細建模與表征、複雜聚合反應過程的模擬與最佳化進行了深入研究，取得了一系列原創性成果：(1)在反應動力學層次，研究了複雜聚合反應機理下的微觀質量精細建模與大規模最佳化計算方法，具體成果包括：基於活性位維度的分子量分布動態模擬並行計算研究、基於GPU的共聚MonteCarlo並行模擬計算研究、基於並行蒙特卡洛模型的共聚反應質量最佳化、基於條件建模的自由基聚合反應過程動態最佳化方法。(2)在反應器層次，研究了非均相態下的熱力學建模問題與非理想混合下的反應傳質建模及分散式求解問題，具體成果包括：聚合反應體系中的複雜熱力學計算方法研究、非線性系統的三角化表征及在PC-SAFT熱力學模型上的套用、非理想反應器分子量分布的模擬與最佳化。(3)在反應流程層次，針對微觀質量描述下的大規模流程計算問題，研究了參數估計、流程重構、線上監測、動態最佳化等問題，具體成果包括：基於分子量分布的乙烯淤漿聚合過程動力學參數估計方法、基於分子量分布的聚合反應流程重構最佳化方法、聚合過程線上軟測量的快速可靠算法研究、基於分子量分布的牌號切換動態最佳化方法。項目成果共發表論文27篇，包括本領域的頂級SCI期刊論文13篇，在PSE世界大會等國際權威學術會議發表論文/報告共10次，受邀做國際會議大會報告1次、分組報告1次、國內大會報告1次。研究成果兩次獲得了中國過程系統工程年會優秀論文獎。項目授權發明專利2項，授權軟體著作權3項。項目獲得的技術成果也受到了工業界的認可，已在多個企業進行套用推廣。執行過程中與美國工程院院士Biegler教授開展了緊密的合作研究，在國際上引領了聚合物微觀質量大規模最佳化理論與方法研究，並於2016年底獲得國家科技部批准成立“流程生產質量最佳化與控制”國家級國際聯合研究中心，2017年底獲批科技部中美政府間合作項目“高端定製化聚合物生產過程精細建模與質量最佳化”。
