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本论文针对上海石化股份有限公司塑料事业部20万吨/年环管工艺聚丙烯装置，运用Aspen Manufacture Suite软件实施聚合反应浓度、反应器产率、产品质量以及聚丙烯产品牌号自动切换的先进过程控制开展研究。经过基于连续法环管工艺聚丙烯生产控制原理的分析研究，以上位控制的方式建立了模块化的三层先进过程控制架构，通过运用模型辨识及推理计算软件(Aspen IQ)建立了实施控制所需的工艺计算点和质量指标推算软仪表，结合生产流程和工艺原理分析，对各层．Aspen Apollo非线性控制器进行控制相关变量的确定和控制模型参数的辨识，在多变量约束条件下实施路径优化的先进过程控制。
应用结果表明：反应器浆料密度控制运用反应器产率作为扰动变量来改善控制响应，并结合工艺机理实施建模。对比常规控制情况，两个环管反应器浆料密度波动均方差分别下降57.51和77.45％，最大波动范围从8—10 kg/m3降至2—2.5kg/m3。由此通过进一步提高浆料密度控制值，增加催化剂的反应器停留时间近5％，提高了催化剂效率。
实施环管反应器进料氢气浓度和GPR单体浓度比控制的过程中，增加了通过工艺原理和流程分析所得工艺因素作为控制扰动变量来改善控制响应。由此对影响产品熔融指数的主要因素实现了较好地稳定控制，在此基础上由质量控制器实现了熔融指数闭环控制。环管产品熔融指数均方差下降17.6％，GPR产品熔融指数均方差下降31.8％。
通过改进现场仪表条件和设计实施催化剂流量在线计算，建立了催化剂注入量的闭环控制，配合反应物浓度控制的实施，将在线计算的催化剂活性作为扰动变量，实现了反应器的产率控制。控制均方差同比实施前下降73.9％，最大波动范围从1.86t/h下降到0.87t/h，由此实现装置生产“卡边”操作，提高产能3.4％。
实施聚丙烯牌号自动切换的成功表明，准确的模型预测，整定得当的控制参数，符合工艺原理和操作经验的步骤策略，设置恰当的控制器超调和步长范围，通过标准化的切换程序，均聚产品间的切换时间减少了近70％，共聚产品间的切换时间减少了近50％，并由此大幅降低过渡产品量。