化工生产流程的模型化是指导工业生产、提高企业经济效益的重要方法,合理准确的过程模型可用于优化工艺条件、设计新牌号等方面。以乙烯气相聚合反应器为研究对象,建立了合适的反应器模型和乙烯与α-烯烃二元共聚动力学模型,模型能准确模拟反应器的操作状态,并能指导新牌号的开发。针对乙烯与α-烯烃的二元共聚建立了多活性位的动力学模型。首先分析聚合物密度、产率和分子量对动力学参数的灵敏度,发现链增长、链失活、向氢气链转移动力学常数分别对聚合物密度、产率和分子量影响最大。依据工业实际生产数据确定链增长、链失活、向氢气链转移动力学常数,建立了符合乙烯气相聚合体系的单活性中心的动力学模型。再利用Flory分布拟合产品分子量分布,发现5个活性位已经符合分布曲线。在单活性位动力学模型基础上,对乙烯气相聚合建立了五个活性位的动力学模型,该动力学模型的模拟结果与工业牌号符合,可以准确模拟聚合物产率、密度和分子量分布。与溶液聚合和淤浆聚合相比,乙烯气相聚合反应器内部温度分布不均匀,为了描述反应器温度分布的不均匀性,用分区的方法模拟乙烯气相流化床反应器。分别建立了全混流模型、CSTRs串联模型、乳化相NCSTRs的两相模型和乳化相全混的两相模型。分析了不同反应器模型对乙烯气相流化床操作状态模拟的差异,发现乳化相全混模型对反应器温度分布的模拟符合实际温度分布:在(h/D=0～0.2)的范围内,床层温升很快(7℃),上面的大部分区域温度变化很小(小于2℃)。CSTRs串联模型和乳化相NCSTRs模型过高估计了反应器的温度分布梯度,床层底部和顶部温差较大(约40℃)。通过对不同模型模拟结果的比较发现,对于大尺度的乙烯气相流化床反应器,两相模型比CSTRs串联模型更能准确的模拟反应器的操作状态;反应器的乳化相为全混流。确定乳化相全混模型为乙烯气相流化床的反应器模型,并依据实际温度分布确定了合理的乳化相全混流模型的分区方法:用1个全混流模型(CSTR)模拟反应器的乳化相,用26个串联的CSTRs模拟反应器的气泡相。在乳化相全混模型中,比较循环气共聚单体、氢气与乙烯摩尔比条件下得到的产品性质与反应相(乳化相)气体摩尔比条件下得到的产品性质,两者相对误差在2%以下,说明可以通过控制循环气的气体组成来控制产品的性质。利用模型开发新的牌号,通过调整循环气中气体的组成和共聚单体进料量得到新牌号的工艺条件,与工业操作数据相符。