本研究的目的在於進行苯乙烯高分子穩態製程之模擬與品別轉換的操作策略。此研究首先透過Hamielec (1972)的實驗結果建構了苯乙烯高分子的聚合動力式，並且透過梁建平 (2003)與王文清 (2004)建構的聚苯乙烯製程以及聚苯乙烯製程的溫度環路控制架構作為模擬之依據及數據來源。在進行品別轉換策略之前，先根據靈敏度分析的結果，來觀察以不同溫度環路的設定點作為操作變數時，對重量平均分子量的影響。
本研究共包含了三種品別轉換的操作策略。分別為基本策略、超調策略及虛擬的分子量控制策略。基本策略操作方法是直接調整所有的操作變數到另一個品別的常態操作值。其轉換過程需要13小時才能完成整個品別轉換；而超調策略操作方法是過量的調整品別A操作變數的常態值到某一操作點，一段時間後再調整到目標品別的常態操作值；而虛擬的重量平均分子量之虛擬控制策略則是假設產品的分子量可以量測，故架設數個虛擬的分子量控制器從而觀察操作變數的變化情形。由於重量平均分子量在實際高分子工業中上並無法直接在線上作量測，所以本研究將虛擬的分子量控制架構於品別轉換時操作變數的變化軌跡以piece-wise constant的近似操作，使用於聚苯乙烯品別轉換的製程上。結果顯示，此方法於品別A轉換至品別B時品別轉換時間可大幅縮短為5.2小時。

The main purpose of this study is to simulate the polystyrene production process and develop a strategy for grade transition operation. The reaction kinetics of polystyrene is taken from Hamielec (2004). The process of polystyrene process was based on the flowsheets of Liang (2003) and Wang (2004). After building the steady-state flowsheet of the polystyrene process, the dynamic scheme is also developed for the grade transition operation. Furthermore, the sensitivity analyses of all manipulated variables were also tested to examine the effect on molecular weight of product.
This study contains three operation strategies of grade transition problem, namely the base case policy, the overshoot policy and the virtual molecular weight policy, respectively. The base case policy operation method is to adjust all manipulated variables to nominal values of the target, taking 13 hours to complete the grade transition. The overshoot policy operation method is to adjust manipulated variables more effect, and then after a while adjust all manipulated variables to nominal values of another grade. The virtual molecular weight control policy that assumes the product molecular weight can be measured, therefore some virtual molecular weight controller is set to control all manipulated variables. And those trajectories of manipulated variables are approximate as several piece-wise constants for the operation of grade transition. The result shows that the time required for grade transition from grade A to B can be reduced to 5 hours.

1. 王文清，“聚苯乙烯工業裝置的建模與優化’’，博士論文，浙江大學，2004年，中國。
2. 梁建平，“基於Aspen的苯乙烯聚和過程建模及優化’’，碩士論文，浙江大學，2003年，中國。
3. 游庭權，“短鏈醇對苯乙烯乳化聚合反應之效應’’，碩士論文，臺灣科技大學，民國九十二年，臺灣。
4. 王湘雯，“聚苯乙烯活性自由基聚和動力學與溶劑對鏈轉移劑模式之研究’’，中興大學，民國八十九年，臺灣。
5. 吳龍江，“苯乙烯微乳化聚合反應動力學：短鏈醇之效應’’，碩士論文，臺灣科技大學，民國八十九年，臺灣。
6. 賴森茂，“苯乙烯無乳化劑乳化聚合反應之研究’’，碩士論文，臺灣大學，民國七十七年，臺灣。
7. 何建憲，“苯乙烯分散聚合反應動力學模式之研究’’，碩士論文，清華大學，民國七十七年，臺灣。
8. 高火文，“苯乙烯光聚合反應及鏈轉移速率之研究’’，碩士論文，清華大學，民國七十三年，臺灣。
9. 張壽，“苯乙烯與界面活性共單體之無乳化劑乳化聚合反應機構之研究’’，碩士論文，清華大學，民國七十一年，臺灣。
10. 郭欽湊，“苯乙烯連續乳化聚合反應程序的設計’’，碩士論文，清華大學，民國六十九年，臺灣。
11. 賴世章，“高分子製程之模擬與品別轉換略之研究’’，碩士論文，臺灣科技大學，民國九十四年七月，臺灣。
12. 工研院產業經濟與趨勢研究中心，“2013石化產業年鑑’’，民國一百零二年，臺灣。
13. 日本石油化學工業協會(JPCA)，“2015樹脂統計資料’’，2015年，日本。
https://www.jpca.or.jp/4stat/02stat/m3jusiar.htm
[英文]
1. Almeida, A. S.; Wada, K.; Secchi, A. R., Simulation of Styrene Polymerization Reactors : Kinetic and Thermodynamic Modeling, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 2008, 02, 337 - 439.
2. Louli, V. and Tassios, D., Vapor-Liquid Equilibrium in Polymer-Solvent System with a Cubic Equation of State, Fluid Phase Equilibria, 2000, 168. 165-182.
3. Gharaghani, M.; Abedini, H.; Parvazinia M. Dynamic Simulation and Control of Auto – refrigerated CSTR and Tubular Reactor for Bulk Styrene Polymerization, Chem. Eng, 2012, 90, 1540 - 1552.
4. Hamielec, A. E. and Hui, A. W. Thermal Polymerization of Styrene at High Conversions and Temperatures. An Experimental Study, Journal of Applied Polymer Scienece, 1972, 16, 749 - 769.
5. Chen C. C. A Continuous Bulk Polymerization Process for Crystal Polystyrene, Journal of Polymer - Plastics Technology and Engineering, 1994, 33, 55 - 81.
6. Brempt, W. V.; Backx, T.; Ludlage, J.; Overschee, P. V.; Moor, B. D.; Tousain, R. A High Performance Model Predictive Controller : Application On A Polyethylene Gas Phase Reactor, Control Engineering Practice, 2001, 9, 829 – 835.
7. Seki, H.; Ogawa, M.; Ooyama, S.; Akamatsu, K.; Ohshima, M.; Wang, Y. Industrial application of a nonlinear model predictive control to polymerization reactors, Control Engineering Practice, 2001, 9, 819 - 828.