Разработка системы автоматического управления реактором синтеза суспензионной полимеризации стирола с учетом кинетики процесса

• Автор: Сафин, Марат Абдулбариевич
• Шифр специальности: 05.13.06, 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Анализ процесса суспензионной полимеризации стирола и

постановка задачи управления

1.1. Классификация процессов полимеризации

1.2. Суспензионная полимеризация стирола

1.3. Стадии процесса СПС

1.4. Характеристика готового продукта

1.5. Управление процессами полимеризации

1.6. Существующие математические модели

1.7. Оптимизация процессов полимеризации

1.8. Постановка задачи управления
Выводы по главе
Глава 2. Исследование процесса суспензионной полимеризации стирола на физической модели
2.1. Описание физической модели
2.2. Система автоматического управления физической моделью
2.3. Программная реализация системы автоматического управления процессом суспензионной полимеризации стирола
2.4. Методика проведения экспериментов
2.5. Получаемые данные
2.6. Результаты исследований динамики процесса суспензионной полимеризации стирола
2.7. Использование результатов исследования и построение математической модели процесса полимеризации в реакторе периодического действия с мешалкой

2.8. Результаты экспериментов по предотвращению сворачивания
дисперсии в полимерный блок
Выводы по главе
Глава 3. Разработка математической модели реактора синтеза полистирола
3.1. Основные предпосылки построения математической модели
3.2. Кинетическая модель процесса полимеризации стирола
3.3. Тепловой баланс реактора
3.4.Математическая модель лабораторного реактора синтеза полистирола и проверка её па адекватность
Выводы по главе
Глава 4. Программная реализация системы управления реактором-полимеризатором стирола
4.1. Разработка системы автоматического управления реактором синтеза суспензионного полистирола с учетом кинетики процесса
4.2. Программа системы автоматического управления реактором синтеза суспензионной полимеризации стирола
4.3. Результаты работы программы системы автоматического управления реактором синтеза суспензионной полимеризации стирола
Выводы по главе
Основные результаты диссертационной работы
Литература
Приложения

Введение
Актуальность темы. Химические реакторы являются основным оборудованием в технологических схемах по производству полимеров. Особенностью экзотермических реакторов-полимеризаторов периодического действия является наличие неустойчивого состояния работы систем автоматического регулирования. Эта особенность является определяющей для процессов, протекающих с наибольшей эффективностью именно в неустойчивых режимах. Возможность нормального функционирования подобных систем в неустойчивом режиме обеспечивают системы автоматического регулирования.
Вопросами управления процессами полимеризации занимались ведущие ученые: Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Софиев Л.Э. и другие [1-2,74-77].
Особенностью процесса суспензионной полимеризации стирола (СПС) является сложное сочетание химических и сопровождающих их физических явлений, находящихся во взаимной связи и зависимости друг от друга [78-88]. При суспензионной полимеризации стирола вязкость капель значительно возрастает, изменяется их физическое состояние от жидкости к твердому телу, существенно изменяется тепловая и гидродинамическая обстановка в реакторе. Более того, в этом процессе имеет место динамическая неустойчивость, что иногда приводит к образованию в реакторе одной большой капли твердого полимера. Отличительной особенностью кинетики этого процесса является наличие гель-эффекта влияющего на степень полимеризации стирола [3].
Одним из факторов, определяющих эффективность функционирования периодических производств, является длительность технологической стадии, которая, в свою очередь, складывается из времени элементарных технологических операций. Задача оптимизации элементарных технологических операций решается на нижнем уровне иерархии с применением систем управления. Для синтеза систем управления
вкладками осуществляется внизу). Правая часть программы РСШ разделена на верхнюю и нижнюю части. В верхней указываются переменные и константы, их типы и связи с другими функциональными блоками. В нижней части отображаются блоки программы, реализующие заданные функции.
Разработанная система управления физической моделью [16] состоит из основной программы управления РЬС Р1Ш и трёх функциональных блоков: п1_Ггсц_тс1г (*частотомер*), п2_Ьа5ЦЦа_оЩ_РШ 1, пЗ_1етр_оШ_Р1П2.
Основная программа управления включает в себя два контура управления: скоростью вращения мешалки и температурой внутри реактора (рис. 2.4 и 2.5). Программа реализована с помощью языка программирования ЬО.
Рис. 2.4. - Управление скоростью вращения мешалки