Управление динамическими режимами и качественными показателями процесса растворной полимеризации бутадиен-стирольных каучуков

• Автор: Дорофеев, Дмитрий Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 156 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1 Описание непрерывного процесса полимеризации бутадиенстирольного каучука на литиевых катализаторах

1.2 Исследование и анализ процесса полимеризации

бутадиена и стирола как объекта управления

1.3 Обзор систем автоматизированного управления процессом полимеризации бутадиенстиролыюго каучука непрерывным и периодическим способом

1.4 Выводы и постановка задач работы

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА

2.1 Кинетический и гидродинамический модули.

2.2 Энергетический модуль.

2.3 Модуль контроля качества
2.4 Алгоритм параметрической идентификации модели.
2.5 Анализ математической модели
Выводы
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РАСТВОРНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ БУТАДИЕНА И СТИРОЛА
3.1 Подсистема компенсации основных
возмущающих воздействий.
3.1.1 Построение матрицы передаточных функций
системы управления процессом полимеризации
3.1.2 Применение принципа инвариантности
для управления процессом полимеризации
3.2 Синтез многомерного модального регулятора
стабилизации блочного стирола.
3.2.1 Получение передаточных функций по каналам управления
3.2.2 Построение модального регулятора.
3.3 Контроль и управление вязкости по Муни полимера
3.3.1. Контроль вязкости по Муни полимера
в процессе непрерывной полимеризации.
3.3.2 Управления вязкостью по Муни полимера при производстве бутадиенстирольного каучука периодическим способом.
3.3.2.1 Способ управления вязкостью по Муни
3.4 Разработка алгоритмов управления динамическими режимами непрерывного процесса полимеризации
3.4.1. Алгоритм управления температурой
реакции процесса полимеризации
3.4.2 Исследование влияния вынужденных периодических колебаний на процесс растворной полимеризации
синтетического каучука.
Выводы
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ БУТАДИЕНСТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА.
4.1. Техническое обеспечение
4.2. Программные средства.
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Разработан алгоритм управления при переходе с одного технологического режима на другой для существенно нелинейных режимов полимеризации бутадиен-стирольных каучуков. Проведены исследования по математической модели влияния режима вынужденных периодических колебаний температуры шихты и концентрации катализатора на входе в реактор на качественные показатели непрерывного процесса растворной полимеризации синтетического каучука, выявлена зависимость вязкости по Муни после первого реактора от амплитуды и периода одинаковых но фазе колебаний температуры шихты и концентрации катализатора на входе в реактор. В четвертой главе рассмотрены вопросы практической реализации автоматизированной системы управления процессом полимеризации, описаны техническое и программное обеспечение системы. Система строится на базе контроллера типа -0 фирмы SIEMENS и станции оператора. В качестве станции оператора используется персональный компьютер РЕШЧЦМ-Ш с системой визуализации V1NCC. Для осуществления эффективного управления качественными показателями процесса полимеризации алгоритмы и программы управления процессом реализованы для двух уровней, позволяющих учесть особенности процесса и осуществлять эффективную стратегию управления: 1 уровень (нижний)- управление с использованием цифровых регуляторов; 2 уровень (верхний) - оптимизация процесса по интегральному критерию качества с идентификацией модели и расчетом оптимальных оценок настроек-регуляторов. В заключении формулируются основные научные и практические результаты диссертационного исследования. В приложениях представлены акт внедрения способа, протокол эксплуатационных испытаний, экспериментальные данные по измерению качественных показателей и технологических параметров процесса полимеризации бутадиен-стирольного каучука. ГЛАВА 1. Наиболее важной стадией в производстве синтетического каучука является стадия полимеризации мономеров, когда происходит физико-механическое превращение сырья и формируются качественные показатели каучука. Бутади-ен-стирольные синтетические каучуки получают путем растворной полимеризации бутадиена со стиролом в каскаде реакторов. Марки производимых каучу-ков различают по общему содержанию связанного стирола, изменяющегося от до %. Достоинствами полимеризации в растворах являются сравнительно небольшое тепловыделение на единицу объема реакционной массы, хорошая транспортабельность получаемого продукта, простота дозировки необходимых компонентов. Это позволяет осуществлять процессы по непрерывной схеме с применением автоматических средств контроля и регулирования параметров []. Бутадиен-стирольныс каучуки с минимальным (ДССК-) и максимальным (ДССК-) содержанием связанного стирола отличаются между собой как технологией процесса сополимеризации, гак и значением качественных показателей готового продукта. В табл. Табл. Продолжен не табл. Каучук ДССК- предназначен для производства протекторов легковых шин и грузовых шин средней грузоподъемности, а также морозостойких резинотехнических изделий и выпускается промышленностью двух видов: марки "А" и марки "Б". Основные технические показатели каучука ДССК- согласно ТУ . Табл. Вязкость по Муни, МБ К4(0°С) -и о ¦! Потеря массы при сушке, %, не менее 0. Продолжение табл. Массовая доля золы, %, не более 0. Массовая доля антиоксиданта, % 1. Массовая доля связанного стирола, % . Высоколинейная структура каучука позволяет увеличивать количество наполнителей (технический углерод, масла и т. Резины на основе каучука ДССК- обладают улучшенными динамическими и низкотемпературными свойствами, низкими гистерезисными потерями, большим сопротивлением разрастанию трещин при многократном изгибе. СКМС- с сохранением показателя морозостойкости резин при различных температурах и эксплуатационных характеристик готовых изделий. Каучук ДССК- экологически безопасен, не выделяет вредных веществ при хранении и переработке, не образует токсичных соединений при контакте с водой и воздухом. Данный каучук включен в иро! ЗЕЛЕНАЯ ШИПА”, которая осуществляется учеными и производственниками с целью создания прочной и экологически безопасной шины.