Квазиоптимальное управление температурным режимом реактора суспензионной полимеризации винилхлорида

• Автор: Шлихтер, Эдуард Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава I. Постановка задачи управления. II

1.1. Краткое описание объекта управления II

1.2. Анализ известных способов управления

1.2.1. Технические средства систем управления

1.2.2. Способы управления.

1.3. Постановка задачи управления

1.4. Выводы

Глава 2. Математическая модель реактора

2.1. Конструктивные и теплофизические параметры реактора.

2.2. Допущения и ограничения
2.3. Математическая модель
2.4. Анализ параметров модели
2.1. Функция СТВ .
2.4.2. Коэффициент теплопередачи . .
2.4.3. Параметры, характеризующие динамические свойства реакционной смеси .
2.4.4. Параметры уравнений,описывающих динамику изменения расходов пара и хладагента
2.4.5. Ограничение по теплосъему . .
2.4.6. Корректировка параметров и установление адекватности модели
2.5. Уточнение постановки задачи управления
2.6. Выводы .
Глава 3. Вывод реактора на резким.
3.1. Постановка задачи управления выводом реактора на режим.
3.2. Определение активности инициатора на этапе разогрева.
3.3. Определение сигнала управления на подачу хладагента в момент переключения
3.4. Определение момента переключения управляющих воздействий.
3.5. Алгоритм вывода реактора на режим. .
3.6. Выводы.
Стр.
Глаза 4. Управление режимом полимеризации III
4.1. Постановка задачи управления режимом полимеризации III
4.2. Определение температуры режима полимеризации .
4.3. Управление остановкой режима полимеризации .
4.4. Стабилизация температуры в процессе полимеризации
4.5. Выводы
Глава 5. Техническая реализация систем управления
5.1. Постановка работы
5.2. Функция системы
5.3. Техническое обеспечение
5.4. Программное обеспечение
Выводы и основные результаты работы.
Литература


В результате проведенных исследований показано, что выбор оптимального значения температуры режима полимеризации по состоянию объекта обеспечивает сокращение времени этого этапа, что соответствует увеличению удельного съема ПВХ с реактора. А автоматическое управление остановкой процесса и высокая точность стабилизации температуры реакционной массы позволяют обеспечить получение наибольшего количества ПВХ высшего качества. Результаты исследования и испытания на объекте представлены таблично и на графиках. В пятой главе приведены технические средства, с помощью которых реализованы алгоритмы управления температурным режимом реактора. Дан перечень программ для исследования в процессе моделирования на ЭВМ Минск- и для управления объектом с помощью УБМ М- и ЕС-. Выводы отражают результаты диссертационной работы. ГЛАВА I. Вопросам управления процессом суспензионной полимеризации винилхлорида (ВХ) посвящены многие работы отечественных и зарубежных авторов. В этих работах показаны способы управления процессом и реализация их с помощью локальной автоматики и вычислительной техники. Краткое описание объекта. Полимеризация хлористого винила суспензионным методом проводится в водной среде в присутствии нерастворимого в воде инициатора (перекись бензоила, динитрилазодиизомасляной кислоты и др. Стабилизатором эмульсии служат метилцеллюлоза, поливиниловый спирт, стиромаль, желатин и др. Процесс периодический. Реактор (рис. Он выполнен из спецстали (в ряде случаеввнут-реняя поверхность покрыта эмалью), снабжен пропеллерной мешалкой с нижним приводом (скорость вращения 0-0 об/мин. Подогрев реактора осуществляют горячей водой, которую нагревают острым паром. Для охлаждения реакционной массы пользуются хладагентом - водой (температура порядка +5°С). Особенностью процесса полимеризации является проведение реакции в изотермических условиях. Для получения заданного качества полимера необходимо, чтобы температура в любой точке реактора была одинаковой и-поддерживалась с точностью +р,5°С. В зависимости от требуемой марки полимера реакцию проводят при температурах -°С. При этом давление в автоклаве в течение реакции постоянно и соответствует давлению упругости паров винилхлорида для заданной температуры реакции (6- ати). К концу реакции наблюдается понижение давления /л. Коэффициент заполнения реактора не должен превышать 0,8. Однако, учитывая сокращение объема реакционной массы (порядка $) при превращении ВХ в ПВХ,коэффициент объема загружаемых реагентов обычно принимают около 0,9 (к концу процесса этот коэффициент становится порядка 0,8). В других случаях на опытных реакторах емкостью и м3 в процессе полимеризации производится автоматическое поддержание уровня в реакторе путем подачи в него обессоленной воды. Изменение температуры и давления в процессе полимеризации ВХ показано на рис. Такое поведение процесса обусловлено кинетикой реакции полимеризации, протекающей с ускорением. Вследствие ускорения процесса тепло реакции ( ккал/моль) выделяется неравномерно во времени. Данные экспериментальных определений /л. З. Из рисунка видно, что ближе к равномерному относится процесс с более низкой температурой полимеризации. Одной из задач, которая стоит перед разработчиками процесса, является подбор такой рецептуры (системы инициаторов), при которой для различных температур полимеризации (различных марок) в конкретных изотермических условиях обеспечивалась бы равномерная скорость процесса. На рис. Такая кажущаяся аномалия объясняется тем, что по достижении степени конверсии -$ жидкий мономер впитывается частицами полимера и в этих набухших частицах (блоках) протекает реакция с повышенной скоростью (гель-эффект). Вследствие этого в короткий промежуток времени образуется такое большое количество тепла, что по условиям теплопередачи оно не может быть с такой скоростью отведено через тлеющиеся поверхности теплоотвода. В этот период в блоках возрастает температура, что приводит к ухудшению качества продукта. После того, как факт падения давления и роста температуры установлен, в реактор загружают ингибитор (стоппер процесса), реакция прекращается. Рис. Рис. Я Л ? Рис.