Система управления синтезом термопластов с коррекцией и прогнозированием качества на основе математической модели

• Автор: Хаустов, Игорь Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 186 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 .Характеристика процессов анионной полимеризации и получаемых этим методом дивицил-стирольных термоэластопластов
1.1.1 .Полимеризация по механизму живых цепей
1.1.2.Способы получения термоэластопластов
1.2. Описание периодического процесса синтеза дивинил-стирольного термоэластопласта с разветвленной молекулярной структурой
1.3. Сравнительная характеристика реакторов полимеризации
1.4. Анализ современного состояния управления реактором периодического действия
1.5. Анализ существующих моделей синтеза термоэластопластов
1.6. Выводы, постановка задач диссертационной работы
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИНТЕЗА ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТОВ
2.1. Моделирование получения первого блока
2.2. Моделирование получения второго блока
2.3. Оценка коэффициента теплопередачи в реакторе периодического действия при получении ДСТ 30 Р
2.4. Адаптация математической модели для промышленных
условий
2.5. Описание экспериментальной части исследования
2.6. Параметрическая идентификация и анализ полученных
результатов ,
2.7. Установление адекватности математической модели
2.8. Выводы
3. СТАБИЛИЗАЦИЯ КАЧЕСТВА ПОЛИМЕРА

3.1. Прогнозирование и коррекция качества полимера
3.2. Минимизация отклонения реального профиля конверсии
от эталонного
3.3. Выводы
4. УПРАВЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРОЙ РЕАКЦИОННОЙ МАССЫ В РЕАКТОРЕ-ПОЛИМЕРИЗАТОРЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
4.1. Постановка задачи управления температурой реакционной массы в процессах синтеза термоэластопластов
4.2. Формулирование закона регулирования с обобщенной моделью, функционирующего в режиме слежения
4.3. Сравнительный анализ системы управления
4.4 Выводы
5. МОДЕРНИЗАЦИЯ АСУТП СТАДИИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ И СШИВКИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ДСТЗОР
5.1. Структура управляющей подсистемы АСУТП стадии полимеризации
5.2.Функционально-структурная схема автоматизированной системы управления технологическим процессом синтеза ДСТ 30Р
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.
В настоящее время в промышленности синтетического каучука большое внимание уделяется периодическим и полупериодическим процессам синтеза каучуков.
Основной показатель качества каучуков с высокой молекулярной массой - молекулярно-массовое распределение (ММР). В реакторах периодического действия ММР полимера уже, чем для аналогичного процесса в реакторах Непрерывного действия, и, зачастую, не Является объектом управления и моделирования, например, при синтезе полимеров по механизму “живой” полимеризации на литиевых Катализаторах. Основным показателем качества в таких процессах является средняя молекулярная масса, которая определяется по характеристической вязкости полимера.
Растворные процессы анионной полимеризации на литиевых катализаторах обладают рядом технологических возможностей и преимуществ: высокая активность полимерных цепей, отсутствие обрыва и передачи цепи, возможность получения полимера с любой заданной средней молекулярной массой с узким ММР, гомогенность катализатора, практически 100 %-ное исчерпывание мономера, высокая скорость полимеризации. Однако, процессы полимеризации на литиевых катализаторах обладают высокой чувствительностью к различным примесям, поэтому к технологическому процессу предъявляются особые требования: высокая степень чистоты мономеров и растворителя, поддержание температуры в узком диапазоне. В настоящее время невозможен точный количественный учет влияния вредных микропримесей ввиду отсутствия достоверных сведений об индивидуальном влиянии веществ на ащюнную полимеризацию. Лабораторные методы определения концентраций микропримесей не позволяют оперативно получать информацию о степени загрязненности исходных компонентов. Непрерывный автоматиче-

Математическая модель полимеризации стирола:

(1.13)

Kte - Vt - Gs - dst Cst -(Т-Tst)-Kf Fst-(T-Th‘)

Map Cap + Vt dpm Cpm
где M, P - концентрации стирола, полимера в реакционной смеси, моль/л; Gs -объемная подача стирола в реактор, л/мин; Ms - мольная подача стирола в реактор, моль/мин.; Gj - загрузка инициатора, моль; Vt - текущий объем реакционной массы, л; Kte - тепловой эффект реакции полимеризации стирола, кДж/ моль; Tst, Th, Т - температура стирола, хладагента, реакционной массы, °К; Мар, Сар - масса аппарата, теплоемкость стали, кг, кДж/( кг- °К); Kf - коэффициент теплопередачи через стенку аппарата, кДж/( м2-°К-мин); dst, dpm, Cst, Cpm - средние плотность и теплоемкость стирола и реакционной массы, кг/л, кДж/( кг- °К); Ки, Кр - константы скоростей реакции инициирования и роста цепи, (л/моль) - мин_i, (л/моль)ш мин"!.
Для полимеризации бутадиена стадия присоединения первой молекулы дивинила к живой полистирольной цени не учитывалась:
— = Kt(-Xt)-Cac*

Kte -—-Gd-dd-Cd- (T-Td)-Kf-Fst-(T-Th{)

dt Map- Cap+ Vt dpm- Cpm