Kesikli stiren polimerizasyon reaktörünün model öngörmeli sıcaklık kontrolu
Model predictive temperature control of batch styrene polymerization reactor
Yazar: ALİ KARADUMAN
Danışman: DOÇ.DR. RIDVAN BERBER
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1992
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kesikli reaktörler = Batch reactors ; Model öngörümlü denetim = Model predictive control ; Polimerleşme = Polymerization ; Stiren = Styrene ; Sıcaklık = Temperature

Özet:
ÖZET Yüksek Lisans Tezi KESİKLİ STİREN POLİMERİZASYON REAKTÖRÜNÜN MODEL ÖNGÖRMELİ SICAKLIK KONTROLÜ Ali KARADUMAN Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabil im Dalı Danışman : Doç. Dr. Rıdvan BERBER 1992, Sayfa : 104 Jüri : Doç. Dr. Rıdvan BERBER : Doç. Dr. Hüseyin OĞUZ : Doç. Dr. Serdar ÇELEBİ Bu çalışmada, stirenin serbest radikalik çözelti polimerizasyonunun olduğu ceket soğutmalı kesikli bir reaktörün dinamiği ve Model öngörmeli kontrol edici tasarım tekniğiyle sıcaklık kontrolü incelenmiştir. Polimerizasyonda başlatıcı olarak benzoil peroksit, çözücü olarak toluen ve soğutma akışkanı olarak da su kullanılmıştır. Soğutma suyu akış hızı ayar değişkeni,XX reaktör sıcaklığı kontrol değişkeni olarak alınmıştır. İlk olarak reaktörde toplam ısı aktarım katsayısını soğutma suyu akış hızına bağlayan denklik çıkartılmıştır. Sonra reaktör sisteminin matematiksel modeli kurulup Runge-Kutta yöntemiyle çözülmüştür. Çeşitli başlatıcı derişimlerinde dinamik deneyler yapılarak modelle uyumu incelenmiştir. Reaktör enerji denkliği ve toplam ısı aktarım katsayısını soğutma suyu akış hızına bağlayan eşitlik temel alınarak Model öngörmeli Kontrol Edici algoritması oluşturulmuştur. Bu algoritma, basit, kolay uygulanabilir ve program lanabilirdir. Algoritma TURBO PASCAL da yazılarak "on-line " bağlantı programına dahil edilmiştir. Model öngörmeli Kontrol tekniğine dayalı olarak tasarlanan kontrol edici ile kesikli stiren polimerizasyon reaktörünün sıcaklığının kontrol edilebileceği gösterilmiştir. Model öngörmeli Kontrol edici ayar parametresi e'nin 100, 200 ve 500 değerlerinde kontrol deneyleri yapılmış ve kontrol üzerine e'nin etkisi incelenmiştir. Beklendiği gibi, ayar parametresinin büyümesiyle kontrol edicinin davranışının yavaşladığı gözlenmiştir. Anahtar kelimeler : Kesikli reaktörlerin kontrolü, MPC, Polimerizasyon reaktörlerinin kontrolü, Stirenin serbest radikal çözelti polimerizasyonu, Model esaslı kontrol teknikleri.

Abstract:
XXX ABSTRACT Masters Thesis MODEL PREDICTIVE TEMPERATURE CONTROL OF BATCH STYRENE POLYMERIZATION REACTOR Ali KARADUMAN Ankara University- Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering Supervisor : Assoc. Prof.Dr. Rıdvan BERBER 1992, Page : 104 Jury : Assoc.Prof.Dr. Rıdvan BERBER : Assoc. Prof.Dr. Hüseyin OĞUZ : Assoc. Prof.Dr. Serdar ÇELEBİ A single step control algorithm has been developed and implemented for the temperature control of a batch styrene polymerization reactor. Benzoyl peroxide as a in itiator and water as cooling fluid were used in the reac tor. Then mathematical model of the reactor system wasXV developed and solved by Runge-Kutta method. The control algorithm is based on the energy balance of the system with assumed linear dependency of the overall heat trans fer coefficient on feed flow rate through cooling jacket. The heat generation term in the energy equation is treated as an inferentially measured process disturbance and pre dicted by on-line process measurements. The algorithm was tested in real-time runs and resulted in a good perfor mance for maintaining the reactor temperature at its set point during the isothermal reaction stage. In these ex periments, model predictive controller filter parameter, 6, was taken 100, 200, and 500, and the effect of e on control effort was investigated. As expected the higher values of the adjustable filter parameter the more slug gish the controller response was. Key words : Control of batch reactors, MPC, Control of polymerization reactors, Free radical solution polymeriza tion of styrene, Model based control techniques