Bir polimerleşme reaktörüne dinamik matrisli denetim uygulaması
Application of dynamic matrix control to a polymerisation reactör
Yazar: İLKAY ÜNAL
Danışman: DOÇ. DR. M. ÇETİN KOÇAK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1995
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Denetim = Control ; Polimerleşme = Polymerization ; Polistiren = Polystyrene

Özet:
1 ÖZET Yüksek Lisans Tezi bir polimerlesme reaktörüne dinamik matrîslî denetim uygulanması ilkay ÜNAL Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabil im Dalı Danışman: Doç. Dr. M. Çetin KOÇAK 1995, Sayfa:94 Jüri : Doç. Dr. M. Çetin KOÇAK Doç. Dr. Ülkü MEHMETOÖLU Doç. Dr. Tayfun CA?A Polistiren, üstün mekanik ve dielektrik özeliklerini geniş bir sıcaklık aralığında koruyan önemli bir endüstriyel kimyasaldır. Üretim seçeneklerinden birisi; toluende çözülmüş stirenin benzoil peroksit bas!atı en Ti, serbest radikalik katılmalı polirnerleşmesidir. Böyle bir sürecin kesikli olarak gerçekleştiği bir tepkime kabına tek girdi-tek çıktı (SISO) dinamik matrisi i denetim (DMC) uygulanmasının benzetimi araştırılmış; ek olarak elsel yönteme, Cohen-Coon ya da IMC yaklaşımına göre ayarlı beş PID, iki PI ve bir P geribeslemeli denetieci sınanmıştır. Çalışmada ayar değişkeni, ısıtma hızı; denetim değişkeni, tepkime sıcaklığıdır. Dinamik matris, bir tepki eğrisi yerine ikisinin farkına dayanmıştır. Başlatıcı atılırken ısıtma hızına verilen artısın doğurduğu sıcaklık eğrisinden başlatıcı atılması üzerine gelişen sıcaklık eğrisinin çıkarılması, bir tür doğrusal!astırma sayılabilir. Geliştirilen tümleşik, esnek ve kullanışlı Fortran yazılımında; sürecin iki ayrı cebirsel-diferensiyel modeli, geribeslemeli ve dinamik matrisi i denetim öğeleri vardır, önceki bir çevrimiçi PID çalışmasından uyarlanan Karagöz modelinin aynı çalışmanın açıkçevrim deneysel verilerine uyumu, daha tutarlı bir ısı aktarımı yaklaşımıyla elde edilen Ünal modelininkinden kötü çıkmıştır. Kapalıçevrim denemelerde sıcaklık için amaç değer 363.15 K alınmış; ister geribeslemeli ister dinamik matrisi i, örneksel denetimle iyi bir yanıtım elde edilebilmiş ancak monomer dönüşümü açıkçevrimdekinin altına düşmüştür. Çevrim- içi sayısal denetim, farklı sonuç verebilir. Son ürün niteliği molekül ağırlığı dağılımının darlığına, üzerindeki ısıl işlemlerin kolaylığı ise zincir uzunluğunun düşük olmasına bağlıdır. Kullanım alanına uygun değerlere ulaşmak üzere; bir çok girdi-çok çıktı (MIMO) DMC ya da daha yeni dinamik matrisi i denetim yöntemlerinin araştırılması i 1er i s i için öner i 1eb i 1 i r. ANAHTAR SÖZCÜKLER: Dinamik matrisi i denetim, geribeslemeli denetim, süreç denetimi, süreç benzetimi, polistiren, stiren, serbest radikalik polimerlesme

Abstract:
II ABSTRACT Master's Thesis APPLICATION OF DYNAMIC MATRIX CONTROL TO A POLYMERISATION REACTOR II kay ÜNAL Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. M. Cetin KOCAK 1995, Page:94 Jury : Assoc. Prof. Dr. M. Çetin KOCAK Assoc. Prof. Dr. Ülkü MEHMETOGLU Assoc. Prof. Dr. Tayfun CAöA Polystyrene is an important chemical which preserves its superior mechanical and dielectrics! properties in a wide temperature range. One way of its production is via benzoyl peroxide initiated free radical addition poly- merisation of styrene solved in toluene. Researched in this work was simula- tion of an application of single-input, single output (SISO) dynamic matrix control (DMC) to a batch reactor in which such a process occurs. Also tested were five PID, two PI, and one P feedback controllers tuned manually or ac- cording to Cohen-Coon or IMC approach. The manipulated variable was the heating rate, and the control variable the process temperature. Dynamic matrix was based on the difference of two reaction curves rather than a single reaction curve. The one resulting from initator addition alone was subtracted from that corresponding to a step rise in the heating rate when the same amount of the initiator was added. This can be viewed as a kind of linearisation. A flexible and easy-to-use integrated Fortran software was developed, containing components for two distinct algebraic-differential models of the process, feedback controllers, and dynamic matrix control. Karagöz model was adapted from a previous on-line work. Its aggrement with openloop data ob- tained in the same work was worse than Ünal model whose approach to heat transfer was more consistent. The setpoint was 363.15 K in closedloop trials. A good response could be obtained in both feedback and dynamic matrix control, albeit at a monomer con- version lower than that in openloop. On-line digital control results can be different. Final product quality depends on the narrowness of molecular weight dis- tribution, and the ease of later thermal treatment on the chain length. In or- der to reach the desired values, it is suggested that a multi-input, multi- output (MIMQ) DMC or other more recent dynamic matrix control techniques should be investigated. KEYWORDS: Dynamic matrix control, feedback control, process control, proces simulation, polystyrene, styrene, free radical polymerisation