11110

11110

مدلسازي و كنترل واكنش پليمريزاسيون حلقه گشاي ال-لاكتيد در راكتورهاي ناپيوسته و نيمه پيوسته

كارشناسي ارشد

شيمي - طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيندها

آذر ماه 1391

آذر ماه 1391

دكتر منصور شيرواني - دكتر مجيد غياث

چكيده توليد بسياري از پليمرهاي مهم تجاري به روش پليمريزاسيون حلقه گشا انجام مي¬گيرد. كنترل فرآيندهاي توليد مواد پليمري از روش پليمريزاسيون حلقه گشا در راكتورهاي ناپيوسته و نيمه-پيوسته در جهت رسيدن به خصوصيات مولكولي مورد نظر از اهميت ويژه¬اي در صنايع پليمري برخوردار است. در فرآيندهاي پليمريزاسيون، كنترل دما سريع¬ترين و ساده¬ترين روش كنترل در مقايسه با ديگر متغيرهاي عملياتي مي¬باشد. از طرفي براي اجراي كنترل بر راكتور پليمريزاسيون، در ابتدا احتياج به مدلسازي سيستم مورد نظر مي¬باشد. براي درك بهتر سيستم پليمريزاسيون حلقه گشا، سيستم پليمريزاسيون ال-لاكتيد به عنوان پليمر صنعتي مورد مطالعه قرار گرفت. متأسفانه در مطالعات انجام شده بر روي كنترل دماي اين سيستم در سال¬هاي اخير، در راكتورهاي ناپيوسته و نيمه¬پيوسته كاري انجام نشده است. بنابراين، در اين پژوهش ابتدا به بررسي سينتيك پليمريزاسيون پرداخته شده و نتايج حاصل از آن با داده هاي تجربي گزارش شده توسط جين پير پاكس مقايسه شده است. مقدار خطا براي ميزان تبديل منومر، بين نتايج مدلسازي و داده¬هاي تجربي، براي دو دماي 170 و 185 به ترتيب، 66/13% و 94/8% و براي متوسط عددي وزن مولكولي پليمر توليدي 05/3% و 29/2% مي¬باشد. در انتها دماي راكتور ناپيوسته و نيمه¬پيوسته، ابتدا با استفاده از يك كنترلر PID معمولي و سپس با استفاده از يك كنترلر تطبيقي PID كنترل گرديد. مقادير بهينه براي پارامترهاي كنترلر تطبيقي PID با استفاده از الگوريتم ژنتيك تعيين شد. در انتها، نتايج به دست آمده از خواص پليمر از طريق اعمال كنترلر تطبيقي و انجام مدلسازي در دماي 170مقايسه شده و مشاهده شد ميزان تبديل و متوسط عددي وزن مولكولي به دست آمده به هم نزديك مي¬باشند. بنابراين الگوريتم كنترلر مورد نظر داراي عملكرد مناسب بوده و توانسته پليمري با خواص مورد انتظار را توليد نمايد. واژه‌هاي كليدي: پليمريزاسيون حلقه گشا- پلي لاكتيك اسيد (پلي لاكتيد)- راكتور ناپيوسته و نيمه پيوسته- كنترلر تطبيقي- الگوريتم ژنتيك