11078

11078

مدلسازي و كنترل واكنش پليمريزاسيون تراكمي كلروسيلان در راكتورهاي ناپيوسته و نيمه پيوسته

كارشناسي ارشد

شيمي - طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيندها

دي ماه 1391

دي ماه 1391

دكتر منصور شيرواني - دكتر مجيد غياث

چكيده توليد بسياري از پليمرهاي مهم تجاري به روش پليمريزاسيون تراكمي انجام مي¬گيرد. كنترل فرآيندهاي توليد مواد پليمري از روش پليمريزاسيون تراكمي 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 تراكمي، سيستم پليمريزاسيون يك نمونه دي¬كلرودي¬متيل¬سيلان به عنوان پليمر صنعتي مورد مطالعه قرار گرفت. متأسفانه در مطالعات انجام شده بر روي سينتيك اين سيستم در سال¬هاي اخير، ثوابت سرعت گزارش نشده و هم¬چنين در زمينه¬ي كنترل اين واكنش تراكمي در راكتورهاي ناپيوسته و نيمه¬پيوسته كاري انجام نشده است. بنابراين، در اين پژوهش ابتدا به بررسي سينتيك پليمريزاسيون، تعيين ثوابت سرعت با استفاده از كار تجربي پرداختيم. سپس با استفاده از معادلات به دست آمده از موازنه¬ي جرم و انرژي، مدلسازي مربوطه را در دو دماي 25 و 35 انجام داده و نتايج حاصل با داده¬هاي تجربي مقايسه شد. مقدار خطا بين نتايج مدلسازي و داده¬هاي تجربي، براي دو دماي بالا به ترتيب، 6/9% و 7/10% 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 25 مقايسه 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 تراكمي- دي¬متيل¬دي¬كلروسيلان- راكتور ناپيوسته و نيمه پيوسته- كنترلر تطبيقي- الگوريتم ژنتيك