Dergiler / Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi / 2013 / Cilt: 29 - Sayı: 2
Kesikli bir polimetil metakrilat (pmma) reaktörünün sıcaklığının kendinden ayarlamalı pıd yöntemi ile kontrolü
- Sayfa
- 114–125
- DOI
- —
Özet
Kesikli polimerleşme prosesi uygulanabilirliği ve esnekliği yüzünden endüstride sıkça kullanılır. Endüstriyel kesikli polimerleşme sistemlerinde, ana amaç tepkime süresini düşürmek ve aynı zamanda is tenen özelliklerde ürün elde etmektir. Polimer reaktörlerinin tasarım ve kontrolünde, reaksiyon ısısının ortamdan uzaklaştırılması ve ideal bir karışım sağlanması büyük önem taşır. Reaktör içindeki sıcaklık ve ısıl koşullar polimer kalitesini ve dönüşümünü çok fazla etkiler. Bu çalışmada metil metakrilat (MMA) polimerleşme reaktörünün dinamiği incelenmiş ve ceketli kesikli bir reaktörde ısıtıcının verdiği ısı miktarı ayarlanarak, kendinden ayarlamalı PID kontrol ile sıcaklık kontrolünün performansı araştırı lmıştır. Çalışma teorik ve deneysel olmak üzere iki kısımdan oluşmuş ve teorik sonuçlar deneysel çalışmada kullanılmıştır. Teorik çalışmada, kütle ve enerji denklikleri kurulup, çözümleri yapılmıştır. Genetik algoritma (GA), kendinden ayarlamalı PID kont rolün model ve ayar parametrelerinin bulunmasında kullanılmıştır. Bu parametreler kullanılarak, polimerleşme üç işletim koşulunda gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmada çözelti polimerleşmesi seçilmiş, MMA, toluen ve benzoil peroksit (BPO) sırasıyla mono mer, çözücü ve başlatıcı olarak kullanılmıştır. Deney esnasında alınan numuneler ile istenen monomer dönüşümü ve ortalama molekül ağırlık değerlerine ulaşılıp ulaşılmadığına bakılmıştır. Sonuç olarak parametreleri GA ile bulunan kendinden ayarlamalı PID ko ntrol yönteminin reaktör içi sıcaklığını istenen set noktasında başarı ile tutabildiği ve istenilen özelliklere sahip polimetilmetakrilat ürün elde edildiği gözlenmiştir.
Abstract
The batch polymerization process is widely used in industry for its availability and flexibility in operations. The main objective in the batch polymerization process is to obtain the desired polymer properties as well as to reduce the batch reaction time. In the design and control of polymerization reactor, it is very important removing the heat of reaction and good ideal mixing. Temperature profiles and thermal conditions in the reactor cause significant changes in polymer quality and polymer conversion. In this study, the dynamic of methylmethacrylate (MMA) polymerization reactor and the performance temperature control by using self - tuning PID control method have been investigated by manipulating the heat flow through the heater in the jacketed batch rea ctor. This study proceeded in two stages namely theoretical and experimental, carrying the results from first to second. In theoretical work, mass and energy balance equations for this batch polymerization reactor were derived and solved. Genetic algorithm (GA) was used to find model parameters and tuning parameters of self - tuning PID control. By using these parameters polymerization have been carried out at different operation temperature. In this study, a solution polymerization was chosen, and MMA, tolue ne and benzyl peroxide (BPO) were used as monomer, solvent and initiator, respectively. During the experiments, the samples for conversion and molecular weight measurements were taken from the reactor at certain intervals. As a result, it was seen that sel f - tuning PID controller with the parameters found with GA resulted in a good performance for maintaining the reactor temperature at the desired set point and PMMA with desired properties was obtained.