دانشگاه شیراز

 پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته ی مهندسی شیمی (گرایش شبیه سازی و کنترل فرآیند)

طراحی سیستم کنترل برای راکتور بستر سیال تولید پلی اتیل

 

استاد راهنما:

دکتر رضا اسلاملوئیان

زمستان 1392

فهرست مطالب

 

عنوان                                                                                                       صفحه

 

فصل اول: مقدمه. 1

1-1- معرفی پلی اتیلن. 2

1-2- تاریخچه تولید پلی اتیلن. 2

1-3- انواع پلی اتیلن. 3

1-4- ر وش های تولید انواع پلی اتیلن   6

فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته. 8

2-1- پژوهش های انجام شده بر روی مدل سازی راکتورهای پلی اتیلن   9

2-2- پژوهش های انجام شده بر روی کنترل راکتورهای پلی اتیلن   10

2-3- هدف. 11

فصل سوم: شرح فرآیند تولید پلی اتیلن سبک خطی توسط تکنولوژی Spherilene. 12

3-1- آماده سازی کاتالیست. 13

3-2- راکتور پیش تماس. 16

3-3- راکتورهای پیش پلیمریزاسیون. 18

3-4- راکتورهای پلیمریزاسیون در فاز گاز    19

3-5- بازیافت مونومر. 26

3-6- بخار زنی و خشک کردن پلیمر. 28

3-7- اکستروژن. 32

3-8- گریدهای تولیدی. 33

فصل چهارم: سینتیک. 35

4-1- روش های مدل سازی پلیمریزاسیون   36

4-2- مدلسازی پلیمریزاسیون با استفاده از روش ممان   38

4-3- مدل سازی کوپلیمریزاسیون اتیلن و 1- بوتن   42

4-4- تعیین ثوابت سینتیکی. 46

فصل پنجم: مدل سازی راکتورهای پلیمریزاسیون   47

5-1- مدل سینتیکی فرآیند. 48

 

 

5-2- مدل ریاضی فرآیند. 51

5-1- شرایط عملیاتی راکتورها. 54

فصل ششم: مفهوم پایداری و کنترل. 57

6-1- پایداری. 58

6-2- معیار پایداری. 58

6-3- سیستم کنترل در راکتورهای پلیمریزاسیون   60

6-4- سیستم کنترلی پیشنهادی. 62

6-5- کنترلرهای PID.. 64

6-6- تنظیم کنترلر. 65

فصل هفتم: نتایج شبیه سازی. 67

7-1- پایداری. 68

7-2- نتایج حلقه باز فرآیند. 70

7-3- کنترل. 70

7-4- نتایج حلقه بسته فرآیند. 75

7-5- عملکرد سیستم کنترل در دفع اغتشاشات   77

7-6- نتیجه­گیری و پیشنهادها. 91

منابع. 92

 

 

فهرست جداول

 

 

عنوان                                                                                                        صفحه

 

جدول 5-1- مکانیزم سینتیک واکنش کوپلیمریزاسیون الفینها با کاتالیست زیگلر- ناتا. 48

جدول 5-2- مقادیر ثوابت سینتیکی. 51

جدول 5-3- شرایط عملیاتی راکتورها    55

جدول 5-4- شرایط ورودی راکتورها. 56

جدول 6-1- پارامترهای تنظیم شونده و تنظیم کننده ی سسیستم کنترلی   63

جدول 7-1- مقادیر مقرر برای هر کنترلر   70

جدول 7-2-  پارامترهای تنظیمی به روش زیگلر نیکولز حلقه باز   73

جدول 7-3- روابط تنظیم کنترلر به روش CHR (دفع اغتشاش)   74

جدول 7-4- روابط تنظیم کنترلر به روش CHR (ردیابی مقدار مقرر)   74

جدول 7-5- تنظیم نهایی کنترلرها. 75

 

فهرست شکل­ها

 

عنوان                                                                                                                   صفحه

شکل 1-1- ساختمان مولکولی اتیلن و پلی اتیلن. 3

شکل 1-2- ساختار مولکولی انواع پلی اتیلن. 5

شکل 3-1- مخزن های روغن و گریس جهت ساخت کاتالیست. 14

شکل 3-2- تجهیزات تزریق کاتالیست به راکتور پیش تماس. 16

شکل 3-3- راکتور پیش تماس و راکتور پر پلیمریزاسیون اول. 20

شکل 3-4- راکتور پرپلیمریزاسون دوم و بخش مونومر ریکاوری. 21

شکل 3-5- راکتور فاز گازی اول. 23

شکل 3-6- راکتور فاز گازی دوم. 24

شکل 3-7- برج جداسازی بوتن. 27

شکل 3-8- بخار زن. 29

شکل 3-9- درایر. 31

شکل 3-10- بخش دانه بندی. 33

شکل 4-1- نمونه ای از تفکیک منحنی GPC با پنج سایت فعال. 46

شکل 6-1- تاثیر موقعیت قطب ها روی محور موهومی بر پاسخ سیستم   60

شکل 7-1- موقعیت قطب های سیستم بر روی محور موهومی. 69

شکل 7-2- موقعیت قطب های سیستم حول مبدا. 69

شکل 7-3- نمودار دمای راکتور اول بر حسب زمان در حالت حلقه باز   71

شکل 7-4- نمودار سطح راکتور اول بر حسب زمان در حالت حلقه باز   71

شکل 7-5- نمودار دمای راکتور دوم بر حسب زمان در حالت حلقه باز   72

شکل 7-6- نمودار سطح راکتور دوم بر حسب زمان در حالت حلقه باز   72

شکل 7-7- نمودار سطح راکتور اول بر حسب زمان در حالت حلقه بسته   75

شکل 7-8- نمودار دمای راکتور اول بر حسب زمان در حالت حلقه بسته   76

شکل 7-9- نمودار سطح راکتور دوم بر حسب زمان در حالت حلقه بسته   76

شکل 7-10- نمودار دمای راکتور اول بر حسب زمان در حالت حلقه بسته. 75

شکل 7-11- اثر یک تغییر پله ای %20 در غلظت اتیلن راکتور اول بر روی (الف) سطح راکتور اول (متغیر کنترل شونده).  (ب) دبی پلیمر خروجی از راکتور اول (متغیر قابل تنظیم)   78

شکل 7-12- اثر یک تغییر پله ای %20 در غلظت اتیلن راکتور اول بر روی (الف) سطح راکتور دوم (متغیر کنترل شونده).  (ب) دبی پلیمر خروجی از راکتور دوم (متغیر قابل تنظیم)   79

شکل 7-13- اثر یک تغییر پله ای %20 در غلظت اتیلن راکتور اول بر روی  (الف) دمای راکتور اول (متغیر کنترل شونده).  (ب) دبی آب خنک کننده ی مبدل اول (متغیر قابل تنظیم). 80

شکل 7-14- اثر یک تغییر پله ای %20 در غلظت اتیلن راکتور اول بر روی (الف) دمای راکتور دوم (متغیر کنترل شونده). (ب) دبی آب خنک کننده ی مبدل اول (متغیر قابل تنظیم). 81

شکل 7-15- اثر یک تغییر پله ای %20 در غلظت اتیلن راکتور دوم بر روی سطح راکتور دوم. 82

شکل 7-16- اثر یک تغییر پله ای %20 در غلظت اتیلن راکتور دوم بر روی دمای راکتور دوم. 82

شکل 7-17- اثر یک تغییر پله ای %20 در دبی کاتالیست ورودی بر روی سطح راکتور اول. 83

شکل 7-18- اثر یک تغییر پله ای %20 در دبی کاتالیست ورودی بر روی دمای راکتور اول. 84

شکل 7-19- اثر یک تغییر پله ای %20 در دبی کاتالیست ورودی بر روی سطح راکتور دوم. 84

شکل 7-20- اثر یک تغییر پله ای %20 در دبی کاتالیست ورودی بر روی دمای راکتور دوم…………………….. 85

شکل 7-21- اثر یک تغییر پله ای %20 در دمای مونومر ورودی بر روی سطح راکتور اول. 86

شکل 7-22- اثر یک تغییر پله ای %20 در دمای مونومر ورودی بر روی دمای راکتور اول. 86

شکل 7-23- اثر یک تغییر پله ای %20 در دمای مونومر ورودی بر روی سطح راکتور دوم. 87

شکل 7-24- اثر یک تغییر پله ای %20 در دمای مونومر ورودی بر روی دمای راکتور دوم. 87

شکل 7-25- اثر یک تغییر پله ای %20 در دمای آب خنک کننده ی ورودی  به مبدل بر روی  دمای راکتور  اول . 88

شکل 7-26- اثر یک تغییر پله ای %20 در دمای آب خنک کننده ی ورودی به مبدل بر روی دمای  راکتور  دوم. 89

شکل 7-27- اثر یک تغییر پله ای %20 در دمای آب خنک کننده ی ورودی به مبدل بر روی وزن مولکولی پلیمر خروجی راکتور اول. 90

شکل 7-28- اثر یک تغییر پله ای %20 در دمای آب خنک کننده ی ورودی به مبدل بر روی وزن مولکولی پلیمر خروجی راکتور دوم. 90

 برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.