Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การควบคุมอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์การเกิดโพลิเมอร์แบบอีมัลชันโดยใช้เจเนริกโมเดลคอนโทรเลอร์

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Temperature control on an emulsion polymerization reactor by a generic model controller

Year (A.D.)

2000

Document Type

Thesis

First Advisor

ไพศาล กิตติศุภกร

Second Advisor

สุพร ลีละทัศนาธร

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเคมี

DOI

10.58837/CHULA.THE.2000.1026

Abstract

ปฏิกิริยาโพลิเมอร์โรเซชันแบบอีมัลชันในกลุ่มของอะคริลิคอีมัลชัน ในเครื่องปฏิกรณ์แบบเซมิ-แบตซ์เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนสูงและเกิดการคายความร้อนอย่างต่อเนื่อง หลังจากเริ่มป้อนโมโนเมอร์ อุณหภูมิจะสูงขึ้นเกินค่าเช็ดพอยต่และเกิดโอเวอร์ ซูตของอุณหภูมิ โดยปกติการผลิตอะคริลิคอีมัลชันจะเกิดคราบสะสมที่พื้นผิวของเครื่องปฏิกรณ์ ทำให้แลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างสารในเครื่องปฏิกรณ์และนํ้าหล่อเย็นในแจ็คเก็ตไมjดี ปัจจุบันใช้การควบคุมแบบพีไอดีในการควบคุมอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์แบบอีมัลชัน ซึ่งพบว่าในกรณีที่เกิดความผิดพลาด ของกระบวนการและแบบจำลองจะทำการควบคุมได้ไม่ดี งานวิจัยนี้ได้เสนอการประยุกต์ใช้การควบคุมแบบเจเนริกโมเดล (จีเอ็มซี) เพื่อใช้ในการควบคุมอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์การเกิดโพลิเมอร์แบบอีมัลชัน เนื่องจากการควบคุมแบบจีเอ็มซีเป็นตัวควบคุมที่ขึ้นกับแบบจำลองของกระบวนการ ซึ่งต้องทราบค่าสเตทและพารามิเตอร์ของระบบเพื่อใช้ในการคำนวณค่าตัวแปรปรับ ดังนั้นจึงต้องมีการนำเทคนิคการประมาณค่ามาใช้ร่วมกับการสร้างการควบคุมแบบจีเอ็มซีในการประมาณค่าสเตทที่ไม่สามารถวัดได้ และพารามิเตอร์ที่ไม่รู้หรือไม่ทราบ ในงานวิจัยนี้ใช้การประมาณค่าความร้อนออนไลน์เพื่อประมาณค่าความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยา ผลการวิจัยพบว่าการควบคุมแบบจีเอ็มซีให้ผลการควบคุมที่ดีกว่าการควบคุมแบบพีไอดี นอกจากนี้สมรรถนะความทนทานของการควบคุมแบบจีเอ็มซีดีกว่าการควบคุมแบบพีไอดี ในกรณีที่เกิดความผิดพลาดของกระบวนการแลแบบจำลอง เช่นความผิดพลาดของอัตราการเกิดปฏิกิริยา สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน และอัตราการป้อนโมโนเมอร์

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Emulsion polymerization reactions of acrylic emulsion in a semi-batch reactor are highly exothermic reactions and heat of reaction is released continuously. After monomer is initially feeding, temperature is increased over set point and temperature overshoot occurs. The production of acrylic emulsion normally gives fouling on surface area of reactor, therefore heat transfer between reactant in the reactor and cooling water in the jacket is decreased. Presently, a PID controller is applied to control the temperature of an emulsion polymerization reactor, but the performance of the PID controller process control may be poor particularly in the presence of plant/model mismatch The thesis presents of the application of Generic model control (GMC) to control the temperature of an emulsion polymerization reactor. Since the GMC is a model-based controller, it needed states and parameters of a system to determine control action. Therefore, an estimation technique is incorporated into the GMC control formulation to estimate unmeasurable state and unknown/uncertain parameters. In this thesis, an on-line heat released estimator is used to estimate the heat released of the reactions. Simulation, shown that the GMC with the estimator gives better control performance than that of the PID controller. Furthermore, the GMC is much more robust than the PID in the presence of plant/model mismatch in rate of reaction, heat transfer coefficient and monomer feed rate mismatch.

Link to Full Text

Share

COinS