間歇式反應(yīng)釜熱傳遞模型建立及預(yù)熱過程優(yōu)化.pdf

1、間歇過程是化工生產(chǎn)中一種典型工藝過程，通常應(yīng)用于生產(chǎn)批量小、反應(yīng)時間長，或者在反應(yīng)的不同階段中對反應(yīng)溫度有各種嚴(yán)格要求的場合。由于其具有時變、非線性、反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜等特點，一直是過程控制領(lǐng)域的研究熱點。目前實際應(yīng)用的間歇過程控制系統(tǒng)大都是采用一些相當(dāng)簡單的控制策略。面對劇烈的市場競爭以及提高產(chǎn)品質(zhì)量和國家節(jié)能減排的要求，對控制系統(tǒng)提出了越來越高的要求。釜式反應(yīng)器是化工生產(chǎn)過程的核心設(shè)備，在聚合反應(yīng)工藝操作過程中，反應(yīng)釜的預(yù)熱過程是聚合反應(yīng)

2、的前提，釜內(nèi)溫度能否達(dá)到物料反應(yīng)溫度的工藝要求直接影響著生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。所以建立反應(yīng)器熱量傳遞模型并對預(yù)熱過程進(jìn)行優(yōu)化對于實現(xiàn)聚合反應(yīng)過程的先進(jìn)控制具有重要的理論和實際意義。 本文根據(jù)遼寧省工業(yè)裝備先進(jìn)控制系統(tǒng)重點實驗室50L間歇式反應(yīng)釜的裝置特性以及聚合反應(yīng)過程的工藝要求，在對反應(yīng)釜夾套加熱系統(tǒng)的傳熱原理系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)熱量平衡原理和夾套導(dǎo)熱油和反應(yīng)釜的熱量傳遞關(guān)系，采用分布式建模方法建立了釜內(nèi)溫度變化與熱電阻加熱功

3、率、加熱時間的動態(tài)關(guān)系模型；通過實驗獲得了相關(guān)數(shù)據(jù)，并采用Levenberg-Marquard算法確定了模型參數(shù)；再利用實驗數(shù)據(jù)和理論分析驗證了模型的有效性。最后在此模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中聚合反應(yīng)的工藝要求，建立了以節(jié)能和提高產(chǎn)品質(zhì)量為目標(biāo)的間歇式反應(yīng)釜預(yù)熱過程優(yōu)化模型，并采用懲罰函數(shù)法中的乘子法對優(yōu)化問題求解，通過實驗對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了驗證。實驗結(jié)果表明：所提出的間歇式反應(yīng)釜預(yù)熱過程優(yōu)化方案能夠為達(dá)到聚合反應(yīng)過程的節(jié)能和提高產(chǎn)品質(zhì)