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

1、間歇過(guò)程是化工生產(chǎn)中一種典型工藝過(guò)程，通常應(yīng)用于生產(chǎn)批量小、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，或者在反應(yīng)的不同階段中對(duì)反應(yīng)溫度有各種嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。由于其具有時(shí)變、非線(xiàn)性、反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜等特點(diǎn)，一直是過(guò)程控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前實(shí)際應(yīng)用的間歇過(guò)程控制系統(tǒng)大都是采用一些相當(dāng)簡(jiǎn)單的控制策略。面對(duì)劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)以及提高產(chǎn)品質(zhì)量和國(guó)家節(jié)能減排的要求，對(duì)控制系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求。釜式反應(yīng)器是化工生產(chǎn)過(guò)程的核心設(shè)備，在聚合反應(yīng)工藝操作過(guò)程中，反應(yīng)釜的預(yù)熱過(guò)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(duì)預(yù)熱過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化對(duì)于實(shí)現(xiàn)聚合反應(yīng)過(guò)程的先進(jìn)控制具有重要的理論和實(shí)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室50L間歇式反應(yīng)釜的裝置特性以及聚合反應(yīng)過(guò)程的工藝要求，在對(duì)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(shí)間的動(dòng)態(tài)關(guān)系模型；通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析驗(yàn)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(guò)程優(yōu)化模型，并采用懲罰函數(shù)法中的乘子法對(duì)優(yōu)化問(wèn)題求解，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：所提出的間歇式反應(yīng)釜預(yù)熱過(guò)程優(yōu)化方案能夠?yàn)檫_(dá)到聚合反應(yīng)過(guò)程的節(jié)能和提高產(chǎn)品質(zhì)