ipolytechiPolytech JournaliPolytech Journal2782-40042782-6341Irkutsk National Research Technical University10.21285/1814-3520-2018-9-91-100ipolytech-171Research ArticleИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕINFORMATION SCIENCE, COMPUTER ENGINEERING AND CONTROLИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРОМЫШЛЕННОГО РЕАКТОРА СИНТЕЗА ПОЛИМЕТИЛМЕТАКРИЛАТАSTUDYING DYNAMIC PROPERTIES OF AN INDUSTRIAL REACTOR FOR POLYMETHYL METHACRYLATE SYNTHESISЛопатинА. Г.LopatinA. G.a_lopatin@mail.ruБрыковБ. А.BrykovB. A.brybogdan@yandex.ruВентД. П.VentD. P.dvent@list.ruНовомосковский институт (филиал) Российского химико-технологического университета им. Д.И. МенделееваРоссияNovomoskovsk Institute (branch) of the Federal state budgetary educational institution of higher education “Dmitry Mendeleev University of Chemical Technology of Russia”Russian Federation20181509202022991100Copyright © Лопатин А.Г., Брыков Б.А., Вент Д.П., 20202020Лопатин А.Г., Брыков Б.А., Вент Д.П.Lopatin A.G., Brykov B.A., Vent D.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ipolytech.elpub.ru/jour/article/view/171

ЦЕЛЬ. Процессы радикальной полимеризации метилметакрилата подвержены сильному гель-эффекту, в связи с чем на производстве процесс полимеризации проводят при относительно низкой температуре и большом соотношении мономера и воды, что негативно сказывается на производительности реакторов. Целью данной работы является исследование динамических особенностей типового промышленного реактора при различных режимах протекания процесса для дальнейшей разработки системы управления таким реактором. МЕТОДЫ. Для получения передаточной функции объекта управления в предыдущей работе было составлено математическое описание реактора в виде системы дифференциальных уравнений теплового баланса и получена структурная схема объекта управления. В этой статье, используя Mathcad и MATLAB Simulink, показаны диапазоны изменения всех параметров объекта управления в зависимости от степени конверсии мономера при различных режимах протекания процесса. РЕЗУЛЬТАТЫ. Получено семейство кривых разгона объекта управления при разных режимах протекания процесса. ВЫВОДЫ. Полученные результаты соответствуют реальным данным производства полиметилметакрилата на промышленных предприятиях.

PURPOSE. The processes of radical polymerization of methyl methacrylate are subjected to a strong gel effect and in this connection the polymerization process is carried out at a relatively low temperature and a high ratio of a monomer and water, which negatively affects the productivity of reactors. The purpose of this publication is to study the dynamic features of a typical industrial reactor under various process conditions for the further development of a control system for such reactor. METHODS. In order to obtain the transfer function of the control object our previous work provided a mathematical description of the reactor in the form of a system of differential equations of heat balance and a structural diagram of the control object. Using Mathcad and MATLAB Simulink, this article shows the variation ranges of all parameters of the control object depending on the degree of monomer conversion under different flow conditions of the process. RESULTS. A family of transient response curves of the control object is obtained under different flow conditions of the process. CONCLUSIONS. The obtained results correspond to the real data of polymethyl methacrylate production at industrial enterprises.

реактор-полимеризаторполиметилметакрилатрадикальная полимеризацияматематическое моделированиепередаточная функциягель-эффектreactor-polymerizerpolymethyl methacrylateradical polymerizationmathematical modelingtransfer functiongel effectReferencesКомиссаров Ю.А., Глебов М.Б., Гордеев Л.С., Вент Д.П. Химико-технологические процессы. 2-е изд. М.: Юрайт, 2018. 359 с.Комиссаров Ю.А., Глебов М.Б., Гордеев Л.С., Вент Д.П. Химико-технологические процессы. 2-е изд. М.: Юрайт, 2018. 359 с.Коршак В.В. Технология пластических масс. 3-е изд. М.: Химия, 1985. 560 с.Коршак В.В. Технология пластических масс. 3-е изд. М.: Химия, 1985. 560 с.Ушева Н.В., Мойзес О.Е., Митянина О.Е., Кузьменко Е.А. Математическое моделирование химико-технологических процессов. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. 140 с.Ушева Н.В., Мойзес О.Е., Митянина О.Е., Кузьменко Е.А. Математическое моделирование химико-технологических процессов. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. 140 с.Савельянов В.П. Общая химическая технология полимеров. М.: Академкнига, 2007. 336 с.Савельянов В.П. Общая химическая технология полимеров. М.: Академкнига, 2007. 336 с.Lucia S., Finkler T., Engell S. Multi-stage nonlinear model predictive control applied to a semi-batch polymerization reactor under uncertainty // Journal of Process Control. 2013. No. 23. P. 1306-1319.Lucia S., Finkler T., Engell S. Multi-stage nonlinear model predictive control applied to a semi-batch polymerization reactor under uncertainty // Journal of Process Control. 2013. No. 23. P. 1306-1319.Nguyen S.T., Hoang N.H., Hussain M.A. Analysis of the Steady-State Multiplicity Behavior for Polystyrene Production in the CSTR // Chemical product and process modeling. 2017. No. 12 (4).Nguyen S.T., Hoang N.H., Hussain M.A. Analysis of the Steady-State Multiplicity Behavior for Polystyrene Production in the CSTR // Chemical product and process modeling. 2017. No. 12 (4).Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения: в 2 ч. М.: Юрайт, 2016. Ч. 1. 365 с.Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения: в 2 ч. М.: Юрайт, 2016. Ч. 1. 365 с.Аржаков М.С. Высокомолекулярные соединения. М.: Юрайт, 2018. 340 с.Аржаков М.С. Высокомолекулярные соединения. М.: Юрайт, 2018. 340 с.Hossein R., Ahmad A.S., Grady M., Rappe A., Soroush M. Experimental and theoretical study of the self-initiation reaction of methyl acrylate in free-radical polymerization // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2017. P. 2-29.Hossein R., Ahmad A.S., Grady M., Rappe A., Soroush M. Experimental and theoretical study of the self-initiation reaction of methyl acrylate in free-radical polymerization // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2017. P. 2-29.Garg D.K, Serra C.A, Hoarau Y., Parida D., Bouquey M., Muller R. Analytical solution of free radical polymerization: Applications-implementing gel effect using CCS model // Macromolecules. 2014. P. 2-13.Garg D.K, Serra C.A, Hoarau Y., Parida D., Bouquey M., Muller R. Analytical solution of free radical polymerization: Applications-implementing gel effect using CCS model // Macromolecules. 2014. P. 2-13.Law W.P., Wan Hanisah W.I., Gimbun J. Modeling of methyl methacrylate polymerization using MATLAB // Chemical product and process modeling. 2016. P. 1-12.Law W.P., Wan Hanisah W.I., Gimbun J. Modeling of methyl methacrylate polymerization using MATLAB // Chemical product and process modeling. 2016. P. 1-12.David V.V., Jorge H.O., Ricardo C.L.A., Estevez M. Autoacceleration in Bulk Free-Radical Polymerization: Effect of Chain Transfer // Macromolecular chemistry and physics 219. No. 5. 2017. P. 1-7.David V.V., Jorge H.O., Ricardo C.L.A., Estevez M. Autoacceleration in Bulk Free-Radical Polymerization: Effect of Chain Transfer // Macromolecular chemistry and physics 219. No. 5. 2017. P. 1-7.Вент Д.П., Лопатин А.Г., Брыков Б.А. Исследование математической модели промышленного реактора-полимеризатора // Вестник Международной академии системных исследований. Информатика, Экология, Экономика. 2018. Т. 20. Ч. I. С. 9-22.Вент Д.П., Лопатин А.Г., Брыков Б.А. Исследование математической модели промышленного реактора-полимеризатора // Вестник Международной академии системных исследований. Информатика, Экология, Экономика. 2018. Т. 20. Ч. I. С. 9-22.Брыков Б.А., Лопатин А.Г., Вент Д.П. Исследование нестационарности параметров промышленного реактора-полимеризатора на основе кинетической модели процесса радикальной полимеризации метилметакрилата // Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. М., 2017. Т. 31. № 8 (189). С. 10-12.Брыков Б.А., Лопатин А.Г., Вент Д.П. Исследование нестационарности параметров промышленного реактора-полимеризатора на основе кинетической модели процесса радикальной полимеризации метилметакрилата // Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. М., 2017. Т. 31. № 8 (189). С. 10-12.Лопатин А.Г., Брыков Б.А., Вент Д.П. Исследование устойчивости робастной нечеткой системы управления химическим реактором периодического действия // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. № 12-1. С. 10-17.Лопатин А.Г., Брыков Б.А., Вент Д.П. Исследование устойчивости робастной нечеткой системы управления химическим реактором периодического действия // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. № 12-1. С. 10-17.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.