Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Nasresfahany
محسن نصراصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
عبدالجلیل کریمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1382

TITLE

Optimization of temperature trajectory in vinyl chloride monomer polymerization using genetic algoritm
Vinyl Chloride Polymerization is known to be auto accelerating. The reaction rate increase with conversion. Because of these phenomena, substantial reactor productivity at early conversion can be lost because the heat-removal capacity of the reactor is not fully utilized until near the end of the polymerization. For this reason it is desirable to speed up the polymerization at the beginning and slow it down near the end. This rate adjustment can be achieved by running the polymerization hotter in the beginning and then cooling. Optimization methods exploit the repetitive nature of batch processes to adapt the optimal operating policy in the presence of uncertainty. For problems where terminal constraints play a dominant role in optimization, system can be operate close to the optimum simply by satisfying terminal constraints. The Genetic Algorithm optimization scheme is illustrated in simulation for the minimization of the batch time of a suspension polymerization process with terminal constraints on number of average molecular weight, rate of reaction, heat removal capacity. We have written a scientifically based computer model for the polymerization designed specifically to simulate such temperature-programmed reactions. The model has a molecular weight predictor. By using single initiator and a very simple straight-line temperature-programmed reaction, the time to 85% conversion can be reduced 20 percent. This is a substantial increase in productivity. Keywords: Batch reactor, Suspension Polymerization, Dynamic Optimization, GA Optimization, batch to batch optimization.
برای افزایش تولید و بهره وری وکاهش هزینه واحد تولید پی وی سی محاسبات کامپیوتری امری ضروری است زیرا هرگز مجاز نخواهیم بود که شرایط مناسب را با تغییر بر روی واحد صنعتی پی وی سی بدست آوریم، بنابراین در این تحقیق در ابتدا معادلات حاکم بر واحد تولید پی وی سی بررسی شده اند و سپس با استفاده از این معادلات و روابط ریاضی حاکم بر آن شرایط بهینه عملکرد راکتور بدست می آید. در ادامه نیز با توجه به روند منطقی بهینه سازی، رفتار مدل بدون بهینه سازی بررسی گردید و شبیه سازی بر مبنای مدل حاکم انجام گردید و ناهنجاری های مدل نیز بررسی گردید زیرا طی بهینه سازی ممکن است شرایط بهینه به گونه ای باشد که مدل حاکم پاسخگو نباشد یا حل معادلات جبری و دیفرانسیلی حاکم به شدت سخت و غیر خطی باشند. از آنجایی که در حال حاضرواکنشهای پلیمریزاسیون وینیل کلراید در دمای ثابت انجام می شود هدف کار ما ارایه یک مدل سینتیکی ساده با استفاده از مدلهای قبلی و آخرین یافته های علمی و عملی برای مشخص نمودن پروفیل دمایی بهینه و نحوه تغییرات آن با دما با استفاده از روش های بهینه سازی و با در نظر گرفتن محدودیت انتقال حرارت در راکتور و وزن مولکولی متوسط عددی می باشد، به عبارت دیگر بتوان با انجام واکنش در دمای غیر همدما زمان انجام واکنش راکاهش داد . در این تحقیق برنامه شبیه سازی با استفاده از معادلات پیوستگی ، موازنه جزیی و کلی وبا استفاده از روش مومنــت و توسط برنامه MATLAB صورت پذیرفت که نتایج بدست آمده از برنامه شبیه ساز با نتایج تجربی تطابق خوبی را نشان می دهد و در نهایت بهینه سازی راکتور بر اساس مدل بدست آمده و با در نظر گرفتن محدودیت های انتقال حرارت و وزن مولکولی متوسط عددی با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام گردید. با بررسی های انجام شده بر روی روش ترسیمی در ابتدا تقریب خوبی از پروفیل دمایی بهینه با استفاده از این روش بدست آمد و سپس با استفاده از روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک پروفیل دمایی دقیق بهینه حاصل گردید. بررسی نتایج حاصل از پروفیل دمایی بهینه و مقایسه آن با حالت همدما برای رسیدن به یک درصد تبدیل مشخص نشان می دهد که مدت زمان انجام واکنش در راکتور آزمایشگاهی حدود 23% از حالت همدما کمتر است و در راکتور صنعتی نیز مدت زمان انجام واکنش نسبت به حالت همدما 15% کاهش یافته است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی