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探索高温高压反应釜的温度控制难点

摘要 : 高温高压反应釜温度控制的难点主要反映在,化学反应的生产过程伴随着物理化学反应、生化反应、相变过程及物质和能量的转换和传递,因而是一个十分复杂的工业生产过程。

  高温高压反应釜温度控制的难点主要反映在:

  1.复杂性、时滞性和非线性

  化学反应的生产过程伴随着物理化学反应、生化反应、相变过程及物质和能量的转换和传递,因而是一个十分复杂的工业生产过程;

  所用反应釜容量大、釜壁厚,因此是一个热容量大、纯滞后时间长的被控对象;

  随着反应的进行,各传热媒体的传热系数成非线性变化,并且对各种外界环境的变化比较敏感;加上反应过程增益变化也会很大,甚至增益变化方向都是不一样的;而且随着反应的进行,釜内固体颗粒增多,釜的传热系数也会随着发生不规则变化。

  2.难控性

  反应过程中由于化学反应放热过程的复杂性和非线性,各传热媒体的传热系数成非线性变化,并对各种外部干扰的影响较敏感,使得控制有一定的难度;

  反应过程中如果热量移去不及时、不均匀,会使反应温度一直往上升,极易因局部过热而造成“飞温”现象,产生“爆聚”;反之,如果热量移去过多,会造成反应温度一直往下跌,造成反应熄灭。而聚合反应好坏的主要因素就是高温高压反应釜温度控制的好坏,温度的变化将直接影响产品的质量和产量,所以此过程中的温度控制是重点也是难点;

  反应工艺以及反应设备的约束及外界环境对反应影响的不确定性因素也使得控制的难度增加。

  3.建模难

  反应过程化学反应机理较为复杂,尤其是聚合反应过程设计物料、能量的平衡,反应动力学等,加上外界条件如原料纯度、催化剂类型、原料添加数量的变化、热水温度、循环冷却液流量的变化等对系统的影响较大,推导机理模型较为困难;又由于化学反应放热过程的复杂性和非线性,随着反应的进行,各传热媒体的传热系数不规则变化对各种外部干扰的影响比较敏感,依照机理法和zui小二乘法等传统的建模方法,要建立反应过程的精确数学模型是非常困难的。