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Title: Modelización, simulación y control de un reactor tubular de alta presión
Authors: Muñoz Hernández, Helmer
Advisors: Muñoz Hernández, Luis Alfonso
Keywords: Polimerización
Reactor de flujo en pistón
Modelado
Simulación
Balance de masa
Control multivariable
Issue Date: 2010
Publisher: Universidad de Ibagué.
Citation: Muñoz Hernández. H. (2010). Modelización, simulación y control de un reactor tubular de alta presión. [Tesis Maestría, Universidad de Ibagué]. http://repositorio.unibague.edu.co:80/jspui/handle/20.500.12313/278
Abstract: The complex world of polymerization has become an important topic for research due mainly to the great investments it demands and the difficulty in operation of the huge plants that exist to produce polymers. Many papers have been written about this, most of them focusing on the reactor performance and its stability. In the present work a model and simulation for the high pressure polyethylene tubular reactor has been made, but taking into account not only the performance of the reactor by separate but also its interaction with the whole mass balance, in such a way that an integrated model is obtained to study various operating conditions and their effect on exit monomer conversion, peak temperature and number and weight degree of polymerization. At the end, a multivariable control strategy has been implemented (LQR by using Kalman filter) to be compared with PID control (decoupled dynamic PID). It is important to remark the use of MATLAB/SIMULINK software, to model and simulate the complete process. The aim of this study is to make a suitable model for control purposes, in order to try, in the future, different schemes since the point of view of control. The idea is to try new approaches of control strategies like neural model based predictive control which may appear to be promising, due to the complexity of the system. The mass balance involves 13 CSTRs, but more of them can be added to the model. Also, the reactor is simulated using a set of 10 highly nonlinear stiff differential equations, but of course, more equations can be added. In this way, this is a good exercise in the sense that the integrated model (mass balance-reactor), takes into account the complete set of variables intervining in the process.
Description: El complejo mundo de la polimerización se ha convertido en un tema importante para la investigación, debido principalmente a las grandes inversiones que requiere y la dificultad en la operación de las plantas enormes que existen para producir polímeros. Muchos artículos se han escrito sobre esto, la mayoría de ellos centrados en el rendimiento del reactor y su estabilidad. En el presente trabajo se modela, simula y controla un reactor tubular (plug flow reactor) de alta presión, teniendo en cuenta no sólo el rendimiento del reactor por separado, sino también su interacción con el balance de masa, de tal manera que se obtiene un modelo integrado para estudiar varias condiciones de operación y su efecto en salidas como conversión de monómeros, temperatura máxima y el número y el grado de polimerización. Es importante remarcar el uso de MATLAB / SIMULINK para modelar y simular el proceso completo. El objetivo de este estudio es hacer un modelo adecuado para su control, a fin de tratar, en el futuro, diversas estrategias de control. La idea es intentar nuevos enfoques de las estrategias de control como modelo neuronal basado en control predictivo que puede parecer prometedor, debido a la complejidad del sistema. Sin embargo, en este trabajo solamente se aborda una estrategia de control multivariable, comparando el control clásico PID con el control multivariable LQR, usando el filtro de Kalman. El balance de masa involucra 13 CSTRs, pero en la realidad son más de 60. Además, el reactor se simula mediante un conjunto de 10 ecuaciones diferenciales no lineales altamente rígido, pero de hecho, más ecuaciones se pueden añadir al modelo. De esta manera, este es un buen ejercicio en el sentido de que el modelo integrado (balance de masa del reactor), tiene en cuenta el conjunto completo de variables intervinientes en el proceso.
URI: http://repositorio.unibague.edu.co:80/jspui/handle/20.500.12313/278
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