Yarı-kesikli polimer reaktörünün optimizasyonu ve kontrolü

Yapılan bu çalışmada, yarı kesikli soğutma ceketli bir stiren polimerizasyon reaktöründe sıcaklık kontrolü incelenmiştir. Reaktörde stirenin serbest radikalik çözelti polimerizasyonu gerçekleştirilerek, istenen kalitede (dönüşüm ve molekül ağırlığı) polistiren elde edilmesi hedeflenmiştir. Yarı-kesikli polimer reaktörleri son zamanlarda sürekli ve kesikli reaktörlere alternatif olarak üzerinde çalışmaların sürdüğü reaktörlerdir. Polimerizasyon reaktörlerinde, fizikokimyasal etkileşimlerin karmaşıklığından ve polimerizasyon reaksiyonların kinetiğinden dolayı karmaşık ve doğrusal olamayan bir davranış gözlenir. Proses dinamiğinin ve polimer reaktörünün doğrusal olmayan davranışının anlaşılamamasının yanı sıra, kaliteyi arttırıcı iyi yapılandırılmış bir kontrol sisteminin eksikliği de polimer tesisinin başarısını tamamen azaltmaktadır.Polimerizasyon reaksiyonları ekzotermik olduğu için reaksiyon esnasında büyük miktarlarda ısı açığa çıkmaktadır. Reaktör içi sıcaklık artışı ise polimer kalitesini etkilediğinden reaktör içi sıcaklığı kontrol edilmelidir. Sistemde sıcaklık kontrolü için kendinden ayarlamalı (self-tuning) PID kullanılmıştır ve denetici parametreleri geleneksel yöntemlerle çözümü zor veya imkansız problemlerin çözümünde kullanılan bir optimizasyon metodu olan Genetik Algoritma (GA) ile bulunmuştur.Yapılan çalışma teorik ve deneysel olmak üzere iki aşamadan oluşmuştur. Yapılan teorik çalışma ile stirenin yarı-kesikli polimerizasyon reaksiyonu için kütle ve enerji denklikleri kurulup, besleme akış hızı profil denklemi elde edilmiştir. Tüm bu veriler bilgisayar programına girilerek sistemin simülasyon programı tamamlanmıştır. Nesil sayısı, çaprazlama ve mutasyon olasılığı gibi GA'nın çalışma performansını doğrudan etkileyen parametreler için bir dizi teorik çalışma gerçekleştirilmiş ve genetik algoritmanın uygunluk fonksiyonu olarak hatanın mutlak değerinin integrali (IAE) seçilmiştir. Kendinden ayarlamalı PID denetici parametreleri deneysel sistemde kullanılmak üzere GA ile belirlenerek seçilen koşullarda deneyler gerçekleştirilip teorik sonuçlarla karşılaştırılıp yorumlanmıştır. Yapılan çalışma neticesinde GA ile kendinden ayarlamalı PID deneticinin, yarı-kesikli polimer reaktör sıcaklığını başarıyla kontrol ettiği sonucuna ulaşılmıştır.