第二章 Chylla-Haase 聚合反应器的结构及工艺流程
2.1 引言
在前一章中，我们已经对 Chylla-Haase 聚合反应器的一些控制方法进行了总结。本章主要介绍 Chylla-Haase 反应器的结构以及在反应时它的主要特点及难点。
2.2 Chylla-Haase 反应器的基本结构
化工过程生产的主要目的就是化学反应能否安全稳定的进行，能否产生期望的经济效益。作为化学反应的场所，化学反应器的地位非常重要的。在石油化工生产中，反应产率的提高，后处理的负荷的减少，生产成本的降低，以及化学反应能否安全稳定的进行，都与化学反应器密切相关[38]。化学反应器的分类如下：按物料进出的状况，可以将其分为连续式和间歇式；按照化学反应器的结构特点，可分为釜式、塔式、管式等；按物料流程来分类，有单程反应器和循环反应器两类；其他的分类方法，这里就不赘述了。在本文中，Chylla-Haase 反应器可以被归类为半间歇釜式反应器。
2.2.1 Chylla-Haase 反应器结构
Chylla-Haase 反应器的结构图如下，可以看到，其主要由一个搅拌桨和带有夹套的反应釜组成。搅拌器的作用顾名思义，是对反应物料进行搅拌，这是为了避免反应物料的浓度、温度等分布不均匀。反应釜的温度是通过反应釜外壁的夹套内冷流和热流的量进行控制。搅拌器可以使参加反应的物料混合均匀，其选择标准与反应物的粘度、反应过程的特性以及传热要求等有关。由于本文研究的对象过程为半间歇过程，因此反应釜釜顶有一个加料口，夹套内通过冷却水和热蒸汽与釜内物料换热。对于理想半间歇聚合反应釜，必须假设如下条件成立[39]：反应釜内的物料浓度、物料温度应该是均匀的，反应釜内物料的反应时间是同步的。对于实际反应器，当搅拌釜的搅拌效率足够高，搅拌足够充分时，实际反应器可以按照理想反应器计算。
2.2.2 Chylla-Haase 反应器的控制要求
本文主要从四个方面来考虑 Chylla-Haase 反应器的控制问题：（1） 物料平衡对化学反应器来说，物料平衡控制是最基本的控制，从稳态角度考虑，流入量应等于流出量。在间歇过程中，批次开始前的投入量应与批次结束后的物料相等。由于本文所建立的 Chylla-Haase 反应器模型为机理模型，因此物料平衡非常重要。（2） 能量平衡化工反应，尤其是聚合反应往往伴随着大量的放热，因此能量平衡也很重要。简单的说，对 Chylla-Haase 反应器来说，能量平衡就是进入反应器的热量与流出反应器的热量相等。在化工反应过程中，能量平衡尤其重要，反应器能否安全生产，产品质量能否达到工艺要求，都与能量平衡控制有的密切的关系。（3） 约束条件在化工反应过程中，为了防止工艺参数进入危险区域或不正常工况，必须设置一些限制条件，在参数不正常时报警，或是切断反应，这是化工安全生产所必须做到的保护性控制。
第二章 Chylla-Haase 聚合反应·····················11
2.1 引言 ·········································· 11
2.2 Chylla-Haase 反应器的··························· 11
2.3 化学反应中的一些·························· 13
2.4 Chylla-Haase 反应器的···························· 14
第三章 Chylla-Haase 反应器···············19
3.1 引言 ··················································· 19
3.2 Chylla-Haase 反应器···························· 19
3.3 Chylla-Haase 聚合反应··································· 19
3.4 Chylla-Haase 反应器模型···························· 19
第四章 Chylla-Haase 模型的·····················41
4.1 引言 ·················································· 41
4.2 线性周期系统 ··············································· 41
4.3 线性周期系统的特征及································· 42
第五章 结束语
当前间歇和半间歇的研究问题一般是在仿真对象上进行，这与间歇过程的特点有关，常见的仿真对象和机理模型针对的通常是间歇过程，对于半间歇过程却少有涉猎。本文建立了一个比较典型的半间歇聚合反应的模型，为以后研究半间歇反应过程提供了一个很好的平台。同时，本文还研究了该模型的经济效益问题，运用优化的方法求得 Chylla-Haase 反应器的最优温度曲线，并基于该曲线实现高精度的跟踪控制目的。具体的研究内容如下：
1、通过深化了解 Chylla-Haase 反应器的特点和建模所需的相关知识，本文建立了Chylla-Haase 反应器的机理模型，其中的一些重要中间参数在模型中进行了在线更新。建立模型后，全面的分析了表征模型聚合特性的参数，并对模型进行了批次内和批次间的验证。
2、根据实际生产的目的，对建立的模型数据进行采样，建立了输入变量为反应釜温度，输出变量为聚合物产量的支持向量机回归模型。该模型的建立是为了获得最优温度曲线。通过优化的方法得到该曲线，并将曲线带入建好的 Chylla-Haase 反应器模型中进一步验证，验证结果证实了曲线的正确性，在接下来的控制问题中将该曲线作为设定值。
3、将 Chylla-Haase 反应器模型根据工艺特征分为三个阶段，通过最小二乘递推算法进行分段线性化，得到具有周期特性的线性化模型。采用周期系统状态反馈的策略，通过反馈控制律对分段线性化的周期系统进行控制。
4、将得到的反馈控制律作用于 Chylla-Haase 反应器模型上，由于反馈控制律的在线性模型上获得，并不能得到较好的控制性能。对控制方法进行改进，引入广义的积分作用。以前面得到的温度曲线为设定值，控制 Chylla-Haase 反应器内的温度使其跟踪设定值，并满足控制精度要求，并与常规控制方法作比较。
参 考 文 献
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