파라미터 추정을 이용한 산업용 회분식 반응기의 열수지 모델링 방법

이대욱; 정찬목; 이광순

HWAHAK KONGHAK, Vol.34, No.4, 525-533, August, 1996

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파라미터 추정을 이용한 산업용 회분식 반응기의 열수지 모델링 방법

Heat Balance Modeling for Industrial Batch Reactors Using Parameter Estimation

이대욱, 정찬목, 이광순

초록

자켓이 달린 산업용 회분식 반응기의 공정분석과 제어계 개선을 위한 일반적인 열수지 동특성 모델을 제시하였다. 제시한 모델은 반응기와 자켓주위의 열수지식으로 구성되어 있으며 조정 파라미터로써 현장 운전 자료를 이용하여 쉽게 추정할 수 있는 총괄 열전달 계수를 가지고 있다. 자켓내부의 흐름을 관형 흐름 모델(Plug Flow Model, PFM)또는 N개의 혼합반응기가 직렬로 연결된 모델(N mixed-reactors-in-series, MFM)로 근사하여 자켓내의 온도 분포를 반영하였다. 산업용 고분자 중합 반응기인 EPS(Extended PolyStyrene)반응기의 거동을 제시한 모델을 이용하여 예측하였다. 결과적으로, 현장자료에 의해 조율된 모델이 실제 공정 자료를 매우 잘 예측하고 있음을 알 수 있었다. 또한, 자켓 내부의 온도 분포 예측성능은 MFM이 PFM에 비하여 매우 뛰어남을 알 수 있었다.

We have proposed a generic dynamic heat balance model of industrial batch reactors with jacket for analyzing the processes and improving reactor control. The proposed model is composed of heat balances for the reactor and jacket and has one adjuctable parameter, the overall heat transfer coefficient, which can be easily estimated using reactor operation data. The temperature distribution in the jacket was reflected in the model by approximating the flow phenomena as the plug flow model(PFM) or N mixed-reactors-in-series model(MFM). As an application, the model was used to predict the behaviors of an industrial EPS(Extended Poly Styrene) polymerization reactor. As a result, it was found that the model after tuning can predict the reactor behaviors very closely to the real data. And also we could find out that the prediction performance of MFM is much better than that of PFM.

Keywords:Heat Balance Modeling;Parameter Estimation;Prediction;Error Method;Batch Reaction Control

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