Hierarchical control of a train of continuous polymerization reactors

Authors


Abstract

A multilayer control scheme is synthesized for a series of polymerization stirred tank reactors to control the monomer conversion over the reactor line. In this work two layers of control are implemented. In the' first level digital PI or self-tuning regulators (STR) are used to control the reaction temperature of each reactor in the series by manipulating the flowrates of the coolant streams. In the second layer, a locally linear state space model, that can predict the monomer concentration in each reactor, is derived based on steady-state energy balances. A quadratic performance index is then minimized to obtain the optimal reaction profile that will bring the monomer distribution over the reactor line to its desired target value.

Abstract

On a conçu un système de contrǒle à plusieurs niveaux pour une série de réacteurs de polymérisation en cuves agitées dans le but de contrǒler la conversion du monomère à la sortie de la série de réacteurs. Dans le présent travail on utilise deux niveaux de contrǒle: (1) dans le premier, on emploie des PI numériques ou régulateurs auto-ajustés pour contrǒler la température de chaque réacteur de la série en agissant sur les débits des liquides de refroidissement; (2) pour le second niveau, on a établi un modèle spatial à état localement linéaire, basé sur des bilans énergétiques en régime stationnaire, qui permet de prévoir la concentration du monomère dans chaque réacteur. On minimise alors un indice de performance quadratique pour obtenir le profil optimal de conversion pour lequel la distribution des monomères à la sortie atteint la valeur-cible.

Ancillary