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Keywords:

  • state estimation;
  • on-line composition monitoring;
  • calorimetry;
  • emulsion copolymerisation;
  • acrylic polymerisation

Abstract

A non-linear state estimator that provides on-line information on residual monomer concentration and radical concentration is experimentally validated under dynamic conditions, and in particular in the presence of secondary particle nucleation. The proposed estimator uses the heat of reaction as an input. Practical methods for determining the initial values of the parameters in the energy balance are also proposed and tested on laboratory and pilot scale installations. It is shown that this method provides a robust tool for the on-line monitoring of batch (with and without shot additions of monomer, surfactant and initiator) and semi-batch emulsion polymerisation reactors. The observer was shown to converge rapidly, even under conditions where the number of particles per litre of emulsion (Np) changed rapidly.

Un estimateur d'état non linéaire fournissant des données en continu sur la concentration de monomères résiduels et la concentration de radicaux est validé expérimentalement dans des conditions dynamiques, et en particulier en présence de la nucléation des particules secondaires. L'estimateur proposé utilise la chaleur de réaction comme paramètre d'entrée. Des méthodes pratiques pour déterminer les valeurs initiales des paramètres dans le bilan énergétique sont également proposées et testées sur des installations de laboratoire et à l'échelle pilote. On montre que cette méthode constitue un outil solide pour la surveillance en ligne des réacteurs de polymérisation en émulsions discontinus (avec ou sans ajouts ponctuels de monomère, de surfactant et d'initiateur) et semi-discontinus. II s'avère que l'observateur converge rapidement, měme dans des conditions où le nombre de particules par litre d'émulsion (Np) change rapidement.