Kesikli bir polimetil metakrilat (pmma) reaktörünün sıcaklığının kendinden ayarlamalı pıd yöntemi ile kontrolü

Yıl 2013, Cilt: 29 Sayı: 2, 114 - 125, 01.04.2013

Ali Emre Üntürk Sebahat Erdoğan Ayla Altınten Mustafa Alpbaz

Öz

Kesikli polimerleşme prosesi uygulanabilirliği ve esnekliği yüzünden endüstride sıkça kullanılır. Endüstriyel kesikli polimerleşme sistemlerinde, ana amaç tepkime süresini düşürmek ve aynı zamanda is tenen özelliklerde ürün elde etmektir. Polimer reaktörlerinin tasarım ve kontrolünde, reaksiyon ısısının ortamdan uzaklaştırılması ve ideal bir karışım sağlanması büyük önem taşır. Reaktör içindeki sıcaklık ve ısıl koşullar polimer kalitesini ve dönüşümünü çok fazla etkiler. Bu çalışmada metil metakrilat (MMA) polimerleşme reaktörünün dinamiği incelenmiş ve ceketli kesikli bir reaktörde ısıtıcının verdiği ısı miktarı ayarlanarak, kendinden ayarlamalı PID kontrol ile sıcaklık kontrolünün performansı araştırı lmıştır. Çalışma teorik ve deneysel olmak üzere iki kısımdan oluşmuş ve teorik sonuçlar deneysel çalışmada kullanılmıştır. Teorik çalışmada, kütle ve enerji denklikleri kurulup, çözümleri yapılmıştır. Genetik algoritma (GA), kendinden ayarlamalı PID kont rolün model ve ayar parametrelerinin bulunmasında kullanılmıştır. Bu parametreler kullanılarak, polimerleşme üç işletim koşulunda gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmada çözelti polimerleşmesi seçilmiş, MMA, toluen ve benzoil peroksit (BPO) sırasıyla mono mer, çözücü ve başlatıcı olarak kullanılmıştır. Deney esnasında alınan numuneler ile istenen monomer dönüşümü ve ortalama molekül ağırlık değerlerine ulaşılıp ulaşılmadığına bakılmıştır. Sonuç olarak parametreleri GA ile bulunan kendinden ayarlamalı PID ko ntrol yönteminin reaktör içi sıcaklığını istenen set noktasında başarı ile tutabildiği ve istenilen özelliklere sahip polimetilmetakrilat ürün elde edildiği gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Polimetil metakrilat (PMMA), kesikli reaktör, genetik algoritma, kendinden ayarlamalı PID kontrol

Self-tuning pid control of temperature of a batch polymethylmethacrylate (pmma) reactor

Öz

The batch polymerization process is widely used in industry for its availability and flexibility in operations. The main objective in the batch polymerization process is to obtain the desired polymer properties as well as to reduce the batch reaction time. In the design and control of polymerization reactor, it is very important removing the heat of reaction and good ideal mixing. Temperature profiles and thermal conditions in the reactor cause significant changes in polymer quality and polymer conversion. In this study, the dynamic of methylmethacrylate (MMA) polymerization reactor and the performance temperature control by using self - tuning PID control method have been investigated by manipulating the heat flow through the heater in the jacketed batch rea ctor. This study proceeded in two stages namely theoretical and experimental, carrying the results from first to second. In theoretical work, mass and energy balance equations for this batch polymerization reactor were derived and solved. Genetic algorithm (GA) was used to find model parameters and tuning parameters of self - tuning PID control. By using these parameters polymerization have been carried out at different operation temperature. In this study, a solution polymerization was chosen, and MMA, tolue ne and benzyl peroxide (BPO) were used as monomer, solvent and initiator, respectively. During the experiments, the samples for conversion and molecular weight measurements were taken from the reactor at certain intervals. As a result, it was seen that sel f - tuning PID controller with the parameters found with GA resulted in a good performance for maintaining the reactor temperature at the desired set point and PMMA with desired properties was obtained.

Anahtar Kelimeler

Polimetil metakrilat (PMMA), kesikli reaktör, genetik algoritma, kendinden ayarlamalı PID kontro

Kaynakça

• Demir, N., İhtiyoloji. İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Yayınları, No: 219, 396s. İstanbul, 1992.
• Kjorsvik, E., Rhersen, L., Histomorphology of the Early Yolk-Sac Larva of the Atlantic Halibut (Hippoglossus 17. Scott, J.E., Dorling, J., Differential staining of acid hippoglossus L.) an Indication of the Timing of Functionality. J Fish Biol, 41 1–19, 1992.
• Ekingen, G., Balık Anatomisi. Mersin Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi Yayınları, No: 1, 254s. Mersin, 2001.
• Osman, A.H.K., Caceci, T., Histology of the Stomach of Tilapia nilotica (Linnaeus 1758) from the River Nile. J Fish Biol, 38: 212–223, 1991.
• Boulhic, M., Gabaudan, J., Histological study of the organogenesis of the digestive system and swim bladder of the Docer Sole, Solea solea (Linneaus 1758). Aquaculture, 102: 373–396, 1992.
• Clarke, A.J., Witcomb, D.M., A study of the histology and morphology of the digestive tract of common eel (Anguilla anguilla). J Fish Biol, 16: 159–170, 1980.
• Ross, M.H., Reith, E.J., Histology a text and atlas, 15. acylated sialic acids. J Histochem Cytochem, 24: 1225– 1230, 1976.
• Lev, R., Spicer, S.S., Specific staining of sulphate groups with alcian blue at low pH. J Histochem Cytochem, 12: 309, 1964.
• glycosaminogkycans (mucopolysaccharides) by Alcian blue in salt solutions. Histochemie, 21: 277–285, 1965.
• Gomori: Gomori’s Aldehyde Fuchsin stain. In: cellular pathology technique (C FA Culling, RT Allison, and WT Barr, eds). Butterworths, pp.238–240, London, 1952 19. Spicer Mayer: Aldehyde Fuchsin/Alcian Blue. In: cellular pathology technique (C.F.A. Culling, R.T. Allison, and W.T. Barr, eds) Butterworths, 233p, London, 1960.
• McManus, J.F.A., Histological and histochemical uses of periodic acid. Stain Technol, 23: 99–108, 1948.
• Mowry, R.W., Alcian blue techniques for the histochemical study of acidic carbohydrates. J Histochem Cytochem, 4: 407–408, 1956.
• Ribeiro, L., Sarasquete, C., Dinis, M.T., Histological pp.419-423, New York, 1985.
• Baran, İ., Timur, M., Balık Bilimi. Ankara Üniversitesi Veteriner Fakültesi Yayınları, No: 392, 176s. Ankara, 1983.
• Çelikkale, M.S., Balık Biyolojisi. Karadeniz Teknik Üniversitesi Sürmene Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Yüksekokulu Yayınları, No:101, 387s. Trabzon, 1991.
• Çetinkaya, O., Balık Besleme. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, No: 9, 137s. Van, 1995.
• Lee, J.H., Ku, S.K., Park, K.D., Lee, H.S., Immunohistochemical study of the gastrointestinal endocrine cells in the Korean aucha perch. J Fish Biol, 65: 170–181, 2004.
• Hibiya, T.,: An atlas of fish histology. College of Agriculture and Veterinary Medicine Nihon Üniv., No: 154, 147p. Tokyo, 1982.
• Rombout, J.H., Reinecke, M., Immunohistochemical localization of (neuro) peptide hormones in endocrine cells and nerves of the gut of a stomachless teleost fish, Barbus conchonius (Cyprinidae). Cell Tissue Res, 237(1): 57–65, 1984.
• Culling, C.F.A., Reid, P.E., Dunn, W.L., A new histochemical method for the identification and visualization of both side chain acylated and non
• and histochemical development of the digestive system of Solea senegalensis larvae. Aquaculture, 171: 293– 308, 1999.
• Pedini, V., Scocco, P., Radaelli, G., Fagioli, O., Ceccarelli, P., Carbohydrate histochemistry of the alimentary canal of the shi drum, Umbrina cirrosa L. Anat Histol Embryol, 30: 345-349, 2001. Garcia, 24. Diaz, A.O., A.M., Devincenti,
• C.V., Goldemberg, A.L., Morphological and histochemical characterization of the mucosa of the digestive tract in Engraulis anchoita. Anat Histol Embryol, 32: 341–346, 2003.
• Murray, H.M., Wright, G.M., Goff, G.P., A comparative histological and histochemical study of the post-gastric alimentary canal from three species of Pleuronectid, the atlantic halibut, the yellowtail flounder and the winter flounder. J Fish Biol, 48: 187–206, 1996.
• Burrin, D.G., Stoll, B., Guan, X., Glucagon-like peptide 2 function in domestic animals. Domest Anim Endocrin, 24(2): 103–122, 2003.
• Neuhaus, H., Van Der Marel, M., Caspari, N., Meyer, W., Enss, M.L., Steinhagen, D., Biochemical and histochemical study on the ıntestinal mucosa of the Common carp Cyprinus carpio L., with special
• consideration of mucin glycoproteins. J Fish Biol, 70: 1523–1534, 2007.
• Ferri, D., Liquori, G.E., Scillitani, G., Morphological and histochemical variations of mucous and oxynticopeptic cells in the stomach of the seps, Chalcides chalcides. J Anat, 194: 71–77, 1999.
• Diaz, A.O., Garcia, A.M., Figueroa, D.E., Goldemberg, A.L., The mucosa of digestive tract in Micropogonias furnieri: A light and electron microscope approach. Anat Histol Embryol, 37: 251–256, 2008.
• Gisbert, E., Sarasquete, M.C., Williot, P., Castello-Orvay, F., Histochemistry of the development of the digestive system of Siberian sturgeon during early ontogeny. J Fish Biol, 55: 596–616, 1999.
• Tibbetts, I.R. The distribution and function of mucous cells and their secretions in the alimentary tract of Arrhamphus sclerolepis krefftii. J Fish Biol, 50: 809–820, 1997.
• Domeneghini, C., Radaelli, G., Bosi, G., Arrighi, S., Giancamillo, A.D., Pazzaglia, M., Mascarello, F., Morphological and histochemical differences in the structure of the alimentary canal in feding and runt (feed deprived) white sturgeons (Acipenser transmontanus). J Appl Ichthyol, 18: 341–346, 2002.
• Scocco, P., Menghi, G., Ceccarelli, P., Histochemical differentiation of glycoconjugates occurring in the tilapine intestine. J Fish Biol, 51: 848–857, 1997.
• Park, J.Y., Kim, I.S., Kim, S.Y., Structure and mucous histochemistry of the intestinal respiratory tract of the mud loach, Misgurnus anguillicaudatus (Cantor). J Appl Ichthyol, 19: 215–219, 2003.