Sviluppo di un algoritmo per il controllo di processo applicato ad un reattore in soluzione per la produzione di poliolefine

Il presente lavoro di tesi riguarda lo sviluppo e l’implementazione di un algoritmo per il controllo di processo applicato alla sezione di reazione di un processo per la produzione di copolimeri olefinici. Tale algoritmo, chiamato Stoichio, è già esistente, scritto in Excel Visual Basic for Application (Excel VBA) e tuttora applicato alla cosiddetta linea in soluzione dell’impianto pilota PO2 del sito LyondellBasell di Ferrara. Tuttavia, i protocolli di comunicazione tra l’ambiente di codice e il DCS, a partire da marzo 2023, non saranno più supportati, per cui è necessaria una nuova versione dell’algoritmo scritta in un’ambiente di codice diverso (Python). L’impianto su cui è applicato l’algoritmo prevede una sezione di reazione in soluzione in cui si forma il copolimero, una sezione di devolatilizzazione in cui il polimero viene separato da solvente e monomeri non reagiti, una sezione di pellettizzazione in cui si formano i pellet di copolimero prodotto, e una sezione di distillazione in cui si separano gli oligomeri formati (pesanti) e idrogeno (leggeri) da solvente e monomeri non reagiti per ricircolare quest’ultimi in ingresso ai reattori. In particolare, l’algoritmo deve prendere in ingresso dati dall’impianto pilota in tempo reale, tra cui temperatura, pressione e densità dei reattori, portata delle varie correnti, composizione della corrente di ricircolo ecc. Questi input vengono utilizzati per risolvere un complesso sistema di equazioni (tra cui l’equazione di stato PC-SAFT, bilanci di materia ed equazioni per l’incorporazione dei monomeri nel polimero) in modo da calcolare in tempo reale, con tre cicli di iterazione annidati, una serie di variabili in uscita che devono tornare a DCS. Infine, saranno necessarie nuove interfacce utili al processista per la preparazione delle “ricette” per nuovi polimeri. Il presente lavoro è stato svolto presso il centro Ricerche e Sviluppo “Giulio Natta” nella sede di Ferrara di LyondellBasell.