Dynamické více-škálové modely plynně- a kapalně-disperzních polymeračních procesů zahrnují popis složité interakce reakčních, fázově-separačních, sorpčně-termodynamických, reologických a transportních procesů. Modely popisují nejen konverzi, ale také vývoj molekulární architektury polymerů a distribuce velikosti a morfologie polymerních částic včetně různých aglomeračních dějů.
Doktorský projekt se soustředí jednak na polo-vsádkové emulzní kopolymerace, jednak na růst částic polyolefinů v reaktorech (který je také polo-vsádkovým dějem). Pro polo-vsádkové procesy se v průmyslu používají po desítky let robustní recepty s předepsanou směsí reaktantů, reakčními podmínkami a časovou sekvencí dávkování reaktantů či úpravy reakčních podmínek. Procesní modely umožňují zkrácení doby vsádky, udržení požadované o…n-spec kvality produktu a další benefity. Produkci stávajících reaktorů tak lze s minimálními investičními náklady potřebnými pro instalaci sensorů zvýšit o 20% a proto je procesní modelování polymeračních procesů žádanou dovedností. Modelování tak umožňuje přejít z řízení procesu na základě receptu k on-line optimalizaci procesu na základě jeho aktuálního stavu. Podobného zlepšení lze dosáhnout u polo-vsádkových procesů ve farmaceutických, potravinářských a kosmetických výrobách.
Doktorand se seznámí s koncepty off-line a on-line optimalizace trajektorie procesu, s technikami validace a redukce modelu, s modelováním vztahu struktury a aplikačních vlastností polymeru, s konceptem tzv. soft-senzorů atd. Ve své práci bude navazovat na řadu modelů již dříve vyvinutých na našem pracovišti. Doktorand získá nejen rozsáhlé znalosti z oblastí polymeračního reaktorového a materiálového inženýrství, dispersních systémů, fyziky polymerů, koloidní chemie a reologie, ale také řadu zkušeností s modelováním a nástroji nejmodernějších otevřených procesních simulátorů. Na projektu bude spolupracovat nejen v týmu doktorandů na našem pracovišti, ale také se spolupracujícími firmami a univerzitami.
Info: tel. 220 44 3296, č.dv. B-145, e-mail jkk@vscht.cz, web http: kosekgroup.cz
ANNOTATION
Dynamic multi-scale models of gas- and liquid-dispersion polymerization processes include the description of complex interactions of reaction, phase-separation, thermodynamic, rheological and transport processes. Models describe not only conversion, but also evolution of molecular architecture of polymers and distribution of sizes and morphology of polymer particles including various agglomeration phenomena.
This Ph.D. project shall focus on the semi-batch emulsion copolymeri-zation and the growth of polyolefin particles (which is in principle also a semi-batch process). Robust recipes with prescribed mixture of reactants and time-sequence of reactant dosing and changes of reactor conditions are employed in industry for decades. Process models allow shortening the batch period, maintaining the required… on-spec quality of produced grades and other benefits. The production capacity of existing reactors thus can be increased about 20% with minimum expenses for the installation of sensors. Process modeling thus allows to upgrade from recipe-driven to actual state-driven control of the polymerization process. Similar improvement can be achieved for semi-batch processes in pharmaceutical, food and personal-care industry.
Ph.D. student shall become familiar with concepts of off-line and on-line optimization of process trajectory, with model validation and reduction, with modeling the structure-property relationships, with the concept of soft-sensors etc. He/she shall continue in the development of models existing in our research laboratories. PhD student will become familiar not only with polymer reaction and material engineering, polymer physics, thermodynamics, colloid science and rheology, but will also become experienced in mathematical modeling with latest open-source process simulators. The project will be conducted not only with the team in our research group, but also with partners from companies and universities.
Info: phone +420 220 44 3296, office B-145, e-mail jkk@vscht.cz, web http: kosekgroup.cz
