Geri Dön

Multicomponent batch distillation column simulation and state observer design

Çok değişkenli kesikli damıtma kolonu benzetimi ve durum gözlemleyici tasarımı

  1. Tez No: 119258
  2. Yazar: UĞUR YILDIZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CANAN ÖZGEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Kesikli Damıtma, Benzetim, Durum Gözlemleyici, Kalman Filitre. vı, Batch Distillation, Simulation, State Observer, Kalman Filter. IV
  7. Yıl: 2002
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 197

Özet

oz.. ÇOK BILEŞENLI KESİKLİ DAMITMA KOLONU BENZETİMİ VE DURUM GÖZLEMLEYİCİ TASARIMI Yıldız, Uğur Yüksek Lisans, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Canan Özgen Aralık 2002, 180 sayfa Kesikli ve sürekli damıtma işlemlerinin denetimindeki en önemli sorunlardan biri, derişim ölçümlerindeki zorluklardır. Bu problem, durum gözlemleyicisi (state observer) kullanılarak, kolaylıkla ölçülebilen gerçek zamanlı sıcaklık verilerinden derişim tahminleri yapılarak çözülebilmektedir. Bu çalışmada amaç, çok bileşenli bir kesikü damıtma kolonundaki ürün derişimlerini sıcaklık ölçümlerinden tahmin edecek bir durum gözlemleyicisi tasarlamak ve geliştirilen bir kolon benzetimi kullanarak, bu gözlemleyiciyi sınamaktır. Bunu gerçekleştirebilmek için ilkolarak çok bileşenli bir kesikli damıtma kolon modeli hazırlanmış ve örnek bir kolonun kullanıldığı literatür verileriyle karşılaştırılmıştır. Benzetim programının geçerliliğinin sınanmasından sonra, başarım değerlendirmelerinde bu program kurmaca bir süreç olarak kullanılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında, Geliştirilmiş Kalman Filitre(GKF), kolonun basitleştirilmiş bir modeli kullanılarak tasarlanmış ve performansının incelenmesi için cyclo-hexane, n-heptane ve toluene karışımının ayrıştırılması için kullanılan 8 tepsili bir kesikli damıtma kolonunda kullanılmıştır. GKF'de kullanılan basitleştirilmiş model, başlıca nedeni buhar - sıvı denge ilişkisinin basitleştirilmesinden doğan, detaylı modelden bazı sapmalar içeren bir sonuç vermiştir. Performans değerlendirmelerinde, GKF ayar parametreleri olan, süreç gürültüsü kovarians matriksi köşegen elemanları ve süreç ölçüm model gürültüsü kovarians matriksi köşegen elemanları, 50 - lxl0~7 ve 0.5 - 5xl08 değerleri arasında değiştirilerek, en iyi değerler 0.00001 ve 5000 olarak bulunmuştur. Ayrıca, ölçüm sayısının etkisi incelenerek bileşen sayısı kadar ölçüm sonucuna varılmıştır. Ölçüm aralığının etkisi de incelenerek performans üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu gözlemlenmiş ve mevcut hesaplama imkanları doğrultusunda belirlenmesi gerektiği tespit edilmiştir. Kolon denetimi tasarlanan GKF gözlemleyici kullanılarak yapılmış ve gözlemleyici, değişken geri döngü işletimindeki çok bileşenli damıtma kolonu ürün saflığının denetiminde başarı ile kullanılmıştır.

Özet (Çeviri)

ABSTRACT MULTICOMPONENT BATCH DISTILLATION COLUMN SIMULATION AND STATE OBSERVER DESIGN Yıldız, Uğur M.S., Department of Chemical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Canan Özgen December 2002, 180 pages In the control of batch and continuous distillation columns, one of the most challenging problem is the difficulty in measuring compositions. This problem can be handled by estimating the compositions from readily available on line temperature measurements using a state observer. The aim of this study is to design a state observer that estimates the product composition in a multicomponent batch distillation column (MBDC) from the temperature measurements and to test this observer using a batch column simulation. To iiiachieve this, first a model for MBDC is prepared and compared with the data from literature where a case column is utilized. After checking the validity of the simulation package, it is used as a fictitious process for the performance evaluations. In the second phase of the study, an extended Kalman Filter (EKF) is designed by utilizing a simplified model of MBDC and it is implemented for performance investigation on the case column with 8 trays separating the mixture of cyclo- hexane, n-heptane and toluene. The simplified model utilized in EKF results in response, which have some deviation with rigorous model, mainly due to the simplification of vapor-liquid equilibrium relationship. In the performance evaluation, the tuning parameters of EKF; the diagonal terms of process noise covariance matrix and the diagonal terms of measurement model noise covariance matrix are changed in the range of 50 - İ2İ0-7 and 0.5 - 5:rl08 and the optimum values are found as 0.00001 and 5000, respectively. The effect of number of measurement points is also investigated with a result of number of component measurements. The effect of measurement period value is also studied and found that it has a major effect on the performance which has to be determined by the available computational facilities. The control of the column is done by utilizing the designed EKF estimator and the estimator is successfully used in controlling the product purities in MBDC under variable reflux-ratio operation.

Benzer Tezler

  1. Process synthesis studies in baten distillation column design and operation

    Kesikli damıtma kolonlarının tasarımı ve işletimi için proses sentezi

    DİLEK ALKAYA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1997

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TÜRKER GÜRKAN

  2. Control and simulation studies for a multicomponent batch packed distillation column

    Çok bileşenli kesikli bir dolgulu damıtma kolonunda kontrol ve benzetim çalışmaları

    HATİCE CEYLAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CANAN ÖZGEN

  3. Şlempe arıtım tesisi atığı kondensatın damıtma yöntemi ile değerlendirilmesi

    Başlık çevirisi yok

    HAKAN DEMİRAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Kimya MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. M. ERCENGİZ YILDIRIM

  4. Multicomponent ion exchange on zeolite 4A

    Zeolit 4A üzerinde çoklu iyon değişimi

    BİJEN KADAİFCİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. HAYRETTİN YÜCEL

  5. Multicomponent ion exchange on synthetic zeolites

    Sentetik zeolitlerle çok bileşenli iyon değiştirme

    ELİF BEŞEL DÜZGÜN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAYRETTİN YÜCEL