Geri Dön

Bitkisel atık yağdan biyodizel üretiminin yapıldığı bir tepkimeli damıtma kolonunun sıcaklık denetimi

Temperature control of a reactive distillation column where biodiesel is produced from vegetable waste oil

  1. Tez No: 722146
  2. Yazar: TUBA ŞİMŞEK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN KARACAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Ankara Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 88

Özet

Bu çalışma, bitkisel atık yağlardan biyodizel üretiminin yapıldığı laboratuvar ölçekli bir tepkimeli damıtma kolonunda prosesin sıcaklık denetimini sağlamak için yapılmıştır. Bu kapsamda, teorik olarak benzetim çalışmalarına ek deneysel çalışmalar da yapılmıştır. Kazan sıcaklığındaki aşırı yükselmeler bu proseste sabunlaşmaya neden olduğundan, deneysel ve teorik benzetim çalışmaları yapılırken özellikle bu parametre üzerinde durulmuştur. Deneysel çalışmalara başlamadan önce Aspen HYSYS paket programı kullanılarak önerilen prosesin yatışkın hal benzetimi, optimizasyonu ve dinamik hal (MPC) benzetimleri yapılmıştır. Sistemin yatışkın koşul optimum işletim parametreleri; kazan ısısı 0,028 kW, geri akma oranı 3, toplam besleme akış hızı 0,0007 kmol/sa, metanol:yağ molar oranı 6:1 olarak bulunmuştur. Bu işletim parametreleri yatışkın koşul deneysel çalışmaları için kullanılmıştır. Daha sonra deneysel çalışmalardan elde edilen dinamik verilerle en küçük kareler yöntemiyle prosesin iletim fonksiyonu hesaplanmıştır. ASPEN HYSYS paket programında teorik ve MATLAB'da deneysel dinamik benzetim çalışmaları yapılmıştır. Kazan ısısına 40,50 ve 60 W değerleri verilerek kazan sıcaklığının zamanla değişiminin bulunduğu teorik ve deneysel çalışmalar karşılaştırılmıştır. Elde edilen yatışkın koşul numunelerin GC analizleri yapılmış ve kazan ısıları 40, 50 ve 60 W değerleri için sırasıyla %92,450, %94,398 ve %94,568 biyodizel içeriği tespit edilmiştir. Bu çalışmalar doğrultusunda, tepkimeli dolgulu damıtma kolonunun kazan sıcaklığının denetimi doğrusal olmayan model öngörülü denetim (NLMPC) yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. MATLAB ortamında yapılan bu benzetim kazan sıcaklığına artı ve eksi yönde set noktası etkileri verilerek yapılmıştır. Hata Mutlak Değerlerinin Toplamı (IAE) ve Hata Karelerinin Toplamı (ISE) yöntemleriyle sonuçların güvenilirliği değerlendirilmiştir.

Özet (Çeviri)

This study was carried out to provide temperature control of the process in a laboratory scale reaction distillation column where biodiesel is produced from waste vegetable oils. In this context, additional experimental studies were carried out on theoretical simulation studies. Since excessive increases in the boiler temperature cause saponification in this process, this parameter has been especially emphasized while conducting experimental and theoretical simulation studies. Before starting the experimental studies, steady state simulation, optimization and dynamic state (MPC) simulations of the proposed process were made using the Aspen HYSYS package program. Steady condition optimum operating parameters of the system; The reboiler temperature was 0.028 kW, the reflux ratio was 3, the total feed flow rate was 0.0007 kmol/h, and the methanol:oil molar ratio was 6:1. These operating parameters were used for steady-state experimental studies. Then, the transmission function of the process was calculated by the least squares method with the dynamic data obtained from the experimental studies. Theoretical simulation studies were carried out in ASPEN HYSYS package program and experimental dynamic simulation studies were carried out in MATLAB. By giving 40, 50 and 60 W values to the reboiler heat, the theoretical and experimental studies in which the reboiler temperature changes over time are compared. GC analyzes of the aforementioned experimental studies were carried out and the biodiesel content of 92.450%, 94.398% and 94.568% was determined for the reboiler heat of 40, 50 and 60 W, respectively. In line with these studies, the bottom product temperature control of the reactive packed distillation column was carried out by the nonlinear model predictive control (NLMPC) method. This simulation made in the MATLAB environment was made by giving the positive and negative set point effects to the boiler temperature. The reliability of the results was evaluated by the IAE (integral of the absolute value of error) and ISE (integral of the square of the error) methods.

Benzer Tezler

  1. Bitkisel atık yağlardan biyodizel üretiminin yapıldığı bir tepkimeli damıtma kolonunun aspen HYSYS ile dinamik benzetimi

    Dynamic simulation of a reactive distillation column for biodiesel production from vegetable waste oils with aspen HYSYS

    CANAN SOMUNCU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Kimya MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SÜLEYMAN KARACAN

  2. Derin ötektik çözücü katalizörlüğünde bitkisel atık yağlardan biyodizel üretimi ve reaksiyon kinetiğinin incelenmesi

    Biodiesel production from waste vegetable oils in deep eutectic solvent catalysis and investigation of reaction kinetics

    ELİF DEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    KimyaMersin Üniversitesi

    İleri Malzemeler ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZGÜR SÖNMEZ

  3. İyonik sıvı katalizörlüğünde bitkisel atık yağlardan biyodizel üretimi

    Biodiesel production from waste vegetable oils in ionic liquid catalyst

    ADİLE BİLGİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    EnerjiMersin Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZGÜR SÖNMEZ

  4. Atık ağartma toprağından geri kazanılan atık yağdan biyodizel üretimi ve dizel motor performans ve emisyonlarına etkisinin incelenmesi

    Biodiesel production from waste oil recovered from spent bleaching earth and investigation of its effects on diesel engine performance and emissions

    TUĞBA ELARSLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiMuş Alparslan Üniversitesi

    Nükleer Enerji ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET AKÇAY

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKER TURGUT YILMAZ

  5. Bitkisel yağ ve atıklarından yeni mikro poroz polimerik enzim reaktörleri ile biyodizel üretimi

    Biodiesel production from vegetable oils and their wastes by a new micro porous polymeric enzyme reactors

    NADİR DİZGE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Çevre MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. BÜLENT KESKİNLER