Geri Dön

End product quality control in a batch reactor using automatic and statistical control techniques

Otomatik ve istatistiksel denetim tekniklerini kullanarak kesikli bir reaktörde son ürün nitelik değişkenin denetimi

  1. Tez No: 95487
  2. Yazar: BURAK ALAKENT
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET CİHAN ÇAMURDAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2000
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 283

Özet

VI ÖZET Kimyasal süreç endüstrilerinde, kesikli ve yarı-kesikli reaktörlerin önemi artmaktadır. Bazı kesikli süreçlerde, bir durum değişkenin daha önceden belirlenmiş bir en uygun yörüngeyi takibe zorlanmasıyla süreç sonunda elde edilen bir nitelik değişkeninin (örn. bir bileşene dönüşüm) kabul edilebilir sınırlar içinde kalması sağlanır. Yine de eğer bir bozan etkenle karşılaşılırsa, sistemin bu yörüngeyi takip etmesini sağlamak son ürün değişkeninin bozan etken olmasaydı elde edilecek olan kalitede olmasını garanti edemez. Bu çalışmada, istenilen son ürün kalitesine ulaşılmak amacayla İstatistiksel Süreç Denetimi (İSD) yöntemleri kullanılarak yeni bir yörünge belirleniyor. Algoritma iki ayrı Çokboyutlu Temel Bileşen Analizi (ÇTBA) modeli kullanıyor. İlki bozan etkenin varlığını tespit ediyor ve sonra yeni bir yörünge belirlemede kullanılan ikinci modeli aktif hale geliyor. Önerilen algoritma, birbirini takip eden birinci dereceden reaksiyonların olduğu ekzotermik bir kimyasal kesikli reaktör üzerinde test ediliyor: ->B > C İstenilen ürün B ve amaç kalite değişkeni olarak kabul edilen belli bir dönüşümü elde etmektir. Bu dönüşüme ulaşmak için, önceden belirlenmiş bir sıcaklık yörüngesi, oransal entegral ve türevsel (OET) denetimcinin soğutma suyu akış hızını ayarlamasıyla takip edilmektedir. Simülasyonlarda, aynı başlangıç koşullarında olan üç ayrı koşu kullanılmaktadır. İlkinde, sürece hiçbir bozan etken girmemektedir ve bu koşu nominal koşu olarak kullanılmaktadır. İkincisinde, önceden belirlenmiş bir sıcaklık yörüngesi takip edilerek,vıı OET denetimcinin telafi ettiği bir bozan etken sürece girmektedir. En son koşuda ise, önerilen algoritma kullanılmakta ve ÇTBA modeli tarafından bozan etken (ölçülemeyen) tespit edilince, diğer bir ÇTBA modeliyle yeni bir yörünge hesaplanmaktadır. Bu modelin ana düşüncesi kesikli işlemin sonunda elde edilen ÇTBA skorlarının korunacak şekilde sıcaklık yörüngesinin belirlenmesinden ibarettir. Matematiksel olarak bu algoritma, sağ ters matris ile çözülen bir denklem sayısının bilinmeyenden az olduğu bir denklemler kümesi oluşturmaktadır. Simulasyonlar, yeni bir yörünge takip edilerek kesikli sürecin sonunda elde edilen kalite değişkeninin nominal değere, eski yörünge takip edilene göre çok daha yakın olduğunu göstermektedir.

Özet (Çeviri)

IV ABSTRACT Batch and semi-batch reactors have a growing importance in the chemical process industries. In some batch reactors, the final product quality variables (e.g. conversion of a component) are maintained within acceptable limits by forcing one of the state variables (e.g. temperature) to track a pre-determined optimal trajectory. However, ifa disturbance is encountered, forcing the system to follow this trajectory does not guarantee the desired quality of the final product variable that would have been obtained had there been no disturbance. In this work, statistical process control methods are used to determine a new trajectory so that the desired final quality product is achieved. The algorithm uses two different multi-way principal component analysis (MPCA) models. The first detects the presence of a disturbance, which then activates the second MPCA model that is used to determine a new trajectory. The proposed algorithm is tested on a batch chemical reactor model in which exothermic first order consecutive reactions take place : -> B >C The desired product is B and the objective is to obtain a given amount of conversion, which is taken as the quality variable. To reach this conversion, a pre-determined temperature trajectory is followed using a PID controller manipulating the cooling flow rate.In the simulations three different runs all with the same initial conditions are made. In the first one, no disturbance enters the process and this run is used as a nominal run. In the second one, a disturbance is injected into the process, which is then rejected by the PID controller while tracking the predetermined temperature profile. In the final run, the proposed algorithm is used and once the disturbance (unmeasurable) is detected by the developed MPCA model, a new trajectory is calculated by another MPCA model. The main idea of this model is that a new trajectory for the temperature is determined in such a way so as to preserve the scores obtained at the end of a normal batch operation. Mathematically, this algorithm produces a set of underdetermined equations which are then solved via right inverse of a matrix. Simulations has shown that the quality variable obtained by tracking a new trajectory at the end of the batch is very near to that of the nominal value than tracking the old trajectory.

Benzer Tezler

  1. Yarı kesikli bir polimerizasyon reaktörünün genetik algoritma kullanılarak enelleştirilmiş öngörmeli kontrolü

    Generalised predictive control of a semi-batch polymerization reactor by using genetic algorithm

    ELİF ERÇEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYLA ALTINTEN

  2. Tekstil endüstrisi boyama atıksularının karakterizasyonu ve biyolojik arıtılabilirliği

    Characterization and biological treatability of textile dyeing wastewaters

    BERNA YAPRAKLI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FATOŞ GERMİRLİ BABUNA

  3. Biogas recovery during anaerobic treatment of lignocellulose-rich pollutants with high sulphate content: an investigation via innovative applications

    Yüksek sülfat içerikli lignoselüloz bakımından zengin kirleticilerin havasız arıtımı sırasında biyogaz geri kazanımı: yenilikçi uygulamalarla bir araştırma

    EDA YARSUR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ

  4. The effect of peroxides on the ozonation of reactive dyebath effluent

    Peroksitlerin reaktif boya banyo atıksularının ozonlanmasına etkisi

    SHIMA FARASAT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İDİL ARSLAN ALATON