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
- Tez No: 95487
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET CİHAN ÇAMURDAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kesikli reaktörler, İstatistiksel süreç kontrol, Batch reactors, Statistical process control
- Yıl: 2000
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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
- Tekstil endüstrisi boyama atıksularının karakterizasyonu ve biyolojik arıtılabilirliği
Characterization and biological treatability of textile dyeing wastewaters
BERNA YAPRAKLI
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATOŞ GERMİRLİ BABUNA
- Ardışık kesikli reaktörlerde biyolojik aşırı fosfor giderimi üzerine oksitlenmiş atotun etkisi
Başlık çevirisi yok
NEVİN ÖZGÜR
- Kesikli polimerizasyon reaktörlerinde ürün kalitesini kontrol için optimum sıcaklık izinin öngörülmesi
Prediction of optimum temperature profile in batch polymerization reactors for product quality control
TOLGA EROL
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RIDVAN BERBER
- Bir ilaç firmasında proses içi stok maliyet hesabı
calculation of work-in-process costs in a medicine company
Z.ZERRİN ACAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMRA DURMUŞOĞLU
- Tam zamanında üretim sistemi ve imalat kaynak planlaması (MRP II) sistemi ile ilişkileri
Just-in-time productıon system and its relatıons with MRP II (Material Resource Plannıng)
BAYBARS ELİÇİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. MEHMET TANYAŞ