Multicomponent batch distillation column simulation and state observer design
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2002
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: UĞUR YILDIZ
Danışman: CANAN ÖZGEN
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. Anahtar Kelimeler: Kesikli Damıtma, Benzetim, Durum Gözlemleyici, Kalman Filitre. vı