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Título : Simulación de una planta industrial para la producción de Dimetil Éter por deshidratación de metanol mediante el uso de DWSIM
Autor : Cando Aguinsaca, Mishell Estefanía
Director(es): Guamán Lozada, Darío Fernando
Tribunal (Tesis): Flores Fiallos, Linda Mariuxi
Palabras claves : TECNOLOGÍA Y CIENCIAS DE LA INGENIERÍA;INGENIERÍA QUÍMICA;INGENIERÍA DE PROCESOS;DWSIM (SOFTWARE);PLANTA DE PRODUCCIÓN;DIMETIL ÉTER;REDES NEURONALES ARTIFICIALES (RNA);REACTOR DE CONVERSIÓN
Fecha de publicación : 17-sep-2021
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Cando Aguinsaca, Mishell Estefanía. (2021). Simulación de una planta industrial para la producción de Dimetil Éter por deshidratación de metanol mediante el uso de DWSIM. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTFC;96T00705
Abstract : The objective of this study was to develop an artificial neural network capable of predicting the production of dimethyl ether by dehydration of methanol. For the design of the network, the process was modelled in DWSIM using operating parameters described by Dimer and Luyben. 115 data collected by simulation were used to train and validate the network. The network design was carried out in Matlab with six input variables, 465 neurons in the hidden layer, two output variables and the Levenberg-Marquardt, Regularization-Bayesian, and Scaled-Conjugate-Gradient training algorithms. The temperature and mole fraction of methanol in feed, conversion in the reactor, reflux ratio and reboiler temperature in the first column and the reflux ratio in the second column have been selected as input variables; while the molar flow and the molar fraction of dimethyl ether in distillate from the first column as output variables. A correlation coefficient of 0.96941 and a mean square error of 1.56E-02 show the good performance of the network during its training with 465 neurons and the Bayesian regularization algorithm. A p-value greater than 0.05 allows the prediction model to be validated with 95% confidence, confirming that there is no statistically significant difference between the real and predicted data by the network. The results indicate that the prediction model using artificial neural networks is efficient in predicting the production of dimethyl ether, demonstrating that neural networks can be a viable option in predicting the results of a plant compared to traditional simulations that obtain the results based on previously established equations, achieving to be able to predict results of more complex systems in less time. It is recommended to simulate and predict the production of dimethyl ether using synthesis gas.
Resumen : El objetivo del trabajo fue desarrollar una red neuronal artificial capaz de predecir la producción de dimetil éter por deshidratación de metanol. Para el diseño de la red se modeló el proceso en DWSIM empleando parámetros de operación descritos por Dimer y Luyben. 115 datos recopilados mediante simulación se han utilizado para entrenar y validar la red. El diseño de la red se llevó a cabo en Matlab con 6 variables de entrada, 465 neuronas en la capa oculta, 2 variable de salida y los algoritmos de entrenamiento de Levenberg-Marquardt, Regularización-Bayesiana y Scaled-Conjugate-Gradient. La temperatura y fracción molar de metanol en alimentación, conversión en el reactor, relación de reflujo y temperatura del reboiler en la primera columna y la relación de reflujo en la segunda columna se han seleccionado como variables de entrada; mientras que el flujo molar y la fracción molar de dimetil éter en destilado de la primera columna como variables de salida. Un coeficiente de correlación de 0,96941 y error cuadrático medio de 1,56E-02 evidencian el buen desempeño la red durante su entrenamiento con 465 neuronas y el algoritmo de regularización bayesiana. Un valor-p mayor que 0,05 permite validar con un 95% de confianza el modelo de predicción, confirmando que no existe una diferencia estadística significativa entre los datos reales y predichos por la red. Los resultados indican que el modelo de predicción utilizando redes neuronales artificiales es eficiente al predecir la producción de dimetil éter. Demostrando así, que las redes neuronales pueden ser una opción viable en la predicción de resultados de una planta frente a las simulaciones tradicionales que obtienen los resultados en base a ecuaciones previamente establecidas. Logrando, inclusive poder predecir resultados de sistemas de mayor complejidad en menor tiempo. Se recomienda simular y predecir la producción de dimetil éter utilizando gas de síntesis.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/16792
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