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Título : Desarrollo de una RNA para la predicción de la concentración de diisobutileno producido en una columna de destilación catalítica
Autor : Torres Yanacallo, Giancarlo Michael
Director(es): Chuquín Vasco, Daniel Antonio
Tribunal (Tesis): Cepeda Godoy, Carlos Ramiro
Palabras claves : RED NEURONAL ARTIFICIAL;COLUMNA DE DESTILACIÓN REACTIVA;ISOBUTILENO;DIISOBUTILENO;DWSIM (SOFTWARE);MATLAB (SOFTWARE);BAYESIAN REGULARIZATION (ALGORITMO);ANOVA
Fecha de publicación : 13-dic-2023
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Torres Yanacallo, Giancarlo Michael. (2023). Desarrollo de una RNA para la predicción de la concentración de diisobutileno producido en una columna de destilación catalítica. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba
Identificador : UDCTFC;96T00952
Abstract : The objective of this work was to develop an Artificial Neural Network (ANN) capable of predicting the molar concentration of Diisobutylene (DIB), 3,4,4-trimethyl-1-Pentene (DIM) and Tertiary Butyl Alcohol (TBA) in the distillate and residue streams in the following columns: Reactive (CDC), High Pressure (ADC) and Low Pressure (TDC). The process simulation was carried out in DWSIM; once the validity of the simulation was verified, a sensitivity analysis was performed to identify which operating variables influenced the mole fraction of DIB, DIM and TBA in the outputs of the three columns used. The input variables were: mole fraction of isobutylene (IB) and 2-butene (2-Bu) in the C4 feed; C4 and TBA feed temperature; CDC column operating pressure, ADC column pressure and TDC column pressure. The development, training, validation and testing of the network was performed in MATLAB using the Neural Fitting app. The network structure is based on the Bayesian Regularization (BR) algorithm consisting of 7 inputs and 7 outputs with 30 neurons in the hidden layer. The network achieved a mean square error (MSE) of 0.0008251 with a linear regression coefficient (R) of 0.9946, however, the reliability of the network was evaluated by determining the percentage error between the predicted values and the real values provided by DWSIM, through an internal and external validation, from which it obtained an average error of 5% and 10% respectively. Subsequently, the ANOVA statistic was used to validate the results obtained. Finally, a process optimization was performed by determining the operating conditions that allowed the highest DIB fraction in the CDC column residue, the highest TBA fraction in the ADC column distillate and the highest DIB fraction in the TDC column distillate.
Resumen : El presente trabajo tuvo el objetivo de desarrollar una Red Neuronal Artificial (RNA) capaz de predecir la concentración molar de Diisobutileno (DIB), 3,4,4-trimethyl-1-Pentene (DIM) y Alcohol Terbutilico (TBA) en las corrientes de destilado y residuo en las columnas: Reactiva (CDC), Alta presión (ADC) y Baja presión (TDC). La simulación del proceso se llevó a cabo en DWSIM; una vez verificada la valides de la simulación se realizó un análisis de sensibilidad para identificar que variables de operación influían en la fracción molar de DIB, DIM y TBA en las salidas de las tres columnas utilizadas. Las variables de entrada fueron: Fracción molar de isobutileno (IB) y 2-buteno (2-Bu) en la alimentación C4; temperatura de alimentación C4 y TBA; presión de operación de la columna CDC, presión de la columna ADC y presión de la columna TDC. El desarrollo, entrenamiento, validación y testeo de la red se realizó en MATLAB mediante la app Neural Fitting. La estructura de la red se basa en el algoritmo Bayesian Regularization (BR) que consta en 7 entradas y 7 salidas con 30 neuronas en la capa oculta. La red alcanzó un error cuadrático medio (MSE) de 0.0008251 con un coeficiente de regresión lineal (R) de 0.9946, sin embargo, la confiablidad de la red se evaluó determinando el error porcentual que existía entre los valores predichos y los valores reales proporcionados por DWSIM, mediante una validación interna y externa, de la que obtuvo un error promedio de 5% y 10% respectivamente. Posteriormente se usó el estadístico ANOVA para dar valides a los resultados obtenidos. Finalmente, se realizó una optimización del proceso determinando las condiciones de operación que permitían la mayor fracción de DIB en el residuo de la columna CDC, la mayor fracción de TBA en el destilado de la columna ADC y la mayor fracción de DIB en el destilado de la columna TDC.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/20352
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