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Título : Desarrollo de una RNA para el control de la destilación extractiva asistida por recompresión de vapor para la separación de N-Hexano y acetato de etilo
Autor : Chicaiza Sagal, Denisse Yajaira
Director(es): Chuquin Vasco, Daniel Antonio
Tribunal (Tesis): Cepeda Godoy, Carlos Ramiro
Palabras claves : RED NEURONAL ARTIFICIAL (RNA);DESTILACIÓN EXTRACTIVA;BOMBA DE RECOMPRESIÓN DE VAPOR;AZEÓTROPOS;SIMULACIÓN
Fecha de publicación : 13-abr-2023
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Chicaiza Sagal, Denisse Yajaira. (2023). Desarrollo de una RNA para el control de la destilación extractiva asistida por recompresión de vapor para la separación de N-Hexano y acetato de etilo. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba
Identificador : UDCTFC;96T00940
Abstract : The n-hexane and ethyl acetate are very required organic solvents in the chemical industry, however, the main problem is when they form azeotropes of minimum boiling, which cannot be separated using a simple distillation, an effective alternative is to use extractive distillation, however, this process consumes large amounts of energy, therefore, the main objective was to implement a steam recompression pump to the extractive distillation process to improve the energy efficiency of the process and allow the separation of these compounds into pure components, using a simulation platform to subsequently predict the mole fractions of N-Hexane and Ethyl Acetate by means of an Artificial Neural Network. As a first step of the methodology, the process was simulated in DWSIM, followed by the generation of a database arranged in four inputs; feed flow temperature, feed and make-up mass flows in the extractive distillation tower (EDC) and reflux ratio in the recovery tower (ERC) and four outputs corresponding to the distilled products: N-hexane (EDC distillate), NMP (EDC background), Ethyl acetate (ERC distillate) and NMP (ERC background) for RNA creation and training using MATLAB, the performances of the algorithms were compared and the most suitable one was chosen according to the statistical tests of quadratic error (MSE) and Linear Regression (R). The simulation results show an average percentage error of 3.18%, and for the Bayesian Regularization (BR) algorithm, results of MSE=2.5696E-07 and R=0.99397 were obtained. In such context it is concluded that the obtained error percentages do not exceed 10%, which indicates that the simulation is adequate for the process and the constructed model is able to predict the mole fractions under study with an average error of 0.93%.
Resumen : El n-hexano y Acetato de etilo son disolventes orgánicos muy requeridos en la industria química, sin embargo, el principal problema se encuentra cuando forman azeótropos de ebullición mínima, los cuales no pueden ser separados usando destilación simple, una alternativa efectiva es emplear destilación extractiva, no obstante, este proceso consume grandes cantidades de energía, por lo que, el objetivo principal consistió en implementar una bomba de recompresión de vapor al proceso de destilación extractiva para mejorar la eficiencia energética del proceso y permitir la separación de estos compuestos en componentes puros, mediante una plataforma de simulación, para posteriormente predecir las fracciones molares de N- hexano y Acetato de Etilo mediante una Red Neuronal Artificial. Como primer paso de la metodología se simuló el proceso en DWSIM, seguido, se generó una base de datos dispuesta en cuatros entradas; temperatura del flujo de alimentación, flujos másicos de alimentación y reposición en la torre de destilación extractiva (EDC) y ratio de reflujo en la torre de recuperación (ERC) y cuatro salidas correspondientes a los productos destilados; N-hexano (Destilado de EDC), NMP (fondo de EDC), Acetato de etilo (Destilado de ERC) y NMP (fondo de ERC) para la creación y entrenamiento ARN usando MATLAB, se compararon los rendimientos de los algoritmos y se eligió el más adecuado de acuerdo a las pruebas estadísticas de error cuadrático (MSE) y Regresión Lineal (R). Los resultados de simulación presentan un error promedio porcentual del 3.18%, además para el algoritmo Bayesian Regularization (BR) se obtuvo resultados de MSE=2.5696E-07 y R=0.99397. En tal contexto se concluye que los porcentajes de error obtenidos no superan el 10%, lo que indica que la simulación es adecuada para el proceso y el modelo construido es capaz de predecir las fracciones molares en estudio con un error promedio del 0.93%.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/20336
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