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Título : Simulación y validación del proceso de producción de ácido fórmico mediante una columna de destilación reactiva en DWSIM
Autor : García Mejía, Cristian Andrés
Director(es): Chuquín Vasco, Juan Pablo
Tribunal (Tesis): Chuquín Vasco, Daniel Antonio
Palabras claves : TECNOLOGÍA Y CIENCIAS DE LA INGENIERÍA;INGENIERÍA QUÍMICA;RED NEURONAL ARTIFICIAL (RNA);DESTILACIÓN REACTIVA;DWSIM (SOFTWARE);BASE DE DATOS;NEURONAS;ERROR PORCENTUAL
Fecha de publicación : 13-abr-2021
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : García Mejía, Cristian Andrés. (2021). Simulación y validación del proceso de producción de ácido fórmico mediante una columna de destilación reactiva en DWSIM. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTFC;96T00622
Abstract : The objective of this study was to simulate and validate the improved process of formic acid production using a reactive distillation column, being the basis for the design of an artificial neural network (ANN) capable of predicting molar fluxes and molar fractions of the main compounds of the process. For the design of the ANN, a database was created from the simulation of the process in the free DWSIM program. This database is made up of 101 data with three entries: methanol molar flow, carbon monoxide molar flow, and column pressure C-1, with their four respective outputs: Molar flow and mole fraction of formic acid separated in the separation column C-2 as residue, the mole fraction of methyl format produced in the continuous stirring reactor (CSTR) and the molar flow of feed methanol in the CSTR reactor. The network was designed in MATLAB, using 20 hidden neurons and the mathematical algorithm "Bayesian Regularization", for the training and testing phase, external validation was also carried out with 16 data with their respective inputs and outputs, to ensure the reliability and accuracy of the network in the face of new predicted data. A mean square error of 0.001312 and total linear regression of R = 1 was obtained. The ANN was validated with the help of a comparative statistical analysis in which 95% reliability was obtained, the simulation managed to obtain 68.38 kmol / h of formic acid from 70.30 kmol / h of carbon monoxide. Furthermore, in said simulation and validation, a maximum percentage error of 1.81% was obtained in the variables of interest. It is recommended to expand the database with new experiments or input and output variables that were not considered.
Resumen : El objetivo fue simular y validar el proceso mejorado de la producción de ácido fórmico mediante una columna de destilación reactiva, siendo la base para el diseño de una red neuronal artificial (RNA) capaz de predecir flujos molares y fracciones molares de los principales compuestos del proceso. Para el diseño de la RNA se elaboró una base de datos a partir de la simulación del proceso en el programa gratuito DWSIM, cuya base de datos se encuentra conformada por 101 datos con tres entradas: flujo molar de metanol, flujo molar de monóxido de carbono y presión de la columna C-1, con sus cuatro salidas respectivas: flujo molar y fracción molar del ácido fórmico separado en la columna de separación C-2 como residuo, fracción molar del formiato de metilo producido en el reactor de agitación continua (CSTR) y el flujo molar del metanol de alimentación en el reactor CSTR. La red se diseñó en el software Matlab utilizando 20 neuronas ocultas y el algoritmo matemático “Regularizacion Bayesian” para la fase de entrenamiento y prueba, además se realizó una validación externa con 16 datos con sus respectivas entradas y salidas, para asegurar la confiabilidad y exactitud de la red ante nuevos datos predichos. Se obtuvo un error cuadrático medio de 0.001312 y una regresión lineal total de R=1. La RNA se la validó con la ayuda de un análisis estadístico comparativo en el cual se obtuvo un 95% de confiabilidad. La simulación logró obtener 68.38 kmol/h de ácido fórmico a partir de 70.30 kmol/h de monóxido de carbono, además en dicha simulación y validación se obtuvo un error porcentual máximo de 1.81% en las variables de interés. Se recomienda ampliar la base de datos con nuevos experimentos o variables de entrada y salida que no se tomaron en consideración.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/14966
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