Tepkimeli bir damıtma kolonunda metil asetat üretim prosesinin aspen hysys ile benzetimi
Simulation of methyl acetate production porocess in a reactive distillation column with aspen hysys
Yazar: MELİHA ÇİLÇİLER
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN KARACAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Yapılan çalıma, tepkimeli bir damıtma kolonunda metil asetat üretim prosesinin Aspen HYSYS ile benzetimi hakkındadır. Metanol ve asetik asitin tepkimesi sonucu metil asetat ve su elde edilmiştir. Simülasyon çalışmalarında Aspen HYSYS paket programı kullanılmıştır. Yatışkın koşul çalışması yapılıp, besleme akış hızları ve geri akma oranı için optimum koşullar belirlenmiştir. Optimum koşullar kullanılarak dinamik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Geri akma oranı ve kazan ısısı giriş değişkenleri olarak seçilmiştir. Geri akma oranına etki verilerek üst akım metil asetat mol kesrinin zamana karşı değişimi elde edilmiştir. Kazan ısısına etki vererek alt akım su mol kesrinin zamana karşı değişimi belirlenmiştir. Sonra sistemin kazanç, zaman sabiti ve ölü zaman değerleri elde edilmiştir. Bu değerler ile sistemin iletim fonksiyonları belirlenmiştir. Proses iletim fonksiyonu Matlab programında kullanılıp, PID kontrol parametreleri Ziegler-Nichols yöntemi uygulanarak saptanmıştır. PID kontrol parametreleri PID kontrol sisteminde kullanılarak sistem kontrolü gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda üst akım metil asetat mol kesri 0.8639, alt akım su mol kesri 0.7509 olarak kontrol gerçekleşmiştir. Model öngörmeli kontrol sisteminde kazanç, zaman sabiti ve ölü zaman değerleri sisteme tanımlanmıştır. Geri akma oranı ile kazan ısısı giriş değişkenleri olarak kullanılıp, üst ürün metil asetat mol kesri ve alt ürün su mol kesri kontrolleri yapılmıştır. Çalışma sonucunda üst akım metil asetat mol kesri 0.9910, alt akım su mol kesri 0.7664 olarak gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
This study is about the simulation of methyl acetate production process with Aspen HYSYS in a reactive distillation column. Methyl acetate and water were obtained from methanol and acetic acid's reaction. Aspen HYSYS package program was used for simulation studies. Steady-state operation of the system had been carried out, optimum conditions had been determined for feed flow rates and reflux ratio. Dynamic simulation was continued by using optimum conditions. Reflux ratio end boiler temperature were selected as input variables. By giving effect to reflux ratio, change of overhead product methyl acetate mole fraction versus time was obtained. By giving effect to boiler temperature, change of bottom product water mole fraction versus time was obtained. Then process' gain, time constant and dead time values were obtained. Transfer function of the system was determined with these values. Process transfer function was used in Matlab program, PID control parameters were determined by applying Ziegler-Nichols method. PID control studies were carried out by using PID control parameters in the control system. Result of this study, overhead product methyl acetate mole fraction was 0.8639, bottom product water mole fraction was 0.7509. Gain, time constant and dead time values obtained from dynamic behavior were used in the model predictive control system. Reflux ratio and boiler temperature were used as input variables, and overhead product methyl acetate mole fraction and bottom product water mole fraction were controlled. In consequence of the controls, overhead product methyl acetate mole fraction was 0.9910, bottom product water mole fraction was 0.7664.