Genelleştirilmiş minimum değişmeli GMV algoritması kullanılarak bir nötralizasyon prosesinin ph kontrolü.
Ph control of a neutralisation process using generalized minimum variance algorithm
Yazar: BURCU ULUDEMİR
Danışman: PROF.DR. MUSTAFA ALPBAZ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
ÖZETMaster TeziGENELLEŞT R LM Ş M N MUM DEĞ ŞMEL (GMV) ALGOR TMA KULLANARAK B RNÖTRAL ZASYON PROSES N N pH KONTROLÜBurcu ULUDEM RAnkara ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüKimya Mühendisliği Anabilim DalıDanışman: Prof. Dr. Mustafa ALPBAZNötralizasyon, atıksu arıtma ve biyoteknoloji gibi kimyasal işletmelerde kullanılan genel ve önemli birişlemdir. Nötralizasyon için gerekli olan pH=7 değerini ayarlamakta çeşitli kontrol sistemlerindenyararlanılmaktadır.Bu çalışmada kontrol sistemi olarak Genelleştirilmiş Minimum Değişmeli Algoritma kullanılarak asetikasit-sodyum hidroksit nötralizasyon sisteminin pH kontrolü incelenmiştir. Bu bir borusal akış reaktöründegerçekleştirilen zayıf asit-kuvvetli baz tepkimesidir. Sodyum hidroksit akış hızı ayarlanabilen değişkenolarak seçilmiştir. Borusal akış reaktöründe zaman gecikimi yüksek olduğu için bu tip reaktörlerde çıkışdeğişkenini kontrol etmek güçtür.Bu kontrol sisteminde ARMAX (Auto Regressive Moving Average Exegonuous) modeli kullanılmıştır.Model parametreleri, açık hatta sisteme PRBS sinyalleri gönderilerek ve Bierman algoritması kullanılarakbelirlenmiştir. Model parametreleri hesaplandıktan sonra Genelleştirilmiş Minimum Değişmeli kontrolsisteminin parametresi Î», ayarlanabilen parametre olarak seçilmiştir. Çeşitli Î» değerleri için kontrolgerçekleştirilmiş ve en iyi Î» değeri belirlenmiştir.Sistem yatışkın duruma getirildikten sonra asit akış hızına pozitif ve negatif etkiler verilmiş ve deneyler açıkhatta gerçekleştirilmiştir. lk olarak asit akış hızı etki altındayken pH değerinin zamanla değişimi gözlenmişve akış reaktörünün dinamik davranışı belirlenmiştir. Daha sonra Genelleştirilmiş Minimum Değişmeli(GMV) Algoritma kullanılarak aynı etkiler için kontrol deneyleri yapılmıştır. Negatif yük etkiler içinsalınımlar oluşmuş ve bu salınımlar yüksek değerli etkilerde artmıştır. Öte yandan pozitif etkiler için GMVkontrol sistemiyle pH kolaylıkla kontrol edilmiştir. Borusal akış reaktöründe zaman gecikimi olmasınarağmen GMV kontrol sistemi ile pH kontrolü etkin olarak yapılmıştır.2006, 57 sayfaAnahtar Kelimeler: Nötralizasyon, Genelleştirilmiş Minimum Değişmeli Kontrol, pH kontrol, borusal akışreaktör.i

Abstract:
ABSTRACTMaster ThesispH CONTROL of a NEUTRALISATION PROCESS USING GENERALIZEDMINIMUM VARIANCE ALGORITHMBurcu ULUDEM RAnkara UniversityGraduate School of Natural and Applied Sciences Department of ChemicalEngineeringSupervisor : Prof. Dr. Mustafa ALPBAZNeutralization is a common and important operation in chemical plants, such as wastewater treatment,biotechnology, etc. The purpose of neutralization is to adjust the pH value for a certain requirement.This work describes pH control of acetic acid-sodium hidroxide neutralisation process using GeneralizedMinimum Variance Algorithm. This is a weak acid-strong base reaction which occurs in a tubular flowreactor. Sodium hydroxide flow rate was chosen as manipulated variable. It is very difficult to control outputvariables, because of existance of high dead time in tubular flow reactor.The ARMAX (Auto Regressive Moving Average Exegonuous) type model was used in this control system.The model parameters were obtained by sending PRBS signals at the on line and by using Biermanalgorithm. After calculated model parameters, the Î» parameter of generalized minimum variance contolsystem was chosen as a tuning parameter. For various Î» values, control experiments were achieved and thebest Î» value was determined.After steady-state condition was realised in the system, positive and negative effects were given to acid flowrate and the experiments were done in the open-loop. First of all, dynamic behaviour of flow reactor wasinvestigated under the effects of acid flow rate changes and pH value with time was observed.. Then, controlanalysis were done for the same effects by using generalised minimum variance algorithm. For negative loadeffects, oscillations were occured and these were increased with higher values. On the other hand for positiveload effects, pH was easily controlled with using GMV control system.Although there is a high dead-time in a tubular flow reactor, GMV control system was effectively for pHcontrol.2006, 57 pagesKey Words: Neutralization, Generalized Minimum Variance Control, pH control, tubularflow reactor.ii