عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی مصرف انرژی و جرم در واحد بهینه سازی شرکت صنعتی بهشهر
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K81;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80187;کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K81;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80187
- تاریخ دفاع
- ۰۷ بهمن ۱۳۹۵
- دانشجو
- اسماعیل نعمتیان
- استاد راهنما
- ندا گیلانی
- چکیده
- امروزه رقابت در عرصه صنعت امری اجتناب ناپذیر است. با وجود هزینه های افزایشی مواد اولیه و انرژی، اهمیت مساله بهینه سازی کیفی و کاهش هزینه های تولیدی آشکار می شود. شرکت های تولید کننده روغن های نباتی نیز از این قاعده مستثنی نیستند. در این پژوهش، کمینه کردن مقدار اسید چرب ترانس در واحد هیدروژناسیون شرکت صنعتی بهشر در عین حفظ مشخصات کیفی محصول جهت بهینه سازی انتخاب شد. بدین منظور ابتدا کلیه پارامترهای فرآیند شناسایی گردید و سپس پارامترهای موثر و قابل کنترل سامانه جهت انجام آزمایشات تجربی انتخاب شد. بدین منظور در مرحله اول از روش تاگوچی برای تعیین پارامترهای تاثیرگذار استفاده شد و آزمایشات صنعتی برای پایه روغن اولئین، و برای پارامترهای دما، مقدار کاتالیست شدت جریان هیدروژن ورودی و فشار کنترلی انجام شد. نتایج نشان داد که موثرترین پارامتر بر کنترل محتوی ترانس، مقدار کاتالیزور مصرفی است و تاثیر آن از سه پارامتر دیگر بیشتر بود و محتوی ترانس در حالت بهینه اول 7/3 درصد بدست آمد. در مرحله دوم، آزمایشات برای 4 نوع روغن و در 7 راکتور و با تغییر پارامترهای دما، فشار کنترلی، شدت جریان هیدروژن ورودی، مقدار کاتالیزور مصرفی انجام شد و محدوده ذوب، درصد چربی جامد در دماهای مختلف و محتوی اسیدهای چرب ترانس خروجی و سایر آزمایشات کنترل کیفیت محصول انجام شد. بیش از 70 آزمایش در ابعاد صنعتی انجام شد و 50 آزمایش به عنوان بانک اطلاعاتی جمع آوری گردید. سپس از شبکه عصبی و از روش پس‌خور با الگوریتم یادگیری لونبرگ - مارکوآرت و تابع فعالیت تانژانت هایپربولیک در لایه مخفی وتابع خطی در لایه خروجی. برای بهینه سازی فرایند و بررسی اثر شرایط ورودی بر کیفیت محصول نهایی استفاده شد. شبکه طراحی شده نشان داد که افزایش دما موجب افزایش محتوی ایزومر ترانس شده و کاهش مقدار کاتالیست و افزایش شدت جریان هیدروژن ورودی، گزینش‌پذیری واکنش و به دنبال آن تشکیل ایزومر ترانس را کاهش می‌دهد. در نهایت برای بدست آوردن شرایط بهینه از الگوریتم برنامه درجه دوم متوالی استفاده شد و برای هر نوع روغن شرایطی بهینه تعیین گشت. دمای بهینه (OC 140-130)، شدت جریان هیدروژن ورودی (m^3?hr200 )، مقدار کاتالیست (kg 19-16) و فشار (bar1/2) بدست آمد. اعمال شرایط بهینه به واحد صنعتی بهشر منجر به کاهش 50 درصدی در مصرف کاتالیزور و رسیدن به ترانس زیر 4 درصد گردید، که در عمل منجر به کاهش بیش از 60 درصدی ترانس در عین حفظ کیفیت محصول می شود.
- Abstract
- Nowadays, competition in the industry is inevitable. By increasing cost of raw materials and energy, it is revealed importance of optimization and reduction of production costs. It is not exceptional for edible oils manufacturer companies. In this study the aim is fatty acids reduction of hydrogenation unit in Behshahr Industrial Co. despite the protection of products specifications. For this, at first all parameters of process was identified and then the most effective and controllable factors for experimental tests was determined. In the first step used Taguchi method for determination of most effective parameters and industrial experiments for Olein oil was performed based on parameters temperature, catalyst amount, hydrogen input flow rate and control pressure. Results showed that the most effective parameter in trans content control is catalyst amount and optimum trans content was obtained 7.3% at first step. In second step, the experiments was performed for4 type of oil and at6 reactors based on temperature, catalyst amount, hydrogen input flow rate and control pressure. Also melting ranges of solid fat percent in different temperature, output trans fatty acids and other quality control experiments was performed. More than 70 experiments was done and results of 50 experiments was collected as data sources. For process optimization and investigation of input condition effects on final products quality used neural network and feedback method with Levenberg-Marquardt algorithm and hyperbolic activity function in hidden layer and linear function in external layer. Designed network showed that temperature increase causes trans isomer content increase. Also catalyst amount decrease and hydrogen input flow rate increase leads to reduction of reaction selectivity and subsequently trans isomer formation. Finally, in order to achievement optimal condition used quadratic algorithm and for any oil, optimal condition was determined. Optimal conditions was obtained temperature 130-140 oC , hydrogen input flow rate 200 m3/hr , catalyst amount 16-19 kg and pressure 1.2 bar. Optimal condition apply led to 50% reduction in catalyst consumption and 60% reduction of trans despite the protection of products quality for Behshahr Industrial Company. Keywords: Hydrogenation-Trans fatty acids-Neural network method-Optimization and quality control Abstract Nowadays, competition in the industry is inevitable. By increasing cost of raw materials and energy, it is revealed importance of optimization and reduction of production costs. It is not exceptional for edible oils manufacturer companies. In this study the aim is fatty acids reduction of hydrogenation unit in Behshahr Industrial Co. despite the protection of products specifications. For this, at first all parameters of process was identified and then the most effective and controllable factors for experimental tests was determined. In the first step used Taguchi method for determination of most effective parameters and industrial experiments for Olein oil was performed based on parameters temperature, catalyst amount, hydrogen input flow rate and control pressure. Results showed that the most effective parameter in trans content control is catalyst amount and optimum trans content was obtained 7.3% at first step. In second step, the experiments was performed for4 type of oil and at6 reactors based on temperature, catalyst amount, hydrogen input flow rate and control pressure. Also melting ranges of solid fat percent in different temperature, output trans fatty acids and other quality control experiments was performed. More than 70 experiments was done and results of 50 experiments was collected as data sources. For process optimization and investigation of input condition effects on final products quality used neural network and feedback method with Levenberg-Marquardt algorithm and hyperbolic activity function in hidden layer and linear function in external layer. Designed network showed that temperature increase causes trans isomer content increase. Also catalyst amount decrease and hydrogen input flow rate increase leads to reduction of reaction selectivity and subsequently trans isomer formation. Finally, in order to achievement optimal condition used quadratic algorithm and for any oil, optimal condition was determined. Optimal conditions was obtained temperature 130-140 oC , hydrogen input flow rate 200 m3/hr , catalyst amount 16-19 kg and pressure 1.2 bar. Optimal condition apply led to 50% reduction in catalyst consumption and 60% reduction of trans despite the protection of products quality for Behshahr Industrial Company. Keywords: Hydrogenation-Trans fatty acids-Neural network method-Optimization and quality control
