Aplicação de um esquema de simulação e monitoramento via filtro de partículas na produção de etileno a partir do etanol.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Salardani, Luciana Souza Ferreira
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/7833
Resumo: The present work discusses about the mathematical modeling, numerical simulation and the monitoring problem based on particle filter using single-point temperature measurements for the green ethylene production process from the catalytic dehydration of ethanol. With the scarcity of natural resources, the use of sustainable sources such as biomass instead of petroleum derivatives has been encouraged. For example, the ethylene required by the thermoplastics industry can be obtained from the catalytic dehydration of ethanol, which then generates green ethylene or bioethylene. Most of the published works about this process refer only to the synthesis of catalysts, mechanism and kinetics and no one were found considering the Bayesian estimation tool. Thus, the main contribution of this work is the proposal of an estimation scheme composed of a direct problem for the process simulation and generation of pseudo-measures, and by an inverse problem for the estimation of the interest variables by means of the particles filter. The numerical simulations allowed to understand the process and to locate the best position for the temperature sensor in the reactor. From the measurements of temperature, the proposed inferential tool estimates the latency variables and the unmeasured perturbations using the Sampling Importance Re-sampling Filter (SIR) algorithm. The filter performance is investigated according to the number of particles and the total error reduction (TER) criterion. It can be observed that the results of the numerical simulation are in agreement with the literature and that the proposed monitoring scheme was able to satisfactorily estimate the process variables and the disturbance.
id UFES_e261660495710b37f7a29efe43167a3a
oai_identifier_str oai:repositorio.ufes.br:10/7833
network_acronym_str UFES
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
repository_id_str 2108
spelling Silva, Wellington Betencurte daDutra, Júlio Cesar SampaioSalardani, Luciana Souza FerreiraVieira, Fabrício ThiengoCosta, José Mir Justino da2018-08-01T22:57:15Z2018-08-012018-08-01T22:57:15Z2017-02-13The present work discusses about the mathematical modeling, numerical simulation and the monitoring problem based on particle filter using single-point temperature measurements for the green ethylene production process from the catalytic dehydration of ethanol. With the scarcity of natural resources, the use of sustainable sources such as biomass instead of petroleum derivatives has been encouraged. For example, the ethylene required by the thermoplastics industry can be obtained from the catalytic dehydration of ethanol, which then generates green ethylene or bioethylene. Most of the published works about this process refer only to the synthesis of catalysts, mechanism and kinetics and no one were found considering the Bayesian estimation tool. Thus, the main contribution of this work is the proposal of an estimation scheme composed of a direct problem for the process simulation and generation of pseudo-measures, and by an inverse problem for the estimation of the interest variables by means of the particles filter. The numerical simulations allowed to understand the process and to locate the best position for the temperature sensor in the reactor. From the measurements of temperature, the proposed inferential tool estimates the latency variables and the unmeasured perturbations using the Sampling Importance Re-sampling Filter (SIR) algorithm. The filter performance is investigated according to the number of particles and the total error reduction (TER) criterion. It can be observed that the results of the numerical simulation are in agreement with the literature and that the proposed monitoring scheme was able to satisfactorily estimate the process variables and the disturbance.O presente trabalho discute sobre a modelagem matemática, simulação numérica e o problema de monitoramento baseado em filtro de partículas usando medidas de temperatura em um único ponto para o processo de produção de etileno verde a partir da desidratação catalítica de etanol. Com a escassez de recursos naturais, tem sido incentivado o uso de fontes sustentáveis, como a biomassa, no lugar de derivados do petróleo. Por exemplo, o etileno demandado pela indústria de termoplásticos pode ser obtido da desidratação catalítica do etanol, que gera então o etileno verde ou bioetileno. A maioria dos trabalhos publicados a respeito desse processo refere-se apenas à síntese de catalisadores, mecanismo e cinética e não foram encontrados trabalhos considerando a ferramenta de estimação bayesiana. Dessa forma, a principal contribuição deste trabalho é a proposta de um esquema de estimação composto por um problema direto para a simulação de processo e geração de pseudo-medidas, e por um problema inverso para a estimação das variáveis de interesse por meio do filtro de partículas. As simulações numéricas permitiram compreender o processo e localizar a melhor posição para o sensor de temperatura no reator. A partir de medições de temperatura, a ferramenta inferencial proposta estima as variáveis de estado latentes e as perturbações não medidas usando o algoritmo de Amostragem e Reamostragem por Importância Sequencial (SIR). O desempenho do filtro é investigado de acordo com o número de partículas e o critério de redução total do erro (TER). Pode-se observar que os resultados da simulação numérica estão de acordo com a literatura e que o esquema de monitoramento proposto foi capaz de estimar satisfatoriamente as variáveis de processo e a perturbação.Texthttp://repositorio.ufes.br/handle/10/7833porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFESBRBioetilenoDesidratação do etanolModelagemColocação ortogonalFiltro de partículasEtilenoÁlcoolQuímica66.0Aplicação de um esquema de simulação e monitoramento via filtro de partículas na produção de etileno a partir do etanol.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALtese_9852_Dissertação de Mestrado-Luciana S F Salardani.pdfapplication/pdf2130855http://repositorio.ufes.br/bitstreams/eb4f4270-eb04-4410-9239-7fd41aeb2565/download32588907babb7dd29c5f09f07a5ee369MD5110/78332024-06-24 08:59:46.478oai:repositorio.ufes.br:10/7833http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-07-11T14:32:29.146906Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
dc.title.none.fl_str_mv Aplicação de um esquema de simulação e monitoramento via filtro de partículas na produção de etileno a partir do etanol.
title Aplicação de um esquema de simulação e monitoramento via filtro de partículas na produção de etileno a partir do etanol.
spellingShingle Aplicação de um esquema de simulação e monitoramento via filtro de partículas na produção de etileno a partir do etanol.
Salardani, Luciana Souza Ferreira
Bioetileno
Desidratação do etanol
Modelagem
Colocação ortogonal
Filtro de partículas
Química
Etileno
Álcool
66.0
title_short Aplicação de um esquema de simulação e monitoramento via filtro de partículas na produção de etileno a partir do etanol.
title_full Aplicação de um esquema de simulação e monitoramento via filtro de partículas na produção de etileno a partir do etanol.
title_fullStr Aplicação de um esquema de simulação e monitoramento via filtro de partículas na produção de etileno a partir do etanol.
title_full_unstemmed Aplicação de um esquema de simulação e monitoramento via filtro de partículas na produção de etileno a partir do etanol.
title_sort Aplicação de um esquema de simulação e monitoramento via filtro de partículas na produção de etileno a partir do etanol.
author Salardani, Luciana Souza Ferreira
author_facet Salardani, Luciana Souza Ferreira
author_role author
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Silva, Wellington Betencurte da
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Dutra, Júlio Cesar Sampaio
dc.contributor.author.fl_str_mv Salardani, Luciana Souza Ferreira
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Vieira, Fabrício Thiengo
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Costa, José Mir Justino da
contributor_str_mv Silva, Wellington Betencurte da
Dutra, Júlio Cesar Sampaio
Vieira, Fabrício Thiengo
Costa, José Mir Justino da
dc.subject.por.fl_str_mv Bioetileno
Desidratação do etanol
Modelagem
Colocação ortogonal
Filtro de partículas
topic Bioetileno
Desidratação do etanol
Modelagem
Colocação ortogonal
Filtro de partículas
Química
Etileno
Álcool
66.0
dc.subject.cnpq.fl_str_mv Química
dc.subject.br-rjbn.none.fl_str_mv Etileno
Álcool
dc.subject.udc.none.fl_str_mv 66.0
description The present work discusses about the mathematical modeling, numerical simulation and the monitoring problem based on particle filter using single-point temperature measurements for the green ethylene production process from the catalytic dehydration of ethanol. With the scarcity of natural resources, the use of sustainable sources such as biomass instead of petroleum derivatives has been encouraged. For example, the ethylene required by the thermoplastics industry can be obtained from the catalytic dehydration of ethanol, which then generates green ethylene or bioethylene. Most of the published works about this process refer only to the synthesis of catalysts, mechanism and kinetics and no one were found considering the Bayesian estimation tool. Thus, the main contribution of this work is the proposal of an estimation scheme composed of a direct problem for the process simulation and generation of pseudo-measures, and by an inverse problem for the estimation of the interest variables by means of the particles filter. The numerical simulations allowed to understand the process and to locate the best position for the temperature sensor in the reactor. From the measurements of temperature, the proposed inferential tool estimates the latency variables and the unmeasured perturbations using the Sampling Importance Re-sampling Filter (SIR) algorithm. The filter performance is investigated according to the number of particles and the total error reduction (TER) criterion. It can be observed that the results of the numerical simulation are in agreement with the literature and that the proposed monitoring scheme was able to satisfactorily estimate the process variables and the disturbance.
publishDate 2017
dc.date.issued.fl_str_mv 2017-02-13
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2018-08-01T22:57:15Z
dc.date.available.fl_str_mv 2018-08-01
2018-08-01T22:57:15Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufes.br/handle/10/7833
url http://repositorio.ufes.br/handle/10/7833
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv Text
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
Mestrado em Engenharia Química
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFES
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
Mestrado em Engenharia Química
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron:UFES
instname_str Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron_str UFES
institution UFES
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
bitstream.url.fl_str_mv http://repositorio.ufes.br/bitstreams/eb4f4270-eb04-4410-9239-7fd41aeb2565/download
bitstream.checksum.fl_str_mv 32588907babb7dd29c5f09f07a5ee369
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1813022607345188864