Estudio de estrategia de optimización global para la determinación de sistemas de equilibrio por medio de programación MINLP (Mixed Integer Non Linear Programming)

The objective of this study is to propose a mixed integer non linear programming formulation to find the phases with it's compositions of a non ideal equilibrium system, given the Temperature, the Pressure, the feed and the substances on equilibruim. Phase equilibruim calculation has an importa...

Full description

Autores:
Cubillos Muñoz, José Alejandro
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2018
Institución:
Universidad de los Andes
Repositorio:
Séneca: repositorio Uniandes
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/61364
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/1992/61364
Palabra clave:
Energía libre de Gibbs
Equilibrio termodinámico
Optimización matemática
Rights
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description The objective of this study is to propose a mixed integer non linear programming formulation to find the phases with it's compositions of a non ideal equilibrium system, given the Temperature, the Pressure, the feed and the substances on equilibruim. Phase equilibruim calculation has an important role in problems of separation processes (Rossi, Cardozo-Filho, & Guirardello, 2009). For this reason the evaluation of a solution strategy that let's us solve phase equilibrium calculations correctly is very important. To solve the problem of phase equilibrium calculations it's necesary to find the global minimum of Free Gibbs Energy. To find this minimum the "Branch and Reduce Optimization Navigator" BARON algorithm is going to be used (Tawarmalani & Sahinidis, 2005). Water-Ethanol-Hexane equilibrium at 1 bar with NRTL model was evaluated using BARON algorithm. The results for phase equilibrium calculations on the Water-Ethanol-Hexane system using BARON were compared with experimental data got by (Gomis, Font, Pedraza, & Saquete, 2007). BARON was able to solve 62.22% of proposed problems with experimental data. BARON results fits with precision 94.67% and 96.97% for the vapor and liquid phase repectively in vapor-liquid equilibrium, acording to reported values of R2.For vapor-liquid-liquid equilibrium the maximum diference between BARON and experimental composition was 0.066, and the mean difference was 0.024.--Tomado del Formato de Documento de Grado.
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For this reason the evaluation of a solution strategy that let's us solve phase equilibrium calculations correctly is very important. To solve the problem of phase equilibrium calculations it's necesary to find the global minimum of Free Gibbs Energy. To find this minimum the "Branch and Reduce Optimization Navigator" BARON algorithm is going to be used (Tawarmalani & Sahinidis, 2005). Water-Ethanol-Hexane equilibrium at 1 bar with NRTL model was evaluated using BARON algorithm. The results for phase equilibrium calculations on the Water-Ethanol-Hexane system using BARON were compared with experimental data got by (Gomis, Font, Pedraza, & Saquete, 2007). BARON was able to solve 62.22% of proposed problems with experimental data. BARON results fits with precision 94.67% and 96.97% for the vapor and liquid phase repectively in vapor-liquid equilibrium, acording to reported values of R2.For vapor-liquid-liquid equilibrium the maximum diference between BARON and experimental composition was 0.066, and the mean difference was 0.024.--Tomado del Formato de Documento de Grado.El objetivo del presente trabajo es proponer una formulación de programación no lineal con variable entera (MINLP por sus siglas en inglés) para la determinación de las fases y composiciones de un sistema de equilibrio no ideal, dada la presión, la temperatura, las sustancias involucradas y la alimentación. La solución de los cálculos de equilibrio de fases tiene un papel importante en la resolución de problemas de separación (Rossi, Cardozo-Filho, & Guirardello, 2009). Por esta razón es importante evaluar una estrategia que permita que los cálculos de equilibrio de fases se realicen de manera correcta. Para resolver el problema es necesario hallar el mínimo global de la energía libre de Gibbs (G). Para encontrar el mínimo se usará el algoritmo de "Branch and Reduce Optimization Navigator" (BARON) (Tawarmalani & Sahinidis, 2005). Usando este algoritmo se evaluó el equilibrio Agua-Etanol-Hexano a 1 bar, mediante el modelo NRTL con fase gas ideal. La evaluación de estos equilibrios resueltos mediante la programación MINLP a travús de BARON se comparó con los datos experimentales obtenidos por (Gomis, Font, Pedraza, & Saquete, 2007). BARON logró resolver un 62.22% de los problemas propuestos. Para el equilibrio líquido-vapor los resultados obtenidos con BARON se ajustan con los datos experimentales con un promedio de precisión de 94.67% y 96.97% para las fases vapor y líquido respectivamente, de acuerdo a los valores de R2 calculados. Para el equilibrio líquido-líquido-vapor la máxima diferencia entre las composiciones (fracciones) obtenidas por BARON y las composiciones experimentales fue 0.066 y la diferencia promedio fue de 0.024Ingeniero QuímicoPregrado29 hojasapplication/pdfspaUniversidad de los AndesIngeniería QuímicaFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Química y de AlimentosEstudio de estrategia de optimización global para la determinación de sistemas de equilibrio por medio de programación MINLP (Mixed Integer Non Linear Programming)Trabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergía libre de GibbsEquilibrio termodinámicoOptimización matemática201313719Publicationhttps://scholar.google.es/citations?user=FGBxCvcAAAAJvirtual::3398-10000-0002-2018-4121virtual::3398-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000870382virtual::3398-14f5a1a48-528f-4b59-83ce-a5d765ad0163virtual::3398-14f5a1a48-528f-4b59-83ce-a5d765ad0163virtual::3398-1TEXT12308.pdf.txt12308.pdf.txtExtracted texttext/plain56013https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/12a03a59-4cde-4c54-829a-5cccc4290132/download0462d330722c11e334c2362ff2a7b0bbMD52THUMBNAIL12308.pdf.jpg12308.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg24720https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/9e210926-c14f-4257-b08b-8118720fc2fe/downloade8ef1113ff158d0c1d41289ee30017e4MD53ORIGINAL12308.pdfapplication/pdf969855https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/a67c2b0f-fcae-40b4-a475-5d90269fba72/download3d9e5f74e7a773c5016bf2551eaa5adcMD511992/61364oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/613642024-03-13 12:25:40.907http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/open.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co

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