Loading...

Optimization of MINLP Ethanol Biorefinery

Asgari, Mohammad | 2021

420 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 54395 (06)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Chemical and Petroleum Engineering
  6. Advisor(s): Farhadi, Fateholla; Bozorgmehri, Ramin
  7. Abstract:
  8. Ethanol is one of the most important solvents in the industry with different applications in various fields, which can be used in disinfection solutions, perfumery, paints, fuels, etc. In this research, a predefined superstructure is examined to investigate the possibility of ethanol production by a process which has the lowest production cost per kilogram of ethanol.Various feeds can be used to produce ethanol, the most important of which are bagasse, wheat starch, sugar beet, sugar cane, corn and dextrose. In this study, the corn is selected as feed, while each of the above feed, and contains a different percentage of glucan, xylan and lignin. Conversion factor of components in superstructure have been assumed constatnt, and since there is no specific boundry for the studied variables in the process, the focus of the work is on the use of fuzzy optimization on variables that don’t have a range for boundaries. The result with these unbounded variables for the objective function is $ 0.77 per kilogram of ethanol produced. Then, using fuzzy optimization, the value of the objective function is reduced to $ 0.746 per kilogram of ethanol produced, although the reduction in cost is not very large.The optimization was performed in GAMS environment with a MINLP model and the BARON solver
  9. Keywords:
  10. Fuzzy Optimization ; Superstructure ; Bioethanol ; Mixed Integer Nonlinear Programming (MINLP)

 Digital Object List

 Bookmark

  • 1 مقدمه
    • 1-1- روش پیش فراوری DA(Dillute Acid)
    • 1-2- روش پیش فراوری AFEX(Ammonia fiber expansion)
    • 1-3- روش پیش فراوری AHP(Copper-Catalyzed alkaline hydrogen peroxide)
    • 1-4- روش پیش فراوری EA(Extractive ammonia)
    • 1-5- روش پیش فراوری GVL(gamma-valerlactone)
    • 1-6- جعبه های مربوط به هیدرولیز گلوکان، زایلان، لیگنین
    • 1-7- فرایند تخمیر
    • 1-8- فرایند جداسازی
    • 1-9- جعبه های تولید محصول جانبی
    • 1-10- جعبه فراوری پساب
    • 1-11- جعبه های توربوژنراتور و دیگ بخار-اتاقک احتراق
    • 1-12- مطالعات پیشین
      • 1-12-1- بهینه سازی ابر ساختار
        • 1-12-1-1- جعبه ها
        • 1-12-1-2- دروازه ها
        • 1-12-1-3- جزء ها
        • 1-12-1-4- جریان ها
    • 1-13- معرفی مختصر نرم افزار گمز
      • 1-13-1- مقدمه بر بهینه سازی
      • 1-13-2- معرفی نرم افزار گمز و کاربرد آن در مهندسی
  • 2 ارائه ی فرمولاسیون و موازنه های جرم و انرژی
    • 2-1- موازنه ی جرمی
      • 2-1-1- موازنه حول جعبه های مجازی
      • 2-1-2- موازنه حول ورودی هر دروازه
      • 2-1-3- موازنه حول جعبه ها
      • 2-1-4- موازنه حول دروازه خروجی هر جعبه
      • 2-1-5- موازنه حول دروازه خروجی و چند بخشی شدن جریان
      • 2-1-6- شرط دوم تقسیم جریان
      • 2-1-7- شرط سوم تقسیم جریان
      • 2-1-8- موازنه حول چاه ها
      • 2-1-9- موازنه حول چشمه ها
    • 2-2- موازنه انرژی
      • 2-2-1- موازنه انرژی حول اتاقک احتراق
      • 2-2-2- موازنه حول دیگ بخار
    • 2-3- تابع هدف
      • 2-3-1- هزینه صرف شده برای خرید و تامین خوراک
      • 2-3-2- هزینه تامین انرژی
      • 2-3-3- هزینه تامین انرژی هر جعبه
      • 2-3-4- درامد حاصل از فروش محصولات
      • 2-3-5- درامد حاصل از فروش انرژی تولیدی
    • 2-4- قیود مربوط به محدوده متغیرها
      • 2-4-1- قید جرم تولیدی محصولات جانبی
      • 2-4-2- قید الکتریسیته تولیدی
      • 2-4-3- قید تامین خوراک فرایند
      • 2-4-4- قید تامین انرژی فرایند
      • 2-4-5- قید بود و نبود جعبه ها
        • 2-4-5-1- قید بر روی جعبه های پیش فراوری
        • 2-4-5-2- قید بر روی جعبه های هیدرولیز
        • 2-4-5-3- قید بر روی جعبه های تخمیر
        • 2-4-5-4- قید بر روی جعبه های Separation
        • 2-4-5-5- قید بر روی جعبه WWT
        • 2-4-5-6- قید بر روی جعبه CB
  • 3 ارائه ی نتایج به دست آمده از مدل سازی
    • 3-1- توضیحات کد نویسی مدل سازی
      • 3-1-1- حالت های مورد بررسی مدل سازی:
        • 3-1-1-1- فعال سازی جعبه GVL بدون تولید هیچ محصول جانبی
        • 3-1-1-2- فعال سازی جعبه GVL با تولید محصول جانبی BioProSV1
        • 3-1-1-3- فعال بودن جعبه DA و جعبه تخمیر SSCF
        • 3-1-1-4- فعال بودن جعبه پیش فراوری AFEX
  • 4 بهینه سازی فازی
    • 4-1- مقدمه بهینه سازی فازی
      • 4-1-1- منطق فازی :
      • 4-1-2- مجموعه فازی :
    • 4-2- کاربرد منطق فازی در بهینه سازی
      • 4-2-1- فعال بودن جعبه پیش فراوری DA
        • 4-2-1-1- فعال بودن جعبه پیش فراوری DA و جعبه تخمیر SSCF
        • 4-2-1-2- فعال بودن جعبه پیش فراوری DA و جعبه تخمیر COFER1
      • 4-2-2- فعال بودن جعبه پیش فراوری AFEX
      • 4-2-3- فعال بودن جعبه پیش فراوری AHP
      • 4-2-4- فعال بودن جعبه پیش فراوری GVL
  • 5 نتیجه گیری و پیشنهاد ها
    • 5-1- نتیجه گیری
    • 5-2- پیشنهاد ها
  • Word Bookmarks
    • OLE_LINK8
    • OLE_LINK10
    • OLE_LINK9
    • OLE_LINK12
    • OLE_LINK13
    • OLE_LINK2
    • OLE_LINK18
    • OLE_LINK19
    • OLE_LINK1
    • OLE_LINK3
    • OLE_LINK4
    • OLE_LINK5
    • OLE_LINK6
    • OLE_LINK7
    • OLE_LINK14
    • OLE_LINK15
    • OLE_LINK11
...see more